CN103276702A - 嵌套式顶部过流闸门 - Google Patents

Abstract

一种嵌套式顶部过流闸门，主要是大闸门门叶及小闸门门叶嵌套式活动连接，并在小闸门门叶上端的下游侧面方向处设置有挑坎，可使水流从闸门顶部过流，形成开敞堰流，能增大引水能力且减小冲刷力，可取用上层水质较清的洪水资源，将推移质泥沙仍挡在原河道内，随主流进入下游，并能避免闸门因冲刷力而引起的振动。并且还启闭灵活方便，启门力小。同时，该闸门是在不改变水闸其他建筑物如水闸底板、闸墩、启闭设备的基础上只对闸门进行改进就可以正常使用，它不仅投资小，而且洪水资源利用效果较好，具有较高的可行性。

Description

嵌套式顶部过流闸门

技术领域

本发明涉及一种闸门，特别是嵌套式顶部过流闸门，它适用于多泥沙河流、旁侧洪水资源的拦蓄利用。

背景技术

通常，对于多泥沙河流的主流或支流的旁侧，如有洼地、湿地、泡塘或蓄洪区等可以进行洪水资源利用的区域，需要通过合适的引水闸门引入洪水资源到利用区域，开展后续的农田灌溉、涵养湿地、补充地下水等利用。目前常采用的闸门都是单扇闸门。按其结构形式可分为平面闸门、弧形闸门等。而在河流旁侧进行洪水资源利用的区域，所采用的闸门主要是常见的平面闸门，如平面钢闸门就是其中的一种。所述平面钢闸门由门叶活动部分、埋固部分和启闭设备三部分组成。门叶活动部分包括由面板、梁桅、竖向联结系或隔板、门背(纵向)联结系和支承边梁等组成的承重结构、支承行走部件、止水装置和吊耳等。埋固部分一般包括行走埋固件和止水埋固件等。启动设备一般由动力装置，传动机构和制动装置以及连接装置等组成。这种闸门虽然能拦蓄并引入洪水资源到利用区域，用于农田灌溉、涵养湿地、补充地下水等，但是，由于该闸门是底部开启，而洪水水位较平常水位高一些，因此冲刷力较强，孔口出流引水量较小且不易控制；并且闸门从底部打开时，由于汛期河流的含沙量较平时要高，会把含沙量较高的水引入到利用区域，造成泥沙的沉积和淤灌；由于控制闸门入闸流量的大小，是需要通过闸门的开启高度的变化而实现的，因闸门面板上水压力的作用使启门力变大，开启闸门困难，而且水流从闸门下部过流易造成闸门振动，以及对闸门槽的冲刷；又由于闸门从底部位置打开时，水流进入闸后会形成底流消能，在消力池中利用淹没式水跃将水流所携带的动能和势能消耗掉，以减少对渠道的冲刷，但是存在着所需消耗设施较长；施工量较大的缺点；同时，这种闸门大部分为利用原有的分水闸平面闸门，或叠粱闸门，而不是专门适用于多泥沙河流洪水资源利用的闸门。

发明内容

本发明的目的在于提供一种嵌套式顶部过流闸门，它能够克服已有技术的不足，可利用汛期的中后期较高水位的洪水资源，形成开敞堰流，能有效的减少冲刷力，且具有较大的引水量；能有效地取用上层水质较清的洪水资源，将推移质泥沙仍挡在原河道内，使其随主流进入下游；可改变过闸水流的流态，能有效地消耗掉高速水流携带的能量，并减少水流对下游建筑物和渠道的冲刷；可灵活方便的控制闸门的开启，有效地调节引用的洪水资源利用量，并且开启门力较小，能减小水流对闸门槽的冲刷，有效地避免闸门因冲刷引起的振动；同时，不改变水闸其他建筑物，投资小，洪水资源利用效果好。

其解决方案是：闸门活动部分门叶由大闸门门叶与位于大闸门门叶下游侧面方向处的小闸门门叶嵌套式活动连接而构成，并在大闸门门叶的上部设置有与小闸门门叶相接触连接的柔性止水件，该柔性止水件在水流压力的作用下与小闸门门叶贴紧密闭连接，防止漏水，而在大闸门门叶的背面两侧边梁上设置有大闸门主轮，其可以在预埋于闸墩门槽上的预埋件(钢板或光滑石条)上，产生滚动，在小闸门门叶的上端下游侧面方向处连接有挑坎，在小闸门门叶的两侧边梁上设置有小闸门主轮，其可以在预埋于闸墩门槽上的预埋件(钢板或光滑石条)上，产生滚动，小闸门门叶和大闸门门叶均在启闭设备的牵引下，灵活开启或关闭，并沿闸墩门槽上下移动。

所述的大闸门门叶和小闸门门叶均由钢材或铸铁材料或钢筋混凝土或混凝土制成。

本发明主要是大闸门门叶和小闸门门叶嵌套式活动连接，并在小闸门门叶上端的下游侧面方向处设置有挑坎，使水流从闸门顶部过流，可利用较高水位的洪水资源形成开敞堰流，能增大引水能力且减小冲刷力；并能取用上层水质较清的洪水资源，将推移质泥沙仍挡在原河道内，随主流进入下游，适用于多泥沙河流的洪水资源利用。通过闸后设置的挑坎产生的挑流消能来消耗掉部分能量，减少水流的冲刷力。由于大、小闸门是通过它们上端的相应双吊耳由启闭设专来控制其启闭的，又通过它们之上的相应主轮沿门槽上下移动的，不仅闸门启闭灵活方便，启门力小，而且还能减小水流对门槽的冲刷力，可避免闸门因为冲刷力而引起的振动。同时，本发明是在不改变水闸其他建筑物如水闸底板、闸墩、启闭设备的基础上只对闸门进行改进，并不影响已有的引水闸、分洪间、排水闸的正常使用以及其原来的使用效果，故投资小，洪水资源利用效果较好，同时，也具有较高的可行性。

