浅析水利工程闸门老化损坏问题

浅析水利工程闸门老化损坏问题

杨若天

黑龙江省水利水电勘测设计研究院   黑龙江  哈尔滨  150000

摘要：随着水利工程的使用时间的增长，闸门的老化损坏问题愈发突出。本文从闸门材料老化、设计缺陷，环境污染等方面分析了闸门老化损坏问题的原因，并针对对应的原因提出了相应的解决方法，以期为水利工程的运行和维护提供帮助。

关键词：水利工程；闸门；老化损坏

前言：水利工程作为国家重要的基础设施之一，其安全和稳定运行对于国家和人民的生产生活至关重要。而闸门作为水利工程的重要组成部分，其质量和安全性也是至关重要的。但是，随着闸门的使用时间的增长，其老化损坏问题也越来越突出，给水利工程的运行和维护带来极大的困难和风险。因此，研究闸门老化损坏问题，提出相应的解决方法，对于保障水利工程的安全和稳定运行具有重要的意义。

1闸门老化损坏问题的原因

1.1材料老化问题

随着使用时间的增长，闸门会出现老化损坏的问题，其中一个重要原因就是材料老化。材料老化指的是材料性质随着时间的推移而发生变化，导致材料失去原有的性能和功能。闸门的制造材料主要包括金属和非金属材料，这些材料都会随着时间的推移而发生老化。其中，金属材料的老化主要表现为金属疲劳和腐蚀两种形式。金属疲劳是指金属材料在受到交替载荷作用下，经过一定次数的循环应力，发生裂纹和断裂的现象。这种现象在闸门的运行过程中很容易发生，尤其是在水流速度较快的情况下，会加速金属材料的疲劳损伤。此外，金属材料的腐蚀也是闸门老化的重要原因。由于闸门长期处于水中，水中的氧气和其他化学物质容易对金属材料产生腐蚀作用，导致金属材料的强度和韧性下降，从而影响闸门的使用寿命。除了金属材料，非金属材料也会随着时间的推移而发生老化。例如，橡胶密封圈在长时间的使用后会硬化和老化，导致密封性能下降，进而影响闸门的正常使用。

1.2设计缺陷问题

除了材料老化，设计缺陷也是导致闸门老化损坏的重要原因之一。设计缺陷主要表现在以下三个方面。首先，结构设计不合理是导致闸门老化损坏的一个重要原因。在闸门的结构设计中，如果存在设计不合理的情况，比如结构过于复杂或过于简单，都会影响闸门的使用寿命。例如，如果闸门的结构过于复杂，会增加闸门的制造和维护难度，从而影响其使用寿命。另外，如果闸门设计过于简单，可能会导致闸门的承受能力不足，进而影响闸门的使用寿命。其次，施工不规范也是导致闸门老化损坏的一个重要原因。在闸门的施工过程中，如果存在施工不规范的情况，比如施工过程中的疏忽大意或者施工质量不高，都会影响闸门的使用寿命。例如，如果闸门的安装不牢固，会导致闸门在使用过程中发生位移或者变形，从而影响其使用寿命。最后，运行维护不当也是导致闸门老化损坏的一个重要原因。在闸门的运行和维护过程中，如果存在运行维护不当的情况，比如操作不当或者维护不及时，都会影响闸门的使用寿命。例如，如果闸门的操作不当，可能会导致闸门的受力不均匀，从而影响其使用寿命。另外，如果闸门的维护不及时，可能会导致闸门的部件损坏，从而影响其使用寿命。

1.3水污染造成闸门老化损坏问题

闸门老化损坏是水利工程常见的问题之一，而水污染则是导致闸门老化损坏的主要原因之一。水污染对闸门的影响主要表现在以下几个方面。首先，水中的污染物质会腐蚀闸门材料。水中的酸性物质、碱性物质、盐类等会对闸门金属材料产生腐蚀作用，使其表面出现氧化、锈蚀等现象，从而导致闸门老化损坏。其次，水中的污染物质会加速闸门材料的疲劳破坏。水中的有机物质、微生物等会附着在闸门表面，形成生物膜和污垢，从而导致闸门表面的摩擦系数增大，加速闸门材料的疲劳破坏。此外，水中的污染物质还会影响闸门的运行稳定性。水中的悬浮物、泥沙等会附着在闸门表面，使其重量增加，从而影响闸门的平衡性和运行稳定性。而水中的有机物质、微生物等也会影响闸门的运行稳定性，因为它们会在闸门表面形成生物膜和污垢，从而影响闸门的摩擦系数和运动阻力。

