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弧形閘門是一種廣泛應用于水利工程的擋水閘門，其獨特的弧形結構設計使其在水利調控中具有顯著優勢。以下是對弧形閘門的詳細介紹：

一、定義與結構

• 定義：弧形閘門是擋水面為圓柱體部分弧形面的閘門，其支臂的支承鉸位于圓心，啟閉時閘門繞支承鉸轉動。
• 結構組成：由轉動門體、埋設構件及啟閉設備三部分組成。具體包括門葉、支臂、支承鉸和止水裝置。
  • 門葉：近似平面體系的弧形受壓面，由弧形面板和主次梁的梁格體系構成。
  • 支臂：支撐門葉并傳遞徑向合力于支鉸軸上，有直支臂和斜支臂之分。
  • 支承鉸：由連接支臂的鉸鏈、固定軸和固定鉸座組成，形式有圓柱鉸、圓錐鉸等。
  • 止水裝置：包括側止水座、底坎止水座、頂止水裝置等，確保閘門密封。

二、分類

1. 按門頂以上水位的深度：
   • 露頂式：水庫水位不超過門頂。
   • 潛孔式：水庫水位高于門頂。
2. 按傳力支臂形式：
   • 斜支臂式：多用于寬高比較大的孔口。
   • 直支臂式：多用于寬高比較小的孔口。
3. 按支承鉸軸的形式：
   • 圓柱鉸、圓錐鉸、球形鉸和雙圓柱鉸式。
4. 按門葉結構：
   • 主縱梁式和主橫梁式弧形閘門。

三、工作原理與優勢

• 工作原理：啟閉時閘門繞固定支鉸的水平軸轉動，作用在面板上的水壓力通過形心，啟閉時只需克服閘門自重及止水和鉸軸的摩阻力對軸心的阻力矩。
• 優勢：
  • 啟閉省力：啟閉力較小，運轉可靠。
  • 水力學條件好：閘墩厚度較小，沒有影響水流流態的門槽。
  • 適應性強：在泥沙較多的情況下，工作狀態依然出色。
  • 泄流條件優越：泄流時比較符合閘下自由出流的流線。

四、應用場景

• 水利發電：用于水電站的進水口和出水口，控制水流的進出，確保水電站的穩定運行。
• 水利灌溉：用于灌溉渠道的控制，調節灌溉水量的大小和時間。
• 城市給排水系統：用于污水處理廠的進水口和出水口，控制污水的進出和排放；用于城市防洪排澇工程，防止洪水泛濫。
• 港口船閘：用于碼頭的擋水設施，保障港口的正常運營；用于控制船只的進出，實現水位的升降調節。
• 水庫：用于調節水庫的蓄水量，滿足防洪、發電、灌溉等多種需求。

五、設計特點

• 圓弧形擋水門葉：采用圓弧形設計，使得閘門在啟閉時更加靈活，占用的空間相對較小。
• 無門槽設計：不設門槽，啟閉力較小，水力學條件好。
• 結構穩固：門葉、支臂、支承鉸和止水裝置等部件共同構成穩固的結構體系。

六、維護與注意事項

• 定期檢查：檢查閘門的啟閉機構、止水裝置和埋件，確保正常運行。
• 防腐蝕處理：對鋼閘門進行涂裝或陰極保護，防止銹蝕。
• 安全操作：在洪水期間，需嚴格監控閘門運行，防止意外事故。