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水輪機水力閘門的發展歷史

水力閘門的建設是與灌溉、供水及河流航運系統的發展緊密聯系在一起的。在早期的水利工程中，通過小壩蓄水并輸送到旁邊的灌溉渠道中，過量的水通過壩頂排放。隨著進一步發展，修建了“可移動的壩”(即閘門)。這些可移動的壩可以從正常的位置移開，為排放過量的水提供了通道，這樣在水利工程的運行中允許有更大的安全性和靈活性。

    第一條用于輸送貨物和排放洪水的運河建于中國。最初，中國人是通過修建兩側有坡度的堰來解決急流地區的河流運輸問題。大約在983年，中國人發明了在間隔一段距離后建設兩座壩的方法，船可以進入兩座壩形成的“水池中”，通過升高或降低池中的水位來運送船只。荷蘭的閘門開發采取的是與中國類似的模式。14世紀末，船閘在那里已經非常普遍。閘門仍是起落式閘門，安裝有鉛配重，并裝備有排水管，可允許船閘閘室逐級排空。

    1795年，小瀑布運河建成，使其成為美國第一條帶有船閘的運河。小瀑布船閘中的木閘門設計與眾不同，兩座木質旋轉閘門放置在船閘的兩側。它閉合時不是靠近平板面，而是形成一個角度，指向上游，正對水流方向。第一座金屬閘門出現在1830年左右。隨著即將進入新世紀，出現了各種各樣的閘門，現有的類型也出現了大的發展，但也進一步面臨著修建更大型閘門的挑戰。

    1、人字門第一座蓄水船閘是1439年由Filipo Maria Visconti設計的，它位于意大利米蘭附近，其目的是為了改善運輸花崗巖石的航運問題。第一座蓄水船閘的藍圖出現于1497年，這一設計圖已經體現了現代船閘的主要特征閘門的旋轉代替了垂直工作，中間部分的擴大允許同時通過更多的船只。

    在閘室壁上安裝有錨孔，船舶可以通過繩子連接，防止閘室在蓄水和放空水時出現移動。閘門其中之一是人字閘門，類似于今天所使用的。充水和放空是通過閘門關閉后形成的小孔來進行的。這樣的系統在目前的小型船閘中仍然使用。

    鑄鐵結構及鋼板護板結構的人字門遠在1828年就在法國獲得使用。金屬鋼閘門1864年用于法國的沙郎通船閘，該閘門寬7.8m，高7.6m。

    2、弧形閘門弧形閘門最早為人所了解是它1853年運用在巴黎的塞納河上，那里曾安裝有四扇寬8.75m，高1m的閘門。其它早期的應用包括1860年在尼羅河三角洲Rosetla壩和Damietta壩上安裝的132扇寬6m，高5.1m的弧形閘門。閘門臂受到牽引的作用，當時被叫作“半徑在牽引力作用下的圓筒閘門”。

    最初的閘門是制作成圓弧形，用于閉合兩閘墩之間的空隙。1910年，美國授與L.F.哈扎一項反轉弧形閘門專利。

    1810年左右，美國出現了相同的弧形閘門。閘門有三條弧形臂，且是木質構造，由安裝在面板上游的鏈條所帶動。

    德國第一次采用弧形閘門是在1894／1895年，在柏林附近安裝了一扇寬12m高1.87m的弧形閘門。1895年，在美國出版的報告中描述了伊利諾斯—密西西比河道上的弧形閘門使用。1953年反轉弧形閘門在德國的大壩中再一次得到應用，閘門寬16m，高8.25m，頂部另有一個高2.15m的翻板閘門。由于這些閘門具有高度的可靠性，1976年，在德國的巴伐利亞地區又建造了28座閘門。

    3、雙葉閘門雙葉閘門起源于歐洲，在美國和日本曾有出現。1902年埃及Assiout壩采用了寬5m高5m的金屬雙葉閘門?，F代的雙定輪鉤型閘門1930年第一次安裝于瑞士的Reckingen壩。1908年在瑞士的Augst—Wghlen壩安裝350扇寬17.5m高9m的雙定輪閘門。為了平衡雙葉定輪鉤型閘門，在開發與雙層定輪L型類似的嘗試中，開發了雙層弧形閘門，但安裝的很少，且所有都在瑞士。

