摘 要：傳統(tǒng)的閘門需人工啟閉以控制水位，門側(cè)導(dǎo)軌易被泥沙淤堵，以致閘門難以正常啟閉，對下游的人身、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的潛在威脅。農(nóng)村、山區(qū)有大量閘門設(shè)計(jì)在荒僻地帶，人工監(jiān)管難度大、成本高，亟需一套無人看管完全自動化的水閘系統(tǒng)。本文通過液壓傳動提供能量，實(shí)現(xiàn)門葉啟閉，通過下游水位的變化所引起的液壓變化，控制壓力閥的開閉，從而實(shí)現(xiàn)自動控制水閘開度，汛期自動蓄水、枯水期自動泄水，使下游水位穩(wěn)定在安全水位與需求水位之間。

關(guān)鍵詞：液壓傳動；自動控制；無人監(jiān)管；節(jié)能

1 研究背景

傳統(tǒng)的水利閘門需要啟閉機(jī)控制閘門啟閉以調(diào)節(jié)水位，啟閉機(jī)功率大，以啟門力為400KN的QPQ啟閉機(jī)為例，其配套電機(jī)額定功率大約在11KW，水電站或水泵站閘門較多，啟閉機(jī)工作時(shí)間長，耗電量大，且普通閘門側(cè)導(dǎo)軌易被泥沙淤堵，以致閘門啟閉非常困難。大量閘門設(shè)計(jì)在荒僻地帶，其管理運(yùn)行困難，以致于許多閘門剛剛建好就如同被廢棄一般，成為了河道中的擺設(shè)。2010年10月11日，海口強(qiáng)降雨引發(fā)澇災(zāi)，導(dǎo)致市區(qū)32條道路嚴(yán)重積水，澇災(zāi)所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失過億。從表面上看，澇災(zāi)是由強(qiáng)降雨引起，然而，究其根源，很大程度上正是由于雨水口和排污口等排水出口閘門被卡住，或是開啟不及時(shí)，引發(fā)了這樣一場嚴(yán)重的澇災(zāi)。閘門啟閉的順利與及時(shí)，關(guān)系到小到幾塊農(nóng)田，大到一座城市的安全，而現(xiàn)行的閘門設(shè)計(jì)，恰恰是水系統(tǒng)中最大的安全隱患。

2 液壓傳動閘門的設(shè)計(jì)

鑒于以上問題，作者設(shè)計(jì)了這種液壓傳動自動控制節(jié)能閘?？紤]到目前的平面閘門需要上提開閘，需要啟閉機(jī)提供很大的功率，要消耗較多的能量，并且時(shí)有開閉閘困難的問題，故決定通過液壓千斤頂原理提供動力，就地取水作為啟閉閘門的能源，通過對水量的調(diào)節(jié)來自動控制閘門的升降，無需能耗，不僅可以節(jié)約能源，為環(huán)境保護(hù)作出巨大的貢獻(xiàn)，而且從原理上可以解決閘門開閉困難的問題?？紤]到大多數(shù)水閘需要人工監(jiān)管，成本高，為此通過液壓調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了通過水位的變化，來自動控制水閘啟閉，使下游水位穩(wěn)定在安全水位和需求水位之間。

水閘設(shè)計(jì)為兩部分：（1）液壓動力系統(tǒng)：利用液壓傳動，采用矩陣閥門組，利用水道中的水壓將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；（2）閘室系統(tǒng)：通過液壓傳動的能量，推動水閘基座起降，基座上設(shè)計(jì)有閘門支撐柱，由支撐住支撐閘門起降；水道中水流蘊(yùn)含了巨大的能量，而液壓傳動所基于的最基本原理——帕斯卡原理，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以擴(kuò)大水壓力。

液壓動力系統(tǒng)圖

2.1 構(gòu)件組成。如上圖所示：1-低壓進(jìn)水閥—臨界壓力值對應(yīng)水位為下游需求水位，下游水位高于需求水位時(shí)關(guān)閉，低于需求水位時(shí)開啟；2-單向?qū)Я鏖y—只允許水由管A流向管B；3-高壓排水閥—臨界壓力值對應(yīng)水位為下游安全水位，下游水位低于安全水位關(guān)閉，高于安全水位時(shí)開啟；4-閘門底座—控制上下游的水位差。管道A—進(jìn)水管道，管道B —閘室底部管道，管道C—側(cè)向出水管道。虛線表示壓力閥與下游水位連通的水位傳感管道。

