水力闸门的建设是与灌溉、供水及河流航运系统的发展紧密系在一起的。在早期的水利工程中,通过小坝蓄水并输送到旁边的灌溉渠道中,过量的水通过坝顶排放。随着进一步发展,修建了“可移动的坝”(即闸门)。这些可移动的坝可以从正常的位置移开,为排放过量的水提供了通道,这样在水利工程的运行中允许有更大的安全性和灵活性。
条用于输送货物和排放洪水的运河建于中国。初,中国人是通过修建两侧有坡度的堰来解决急流地区的河流运输问题。大约在983年,中国人发明了在间隔一段距离后建设两座坝的方法,船可以进入两座坝形成的“水池中”,通过升高或降低池中的水位来运送船只。荷兰的闸门开发采取的是与中国类似的模式。14世纪末,船闸在那里已经非常普遍。闸门仍是起落式闸门,安装有铅配重,并装备有排水管,可允许船闸闸室逐级排空。
1795年,小瀑布运河建成,使其成为美国条带有船闸的运河。小瀑布船闸中的木闸门设计与众不同,两座木质旋转闸门放置在船闸的两侧。它闭合时不是靠近平板面,而是形成一个角度,指向上游,正对水流方向。座金属闸门出现在1830年左右。随着即将进入新世纪,出现了各种各样的闸门,现有的类型也出现了大的发展,但也进一步面临着修建更大型闸门的挑战。
1、人字门 座蓄水船闸是1439年由Filipo Maria Visconti设计的,它位于意大利米兰附近,其目的是为了改善运输花岗岩石的航运问题。座蓄水船闸的蓝图出现于1497年,这一设计图已经体现了现代船闸的主要特征闸门的旋转代替了垂直工作,中间部分的扩大允许同时通过更多的船只。
在闸室壁上安装有锚孔,船舶可以通过绳子连接,防止闸室在蓄水和放空水时出现移动。闸门其中之一是人字闸门,类似于今天所使用的。充水和放空是通过闸门关闭后形成的小孔来进行的。这样的系统在目前的小型船闸中仍然使用。
铸铁结构及钢板护板结构的人字门远在1828年就在法国获得使用。金属钢闸门1864年用于法国的沙郎通船闸,该闸门宽7.8m,高7.6m。
2、弧形闸门 弧形闸门早为人所了解是它1853年运用在巴黎的塞纳河上,那里曾安装有四扇宽8.75m,高1m的闸门。其它早期的应用包括1860年在尼罗河三角洲Rosetla坝和Damietta坝上安装的132扇宽6m,高5.1m的弧形闸门。闸门臂受到牵引的作用,当时被叫作“半径在牵引力作用下的圆筒闸门”。
初的闸门是制作成圆弧形,用于闭合两闸墩之间的空隙。1910年,美国授与L.F.哈扎一项反转弧形闸门。
1810年左右,美国出现了相同的弧形闸门。闸门有三条弧形臂,且是木质构造,由安装在面板上游的链条所带动。
德国次采用弧形闸门是在1894/1895年,在柏林附近安装了一扇宽12m高1.87m的弧形闸门。1895年,在美国出版的报告中描述了伊利诺斯—密西西比河道上的弧形闸门使用。1953年反转弧形闸门在德国的大坝中再一次得到应用,闸门宽16m,高8.25m,顶部另有一个高2.15m的翻板闸门。由于这些闸门具有高度的可靠性,1976年,在德国的巴伐利亚地区又建造了28座闸门。
3、双叶闸门 双叶闸门起源于欧洲,在美国和日本曾有出现。1902年埃及Assiout坝采用了宽5m高5m的金属双叶闸门。现代的双定轮钩型闸门1930年次安装于瑞士的Reckingen坝。1908年在瑞士的Augst—Wghlen坝安装350扇宽17.5m高9m的双定轮闸门。为了平衡双叶定轮钩型闸门,在开发与双层定轮L型类似的尝试中,开发了双层弧形闸门,但安装的很少,且所有都在瑞士。
4、扇形闸门 扇形闸门早出现于美国,1907年次用于芝加哥排水渠的Lockport坝上。安装的两座闸门是用来调节渠道的水流并且带走冰决和漂浮物。其中一座闸门孔口宽度为3.66m,另一座闸门的孔口宽度为14.6m。
在欧洲,扇形闸门的早应用于始于1911年,在德国的Weser坝安装了两座闸门,孔口宽度为54m,高度为4.6m。当时,经过研究之所以选择扇形闸门是因为需要一个可淹没式闸门。当时,可淹没式定轮和弧形闸门都己为人所知,但还没有在实践中应用过。
1924年,巴西在帕拉伊巴河上安装了三扇扇形闸门,宽度为45m,高度为7.4m,至今仍保持该类型闸门的大淹没面积的记录。
5、定轮闸门 定轮闸门是德国入于1898年发明的,早的应用是1902年是在Sau河上。闸门宽为18m,高4.14m。为了减少小浮力,闸门*部位的横断面呈梨状,两端呈圆筒状。1903年在同一地区安装了另一扇宽35m,高2m的定轮闸门。
初的定轮闸门是平面圆筒状,因在提升的圆筒下会产生负压,导致出现过大的振动,后来的圆筒的较低部分添加了一围裙状的曲面板,保证了与底部溢流的分离。
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