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淺談水利工程中閘門(mén)的分類(lèi)、操作和改進(jìn)防護(hù)論文
一、閘門(mén)的分類(lèi)
閘門(mén)的分類(lèi)有許多種，迄今仍然不能統(tǒng)一分類(lèi)，羅炳輝依照閘門(mén)及閥的動(dòng)作形式來(lái)分共分為五種，依開(kāi)閉裝置區(qū)分，其分類(lèi)與日本財(cái)團(tuán)法人水庫(kù)、堰施設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)所編著的分類(lèi)大致相同，低洼地區(qū)與排水出�？诨蚝哟ɑ亓骺冢瑸榱朔乐雇馑构鄳�(yīng)規(guī)劃設(shè)置防潮閘門(mén)。防潮閘門(mén)一般特性為面板大部分置于海水側(cè)，且需要啟閉速度較快，且另視需要設(shè)計(jì)雙面止水，以防止海水或泥沙倒灌。本研究以防洪、防潮、排水的河海堤閘門(mén)為對(duì)象，故其主要功能為平時(shí)保持開(kāi)啟狀態(tài)，外水位漲至警界點(diǎn)時(shí)開(kāi)關(guān)閘門(mén)，防止倒灌，外水位降低時(shí)開(kāi)啟。構(gòu)架于河川或海堤的閘門(mén)若以開(kāi)啟方式作為分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，一般可分為六類(lèi)：
1.垂直啟閉式閘門(mén)
門(mén)扇以上下作動(dòng)達(dá)成啟閉效果，一般用在溝渠、河川、蓄水池、抽水站或河流出�？冢瑸樽畛Ｒ�(jiàn)的形式，此為垂直啟閉式閘門(mén)。
2.橫移式閘門(mén)
底部設(shè)輪軌，門(mén)扇作橫向移動(dòng)，一般均設(shè)置于海堤或河堤作防洪、防潮設(shè)施。平常(非汛期)打開(kāi)供人、車(chē)出入，緊急時(shí)關(guān)閉以防洪水或海潮淹入堤內(nèi)，此為橫移式閘門(mén)。
3.自動(dòng)閘門(mén)
自動(dòng)閘門(mén)又稱為防潮閘門(mén)，乃利用堤內(nèi)、外兩邊水位的壓力，作重力自動(dòng)排放。一般均設(shè)置于海堤、河堤邊，作為防潮、防洪用、防止潮水逆流倒灌功能。當(dāng)內(nèi)水位高于外水位時(shí)自然排出，反之當(dāng)外水位高于內(nèi)水位時(shí)，閘門(mén)自動(dòng)關(guān)閉，如遇到豪雨大流量排放時(shí)，以最高所估算的洪峰流量設(shè)計(jì)排閘門(mén)，必要時(shí)全部開(kāi)啟閘門(mén)，完全洩洪迅速排出，由此為自動(dòng)門(mén)。
4.電動(dòng)鋼索自動(dòng)式閘門(mén)
針對(duì)自動(dòng)門(mén)加以改良，平時(shí)利用堤內(nèi)、外兩旁水位差的壓力，作重力自動(dòng)排放，豪雨期間輔助電動(dòng)鋼索開(kāi)啟閘門(mén)排放，并能防止潮水逆流倒灌的功能，因此為電動(dòng)鋼索自動(dòng)式門(mén)。
5.手動(dòng)式閘門(mén)
利用人力操作卷?yè)P(yáng)機(jī)，控制閘門(mén)作啟閉的動(dòng)作。吊門(mén)機(jī)組為手動(dòng)式卷?yè)P(yáng)設(shè)備，為手動(dòng)式閘門(mén)。
6.傾倒式閘門(mén)
以底部為轉(zhuǎn)軸，平時(shí)門(mén)扇站立達(dá)到蓄水功能，當(dāng)暴雨水位高漲或需調(diào)節(jié)水位時(shí)，即把門(mén)扇降低或放倒。此閘門(mén)達(dá)到蓄水于河道中或抬高蓄水高度的功能，為傾倒式閘門(mén)。