2.2 傳動桿介紹。傳動桿是與閘門底座左右兩端相連的桿，通過此桿件設(shè)計(jì)，在閘門需要打開時(shí)將門葉提起允許水流通過，當(dāng)閘門需要關(guān)閉時(shí)拉動門葉自由落下。桿外設(shè)混凝土砌套筒，讓桿可以在其中自由升降并起到保護(hù)作用。作用：（1）當(dāng)下游水位低于需求水位時(shí)，低壓進(jìn)水閥1開啟，高壓排水閥關(guān)閉，水流由引水管道進(jìn)入管道A，通過單向?qū)Я鏖y2流入管道B且不可回流，底座在水壓力作用下向上，閘門升起，下游水量得到補(bǔ)充；（2）當(dāng)下游水位處于安全水位與需求水位之間時(shí)，低壓進(jìn)水閥1關(guān)閉，高壓排水閥3關(guān)閉，管道A、B水內(nèi)水量不變，閘門停止升起。（3）當(dāng)下游水位高于安全水位時(shí)，低壓進(jìn)水閥1關(guān)閉，高壓排水閥3開啟，在閘門門身和底座重力的作用下，管道B內(nèi)水流向管道C，閘門底座向下，閘門下降擋水。

3 傳動部分受力分析

以寧夏興慶區(qū)某水電站的引水渠水閘為例，它的全年平均流速為3.0m/s，斷面面積約為20m2，斷面寬度5m，閘前水頭為4m，閘后需水水位為1m，安全水位2.5m。假如采用本系統(tǒng)，閘門下地基開挖2m，H=6m。

3.1 水流在1閘門底部處形成的水壓強(qiáng)為：p1=γw*H=9.8*6= 58.8kPa水流在水流在閘門底座處形成的水壓力為：Fmax=p1*s*b= 441kN，F(xiàn)min=γw（H-h）*s*b=368kN，其中，H為閘門底部距水面的高度，γw為水的容重，s為閘門底座厚度，b 為閘門底座沿河流斷面的寬度，h為閘門底座做大上升高度。

3.2 水閘自重G與閘門上升過程中的水流阻力F阻。G= V*ρ*g=（c*s+δ*ht）*b*ρ*g=334KN，F(xiàn)阻=μ*A*=16 KN，ρ為鋼材密度，μ為水流動力黏度（20度水溫時(shí)μ取值為1.002），A為水流與閘門接觸面積，為流速梯度。

綜上所述，F(xiàn)min>G+F阻，所以該方案具有可行性。

4 結(jié)語

我國水利發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入“水聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，我國江河眾多，有幾十萬座水利工程，水閘分布更是星羅棋布，數(shù)目龐大。而目前的水閘系統(tǒng)，存在耗能過大、人工監(jiān)管難度大、存在安全隱患。且目前采用的直降式水閘起降，浪費(fèi)了水面上方大量空間，阻礙了水道通航。本閘門可以自動調(diào)控水閘開度，采用矩陣閥門組，實(shí)現(xiàn)可以通過水位變化來調(diào)節(jié)水閘開度，保障下游通流量恒定。在汛期，實(shí)現(xiàn)水閘關(guān)閉，蓄水；洪峰過后，開啟閥門，泄洪排水。通過調(diào)節(jié)，可以使下游水位穩(wěn)定在安全水位和需求水位之間。無人工監(jiān)管，本水閘無需外界供能，系統(tǒng)完全獨(dú)立，無需人工控制，節(jié)省大量成本，提高了安全系數(shù)。閘室穩(wěn)定性好，液壓動力裝置設(shè)于河床底部，相當(dāng)于進(jìn)行了地基的樁基礎(chǔ)處理，起到了防滲帷幕的作用，有利于閘室的穩(wěn)定。水閘運(yùn)行能耗低，采用的液壓傳動裝置的動力來源于上游河道，無需配置卷揚(yáng)機(jī)等啟閉設(shè)施，只需設(shè)置管控電路，節(jié)能環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉細(xì)龍，陳福榮.閘門與啟閉設(shè)備[M].中國水利水電出版社，2003.

[2] 安徽省水利局勘測設(shè)計(jì)院.水工鋼閘門設(shè)計(jì)[M].水利電力出版社， 1983.

[3] 陳德亮，夏富洲.水工建筑物[M].中國水利水電出版社，2011.