2预防闸门老化损坏的措施

2.1合理控制材料选用

预防闸门老化损坏的措施是保障水利工程安全稳定运行的重要环节。其中，材料选用是关键因素之一。在材料选择方面，需要考虑以下几个因素：首先，材料应具有良好的抗老化性能。随着使用时间的增加，闸门会受到自然环境、水流冲刷、氧化等多种因素的影响，从而导致老化损坏。因此，在选择材料时，应优先考虑其抗老化性能，如抗氧化、耐腐蚀等。其次，材料应具有良好的耐磨性能。闸门在使用过程中，会受到水流冲刷、摩擦等力的作用，容易产生磨损。因此，材料的耐磨性能也是一个重要的考虑因素。另外，材料的强度和硬度也是需要考虑的因素。闸门需要承受水流和水压等力的作用，在材料选择时，应优先考虑其强度和硬度，以确保其能够承受足够的压力和力量。最后，材料的价格和可获得性也是需要考虑的因素。在选择材料时，应综合考虑其性能和成本等因素，以确保能够选择到性价比较高的材料。因此，选择抗腐蚀、耐磨损、抗氧化的高强度材料，如不锈钢、铸铁等，以提高闸门的耐用性和稳定性。同时，应考虑材料的可持续性，避免使用对环境造成污染的材料。

2.2改进闸门设计

设计改进应考虑闸门的结构，应采用合理的结构设计，以减少闸门的应力集中和疲劳裂纹的产生。例如，可以采用分段式结构，使闸门分成多个小块，以减少单个闸门承受的应力。采用新型密封结构也是防止阀门老化损坏的有效手段。传统的阀门密封结构通常采用填料或O型圈等，但这些结构容易损坏或产生泄漏问题。而采用金属密封结构或球形密封结构等新型密封结构，能够有效提高阀门的密封性能和耐久性。还可以采用可调节式结构，使闸门在使用过程中可以根据水流的变化进行调节，以提高闸门的适应性。另外，设计改进还应考虑闸门的防护措施。应在闸门表面涂覆耐磨、防腐蚀的涂层，以延长闸门的使用寿命。同时，应加装防撞装置和防爆装置，以避免因外力冲击或其他原因导致的闸门损坏。设计改进还应考虑闸门的维护保养。应定期对闸门进行检查、清洗和润滑，及时发现和处理闸门的故障和缺陷，以保证闸门的正常使用和延长其使用寿命。

2.3加强现场监测

预防闸门老化损坏的措施中，加强现场监测是至关重要的一环。在闸门运行过程中，不可避免地会受到如水压、水流、氧化腐蚀等因素影响。因此，加强现场监测，及时发现和解决闸门问题，对于保障水利工程的安全稳定运行具有重要意义。现场监测可以通过多种手段实现，比如传统的目视检查、物理测试、现代化的无损检测技术等。其中，无损检测技术是一种非常有效的手段，它可以通过声波、磁力、电磁波等方式对闸门进行全面、精准的检测，不仅可以检测出闸门内部的结构、裂纹、变形等问题，还可以对闸门的强度、刚度等性能进行评估。通过这些检测手段，可以及时发现闸门的问题，采取相应的维修、加固措施，避免出现事故。除了无损检测技术，现场监测还可以通过传感器等装置实现。比如安装压力传感器可以实时监测闸门的压力变化情况，判断是否达到安全极限；安装位移传感器可以监测闸门的位移变化情况，判断是否存在变形、位移过大等问题。这些传感器可以将监测数据实时传输到控制中心，为闸门的安全稳定运行提供重要保障。

结语：

综上所述，水利工程闸门老化损坏问题是一个复杂的问题，需要多方面的努力来解决。只有加强闸门的维护和保养工作，加强闸门的设计和制造工作，以及加强闸门管理和监测工作，才能有效地解决闸门老化损坏问题，确保水利工程的正常运行，保障人民群众的生产生活。

参考文献：

[1]赵鹏.浅析水利工程闸门老化损坏问题[J].水利建设与管理,2003,23(02):54+68.

[2]关于水利工程中水利闸门的施工管理分析[J].刘秋辰.农业与技术,2017(24)