筑坝配置水反压提高水闸防洪能力.doc

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1、科技创新作品筑坝配置水反压提高水闸防洪能力竹山县溢水镇九年一贯制学校九（一）班刘灏辅导教师：刘康尧王焕婷关键词：筑坝配水反压提高水闸防洪能力摘要：筑坝配置水反压是为了提高水闸防洪能力。“倘若在洪水来临之前，提高闸内侧水位，减少闸内外水位差，从而减少闸门所承受的压力差，从而确保水闸安全度汛”。正文：溢水镇境内金壶陈家河防洪拦河堤坝，每逢汛期来临之时，上游水域由于遭受暴雨的袭击，导致水位持续猛涨。堤坝的闸门承受高水位挤压，闸门板面会发生扭曲断裂、变形脱槽，下游居民的生命财产受到严重威胁。为此溢水中学部物理兴趣小组在教师的带领下，进行了实地参观、考察和访问，充分认识到水利工程关系

2、到民生大计。该物理兴趣小组结合自己所学的物理上的压强知识，经过认真分析和讨论，了解到堤坝水闸出险的直接原因是洪期间实际水头差超过设计指标所承受的压力。为了确保水闸安全度汛，该兴趣小组以刘灏等三名同学自发组织在教师的指导下反复研究、测算、论证，提出了“筑坝配置水反压提高水闸防洪能力”的方案。其功能是：“倘若在洪水来临之前，提高闸内侧水位，减少闸内外水位差，从而减少闸门所承受的压力差，保证水闸安全度汛”。这一方案的理论与实验依据综述如下：一、理论与实验依据由P=ρgh及F=PS，可推算出闸门受到的水压差为F=P1S1－P2S2=ρ水gS(h1－h2)(其中P为水对闸门的平均压强

3、，h1为上游水中中点的深度，h2为下游水中中点的深度。)由此，当闸门内外的水位差减小时，闸门受到水的压力减小。这一结论可用下面实验验证。取一两端开口的玻璃管，在其一端扎上薄橡皮膜，向管内注些水，橡皮膜向外凸出。然后将玻璃管放入容器中，使管内水面与管外水面相平，此时橡皮膜变平。如图1-1所示，然后再向玻璃管中注水，橡皮膜向下凸出。如图1-2所示，继续向管中注水，直到橡皮膜压破。1-11-2上述实验表明：随着管内水面升高，管内外水面的高度差逐渐增大，橡皮膜受到的压强差也逐渐增大，压力差同时增大。当压力差超过橡皮膜的承受限度时，橡皮膜被压破。水闸也是如此，所以减小水闸内外水位差，

4、从而减小水闸所承受的压力差是确保水闸安全度过汛期的行之有效的办法。二、实施方案筑坝配置水反压实施方案平面设计图如1-3所示，在闸门内侧100m—200m处修筑配置水反压大坝，坝上修建配水反压闸。在洪水来临之前，向反压室内注水后，关闭配水反压闸，配高闸内侧的水位，减小闸内外水位差，一旦有险情发生就能起到防洪的作用。1-3三、论证过程例如：溢水镇境内金壶陈家河防洪堤坝，闸外侧水位为29.89m，内侧水位为24.18m，水位差是5.71m，若采用筑坝配水反压装置，使反水压室水位为27.00m，这时闸内外水位差为2.89m，反压闸水位差为2.82m，减小了闸内外的水位差，就可保证水

5、闸的安全性能有效防洪。四、问题讨论作为中学生的我们，将物理学和数学上所学的知识运用于小发明、小制作中；反过来，这一创新进一步验证了所学知识的科学性和正确性，培养了我们学科学、爱科学的良好素养，激发了我们学好基础知识，打好基础，为美好的明天而努力奋斗。