作者簡介：高雷（1991.07- ），男，山東濰坊人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，水利水電工程專業(yè)。

摘 要：傳統(tǒng)的閘門需人工啟閉以控制水位，門側(cè)導(dǎo)軌易被泥沙淤堵，以致閘門難以正常啟閉，對下游的人身、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的潛在威脅。農(nóng)村、山區(qū)有大量閘門設(shè)計(jì)在荒僻地帶，人工監(jiān)管難度大、成本高，亟需一套無人看管完全自動化的水閘系統(tǒng)。本文通過液壓傳動提供能量，實(shí)現(xiàn)門葉啟閉，通過下游水位的變化所引起的液壓變化，控制壓力閥的開閉，從而實(shí)現(xiàn)自動控制水閘開度，汛期自動蓄水、枯水期自動泄水，使下游水位穩(wěn)定在安全水位與需求水位之間。

關(guān)鍵詞：液壓傳動；自動控制；無人監(jiān)管；節(jié)能

1 研究背景

傳統(tǒng)的水利閘門需要啟閉機(jī)控制閘門啟閉以調(diào)節(jié)水位，啟閉機(jī)功率大，以啟門力為400KN的QPQ啟閉機(jī)為例，其配套電機(jī)額定功率大約在11KW，水電站或水泵站閘門較多，啟閉機(jī)工作時(shí)間長，耗電量大，且普通閘門側(cè)導(dǎo)軌易被泥沙淤堵，以致閘門啟閉非常困難。大量閘門設(shè)計(jì)在荒僻地帶，其管理運(yùn)行困難，以致于許多閘門剛剛建好就如同被廢棄一般，成為了河道中的擺設(shè)。2010年10月11日，?？趶?qiáng)降雨引發(fā)澇災(zāi)，導(dǎo)致市區(qū)32條道路嚴(yán)重積水，澇災(zāi)所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失過億。從表面上看，澇災(zāi)是由強(qiáng)降雨引起，然而，究其根源，很大程度上正是由于雨水口和排污口等排水出口閘門被卡住，或是開啟不及時(shí)，引發(fā)了這樣一場嚴(yán)重的澇災(zāi)。閘門啟閉的順利與及時(shí)，關(guān)系到小到幾塊農(nóng)田，大到一座城市的安全，而現(xiàn)行的閘門設(shè)計(jì)，恰恰是水系統(tǒng)中最大的安全隱患。

2 液壓傳動閘門的設(shè)計(jì)

鑒于以上問題，作者設(shè)計(jì)了這種液壓傳動自動控制節(jié)能閘?？紤]到目前的平面閘門需要上提開閘，需要啟閉機(jī)提供很大的功率，要消耗較多的能量，并且時(shí)有開閉閘困難的問題，故決定通過液壓千斤頂原理提供動力，就地取水作為啟閉閘門的能源，通過對水量的調(diào)節(jié)來自動控制閘門的升降，無需能耗，不僅可以節(jié)約能源，為環(huán)境保護(hù)作出巨大的貢獻(xiàn)，而且從原理上可以解決閘門開閉困難的問題。考慮到大多數(shù)水閘需要人工監(jiān)管，成本高，為此通過液壓調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了通過水位的變化，來自動控制水閘啟閉，使下游水位穩(wěn)定在安全水位和需求水位之間。

水閘設(shè)計(jì)為兩部分：（1）液壓動力系統(tǒng)：利用液壓傳動，采用矩陣閥門組，利用水道中的水壓將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；（2）閘室系統(tǒng)：通過液壓傳動的能量，推動水閘基座起降，基座上設(shè)計(jì)有閘門支撐柱，由支撐住支撐閘門起降；水道中水流蘊(yùn)含了巨大的能量，而液壓傳動所基于的最基本原理——帕斯卡原理，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以擴(kuò)大水壓力。

液壓動力系統(tǒng)圖

2.1 構(gòu)件組成。如上圖所示：1-低壓進(jìn)水閥—臨界壓力值對應(yīng)水位為下游需求水位，下游水位高于需求水位時(shí)關(guān)閉，低于需求水位時(shí)開啟；2-單向?qū)Я鏖y—只允許水由管A流向管B；3-高壓排水閥—臨界壓力值對應(yīng)水位為下游安全水位，下游水位低于安全水位關(guān)閉，高于安全水位時(shí)開啟；4-閘門底座—控制上下游的水位差。管道A—進(jìn)水管道，管道B —閘室底部管道，管道C—側(cè)向出水管道。虛線表示壓力閥與下游水位連通的水位傳感管道。

