前言

第1章 绪论

1．1 问题的提出

1．2 研究目标

1．3 研究意义

1．4 研究思路和方法

1．5 研究内容

第2章 水力自动闸门发展概况和存在的问题

2．1 现有水力自动闸门类型

2．2 水力自动闸门国内外研究进展

2．3 现有水力自动闸门研究方法

2．4 目前存在的问题

第3章 变配重可控水力自动定轴翻板闸门发明简介

3．1 发明内容

3．2 附图说明

3．3 具体实施方式

3．4 发明附图

3．5 已获发明专利证书

第4章 仁源水闸设计

4．1 工程概况

4．2 闸门启闭翻转设计

4．3 闸门结构强度校核

4．4 闸门结构刚度校核

4．5 闸墩结构设计

4．6 蓄水池和管道设计

4．7 水闸进出水建筑物设计

4．8 工程概预算和结算

第5章 研究结论和建议

5．1 发明创新点

5．2 本次研究新增加创新点

5．3 与其他翻板闸门比较的优点

5．4 建议

5．5 进一步改进研究设想

参考文献

后记2100433B

《变配重可控水力自动定轴翻板闸门实践研究》基于“变配重可控水力自动定轴翻板闸门”发明专利，在湖南省茶陵县仁源村小溪流上兴建了仁源水闸，系统总结了该水闸的规划、设计、施工、预结算和管理等。

《变配重可控水力自动定轴翻板闸门实践研究》主要内容包括绪论、水力自动水闸发展历程，仁源水库设计、施工、预结算和管理等，重点介绍了目前仁源水闸理论计算方法，总结了整个过程存在的问题和取得的经验，提出了进一步改进研究的设想。

《变配重可控水力自动定轴翻板闸门实践研究》可供水利、环保、电力、航道等行业相关的科研、设计及管理人员学习参考，也可作为有关高等院校师生研究、学习的参考书。

水力自动闸门按闸门的形式可分为翻板闸门、弧形闸门、鼓形闸门、扇形闸门及舌瓣闸门等。各闸门利用力矩平衡或以控制浮室水位操作杠杆的方式进行启闭,以实现水流的自动调节和运行。借助水力自动操纵门叶而控制水道孔口启闭,以实现水流的自动调节和运行。

水力自动闸门水力自动翻板闸门

水力自动翻板闸门是一种借助水压力和重力的作用,随着水位的变化,为保持水压力与重力的平衡而自动启闭的闸门,该闸门主要利用力矩平衡原理使闸门绕水平轴转动,随着上游水位的变化自动启闭的一种自动化闸门。该类闸门主要用于拦河闸上,在正常蓄水位时,闸门关闭蓄水,以满足灌溉、发电和航运的需要。它具有运行稳定,管理方便等优点。水力自动翻板闸门在国内外已经有较长的应用历史。在我国,从20世纪50年代以来,交通航运和水利部门对水力自动平面旋转闸门进行了广泛的试验研究和工程实践,使翻板闸门在防洪、发电、航运等工程中得到广泛应用。到20世纪60年代中期,翻板闸门门型的门体结构、材料应用及闸门的工作原理等方面有所突破。20世纪70年代初期,我国陆续涌现了一批在结构型式和调节性能以及运行方式上都有较大发展的新型的水力自动翻板闸门。到了20世纪80年代,连杆滚轮式水力自动翻板闸门的出现使翻板闸门的结构型式和调节性能更加完善。随着许多学者的深入研究,使这类闸门突破了绕固定支点旋转的常规做法,使闸门沿多个支点或曲线形轨道旋转移动,改善了该类闸门的功能。

水力自动闸门水力自动弧形闸门

弧形闸门因其启门力小,没有门槽,过流流态好,操作运行方便等优点,在国内外得到了广泛应用,是水工建筑物中应用最为广泛的门型之一。弧形闸门早起的应用是1860年尼罗河三角洲Rosetla坝和Damietta坝。1894~1895年,德国第一次在柏林附近安装并使用弧形闸门。

水力自动闸门水力自动冲沙闸门

国内外水力自动闸门型式众多,但多数均是设计在清水中运行,而多泥沙河流上,从引水枢纽引出的水,通常需要经沉砂池进行沉沙,当沉砂池淤积到一定程度后,开启闸门冲沙。为此,法国兴建了一种水力自动冲沙闸门。该闸门主要由检波系统、放大系统、排沙系统三部分组成。但该类闸门的结构及应用条件比较复杂,且取水流量也只能控制在0.3~6.4立方米每秒,因此,只是在法国修建了十几座,并未得到广泛的应用。