附图说明

图1为嵌套式顶部过流闸门的结构示意主视图。

图2为图1的后视图。

图3为图1的俯视图。

图4为图1的右视图。

图5为图1的左视图。

图6为嵌套式顶部过流闸门的立体图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1至图6中，闸门包括闸门活动部分门叶及预置在闸墩上的闸门固定部分门槽两部分。闸门活动部分门叶由与预置在闸墩上的大闸门门槽滚动连接的大闸门门叶1，及与位于大闸门门叶1下游侧面方向处且预置在闸墩上的小闸门门槽滚动连接的小闸门门叶2相嵌套而构成。而大闸门门叶1较大较厚，上游侧面为临水面；小闸门门叶2较小较薄，嵌套在大闸门门叶1的下游侧面处。且大闸门门叶1高度为正常蓄水水位对应的水深，加上超高，如式(1)所示：         H₁＝V_{正常蓄水位}-V_{闸底板高程}+A                (1)

小闸门门叶2的高度为校核洪水位与正常蓄水位之差，加上超高，如式(2)所示：

H₂＝V_{校核洪水位}-V_{正常蓄水位}+A              (2)

式(1)和式(2)中：H₁、H₂为大闸门门叶1和小闸门门叶2的高度值，A为超高值。

在大闸门门叶1的上部位置处设置有2道P形橡皮止水件8，在水流压力的作用下，会与小闸门门叶2紧贴密封连接，防止漏水。在大闸门门叶1的两侧各设置有2个大闸门主轮7，该大闸门主轮7固定在门两侧边梁上，用于支撑大闸门门叶1，使大闸门门叶1能够在开启和关闭时，在启闭设备的牵引力的作用下，沿闸墩上的大闸门门槽上的预埋件钢板或光滑石条上灵活的滚动，而在大闸门门叶1的上端顶部连接有一对大闸门吊耳4。在小闸门门叶2的两侧各设置有2个小闸门主轮6，该小闸门主轮6固定在小闸门后两侧边梁上，用于支撑小闸门门叶2，使小闸门门叶2能够在开启和关闭时，在启闭设备的牵引力的作用下，沿闸墩上的小闸门门槽上的预埋件钢板或光滑石条上、下灵活的滚动。于小闸门门叶2的上端顶部连接有一对小闸门吊耳3。而在小闸门门叶2的上部顶端下游侧面方向处连接有挑坎5。该挑坎5的表面由采用非真空剖面曲线、幂曲线加反弧段构成。并在小闸门门叶2与挑坎5之间通过均布的3根支撑9进行加固支撑连接，以防止挑坎5因水流冲击力过大变形。所述幂曲线如式(3)：        xⁿ＝kh₃ ^n-1y             (3)

式中：x、y为曲线座标，原点在小闸门门叶2顶部的最高点；k、n为指数和参数；H₃为设计水头。

而大闸门门叶1上的一对大闸门吊耳4和小闸门门叶2上的一对小闸门吊耳3分别经拉杆或牵引索等悬吊设备与卷扬式启闭机连接，以便使大闸门门叶1和小闸门门叶2灵活方便的启闭。

本闸门在河流洪水资源的使用时间为每年汛期的中后段。在汛期引水时，下部的大闸门门叶1处于封闭状态，上部的小闸门门叶2可以根据不同的利用水量的需求，在启闭机的作用下进行灵活开启，能处于不同的开启高度和位置，使水流从小闸门门叶2的顶部过流，过闸的水流可产生堰流，流量系数在0.48-0.52之间，过挑坎5后的水流将挑到空中利用水流与空气的摩擦、水流与水流的碰撞、水流与固体挑坎边际的碰撞进行消能，利用挑流消能来消耗掉部分水流能量，可减少水流的冲刷力，并避免下部大闸门门叶1因冲刷引起的振动。在非汛期引水期间，小闸门门叶2嵌套在大闸门门叶1中。大闸门门叶1在启闭机的作用下可以进行正常的开启与关闭，水流可以从大闸门门叶1底部过流。由于非汛期水流含沙量较小，因此开启大闸门门叶1就可以满足引水量、水质的需求。

Claims (2)

1.一种嵌套式顶部过流闸门，包括闸门的活动部分门叶，其特征在于闸门活动部分门叶由大闸门门叶(1)与位于大闸门门叶(1)下游侧面方向处的小闸门门叶(2)嵌套式活动连接而构成，并在大闸门门叶(1)的上部设置有与小闸门门叶(2)相接触连接的柔性止水件(8)，该柔性止水件(8)在水流压力的作用下，与小闸门门叶(2)贴紧密闭连接，防止漏水，而在大闸门门叶(1)的背面两侧边梁上设置有大闸门主轮(7)，其可以在预埋于闸墩门槽上的预埋件上产生滚动，在小闸门门叶(2)的上端下游侧面方向处连接有挑坎(5)，而在小闸门门叶(2)的背面两侧边梁上设置小闸门主轮(6)，其可以在预埋于闸墩门槽上的预埋件上产生滚动，小闸门门叶(2)和大闸门门叶(1)均可以在启闭设备的牵引作用力下，开启和关闭，并作上下移动。

2.如权利要求1所述的嵌套式顶部过流闸门，其特征在于，所述的大闸门门叶(1)和小闸门门叶(2)由钢材或铸铁材料或钢筋混凝土或混凝土制成。

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