2.2 傳動桿介紹。傳動桿是與閘門底座左右兩端相連的桿，通過此桿件設(shè)計(jì)，在閘門需要打開時(shí)將門葉提起允許水流通過，當(dāng)閘門需要關(guān)閉時(shí)拉動門葉自由落下。桿外設(shè)混凝土砌套筒，讓桿可以在其中自由升降并起到保護(hù)作用。作用：（1）當(dāng)下游水位低于需求水位時(shí)，低壓進(jìn)水閥1開啟，高壓排水閥關(guān)閉，水流由引水管道進(jìn)入管道A，通過單向?qū)Я鏖y2流入管道B且不可回流，底座在水壓力作用下向上，閘門升起，下游水量得到補(bǔ)充；（2）當(dāng)下游水位處于安全水位與需求水位之間時(shí)，低壓進(jìn)水閥1關(guān)閉，高壓排水閥3關(guān)閉，管道A、B水內(nèi)水量不變，閘門停止升起。（3）當(dāng)下游水位高于安全水位時(shí)，低壓進(jìn)水閥1關(guān)閉，高壓排水閥3開啟，在閘門門身和底座重力的作用下，管道B內(nèi)水流向管道C，閘門底座向下，閘門下降擋水。

3 傳動部分受力分析

以寧夏興慶區(qū)某水電站的引水渠水閘為例，它的全年平均流速為3.0m/s，斷面面積約為20m2，斷面寬度5m，閘前水頭為4m，閘后需水水位為1m，安全水位2.5m。假如采用本系統(tǒng)，閘門下地基開挖2m，H=6m。

3.1 水流在1閘門底部處形成的水壓強(qiáng)為：p1=γw*H=9.8*6= 58.8kPa水流在水流在閘門底座處形成的水壓力為：Fmax=p1*s*b= 441kN，F(xiàn)min=γw（H-h）*s*b=368kN，其中，H為閘門底部距水面的高度，γw為水的容重，s為閘門底座厚度，b 為閘門底座沿河流斷面的寬度，h為閘門底座做大上升高度。

3.2 水閘自重G與閘門上升過程中的水流阻力F阻。G= V*ρ*g=（c*s+δ*ht）*b*ρ*g=334KN，F(xiàn)阻=μ*A*=16 KN，ρ為鋼材密度，μ為水流動力黏度（20度水溫時(shí)μ取值為1.002），A為水流與閘門接觸面積，為流速梯度。

綜上所述，F(xiàn)min>G+F阻，所以該方案具有可行性。

4 結(jié)語

我國水利發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入“水聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，我國江河眾多，有幾十萬座水利工程，水閘分布更是星羅棋布，數(shù)目龐大。而目前的水閘系統(tǒng)，存在耗能過大、人工監(jiān)管難度大、存在安全隱患。且目前采用的直降式水閘起降，浪費(fèi)了水面上方大量空間，阻礙了水道通航。本閘門可以自動調(diào)控水閘開度，采用矩陣閥門組，實(shí)現(xiàn)可以通過水位變化來調(diào)節(jié)水閘開度，保障下游通流量恒定。在汛期，實(shí)現(xiàn)水閘關(guān)閉，蓄水；洪峰過后，開啟閥門，泄洪排水。通過調(diào)節(jié)，可以使下游水位穩(wěn)定在安全水位和需求水位之間。無人工監(jiān)管，本水閘無需外界供能，系統(tǒng)完全獨(dú)立，無需人工控制，節(jié)省大量成本，提高了安全系數(shù)。閘室穩(wěn)定性好，液壓動力裝置設(shè)于河床底部，相當(dāng)于進(jìn)行了地基的樁基礎(chǔ)處理，起到了防滲帷幕的作用，有利于閘室的穩(wěn)定。水閘運(yùn)行能耗低，采用的液壓傳動裝置的動力來源于上游河道，無需配置卷揚(yáng)機(jī)等啟閉設(shè)施，只需設(shè)置管控電路，節(jié)能環(huán)保。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉細(xì)龍，陳福榮.閘門與啟閉設(shè)備[M].中國水利水電出版社，2003.

[2] 安徽省水利局勘測設(shè)計(jì)院.水工鋼閘門設(shè)計(jì)[M].水利電力出版社， 1983.

[3] 陳德亮，夏富洲.水工建筑物[M].中國水利水電出版社，2011.

