王德生（大连市庄河朱隈水库灌区管理局，辽宁 大连 116402）

水力自控翻板闸在水利工程中的应用

王德生
（大连市庄河朱隈水库灌区管理局，辽宁 大连 116402）

双支点水力自控翻板闸具有过流能力强、造价低、运行维护简单等诸多优点，在防洪、供水、引水等水利工程中广泛应用。本文通过双支点水力自控翻板闸在庄河水利工程中的应用，探讨了该闸型的原理、特点和在实际运行管理中应注意的问题。

水力自控翻板闸；应用；原理；特点

在大连市县区中，庄河市水资源最丰富，其域内建有大型水库三座，中型水库一座。水库建设当初主要以农业灌溉为主，但随着国民经济的发展，水库的功能逐渐转为以城市、工业供水为主。随着城市和工业用水量逐渐增大，水库的可用量严重不足。为解决供需矛盾，保证供水安全，庄河先后在所属流域内修建了20多座水利自控翻板闸拦蓄区间径流，每年可拦蓄水量6 000多万m3，有效地缓解了水库供水不足的局面，提高了农业灌溉、城市和工业供水的保证率。

1　自控翻板闸的工作原理

水利自控翻板闸门的工作原理是杠杆平衡与转动，闸门利用水力和闸门重量相互制衡，增设阻尼反馈系统，达到随着上游水位升高逐渐开启泄流、上游水位下降逐渐回关蓄水的目的，使上游水位始终保持在要求的范围内，即上游正常水位。当作用在闸门门叶上的水压力与水流对闸门门叶的摩擦力，对转动中心力矩的和大于闸门门叶自重与运转机构的阻力，对转动中心的力矩之和时，闸门开启度自动加大，直至两组力矩和相等。闸门在新的开启度位置保持平衡，反之亦然。

庄河地区修建的翻板闸，均为双支点水利自控翻板闸，该翻板闸属于滚轮连杆型。闸门的门叶，是由面板及支腿组成，支承部分由支墩及固定在支墩上的滚轮、固定在支腿上的轨道以及连接闸门与墩的连杆等部件组成。闸门承受水压力是依靠面板、支腿、轨道支承于滚轮上，滚轮靠支座固定于混凝土支墩上，连杆控制着闸门的运动轨迹以增加对外力的阻抗，而滚轮与轨道及滚轮与转轴，连杆与连杆支座轴，在动转中非常灵活。

2　自控翻板闸的特点

1）原理独特、结构简单、制造方便、运行安全。随上游来水量的增加（或减少）而准确及时地自动加大（或减小）闸门开度，无需人为操作，不需外加动力，投资省，造价低。对于一般水工建筑物，提升闸门及弧形闸门过于繁琐的启闭机构造成了许多不必要的浪费。主要表现为需配专人管理，泄洪不够及时，闸墩过多影响泄洪，无形中增加额外的投资。

2）洪水过程结束后能准确及时地自动拦截洪水尾水，保住水资源，也为下游枯水期预留部分水量。

3）闸门启动后，形成门顶、门底同时泄流，门顶溢流能使漂流物顺利过闸，门底射流流速高，便于推移质过闸。

4）同一枢纽上的所有翻板闸门，基本能够在水力作用下同步开启，不会发生单宽流量集中的现象，有利于下游稳定河床。

5）通过门顶、门底的水流相撞，可消耗一小部分余能，有利于消能防冲。

6）相邻水力自控翻板闸门之间一般不需要设置闸墩，即使要设置闸墩，其间距也很大，一般达20～50 m，而闸墩的厚度只有0.3～0.8 m，基本不缩窄原河宽，因此对水流阻碍小，过流能力强。

7）基本不改变天然河流断面上的单宽流量分布，不改变天然河流的河势与泥沙输运。

8）施工简便、造价合理，投资仅为常规门的50%左右。施工期短，水力自控翻板闸的面板、支腿、支墩等均为钢筋混凝土预制构件，可与闸坝基础同步进行构件的预制工作，待闸坝基础完成后，即可进行安装。同时，闸体大部分为预制钢筋混凝土结构，仅支承部分为金属结构，维修方便，费用低。

9）管理方便安全、省人、省事、省时、省力。

10）由于能准确自动调控水位，在合理使用和利用水资源方面有独到之处，能解决河床泥沙逐年淤积上升的问题。

3　自控翻板闸的应用

1）用于水库溢洪道。能自动调节库容，发挥水库最大效益，又确保水库安全。实践证明，其功能非一般常规闸门所能及。例如，庄河市英纳河水库扩建前，是一座中型水库，溢流坝段为浆砌石坝，顶部未设置闸门。汛期来水拦蓄不了，汛末又蓄不满水。为解决汛后蓄水不足问题，1994年在溢流坝顶修建了长142 m，高2.7 m，宽7 m，共20扇的水力自控翻板闸，修建后可增加水库蓄水1 800多万m3，等于又建一座中型水库，效益十分可观。

2）用于工业、城市供水。可拦蓄河道区间径流，常年保证供水。例如，朱隈灌区的平顶山拦河闸（闸长197 m，高1.8 m×宽7 m×27扇），每年可向黑道电厂供水400万m3，向庄河城市供水近600万m3。

3）用于农田灌溉。能自动调节水位，满足灌溉用水需要。例如朱隈灌区，每年水田灌溉只有泡田插秧期需水库补水，其余时期用水基本靠流域内的4座翻板闸（高1.5 m、1.8 m）拦蓄的水量提供。经多年统计计算，每年向朱隈灌区提供农业用水近1 200万m3，使农业用水得到了保证。

4）用于跨流域引水。可拦蓄流域外的河道区间径流，引入水库增加蓄水量，弥补水库蓄水的不足。例如朱隈水库在其上游流域外的河道上修建了两座高1.5 m的翻板闸，每年可向水库引水3 000万m3，引水量十分可观。

4　应用中应注意的问题

工程建成后，在实际运行中着重注意以下几个方面：

1）为保护河道及翻板闸安全，严禁在翻板闸上、下游1 000 m的河段范围内采砂、取土。

2）在北方，冬季有供水要求的，应做好闸门前的破冰工作，破冰宽度保证50 cm以上，结冰厚度不超过2 cm。

3）每次洪水过后，应及时清理依附在门板和支腿上的树枝、木棍等杂物，使闸门板能正常复位拦水。

4）尽量使用翻板闸侧面的调节闸调节拦河闸蓄水位，在小的洪水来临时，避免其翻板，减少翻板次数。

5）门板侧止水橡胶易老化漏水，每隔4～5年更换一次。

6）勤观察，发现铁件生锈要及时除锈上漆，铁件如有变形或损坏应及时维修更换，保证翻板闸蓄水和泄洪的安全。

5　结论

双支点水力自控翻板闸已广泛应用于庄河的水利工程中，在防洪、灌溉、工业和城市供水中起到了重要作用，效益显著。由于其原理独特，运行安全，施工简便，造价合理，尤其是自动启闭，自控水位准确，运行省人、省事、省时、省力，针对当前水资源短缺，可广泛应用于供水工程中，值得大力推广。

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2016-01-01