變配重可控水力自動定軸翻板閘門實踐研究圖書目錄

前言

第1章 緒論

1．1 問題的提出

1．2 研究目標

1．3 研究意義

1．4 研究思路和方法

1．5 研究內(nèi)容

第2章 水力自動閘門發(fā)展概況和存在的問題

2．1 現(xiàn)有水力自動閘門類型

2．2 水力自動閘門國內(nèi)外研究進展

2．3 現(xiàn)有水力自動閘門研究方法

2．4 目前存在的問題

第3章 變配重可控水力自動定軸翻板閘門發(fā)明簡介

3．1 發(fā)明內(nèi)容

3．2 附圖說明

3．3 具體實施方式

3．4 發(fā)明附圖

3．5 已獲發(fā)明專利證書

第4章 仁源水閘設計

4．1 工程概況

4．2 閘門啟閉翻轉(zhuǎn)設計

4．3 閘門結(jié)構(gòu)強度校核

4．4 閘門結(jié)構(gòu)剛度校核

4．5 閘墩結(jié)構(gòu)設計

4．6 蓄水池和管道設計

4．7 水閘進出水建筑物設計

4．8 工程概預算和結(jié)算

第5章 研究結(jié)論和建議

5．1 發(fā)明創(chuàng)新點

5．2 本次研究新增加創(chuàng)新點

5．3 與其他翻板閘門比較的優(yōu)點

5．4 建議

5．5 進一步改進研究設想

參考文獻

后記2100433B

《變配重可控水力自動定軸翻板閘門實踐研究》基于“變配重可控水力自動定軸翻板閘門”發(fā)明專利，在湖南省茶陵縣仁源村小溪流上興建了仁源水閘，系統(tǒng)總結(jié)了該水閘的規(guī)劃、設計、施工、預結(jié)算和管理等。

《變配重可控水力自動定軸翻板閘門實踐研究》主要內(nèi)容包括緒論、水力自動水閘發(fā)展歷程，仁源水庫設計、施工、預結(jié)算和管理等，重點介紹了目前仁源水閘理論計算方法，總結(jié)了整個過程存在的問題和取得的經(jīng)驗，提出了進一步改進研究的設想。

《變配重可控水力自動定軸翻板閘門實踐研究》可供水利、環(huán)保、電力、航道等行業(yè)相關(guān)的科研、設計及管理人員學習參考，也可作為有關(guān)高等院校師生研究、學習的參考書。

水力自動閘門按閘門的形式可分為翻板閘門、弧形閘門、鼓形閘門、扇形閘門及舌瓣閘門等。各閘門利用力矩平衡或以控制浮室水位操作杠桿的方式進行啟閉,以實現(xiàn)水流的自動調(diào)節(jié)和運行。借助水力自動操縱門葉而控制水道孔口啟閉,以實現(xiàn)水流的自動調(diào)節(jié)和運行。

水力自動閘門水力自動翻板閘門

水力自動翻板閘門是一種借助水壓力和重力的作用,隨著水位的變化,為保持水壓力與重力的平衡而自動啟閉的閘門,該閘門主要利用力矩平衡原理使閘門繞水平軸轉(zhuǎn)動,隨著上游水位的變化自動啟閉的一種自動化閘門。該類閘門主要用于攔河閘上,在正常蓄水位時,閘門關(guān)閉蓄水,以滿足灌溉、發(fā)電和航運的需要。它具有運行穩(wěn)定,管理方便等優(yōu)點。水力自動翻板閘門在國內(nèi)外已經(jīng)有較長的應用歷史。在我國,從20世紀50年代以來,交通航運和水利部門對水力自動平面旋轉(zhuǎn)閘門進行了廣泛的試驗研究和工程實踐,使翻板閘門在防洪、發(fā)電、航運等工程中得到廣泛應用。到20世紀60年代中期,翻板閘門門型的門體結(jié)構(gòu)、材料應用及閘門的工作原理等方面有所突破。20世紀70年代初期,我國陸續(xù)涌現(xiàn)了一批在結(jié)構(gòu)型式和調(diào)節(jié)性能以及運行方式上都有較大發(fā)展的新型的水力自動翻板閘門。到了20世紀80年代,連桿滾輪式水力自動翻板閘門的出現(xiàn)使翻板閘門的結(jié)構(gòu)型式和調(diào)節(jié)性能更加完善。隨著許多學者的深入研究,使這類閘門突破了繞固定支點旋轉(zhuǎn)的常規(guī)做法,使閘門沿多個支點或曲線形軌道旋轉(zhuǎn)移動,改善了該類閘門的功能。

水力自動閘門水力自動弧形閘門

弧形閘門因其啟門力小,沒有門槽,過流流態(tài)好,操作運行方便等優(yōu)點,在國內(nèi)外得到了廣泛應用,是水工建筑物中應用最為廣泛的門型之一?；⌒伍l門早起的應用是1860年尼羅河三角洲Rosetla壩和Damietta壩。1894~1895年,德國第一次在柏林附近安裝并使用弧形閘門。

水力自動閘門水力自動沖沙閘門

國內(nèi)外水力自動閘門型式眾多,但多數(shù)均是設計在清水中運行,而多泥沙河流上,從引水樞紐引出的水,通常需要經(jīng)沉砂池進行沉沙,當沉砂池淤積到一定程度后,開啟閘門沖沙。為此,法國興建了一種水力自動沖沙閘門。該閘門主要由檢波系統(tǒng)、放大系統(tǒng)、排沙系統(tǒng)三部分組成。但該類閘門的結(jié)構(gòu)及應用條件比較復雜,且取水流量也只能控制在0.3~6.4立方米每秒,因此,只是在法國修建了十幾座,并未得到廣泛的應用。