作者簡介：高雷（1991.07- ），男，山東濰坊人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，水利水電工程專業(yè)。

摘 要：傳統(tǒng)的閘門需人工啟閉以控制水位，門側(cè)導(dǎo)軌易被泥沙淤堵，以致閘門難以正常啟閉，對下游的人身、財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的潛在威脅。農(nóng)村、山區(qū)有大量閘門設(shè)計(jì)在荒僻地帶，人工監(jiān)管難度大、成本高，亟需一套無人看管完全自動化的水閘系統(tǒng)。本文通過液壓傳動提供能量，實(shí)現(xiàn)門葉啟閉，通過下游水位的變化所引起的液壓變化，控制壓力閥的開閉，從而實(shí)現(xiàn)自動控制水閘開度，汛期自動蓄水、枯水期自動泄水，使下游水位穩(wěn)定在安全水位與需求水位之間。

關(guān)鍵詞：液壓傳動；自動控制；無人監(jiān)管；節(jié)能

1 研究背景

傳統(tǒng)的水利閘門需要啟閉機(jī)控制閘門啟閉以調(diào)節(jié)水位，啟閉機(jī)功率大，以啟門力為400KN的QPQ啟閉機(jī)為例，其配套電機(jī)額定功率大約在11KW，水電站或水泵站閘門較多，啟閉機(jī)工作時(shí)間長，耗電量大，且普通閘門側(cè)導(dǎo)軌易被泥沙淤堵，以致閘門啟閉非常困難。大量閘門設(shè)計(jì)在荒僻地帶，其管理運(yùn)行困難，以致于許多閘門剛剛建好就如同被廢棄一般，成為了河道中的擺設(shè)。2010年10月11日，?？趶?qiáng)降雨引發(fā)澇災(zāi)，導(dǎo)致市區(qū)32條道路嚴(yán)重積水，澇災(zāi)所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失過億。從表面上看，澇災(zāi)是由強(qiáng)降雨引起，然而，究其根源，很大程度上正是由于雨水口和排污口等排水出口閘門被卡住，或是開啟不及時(shí)，引發(fā)了這樣一場嚴(yán)重的澇災(zāi)。閘門啟閉的順利與及時(shí)，關(guān)系到小到幾塊農(nóng)田，大到一座城市的安全，而現(xiàn)行的閘門設(shè)計(jì)，恰恰是水系統(tǒng)中最大的安全隱患。

2 液壓傳動閘門的設(shè)計(jì)

鑒于以上問題，作者設(shè)計(jì)了這種液壓傳動自動控制節(jié)能閘?？紤]到目前的平面閘門需要上提開閘，需要啟閉機(jī)提供很大的功率，要消耗較多的能量，并且時(shí)有開閉閘困難的問題，故決定通過液壓千斤頂原理提供動力，就地取水作為啟閉閘門的能源，通過對水量的調(diào)節(jié)來自動控制閘門的升降，無需能耗，不僅可以節(jié)約能源，為環(huán)境保護(hù)作出巨大的貢獻(xiàn)，而且從原理上可以解決閘門開閉困難的問題?？紤]到大多數(shù)水閘需要人工監(jiān)管，成本高，為此通過液壓調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了通過水位的變化，來自動控制水閘啟閉，使下游水位穩(wěn)定在安全水位和需求水位之間。

水閘設(shè)計(jì)為兩部分：（1）液壓動力系統(tǒng)：利用液壓傳動，采用矩陣閥門組，利用水道中的水壓將水能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能；（2）閘室系統(tǒng)：通過液壓傳動的能量，推動水閘基座起降，基座上設(shè)計(jì)有閘門支撐柱，由支撐住支撐閘門起降；水道中水流蘊(yùn)含了巨大的能量，而液壓傳動所基于的最基本原理——帕斯卡原理，在平衡的系統(tǒng)中，比較小的活塞上面施加的壓力比較小而大的活塞上施加的壓力也比較大，這樣能夠保持液體的靜止。所以通過液體的傳遞，可以擴(kuò)大水壓力。

液壓動力系統(tǒng)圖

2.1 構(gòu)件組成。如上圖所示：1-低壓進(jìn)水閥—臨界壓力值對應(yīng)水位為下游需求水位，下游水位高于需求水位時(shí)關(guān)閉，低于需求水位時(shí)開啟；2-單向?qū)Я鏖y—只允許水由管A流向管B；3-高壓排水閥—臨界壓力值對應(yīng)水位為下游安全水位，下游水位低于安全水位關(guān)閉，高于安全水位時(shí)開啟；4-閘門底座—控制上下游的水位差。管道A—進(jìn)水管道，管道B —閘室底部管道，管道C—側(cè)向出水管道。虛線表示壓力閥與下游水位連通的水位傳感管道。

