考虑流固耦合的泵闸组合闸门结构自振特性研究

沈远航，朱召泉

(河海大学土木与交通学院，南京 210098)

随着城镇化建设的发展，传统泵闸站由于闸站分离，存在工程投资高、过水断面小，不利于水体交换等缺陷，无法满足日益增长的城市水质治理与防洪排涝需求。新型泵闸组合闸门结构是将潜水轴流泵安装在平面钢闸门上，闸门既可挡水也可作为水泵的支承体系。其工作原理是当外河水位较高时，关闭闸门防止河水倒灌，当内河水位达到设定高度时开启水泵强排水；当内河水位较高时，开启闸门，河道重力自流，实现汛期的防洪排涝。当内河水位较低或流速不足时，开启水泵，将外河水补充至内河，实现枯水期的补水。与传统闸站相比，新型泵闸组合闸门结构可大大节省建设用地，降低土建施工成本，增强内、外河之间水系的连通，便于管理。

20世纪七八十年代，我国在南通、嘉兴等地的沿江圩区进行了闸站结合的早期实践尝试，如扬州市某圩口闸是由立式电动机和抢排泵通过角钢框架固定在悬搁式闸门上而成，可用于低水头排涝[1]。近年来，关于闸站组合的研究主要关注其工作原理、施工工序及施工关键点等方面，尉鉴洋[2]设计制作的一体化移动泵站被应用于绍兴市的区域性污水治理；周明等[3]提出了泵闸组合闸门结构在设计及施工时尤需关注重量布置问题，以免起吊偏重；2018年福州茶河亭建成了我国首套智能泵闸系统，三渠道三泵闸，采用一闸配一泵的形式，闸门尺寸为2 m×5.62 m(宽×高)[4]，表明一体化泵闸可有效解决河道水动力不足问题，有助于河道排涝。……