水力自動閘門水力自動滾筒閘門

水力自動滾筒閘門是一種放置在溢流壩頂,可調(diào)節(jié)水流運行的新型的水力自動閘門。該閘門的工作特點是根據(jù)上游來水量和水位變化情況,利用水壓力產(chǎn)生的推動力矩與閘門自重以及閘門配重產(chǎn)生的回復力矩進行自動啟閉,實現(xiàn)水流的自動調(diào)節(jié)、運行和排沙。該閘門在多泥沙河流中,能保證將高含沙洪水按需分洪,在泥沙淤積情況下,可按設計標準快速啟閉。同時,在上游來水量較大時,具有從閘門上、下同時過水的特點,保證有較大的過水能力和較小的上游水深壅高值,使堤防工程量大大減少,可更好地調(diào)節(jié)水流運行。水力自動滾筒閘門的研究與應用對提高高含沙洪水資源的利用具有重要的意義。

水力自控翻板閘門是我國水利工程技術(shù)人員歷經(jīng)四十多年的艱苦奮斗，研發(fā)出來并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的一種節(jié)能、環(huán)保型閘門。自上世紀六十年代初第一代水力自控翻板閘門誕生，先后經(jīng)了橫軸雙支鉸型、多支鉸型、滾輪連桿式和滑塊式水力自控型四個發(fā)展階段。自1982年以來，第三代滾輪連桿式閘門便開始廣泛應用。特別是1990年以來，廣大工程技術(shù)人員刻苦鉆研、反復實驗，從理論到水工模型實驗，再到工程實踐，近幾年終于設計研發(fā)出第四代新型滑塊式翻板閘門。該閘門無論技術(shù)設計、生產(chǎn)工藝，還是使用性能，均產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。

從技術(shù)角度上來講，翻板閘門發(fā)展過程中幾個明顯的進步：

（1）1982年初設計的面板鉛垂水流方向的雙支點滾輪連桿式閘門：該種翻板閘門采用雙支點帶連桿方式，在實際運行過程中，能基本滿足工程需要。但不容否認，這種閘門還存在一些不足，主要是在某些水力條件下容易發(fā)生小開度振動拍打現(xiàn)象，雖然短期內(nèi)不至影響到整個閘壩的安全，但長期的小開度振動拍打會導致翻板閘門底部和固定壩的疲勞破損，以致閘壩漏水嚴重，直至造成整個翻板閘壩工程的破壞。另外，其初啟動水位較高、而回關(guān)水位偏低，難以滿足用戶的使用要求。

（2）1983年下半年設計的面板向下游有一定的預傾角度的滾輪連桿式閘門：

針對面板鉛垂的滾輪連桿式閘門存在的問題，作了如下幾個方面的改進：

a)將翻板閘門改進成向下游預傾一個角度的型式，經(jīng)過多次水工模型試驗后發(fā)現(xiàn)，證明其能有效防止翻板閘門的小開度振動拍打現(xiàn)象，并使初始啟門水位得以降低，關(guān)門水位得以提高；b)門下堰頂設有一個斜坡式跌落，使門下的堰型由寬頂堰改造成為梯形斷面實用堰，增大了流量系數(shù)，使上游洪水位低于采用其它形式的翻板閘門的情況，減少了淹沒損失；

c) 在連桿長度及支鉸位置、滾輪直徑方面作多次修改和調(diào)整，運行更加準確可靠。而且翻板閘門的啟門水位可以根據(jù)業(yè)主要求設計為高于正常水位5~30cm之內(nèi)的任一值，設計成果與實際使用的水位差值可控制在5cm以內(nèi)，一般只有一、兩個厘米；

d)在閘門前增設防護墩，防護墩可以有效防止上游來物撞擊閘門及漂浮物堵在閘門支鉸下造成破壞。

經(jīng)近40年全國近30個省市實例工程的運行證明，該種面板有預傾角的滾輪連桿式翻板閘門已相當成熟可靠，具有廣泛推廣應用的價值。2100433B

對于水力自動閘門研究方法主要有:理論分析、模型試驗和數(shù)值計算。理論分析主要是通過對水力自動閘門的工作特點進行分析后,應用基本理論、科研信息和相關(guān)領域的基礎知識,進行分析判斷,定性地分析閘門的工作原理,并對閘體的受力變化進行分析。理論分析的優(yōu)點在于所得結(jié)果具有普遍性,各影響因素清晰可見,是指導模型試驗研究和數(shù)值計算的理論基礎。模型試驗,是基于水力自動閘門的模型試驗裝置、測試設備等對閘門的各個工作狀態(tài)進行監(jiān)測,應用先進的測量設備、數(shù)據(jù)采集軟件等對模型的水力學特性進行觀察和測量,得到相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖像。模型試驗是研究水力自動閘門的重要方法,也是水工模型水力特性研究的重要途徑。

采用數(shù)值模擬對水力自動閘門進行研究,具有靈活性強、周期短、成本低及可預測性等優(yōu)勢,也是研究的有效手段。數(shù)值計算是基于計算流體動力學的模擬方法,隨著計算機技術(shù)和CFD技術(shù)的發(fā)展,已經(jīng)廣泛應用于各種流場的研究。數(shù)值模擬、模型試驗、理論分析是研究水力自動閘門的三種基本方法,它們是相互依賴,相互促進的。