前述六項(xiàng)閘門(mén)中第1245與6的閘門(mén)都可透過(guò)人力或機(jī)械設(shè)置控制其開(kāi)閉，唯獨(dú)第3項(xiàng)的自動(dòng)閘門(mén)乃利用重力流方式進(jìn)行排水與閘門(mén)啟閉的控制，然而從經(jīng)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于相關(guān)內(nèi)、外在因素影響，常常致使自動(dòng)門(mén)無(wú)法正常開(kāi)閉，導(dǎo)致海水倒灌或洪水無(wú)法順利排出，造成下游地區(qū)淹水，使得人民生命財(cái)產(chǎn)遭受重大損失。
二、閘門(mén)的操作程序
一般閘門(mén)設(shè)計(jì)采用兩道式設(shè)計(jì)，使安全更有保障，位于堤內(nèi)的閘門(mén)采用手動(dòng)操作方式、堤外的閘門(mén)則為自動(dòng)操作方式，兩道式閘門(mén)相關(guān)的運(yùn)轉(zhuǎn)操作程序詳述如下：
(1)堤外自動(dòng)閘門(mén)啟閉時(shí)機(jī)
A.受內(nèi)外水位差而自動(dòng)啟閉，達(dá)排放與阻逆流效果。
(2)堤內(nèi)手動(dòng)閘門(mén)啟閉時(shí)機(jī)
A.堤內(nèi)手動(dòng)閘門(mén)平時(shí)保持全開(kāi)狀態(tài)。
B.無(wú)設(shè)置防潮閘門(mén)失靈時(shí)，當(dāng)外水位高于內(nèi)水位時(shí)，要關(guān)閉堤內(nèi)閘門(mén)，以防止河水倒灌。
C.若內(nèi)水位關(guān)注高于外水位時(shí)，在適度開(kāi)啟幫助排出內(nèi)水。
三、閘門(mén)的改進(jìn)方法
閘門(mén)的開(kāi)閉行為正常與否，影響著人民生命財(cái)產(chǎn)安全，垂直開(kāi)閉的閘門(mén)，采用手動(dòng)或機(jī)械方式操作其啟閉，在維護(hù)管理得宜的狀況下，啟閉過(guò)程大多不會(huì)發(fā)生問(wèn)題，然而自動(dòng)的閘門(mén)，依水頭壓力差使得閘門(mén)自動(dòng)啟閉，除了維護(hù)管理不良導(dǎo)致無(wú)法啟閉外，閘門(mén)常因自重太重，單純只利用水頭壓力差這門(mén)啟閉困難。
為了改善閘門(mén)因自重而開(kāi)啟困難的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)多采用配重的方法客服，少部門(mén)則研究改變閘門(mén)材質(zhì)，以減低其自重，采用FRP材質(zhì)的閘門(mén)，便是減少閘門(mén)的案例。
四、閘門(mén)的防護(hù)與管理
洪水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中常常夾帶大量土石、樹(shù)枝、雜物，這些在通過(guò)防潮閘門(mén)的過(guò)程中土石會(huì)摩擦結(jié)構(gòu)物表面并在附近流速較緩處堆積，樹(shù)枝與雜物除了摩擦結(jié)構(gòu)表面外、大型的物體更會(huì)直接撞擊結(jié)構(gòu)造成損害，應(yīng)收集現(xiàn)場(chǎng)防潮閘門(mén)故障情況與解決方法。設(shè)備維護(hù)管理的目的為減少故障、持續(xù)發(fā)揮原有功能。項(xiàng)目市區(qū)規(guī)定的功能稱之為故障，項(xiàng)目所值零件、元件、裝置、副系統(tǒng)。功能性單元、設(shè)備以及系統(tǒng)。因閘門(mén)各種設(shè)備中具有零件、元件、裝置、副系統(tǒng)功能性單元、設(shè)備以及系統(tǒng)等，因此閘門(mén)故障方式仍與一般設(shè)備相同。閘門(mén)維護(hù)管理中對(duì)于故障的防范必須相當(dāng)重視，稍有不慎極易釀成災(zāi)害，因此必須對(duì)設(shè)備的故障類(lèi)型有所了解，并應(yīng)由故障了解原因，可回饋于規(guī)劃設(shè)計(jì)或利用維護(hù)管理的手段加以蓋上。