水力自动闸门水力自动滚筒闸门

水力自动滚筒闸门是一种放置在溢流坝顶,可调节水流运行的新型的水力自动闸门。该闸门的工作特点是根据上游来水量和水位变化情况,利用水压力产生的推动力矩与闸门自重以及闸门配重产生的回复力矩进行自动启闭,实现水流的自动调节、运行和排沙。该闸门在多泥沙河流中,能保证将高含沙洪水按需分洪,在泥沙淤积情况下,可按设计标准快速启闭。同时,在上游来水量较大时,具有从闸门上、下同时过水的特点,保证有较大的过水能力和较小的上游水深壅高值,使堤防工程量大大减少,可更好地调节水流运行。水力自动滚筒闸门的研究与应用对提高高含沙洪水资源的利用具有重要的意义。

水力自控翻板闸门是我国水利工程技术人员历经四十多年的艰苦奋斗，研发出来并拥有完全自主知识产权的一种节能、环保型闸门。自上世纪六十年代初第一代水力自控翻板闸门诞生，先后经了横轴双支铰型、多支铰型、滚轮连杆式和滑块式水力自控型四个发展阶段。自1982年以来，第三代滚轮连杆式闸门便开始广泛应用。特别是1990年以来，广大工程技术人员刻苦钻研、反复实验，从理论到水工模型实验，再到工程实践，近几年终于设计研发出第四代新型滑块式翻板闸门。该闸门无论技术设计、生产工艺，还是使用性能，均产生了质的飞跃。

从技术角度上来讲，翻板闸门发展过程中几个明显的进步：

（1）1982年初设计的面板铅垂水流方向的双支点滚轮连杆式闸门：该种翻板闸门采用双支点带连杆方式，在实际运行过程中，能基本满足工程需要。但不容否认，这种闸门还存在一些不足，主要是在某些水力条件下容易发生小开度振动拍打现象，虽然短期内不至影响到整个闸坝的安全，但长期的小开度振动拍打会导致翻板闸门底部和固定坝的疲劳破损，以致闸坝漏水严重，直至造成整个翻板闸坝工程的破坏。另外，其初启动水位较高、而回关水位偏低，难以满足用户的使用要求。

（2）1983年下半年设计的面板向下游有一定的预倾角度的滚轮连杆式闸门：

针对面板铅垂的滚轮连杆式闸门存在的问题，作了如下几个方面的改进：

a)将翻板闸门改进成向下游预倾一个角度的型式，经过多次水工模型试验后发现，证明其能有效防止翻板闸门的小开度振动拍打现象，并使初始启门水位得以降低，关门水位得以提高；b)门下堰顶设有一个斜坡式跌落，使门下的堰型由宽顶堰改造成为梯形断面实用堰，增大了流量系数，使上游洪水位低于采用其它形式的翻板闸门的情况，减少了淹没损失；

c) 在连杆长度及支铰位置、滚轮直径方面作多次修改和调整，运行更加准确可靠。而且翻板闸门的启门水位可以根据业主要求设计为高于正常水位5~30cm之内的任一值，设计成果与实际使用的水位差值可控制在5cm以内，一般只有一、两个厘米；

d)在闸门前增设防护墩，防护墩可以有效防止上游来物撞击闸门及漂浮物堵在闸门支铰下造成破坏。

经近40年全国近30个省市实例工程的运行证明，该种面板有预倾角的滚轮连杆式翻板闸门已相当成熟可靠，具有广泛推广应用的价值。2100433B

对于水力自动闸门研究方法主要有:理论分析、模型试验和数值计算。理论分析主要是通过对水力自动闸门的工作特点进行分析后,应用基本理论、科研信息和相关领域的基础知识,进行分析判断,定性地分析闸门的工作原理,并对闸体的受力变化进行分析。理论分析的优点在于所得结果具有普遍性,各影响因素清晰可见,是指导模型试验研究和数值计算的理论基础。模型试验,是基于水力自动闸门的模型试验装置、测试设备等对闸门的各个工作状态进行监测,应用先进的测量设备、数据采集软件等对模型的水力学特性进行观察和测量,得到相关的数据和图像。模型试验是研究水力自动闸门的重要方法,也是水工模型水力特性研究的重要途径。

采用数值模拟对水力自动闸门进行研究,具有灵活性强、周期短、成本低及可预测性等优势,也是研究的有效手段。数值计算是基于计算流体动力学的模拟方法,随着计算机技术和CFD技术的发展,已经广泛应用于各种流场的研究。数值模拟、模型试验、理论分析是研究水力自动闸门的三种基本方法,它们是相互依赖,相互促进的。