丛 鹰

(新疆自治区玛纳斯河流域管理局，新疆 石河子 832000)



灌溉渠道水力自动控制闸门运行稳定问题分析

丛 鹰

(新疆自治区玛纳斯河流域管理局，新疆 石河子 832000)

在灌溉渠道运行的过程中，常常需要结合渠道水位、流量等信息，并利用水力自动控制闸门实现渠道运行效率的控制，从而使水资源得到高效利用。基于这种认识，以某项引水明渠建设工程为例，对灌溉渠道水力自动控制闸门的运行稳定问题展开阐述分析，为实现节制分水闸的合理利用提供参考。

灌溉渠道；水力自动控制闸门；运行稳定问题

使用水力自动控制闸门，可以根据灌溉渠道的运行信息实现渠道水位、流量的控制，从而满足用户用水需要。而在洪水时期，利用水力自动控制闸门还能通过从渠道中引水改善输水效率，并实现水资源的高效利用。但想要达成这一目标，还要确保闸门运行稳定。因此，相关人员还应加强水力自动控制闸门运行稳定问题的分析，以便实现节制分水闸的合理利用。

1 工程概况

在2014年新疆玛纳斯河灌区节水改造工程中，需完成东岸大渠8 km过河涵洞段项目的建设。在该项目施工过程中，需完成0.93 km引水明渠建设，并完成节制分水闸的建设，以实现灌溉渠道水力的自动控制。而该工程需要从跨马河渡槽引水，为满足生态水系的水质要求，还需对跨马河河水进行沉砂处理，即在跨马河渡槽上游引水渠道上完成沉砂池布置。受跨河建筑物的限制，需确保沉砂池处理能力达到渠道最大引水流量，所以沉砂池设计流量为18 m3/s[1]。此外，为满足渡槽上游引水渠道退洪40 m3/s要求，校核流量需达到40 m3/s。

2 水力自动控制闸门运行稳定问题分析

2.1 灌溉渠道水力自动控制闸门运行原理

所谓的水力自动控制闸门，其实就是能够实现水力自动控制的节制闸门。从运行原理上来看，渠道上的节制闸主要通过闸门启闭进行上游水位和下泄流量的调节，以满足下一级渠道的分水需求，也能够通过截断水流为闸后渠道的检修提供便利。通常的情况下，节制闸在分水闸和泄水闸的稍下游建设，可以通过抬高水位为分水和泄流提供便利。如果将节制闸建设在渡槽或倒虹吸管的稍上游，则可以控制水流量，并为事故检修提供便利。

2.2 引水渠道上的节制分水闸设计

为满足工程设计要求，需在引水渠道桩号0+514处完成节制分水闸设计。而其最大过流量设为40 m3/s，最大过流量设为18 m3/s，分水角度为49°。下表1为各闸孔过流能力计算结果，节制闸为3孔，孔宽2.5 m。而分水闸为2孔，位于节制闸左侧，孔宽3.5 m。

表1 闸孔水力计算分析表

在实际建设的过程中，节制闸闸门为2.5 m×2.5 m的平板钢闸门[2]。闸后有15 m长消力池，池深1.0 m，边墙高3 m，为混凝土重力式结构。在消力池后，连接有20 m长扭面和50 m长浆砌石海曼段。在闸门运行的过程中，需使用3台5 t手电两用螺杆启闭机进行闸门启闭控制。为实现闸门自动控制，在水闸上方完成了面积为30m2的彩钢闸房设置。在分水闸建设上，闸门为2.5 m×2.5 m的平板钢闸门[3]。在闸门运行的过程中，需使用3台5 t手电两用螺杆启闭机进行闸门启闭控制。为实现闸门自动控制，在水闸上方完成了面积为30 m2的彩钢闸房设置。

2.3 沉砂池的冲砂闸和节水闸设计

按照工程建设目标，在到达洪水期时，如果满足引水要求，就能从东岸大渠引水冲砂。根据现场地形情况，需采用条渠型的沉砂池，总长379.5 m。而冲砂闸为潜孔闸，孔宽和高均为2 m[4]。侧向冲砂闸需设置在沉砂池单侧，间隔50 cm，在冲砂廊道末端汇合。而设计的分水闸为三孔闸室，主要起到向沉砂池引水和泄洪的作用。按照两侧单孔泄洪的方式，分水闸设计流量为20 m3/s，而沉砂池引水设计流量为9 m3/s。在实际运行的过程中，由中间闸室向引水渠引水，设计流量为18 m3/s。闸门尺寸为6.0 m×2.5 m，为弧形钢闸门。在进行闸门运行控制时，需使用2×8 t电动螺杆启闭机。