五、閘門(mén)出口淤積
設(shè)置于感潮河段的閘門(mén)，因?yàn)榈靥幱跊_擊平原河段，河流平坦，流速小，且受漲退潮和內(nèi)洪的影響，河口段一般處零坡降，上逆段則受淤砂淤積影響，河床有上淤趨勢(shì)，在閘門(mén)出口易形成淤積，對(duì)于淤積情況嚴(yán)重的感潮河段閘門(mén)，其閘下淤泥清淤工程已成為每年水利管理部門(mén)的必要任務(wù)。
針對(duì)中國(guó)江河下游沿海擋潮問(wèn)題，最好的防淤措施是一種防止海灘產(chǎn)砂，另一種是切斷漲潮流夾帶泥沙進(jìn)入河口。也就是在淺灘大量種植固灘促淤植物，是極為有效的方法。而對(duì)于防淤工程措施另行做出幾點(diǎn)建議：
(一)修筑導(dǎo)堤
依據(jù)河口特性，在河口一側(cè)甚至兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)流堤，其目的除了改變水流條件，切斷風(fēng)浪掀起的海灘泥沙來(lái)源，減少漲潮流夾帶進(jìn)入河內(nèi)的砂量，第二個(gè)目的是可約束穩(wěn)定排水逕流量，束水攻砂，改善并穩(wěn)定出口水深從而達(dá)到減少引河淤積目的。
(二)確實(shí)了解閘下引河長(zhǎng)度
閘下引河類(lèi)型可分為兩種，一類(lèi)是長(zhǎng)引河(逕流型)，一類(lèi)是短引河(潮流型)，一般而言，長(zhǎng)引河河口是以逕流為主要?jiǎng)恿�，�?dāng)徑流量不足，容易導(dǎo)致不平衡，造成嚴(yán)重淤積。而短引河河口則是以潮流為主要?jiǎng)恿�，這類(lèi)河口淤積較為輕微，擋潮閘距離�？谶m宜控制在0.8—1.0km以內(nèi)，可較為容易解決閘下淤積。
六、總結(jié)
城市、農(nóng)村等人口聚集處大多位處于沖刷平原處、其河工防潮閘門(mén)設(shè)施屢遭漂砂淤積，而影響閘門(mén)原有功能與操作，對(duì)于沿海地區(qū)防潮排澇安全，有潛在的危險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)閘門(mén)的相關(guān)工程、研究案例及漂砂淤積相關(guān)評(píng)估方法，整理出閘門(mén)漂砂防淤規(guī)劃設(shè)計(jì)建議及閘門(mén)漂砂淤積處理與管理評(píng)估策略，針對(duì)閘門(mén)出口減淤初步的設(shè)計(jì)建議如下：
(一)閘門(mén)設(shè)置前建議先研判區(qū)域的沿岸優(yōu)勢(shì)輸砂方向，研究新設(shè)閘門(mén)開(kāi)口方向避免淤砂進(jìn)入產(chǎn)生淤積。
(二)由結(jié)構(gòu)物布置防止淤砂進(jìn)入，如：延長(zhǎng)或加高翼墻、增設(shè)短突堤或其他海岸工程結(jié)構(gòu)等，防止泥沙進(jìn)入閘門(mén)進(jìn)而落淤。
(三)透過(guò)實(shí)現(xiàn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提高閘門(mén)出口處流速，使流出口流速高淤泥砂啟動(dòng)流速，閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)可將落淤泥砂自然隨水帶出。
(四)適當(dāng)采用編籬定砂或防風(fēng)定砂工法，防止或減緩海堤閘門(mén)遭致風(fēng)沙堆積。
(五)由管理操作手段減少淤積，如：妥善利用開(kāi)啟閘門(mén)的時(shí)機(jī)以束水攻砂的方式將既有的淤砂沖開(kāi)、利用閘門(mén)開(kāi)啟組合影響泥砂輸移、人工清淤等等。
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