新郑管理处开展弧形闸门开度复核试验

弧形闸门开度测量装置

弧形闸门广泛应用于南水北调中线干线工程总干渠的节制闸上，其开度大小直接影响输水调度安全，闸门开度复核是日常调度工作中的重要一环。人工读取开度尺作为目前唯一的复核手段，直观方便、适应性强，但在实际操作中也会出现支臂遮挡无法复核、视角误差读取不准、夜间视线差难以复核、复核耗时长等问题。为此，新郑管理处结合现场实际情况提出另一种闸门开度复核手段——设计一种简单的开度测量装置，通过建模计算得到闸门的开度值，可提高闸门开度复核精度，保证输水调度安全。

弧形闸门本体由门叶、支臂、支承铰和止水装置等四部分组成。本次模型构建思路在某控制闸弧形钢制闸门上支臂上选择一个点，先建立该点和弧门门叶上对应参考点的比例关系，然后根据闸门支承铰转动时，同一弧门曲面上闸门底部与参考点的运动关系，建立数学模型。通过测量上支臂安装点竖向位移变化，推导出弧形闸门开度计算公式，既通过开度计算和模型构建，要想得到闸门在任意位置的开度值，只需要测量出上支臂上某一点的竖向位移变化。

首先，通过计算机模拟验证计算模型的准确性。项目参与人员通过计算机绘图软件模拟不同型号弧形闸门在任意安装位置下的启闭情况，依据推导出的弧形闸门开度计算公式，将计算出来的开度值与测量出的开度模拟值进行对比，理论计算值与模拟值完全吻合，误差在0.1毫米以内。

其次，开展试验装置设计。在此过程中，项目参与人员多次进行试验装置的调整和完善，并结合现场的条件对试验装置后期的安装和运行工况进行了充分论证。整套试验装置主要由测量模块、通信模块、电源模块和控制模块组成，其中测量模块是整个装置的核心，主要包括激光测距仪、悬垂铁球、安装框架和水平反射板组成。竖向距离测量选用激光测距仪，为确保该激光测距仪随着闸门地转动一直保持竖直向上测量，依靠悬垂铁球重力，将该测距仪悬挂在安装框架上，随着支臂的转动，测距仪一直保持竖直向上测量。参考基准面是在闸墩平台延伸面上安装一水平反射板，该反射板位于测距仪上方且面积大小合适，以确保随着闸门的启闭，激光测距仪的点能一直落在该反射板上。通信模块负责测量模块和控制模块之间的通信连接，本装置采用无线连接方式，方便后台采集数据。电源模块主要包括太阳能板和蓄电池，主要向测量模块和通信模块供电。控制模块是用户后台的操作界面，主要功能是远程向测量模块发送测量指令，并展示返回的测量结果，用户可以通过控制模块下载并保存数据。待论证成熟后，支援新郑管理处水毁项目的河南分调度中心职工主动联系并参与实施。

弧形闸门开度复核试验成果比对分析

最后，现场开展生产性试验。装置设计制作完成后，需要现场开始实际使用试验，以验证整套装置的可靠性。试验位置选择在新密铁路倒虹吸4#弧形闸门右支臂，现场各方积极配合安装该试验系统，从测量装置的摆放位置到水平反射板的固定方式，从通信系统的架构到电力供应的保障，从现场安全作业的规范到闸门操作流程的开展，参与人员团结协作，在实践中碰撞思路，遇到难题集思广益，试验工作最终顺利完成。试验装置的测量结果与闸门控制系统上读取的开度值对比后，相对误差在可控范围内，可以满足现场闸门开度复核的需要。

下一步，新郑管理处计划在双洎河节制闸上继续进行现地试验，比对分析入水条件下该系统开度复核精度。新郑管理处将继续优化试验装置，力求该系统安装简单，操作方便，便于推广。

随着输水调度集中值班试点工作开展，在输水调度日常管理中快速高效地复核闸门开度显得尤为重要，新郑管理处将时刻牢记南水北调工程高质量发展要求，用心做好各项工作，保障南水北调工程运行安全。