Шлюз

Шлюзы , также называемые стопорными воротами , представляют собой регулируемые ворота, используемые для управления потоком воды в системах противопаводковых барьеров , водохранилищ , рек , ручьев или дамб . Они могут быть спроектированы для установки высоты гребня водосброса в плотинах , для регулировки расхода в шлюзах и каналах , или они могут быть спроектированы для полной остановки потока воды как часть системы дамбы или штормового нагона . Поскольку большинство этих устройств работают, контролируя высоту поверхности воды, которая хранится или направляется, они также известны как гребневые ворота . В случае систем обхода паводка шлюзы иногда также используются для понижения уровня воды в основных реках или каналах, позволяя большему количеству воды течь в обход паводка или удерживающий бассейн , когда основная река или канал приближается к стадии паводка.

Переборочные ворота представляют собой вертикальные стены с подвижными или съемными секциями. Подвижные секции можно поднять, чтобы вода проходила под ними (как в шлюзовых воротах ) и поверх конструкции. Исторически эти ворота использовали сложенные штабелями бревна, известные как стоп-лаги , или деревянные панели, известные как щиты, чтобы установить высоту гребня плотины. Некоторые шлюзы, известные как купюры, в больших системах дамб сдвигаются вбок, чтобы открываться для различного транспорта. Переборочные ворота также могут быть изготовлены из других материалов и использоваться как единый блок переборки. Митровые ворота используются в судоходных шлюзах и обычно закрываются под углом 18°, чтобы приблизиться к арке.
Навесные гребневые затворы — это секции стен, которые поворачиваются из вертикального положения в горизонтальное, тем самым изменяя высоту плотины. Обычно они управляются гидравлической силой , хотя некоторые из них пассивны и приводятся в действие запруженной водой. Варианты: откидной затвор рыбье брюхо створчатые ворота Подъемные ворота Пеликановые ворота
Радиальные затворы — это поворотные затворы, состоящие из цилиндрических секций. Они могут вращаться вертикально или горизонтально. Затворы Tainter представляют собой вертикальную конструкцию, которая вращается вверх, чтобы вода могла проходить снизу. Подшипники цапфы с низким трением , а также форма лица, которая уравновешивает гидростатические силы , позволяют этой конструкции закрываться под собственным весом в качестве меры безопасности.
Барабанные затворы — это полые секции затворов, которые плавают на воде. Они закреплены штифтами для вращения вверх или вниз. Вода может поступать в камеру флотации или выходить из нее, чтобы регулировать высоту гребня плотины.
Роликовые ворота — это большие цилиндры, которые движутся в наклонном пазу. Они поднимаются цепью и имеют зубчатую конструкцию, которая взаимодействует с их пазом. Распашные ворота имеют внешнюю конструкцию створок-ракушек.
Fusegates — это механизм, предназначенный для обеспечения контролируемого сброса воды в случае исключительно больших наводнений. Конструкция состоит из отдельно стоящих блоков (fusegates), установленных бок о бок на сплющенном пороге водосброса. Блоки Fusegate большую часть времени действуют как фиксированная плотина , но в условиях чрезмерного наводнения они спроектированы так, чтобы опрокидываться вперед, обеспечивая контролируемый сброс воды. Несколько fusegates обычно устанавливаются бок о бок, причем каждый fusegate спроектирован так, чтобы сбрасываться при постепенном экстремальном наводнении, тем самым сводя к минимуму воздействие паводковых вод на реку ниже по течению. [1] Система была изобретена и запатентована Франсуа Лемпериером [2] для Hydroplus (Париж, Франция), дочерней компании GTM Entrepose. Она была установлена ​​на более чем 50 плотинах по всему миру с размерами от 1 м до более 9 м в высоту. Fusegate обычно используются для увеличения емкости существующих плотин или для максимизации потенциала сброса малоразмерных водосбросов.
Двустворчатые ворота

^{[ требуется разъяснение ]}

Клапаны, используемые в шлюзах, имеют различные требования к конструкции и обычно располагаются у основания плотин. Часто самым важным требованием (помимо регулирования потока) является рассеивание энергии. Поскольку вода очень тяжелая, она выходит из основания плотины с огромной силой воды, толкающей ее сверху. Если эта энергия не рассеивается, поток может размыть близлежащие скалы и почву и повредить конструкции.

Другие требования к конструкции включают учет работы под давлением , расхода, работы клапана над или под водой, а также регулирование точности и стоимости. ^{[ необходима цитата ]}

• Задвижки с фиксированным конусом предназначены для рассеивания энергии потока воды во время сброса из водохранилища. Они представляют собой круглую секцию трубы с регулируемым затвором рукава и конусом на выпускном конце. Поток изменяется путем перемещения рукава от или к его конусному седлу. Конструкция позволяет сбрасывать воду под высоким давлением из основания плотины , не вызывая эрозии окружающей среды. Задвижки с фиксированным конусом способны выдерживать напоры до 300 м.
• Полые струйные клапаны — это тип игольчатого клапана, используемого для сброса паводкового шлюза. Конус и седло находятся внутри трубы. Вода протекает через кольцевой зазор между трубой и конусом, когда она перемещается вниз по течению, от седла. Ребра поддерживают узел колбы и подают воздух для стабилизации струи воды.
• Кольцевые струйные клапаны похожи на фиксированные конусные клапаны, но имеют встроенный воротник, который выпускает воду узкой струей. Они подходят для напоров до 50 м.
• Затвор струйного потока , похожий на задвижку, но с коническим ограничением перед створкой затвора, которая фокусирует воду в струю. Они были разработаны в 1940-х годах Бюро мелиорации США для обеспечения точного управления потоком сброса без кавитации, наблюдаемой в обычных задвижках. Затворы струйного потока способны выдерживать напоры до 150 м.

Силу, действующую на прямоугольный шлюз, можно рассчитать по следующему уравнению :

${\displaystyle \ F=pA}$

где:

F = сила, измеряемая в ньютонах (Н)

p = давление, измеренное в паскалях (Па)${\displaystyle =\rho gh\,}$

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.

A = площадь = прямоугольник : длина × высота, измеренная в м ²

где:

длина = горизонтальная длина прямоугольного шлюза, измеренная в метрах

высота = высота незатопленного шлюза от дна водной толщи до поверхности воды, измеренная в метрах

Если прямоугольный шлюз погружен ниже поверхности, можно использовать то же уравнение, но для расчета силы, действующей на шлюз, необходимо использовать только высоту от поверхности воды до середины шлюза.

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Floodgate».

Найдите значение слова «floodgate» в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Барьер от наводнений
• Приливная плотина
• шлюз канала
• Темзский барьер
• Дельта Воркс
  • Остершельдекеринг

• Корпус инженеров армии США. (31 июля 1995 г.). Инженерное руководство 1110-2-2607, Планирование и проектирование навигационных плотин, Глава 5, Обзор типов затворов. Получено 14.04.2008.

• DeltaWorks.Org – проект в Нидерландах по шлюзам