2.2 傳動桿介紹。傳動桿是與閘門底座左右兩端相連的桿，通過此桿件設(shè)計(jì)，在閘門需要打開時(shí)將門葉提起允許水流通過，當(dāng)閘門需要關(guān)閉時(shí)拉動門葉自由落下。桿外設(shè)混凝土砌套筒，讓桿可以在其中自由升降并起到保護(hù)作用。作用：（1）當(dāng)下游水位低于需求水位時(shí)，低壓進(jìn)水閥1開啟，高壓排水閥關(guān)閉，水流由引水管道進(jìn)入管道A，通過單向?qū)Я鏖y2流入管道B且不可回流，底座在水壓力作用下向上，閘門升起，下游水量得到補(bǔ)充；（2）當(dāng)下游水位處于安全水位與需求水位之間時(shí)，低壓進(jìn)水閥1關(guān)閉，高壓排水閥3關(guān)閉，管道A、B水內(nèi)水量不變，閘門停止升起。（3）當(dāng)下游水位高于安全水位時(shí)，低壓進(jìn)水閥1關(guān)閉，高壓排水閥3開啟，在閘門門身和底座重力的作用下，管道B內(nèi)水流向管道C，閘門底座向下，閘門下降擋水。

3 傳動部分受力分析

以寧夏興慶區(qū)某水電站的引水渠水閘為例，它的全年平均流速為3.0m/s，斷面面積約為20m2，斷面寬度5m，閘前水頭為4m，閘后需水水位為1m，安全水位2.5m。假如采用本系統(tǒng)，閘門下地基開挖2m，H=6m。

3.1 水流在1閘門底部處形成的水壓強(qiáng)為：p1=γw*H=9.8*6= 58.8kPa水流在水流在閘門底座處形成的水壓力為：Fmax=p1*s*b= 441kN，F(xiàn)min=γw（H-h）*s*b=368kN，其中，H為閘門底部距水面的高度，γw為水的容重，s為閘門底座厚度，b 為閘門底座沿河流斷面的寬度，h為閘門底座做大上升高度。

3.2 水閘自重G與閘門上升過程中的水流阻力F阻。G= V*ρ*g=（c*s+δ*ht）*b*ρ*g=334KN，F(xiàn)阻=μ*A*=16 KN，ρ為鋼材密度，μ為水流動力黏度（20度水溫時(shí)μ取值為1.002），A為水流與閘門接觸面積，為流速梯度。

綜上所述，F(xiàn)min>G+F阻，所以該方案具有可行性。

4 結(jié)語

我國水利發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入“水聯(lián)網(wǎng)”時(shí)代，我國江河眾多，有幾十萬座水利工程，水閘分布更是星羅棋布，數(shù)目龐大。而目前的水閘系統(tǒng)，存在耗能過大、人工監(jiān)管難度大、存在安全隱患。且目前采用的直降式水閘起降，浪費(fèi)了水面上方大量空間，阻礙了水道通航。本閘門可以自動調(diào)控水閘開度，采用矩陣閥門組，實(shí)現(xiàn)可以通過水位變化來調(diào)節(jié)水閘開度，保障下游通流量恒定。在汛期，實(shí)現(xiàn)水閘關(guān)閉，蓄水；洪峰過后，開啟閥門，泄洪排水。通過調(diào)節(jié)，可以使下游水位穩(wěn)定在安全水位和需求水位之間。無人工監(jiān)管，本水閘無需外界供能，系統(tǒng)完全獨(dú)立，無需人工控制，節(jié)省大量成本，提高了安全系數(shù)。閘室穩(wěn)定性好，液壓動力裝置設(shè)于河床底部，相當(dāng)于進(jìn)行了地基的樁基礎(chǔ)處理，起到了防滲帷幕的作用，有利于閘室的穩(wěn)定。水閘運(yùn)行能耗低，采用的液壓傳動裝置的動力來源于上游河道，無需配置卷揚(yáng)機(jī)等啟閉設(shè)施，只需設(shè)置管控電路，節(jié)能環(huán)保。

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作者簡介：高雷（1991.07- ），男，山東濰坊人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，水利水電工程專業(yè)。