    4、扇形閘門扇形閘門最早出現于美國，1907年第一次用于芝加哥排水渠的Lockport壩上。安裝的兩座閘門是用來調節渠道的水流并且帶走冰決和漂浮物。其中一座閘門孔口寬度為3.66m，另一座閘門的孔口寬度為14.6m。

    在歐洲，扇形閘門的最早應用于始于1911年，在德國的Weser壩安裝了兩座閘門，孔口寬度為54m，高度為4.6m。當時，經過研究之所以選擇扇形閘門是因為需要一個可淹沒式閘門。當時，可淹沒式定輪和弧形閘門都己為人所知，但還沒有在實踐中應用過。

    1924年，巴西在帕拉伊巴河上安裝了三扇扇形閘門，寬度為45m，高度為7.4m，至今仍保持該類型閘門的最大淹沒面積的記錄。

    5、定輪閘門定輪閘門是德國入于1898年發明的，最早的應用是1902年是在Sau河上。閘門寬為18m，高4.14m。為了減少小浮力，閘門中央部位的橫斷面呈梨狀，兩端呈圓筒狀。1903年在同一地區安裝了另一扇寬35m，高2m的定輪閘門。

    最初的定輪閘門是平面圓筒狀，因在提升的圓筒下會產生負壓，導致出現過大的振動，后來的圓筒的較低部分添加了一圍裙狀的曲面板，保證了與底部溢流的分離。

    定輪閘門在美國也經常被采用，主要在俄亥俄河與密西西比河。最早于1915年用于科羅拉多河上，閘門寬21.3m，高3m。

    6、鼓形閘門鼓形閘門是由美國陸軍工程兵團于1896年設計的，最先于1913年應用在美國歐塞奇河的1號壩上。閘門的內部框架是由鐵制成，而其外部是木質。

    7、屋頂式閘門 1818年，美國人Josiah White在利哈伊河上修建了第一座屋頂式閘門，目的是為了增加水深并改善運煤船的航運條件。1819年在利哈伊河上建設的12座壩上都采用了這種閘門。這種閘門在法國、德國和瑞士都建造過。

    8、圓筒閘門圓筒閘門是筒形閘門的一種變化，由美國墾務局發明，用于豎井式溢洪道。目前為人所了解的只有兩處應用，都在美國：一處是在奧懷希壩(1936年建)，直徑為18m，高度為3.6m；另一處是在亨格里霍斯壩(1953年建)，直徑為19.5m，高度為3.6m。

    9、提升式平板閘門提升式平板閘門是以它的發明者F.G.M斯托尼先生的名字所命名的，于1883年最先用于愛爾蘭。四扇閘門放置在磚石橋墩之間，以控制湖的出水口。每扇閘門均為4.4m高，8.9m寬。

    提升式平板閘門在20世紀初大量地應用于歐洲、美國、埃及和印度。

    10、擋板式閘門閘門是用來控制潮漲并允許船只在漲潮時通過。1960年和1970年分別在荷蘭和日本安裝了寬度為48m和56m的擋板式閘門。

    11、充氣式閘門 1955年法國人Mesnager教授發明了充氣式堰，這一新技術在美國得到了迅速的發展。最近，日本的橋石(Bridgestone)公司提出了橡膠壩的概念。橡膠壩主要用于日本、美國、德國和法國。充氣式閘門是用來加高壩0.5m～6m，單體寬度可以增加至180m。

    12 自潰式閘門自潰式閘門是1989年由法國開發的。水力自潰式閘門系統包括若干獨立的閘門組，放置在溢洪道底檻上，在重力的作用下可獨立地保持穩定。當放置在一起時，就形成了一個迷官式堰。在中等水流條件下，水可以漫過閘門。在預報洪水水位時，每一個單元都將不穩定并自動倒塌。

    第一座利用自潰式閘門對壩進行改造的壩是位于法國阿爾代什的呂薩斯灌溉壩。底檻長35m，安裝有10扇自潰式閘門，每一扇閘門均為2.15m高，3.5m寬。