2.4 闸门运行稳定问题分析

在实际进行闸门运行控制时，还应做好水闸净宽计算，才能确保闸门稳定运行。根据《水闸设计规范》SL265-2001的内容可知，平底闸的闸门净宽需要利用下式(1)进行计算。

B0=Q/σ×ε×m(2 g)0.5(H0)3/2

(1)

式中：Q为过闸流量，B0为闸孔总净宽，ε为堰流侧收缩系数，σ为堰流淹没系数，m为堰流流量系数，g为重力加速度，Ho为堰上水深。通过查表计算，可得如下表2的水力分析结果。而沉砂池分水闸的闸孔净宽应该为5.5 m，引水渠分水闸的闸孔净宽应为6 m。为方便检修，可将沉砂池分水闸闸孔宽设计为6 m。

表2 分水闸水力计算分析表

在春夏季洪水期，将使用两室同时开展沉砂工作。而沉砂池的工作流量为18 m3/s，设计最小冲砂流量为5 m3/s。在进行闸门运行控制时，需使各池的流量保持一致，并在池内泥沙淤积厚度接近3.5 m时开始进行池室轮流清砂。此时，需将一个沉砂池分水闸关闭，以停止向该沉砂池供水。然后，需将第一个测向冲砂闸开启，并直至池内水被泄空[5]。在此基础上，可将分水闸开启，然后通过引水冲砂，并依次将单个侧向冲沙闸开启。直至全部侧向冲沙闸开启后，可将末端冲沙闸开启，以实现在泄洪期引洪冲砂的目的。

2.5 确保闸门运行稳定的操作

在对沉砂池的闸门进行操作时，需按照一定规程确保闸门运行稳定。首先，应确保过闸水流平衡，应避免出现折中水流、旋涡、集中水流和回流等流态。同时，应避免在下游水位降落过快时将闸门关闭或减少过闸流量。在闸门运行过程中，应避免其处在震动位置。利用闸门泄水时，应确保闸门开启高度适中，以免泄水量超出排砂道过流能力。其次，闸门应由熟练人员进行监护、操作，并确保及时、准确，以确保闸门的安全运行[6]。在采用人工方式进行启闭时，需先断开电源，并严禁在闭门时松开制动器。完成启闭操作后，需立即将遥柄取下。针对装有锁定装置的闸门，需在闸门开启前将锁定装置打开。如利用两台启闭机进行同一闸门控制，需实现同步控制。最后，在闸门启闭过程中，如发现停滞、沉重等异常现象，需立即停车处理。而在闸门启闭达最大开度或闸底时，应注意及时停车。如遭遇闸门关闭不严情况，应及时查明原因并处理[7]。此外，应安排专人负责记录闸门操作，并将启闭依据、操作中异常现象、上下游水位和流态、启闭过程等内容记录下来，然后妥善保存，以供调用。

2.6 自控闸门运行效果分析

相较于传统闸门，采用自控闸门能够实现灌溉渠道水力的自动控制，能够确保闸孔净宽满足渠道过流和冲砂池的冲砂需求，并且较好的在泄洪期实现引洪冲砂的目的。而通过采取这些措施，则能使流量波上下传递造成的不稳定现象得到消除。因此，相较于传统闸门，自动控制闸门的运行稳定性明显更佳。

3 结语

要使灌溉渠道水力自动控制闸门运行稳定，还要加强分水闸的设计和建设。而结合自动控制闸门的运行原理进行闸门设计，则能确保闸孔净宽满足渠道过流和冲砂池的冲砂需求，从而较好的在泄洪期实现引洪冲砂的目的，并使流量波上下传递造成的不稳定现象得到消除。此外，在闸门运行管理的过程中，还应加强闸门控制管理，以确保闸门的安全、稳定运行。因此，相较于传统闸门，自动控制闸门的运行稳定性明显更佳。

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[3]田爱军.大型灌溉工程下游渠道常水位机械自动控制分流闸门研究[J].中国新技术新产品.2014,02:24-25.

[4]唐亮.浅析大型灌溉工程的渠道自动控制闸门设计[J].中国水运(下半月).2014,07:179-180.

[5]欧阳增发,陈峰,程建明.AVIS水力自控闸门性能研究及应用[J].西部探矿工程.2010,01:192-194.

[6]李利荣,周春生,梁栋，等.国内外水力自动闸门研究综述[J].内蒙古水利.2011,02:8-9.

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2016-12-22

丛鹰(1979-)，男，江苏南通人，主要从事渠系电力系统方面工作。

S275.3

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1004-1184(2017)02-0092-02