弧形闸门是一种广泛应用于水利工程的挡水闸门，其独特的弧形结构设计使其在水利调控中具有显著优势。以下是对弧形闸门的详细介绍：

一、定义与结构

• 定义：弧形闸门是挡水面为圆柱体部分弧形面的闸门，其支臂的支承铰位于圆心，启闭时闸门绕支承铰转动。
• 结构组成：由转动门体、埋设构件及启闭设备三部分组成。具体包括门叶、支臂、支承铰和止水装置。
  • 门叶：近似平面体系的弧形受压面，由弧形面板和主次梁的梁格体系构成。
  • 支臂：支撑门叶并传递径向合力于支铰轴上，有直支臂和斜支臂之分。
  • 支承铰：由连接支臂的铰链、固定轴和固定铰座组成，形式有圆柱铰、圆锥铰等。
  • 止水装置：包括侧止水座、底坎止水座、顶止水装置等，确保闸门密封。

二、分类

1. 按门顶以上水位的深度：
   • 露顶式：水库水位不超过门顶。
   • 潜孔式：水库水位高于门顶。
2. 按传力支臂形式：
   • 斜支臂式：多用于宽高比较大的孔口。
   • 直支臂式：多用于宽高比较小的孔口。
3. 按支承铰轴的形式：
   • 圆柱铰、圆锥铰、球形铰和双圆柱铰式。
4. 按门叶结构：
   • 主纵梁式和主横梁式弧形闸门。

三、工作原理与优势

• 工作原理：启闭时闸门绕固定支铰的水平轴转动，作用在面板上的水压力通过形心，启闭时只需克服闸门自重及止水和铰轴的摩阻力对轴心的阻力矩。
• 优势：
  • 启闭省力：启闭力较小，运转可靠。
  • 水力学条件好：闸墩厚度较小，没有影响水流流态的门槽。
  • 适应性强：在泥沙较多的情况下，工作状态依然出色。
  • 泄流条件优越：泄流时比较符合闸下自由出流的流线。

四、应用场景

• 水利发电：用于水电站的进水口和出水口，控制水流的进出，确保水电站的稳定运行。
• 水利灌溉：用于灌溉渠道的控制，调节灌溉水量的大小和时间。
• 城市给排水系统：用于污水处理厂的进水口和出水口，控制污水的进出和排放；用于城市防洪排涝工程，防止洪水泛滥。
• 港口船闸：用于码头的挡水设施，保障港口的正常运营；用于控制船只的进出，实现水位的升降调节。
• 水库：用于调节水库的蓄水量，满足防洪、发电、灌溉等多种需求。

五、设计特点

• 圆弧形挡水门叶：采用圆弧形设计，使得闸门在启闭时更加灵活，占用的空间相对较小。
• 无门槽设计：不设门槽，启闭力较小，水力学条件好。
• 结构稳固：门叶、支臂、支承铰和止水装置等部件共同构成稳固的结构体系。

六、维护与注意事项

• 定期检查：检查闸门的启闭机构、止水装置和埋件，确保正常运行。
• 防腐蚀处理：对钢闸门进行涂装或阴极保护，防止锈蚀。
• 安全操作：在洪水期间，需严格监控闸门运行，防止意外事故。