Шлюзы , также называемые стоп воротами , регулируемые ворота , используемые для управления потока воды в дамбах , водохранилище , река , поток , или дамбы систем. Они могут быть спроектированы для установки высоты гребней водосброса в плотинах , для регулирования скорости потока в шлюзах и каналах , или они могут быть спроектированы так, чтобы полностью останавливать поток воды как часть системы дамбы или штормового нагона . Поскольку большинство этих устройств работают, контролируя высоту поверхности воды, сохраняемую или направляемую, они также известны как ворота гребня.. В случае систем обхода паводков шлюзы иногда также используются для понижения уровня воды в каналах главной реки или канала, позволяя большему количеству воды течь в обход паводка или водосборный бассейн, когда основная река или канал приближается к стадии паводка.
Типы [ править ]
| Ворота переборки представляют собой вертикальные стены с подвижными или съемными секциями. Подвижные секции можно поднимать, чтобы вода могла проходить под ними (как в шлюзовых воротах ) и поверх конструкции. Исторически в этих воротах использовались штабелированные бревна, известные как заглушки, или деревянные панели, известные как флешборды, для определения высоты гребня плотины. Некоторые шлюзы, известные как coupures в больших системах дамб, скользят вбок, открываясь для различных транспортных средств. Переборочные ворота также могут быть выполнены из других материалов и использоваться как единое целое. Митровые ворота используются в корабельных шлюзах и обычно закрываются под углом 18 °, чтобы приблизиться к арке. | ||
Распашные гребневые ворота - это секции стены, которые вращаются из вертикального положения в горизонтальное, тем самым изменяя высоту плотины. Как правило, они управляются с помощью гидравлической энергии , хотя некоторые из них являются пассивными и питаются от воды, которую собирают. Варианты:
| ||
| Радиальные ворота - это ворота поворотные, состоящие из цилиндрических секций. Они могут вращаться вертикально или горизонтально. Затворы Tainter имеют вертикальную конструкцию, которая вращается, чтобы вода могла проходить под ними. Цепные подшипники с низким коэффициентом трения , а также форма поверхности, уравновешивающая гидростатические силы , позволяют этой конструкции закрываться под собственным весом в качестве меры безопасности. | Схема затвора Тейнтера | Затворы и водосброс |
| Барабанные ворота представляют собой полые секции ворот, которые плавают по воде. Они прикреплены булавками, чтобы вращаться вверх или вниз. Вода попадает в камеру флотации или выходит из нее для регулировки высоты гребня плотины. | Барабанные заслонки управляются клапанами. | Барабанные ворота на водозаборной дамбе |
| Роликовые ворота на Миссисипи . | Раскладушка открылась у плотины Эррорук . |
| Предохранительные клапаны - это механизм, предназначенный для обеспечения контролируемого сброса воды в случае исключительно больших наводнений. Конструкция состоит из отдельно стоящих блоков (предохранителей), установленных бок о бок на плоском пороге водосброса. Блоки Fusegate большую часть времени действуют как фиксированные водосливы, но в условиях сильного наводнения они предназначены для опрокидывания вперед, что позволяет контролировать сброс воды. Несколько плавких предохранителей обычно устанавливаются бок о бок, причем каждая плавкая заслонка рассчитана на выпуск при прогрессирующем сильном наводнении, таким образом сводя к минимуму воздействие паводковых вод на реку вниз по течению. [1] Система была изобретена и запатентована Франсуа Лемперьером [2]для Hydroplus (Париж, Франция), дочерней компании GTM Entrepose. Он был установлен на более чем 50 плотинах по всему миру размером от 1 м до более 9 м в высоту. Затворы с предохранителями обычно используются для увеличения емкости существующих плотин или для максимального увеличения потенциала сброса водосбросов меньшего размера. | Типовой эскиз плавкой вставки | Fusegate на плотине Terminus - озеро Kaweah |
| Митровые ворота |
Клапаны [ править ]
[ требуется разъяснение ]
Клапаны, используемые в затворах, имеют множество требований к конструкции и обычно располагаются у основания плотин. Часто самым важным требованием (помимо регулирования расхода) является рассеивание энергии. Поскольку вода очень тяжелая, она выходит из основания плотины с огромной силой воды, толкающей сверху. Если эта энергия не рассеивается, поток может разрушить близлежащие породы и почву и повредить конструкции.
Другие требования к конструкции включают в себя учет работы напора , расхода, того, работает ли клапан над или под водой, а также регулирование точности и стоимости. [ необходима цитата ]
- Клапаны с фиксированным конусом предназначены для отвода энергии из потока воды во время разгрузки резервуара. Они представляют собой трубы круглого сечения с регулируемым затвором и втулкой конуса на разгрузочном конце. Поток можно изменить, отодвигая втулку от себя или по направлению к седлу конуса. Конструкция позволяет выпускать воду под высоким давлением из основания плотины , не вызывая эрозии окружающей среды. Клапаны с фиксированным конусом могут выдерживать напор до 300 м.
- Клапаны с полой струей представляют собой тип игольчатых клапанов, используемых для сброса шлюза. Конус и седло находятся внутри трубы. Вода течет через кольцевой зазор между трубой и конусом, когда она перемещается вниз по потоку от седла. Ребра поддерживают узел груши и приточный воздух для стабилизации водяной струи.
- Клапаны с кольцевыми струями похожи на клапаны с фиксированным конусом, но имеют встроенную манжету, которая выпускает воду узкой струей. Они подходят для напора до 50 м.
- Струйный затвор , похожий на затвор, но с коническим ограничителем перед створкой затвора, который фокусирует воду в струю. Они были разработаны в 1940-х годах Бюро мелиорации США, чтобы обеспечить точный контроль потока нагнетания без кавитации, наблюдаемой в обычных задвижках. Гидравлические затворы выдерживают напор до 150 м.
Физика [ править ]
Силу, действующую на прямоугольный затвор, можно рассчитать по следующему уравнению :
где:
- F = сила, измеряемая в ньютонах (Н)
- p = давление, измеренное в паскалях (Па)
- где:
- ρ - плотность пресной воды (1000 кг / м 3 );
- g - ускорение свободного падения на Земле (9,8 м / с 2 );
- h - высота водяного столба в метрах.
- где:
- A = площадь = прямоугольник : длина × высота, измеренная в м 2
- где:
- длина = горизонтальная длина прямоугольного шлюза, измеренная в метрах
- высота = высота непогруженного затвора от нижней части водяного столба до поверхности воды, измеренная в метрах
Если прямоугольный затвор затоплен ниже поверхности, можно использовать то же уравнение, но только высота от поверхности воды до середины затвора должна использоваться для расчета силы, действующей на затвор.
См. Также [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме Floodgate . |
- Барьер от наводнений
- Приливная плотина
- Шлюз канала
- Темза Барьер
- Дельта Работы
- Остершельдекеринг
Ссылки [ править ]
- ^ «Работа предохранителя» . www.Hydroplus.com. Архивировано из оригинала на 2013-10-23 . Проверено 21 ноября 2013 .
- ^ "Патенты изобретателя Франсуа Лемперьера" . Justia Patents .
Источники [ править ]
- Инженерный корпус армии США. (31 июля 1995 г.). Руководство по проектированию 1110-2-2607, Планирование и проектирование навигационных плотин , Глава 5, Обзор типов ворот . Проверено 14 апреля 2008.
Внешние ссылки [ править ]
- DeltaWorks.Org - проект в Нидерландах на шлюзах
