摘要：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。
关键词：水力自控翻板闸；应用；原理；特点
水力自控翻板闸门是新时期节能闸坝，翻板坝主要有基础固定坝及翻板闸门两个主要部分，该翻板闸启闭原理采用杠杆平衡与转动原理。该新型闸门运用闸门水压力与闸门自重当做启闭闸门的动力，所以不需要其它外加能源，不需要其它启闭机械和闸房。如果上游水位不断升高，慢慢开启泄洪装置;如果上游水位下降，逐步回关蓄水，确保上游水位一直保持在规范的要求范围内。翻板闸具有施工短、造价合理、准确及时、无需人力操作等特点，作为新时期河道渠化、创建通航枢纽，广泛应用在灌溉工程中。
1.工程概况
铜鼓坑发源于花山镇北部枫树窝顶、鸡枕山一带的山区。上游建有狮洞水库和新庄水库。干流自狮洞水库始，由北向南流经狮民村、农会庄、学校庄、新旧庄、新庄水库溢洪道、新庄、老屋、仙阁庄、曾记庄、洛场、塘下庄、龙口到莲塘村，于莲塘新村与左面的铁山河汇合后形成新街河干流的起点。铜鼓坑河干流全长23.44km，总集雨面积49.42km2，河道平均坡降约为3.8‰。
新庄水库位于花山镇东北部山区，铜鼓坑河中上游，建成于1958年，是一座以灌溉为主的水库。水库集雨面积6.7km2，总库容634万m3。主坝为均质土坝，坝顶高程55.02m，最大坝高16.16m。水库为小（1）型水库，大坝设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为500年一遇。
狮洞水库位于花山镇东北部山区，铜鼓坑河最上游，属于小（2）型水库，坝址以上集雨面积6.82km2，库区位于山区地带，主河道共4.25km，总库容80.80万m2，是一座拦峰调水为主要用途的小型水库，水库完建于1976年4月。
2.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。
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3.结构设计
3.1翻板闸
翻板闸沿纵轴线共分五部分，分别布置如下：1）上游护底长5m，采用浆砌石结构，厚0.4m，下设0.1m砂垫层；2）护底后设水平砼铺盖长，长度根据防渗设计需要设置，采用C20砼，厚0.4m，下设0.1mC10素砼垫层；3）闸室底板长6.5m，采用C20钢筋砼，厚0.8m，下设0.1m厚C10素砼垫层，闸门采用钢筋砼预制闸门，闸门为水力自控翻板门，规格尺寸为：6.0mx1.5m（宽x高），每座水闸共设5扇，闸室总净宽为30m；4）消力池段设陡坡段及水平段，陡坡段坡比为1:4，长度根据高差确定；消力池水平段池长及池深根据消能防冲计算设计，采用C20砼结构厚0.5m，下设0.2m砂垫层；5）海漫段分两段，前段为浆砌石结构，后段为干砌石结构，厚均为0.4m，下设0.2m砂垫层，各段长度根据防冲计算确定。
3.2水陂
水陂沿纵轴线共分五部分，分别布置为：1）上游护底段，长2.7m，采用干砌石护底，厚0.7m；2）上游水平铺盖段，长8~10m，采用C20砼，厚0.3m，下设0.1mC10砼垫层；3）陂头段，长4.9~6.1m，采用浆砌石外包砼结构，内部采用M7.5浆砌石，外包C20砼厚0.3m，溢流前沿高0.7~1.0m，过堰溢流坡比为1:1。4）消力池段，采用C20砼结构厚0.5m，下设0.2m砂垫层。消力池水平段池长及池深根据消能防冲计算设计；5）海漫段分两段，前段为浆砌石结构，后段为干砌石结构，厚均为0.4m，下设0.2m砂垫层，各段长度根据防冲计算确定。
4.自控翻板闸的应用
4.1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142m，高2.7m，宽7m，共20扇的水力自控翻板闸，修建后可增加水库蓄水1800多万m3，等于又建一座中型水库，效益十分可观。
4.2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1.5m、1.8m）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1200万m3，使农业用水得到了保证。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1.5m的翻板闸，每年可向水库引水3000万m3，引水量十分可观。
4.3运行效果
拦河坝工程应用水力自控翻板闸门后，可使闸门根据水位完成渐开、关闭操作，并未沉积大量的泥石。拦河坝位置遭遇小洪水时，可以确保闸前的正常水位。收集2013年的数据可知，翻板闸开启闸水平明显高于正常水位0．025m，关闸水位大于正常水位0．02m。必须注意，进行开闸放洪时，确保水位比正常水位高于0．05m，某次进行泄洪操作时，一个比较大的树木桩基闸门，但翻板闸完好无损，表示翻板闸具有良好的结构性能，经得起大物体撞击引发的考验。由此表明，翻板闸门安装时无需重新进行建坝，在一定程度上节约工程量和人力、物力资源，又能获得良好的效果，是一个高效益的水能发展项目。
5.水力自控翻板闸门管理要点及注意事项
5.1翻板闸管理要点
为保证翻板闸门在凌汛时期免于遭到排冰冲击产生的损害，应根据所在地凌汛具体情况及时将冲砂闸门打开，便于快速排泄冰凌。通常情况下，在凌汛期时，尽量减少自动翻板闸的开启，定期对坝前防护墩实施维护。翻板闸在冬季运行时，可以在翻板闸门前进行人工破冰等一系列防护措施，避免翻板闸门打开。如果主汛期已过，工作人员要及时清除闸门的漂浮物，确保闸门安全运行。
5.2注意事项
水力自动翻板闸门实施安装操作时，要严格按照规范要求进行，实施准确的定位，锚固要求稳定可靠，也要合理控制闸轴线。若闸轴线进行安装时出现问题，会导致闸门运行时发生不灵活或无法启闭的情况。安装翻板闸所用的配件均要采用钢模，使用槽钢制作闸板磨具。对磨具进行加工时，应在工作平台上进行。同时，不但要求确保闸门的形状、尺寸满足要求，而且要保证闸门设计的刚度及强度满足标准要求。各个构件连接部位尽量采用螺栓连接，保证拆卸方便、使用灵活，并把变形后的误差控制在工程所允许的误差范围之内。
结论
总之，水力自控翻板闸门应用在中小流域上，翻板闸施工安装比较简单，施工期短，管理方便，具有抬高水库正常蓄水位、提高大坝蓄水能力的作用。设置水力自控翻板闸，能有效发挥水资源效益，达到节约资源、环保的效果。
参考文献：
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[2]盛利.翻板闸在民生水利工程中的应用[J].农业与技术.2014-05-31
[3]何林立.水力自控翻板闸门在水利水电工程中的应用[J].内蒙古水利.2015-12-25
论文作者:费开轩
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：闸门论文; 水库论文; 自控论文; 水位论文; 水力论文; 新庄论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第23期论文;