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.
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 ссылка ]
Клапаны 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. Клапаны 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.
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.
Инженерный корпус 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.
