CN103590375A - 生态气囊支撑坝 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够满足现代水利工程建设及改造急需的生态气囊支撑闸坝，属于活动闸坝结构技术领域。生态气囊支撑坝，包括由挡水盾板和支撑气囊构成的气动盾形闸门主体，特征在于所述气动盾形闸门主体上设有用于调节坝高的坝高调节限位装置，坝前设有用于清除坝前沉积物的曝气装置，坝底开设有生物通道。本发明生态气囊支撑坝，具有结构完善、生态环保、高耐蚀性的诸多有益效果。

Description

生态气囊支撑坝

 

技术领域

本发明涉及一种能够满足现代水利工程建设及改造急需的生态气囊支撑闸坝，属于活动闸坝结构技术领域。

背景技术  

随着水利技术的发展，在诸多挡水建筑物的新产品、新技术中，如橡胶坝、液压钢制闸门、液压升降坝、气动盾形坝等，可升降、可不同程度调节过水高度、可充分塌坝行洪以及运行安全性都在逐步提高，日益满足水利工程项目建设的需要。但现有的活动挡水闸坝技术中，对生态环保方面的考虑严重欠缺，普遍存在以下问题：

1、对于使用液压油进行系统控制和支撑的坝型，在安装、使用和维护过程中都存在液压油的跑、冒和泄漏，造成水质二次污染的环保问题。

2、对必须解决水系生态问题的项目，现有的挡水闸坝技术，常常只能在系统外另设专门的生物通道。由于外设专门生物通道的工程结构复杂和工程造价增高，往往无法实施，因而造成已建的大多挡水闸坝系统终身没有生物通道。

3、对于选用金属材料的闸门坝，普遍存在成本高和耐腐蚀性差、维护保养费用高的缺陷。

4、已有的活动闸坝技术，包括新型液压升降坝、气动盾型坝等，均未实现连续的坝高控制，或只能对坝高采用节点控制。

5、已有的气动盾形闸门，将挡水盾板和支撑气囊固定于同一条锚固线上，虽然结构简单，但锚固部件的受力情况复杂，对锚固件强度和基础的强度要求极高。

6、已有的活动闸坝技术，大都对坝前底层沉积物和坝前底层水体缺乏有效的调控，特别是枯水季节，在不能经常塌坝放水的情况下，坝前底层水体缺氧和变质严重，对生物存活影响大；此外坝前冬季水体结冰、破冰也缺乏有效办法。

发明内容

本发明旨在提供一种结构完善、生态环保、高耐蚀的生态气囊支撑坝。该支撑坝通过一系列的技术结构改进措施，解决了现有技术中支撑坝存在的各种技术缺陷。

本发明是通过以下技术方案实现的

生态气囊支撑坝，包括由挡水盾板和支撑气囊构成的气动盾形闸门主体，特殊之处在于所述气动盾形闸门主体上设有用于调节坝高的坝高调节限位装置，坝前设有用于清除坝前沉积物的曝气装置，坝底开设有生物通道。

所述气动盾形闸门主体包括锚固于基础底板上的挡水盾板及支撑气囊，至少有一个支撑气囊与所述挡水盾板由锚固压板锚固在不同的锚固线上。所述挡水盾板与所述基础底板之间可以为软连接或硬连接两种形式；当所述挡水盾板软连接于所述基础底板上时，采用的是内里填充有纤维骨架的橡胶材料制成的软连接体；所述支撑气囊至少包括一个第一气囊、以及至少一个位于第一气囊与挡水盾板之间的第二气囊；所述第一气囊锚固于所述挡水盾板内侧的独立锚固线上，所述第二气囊与所述挡水盾板锚固在同一锚固线上；另一种布设方案为所述第一气囊和所述第二气囊锚固于所述挡水盾板内侧的不同锚固线上；当所述挡水盾板硬连接于所述基础底板上时，采用的是金属铰接架作为硬连接体；所述第一气囊与所述第二气囊分别锚固在不同的锚固线上，当所述支撑气囊的数量为两个以上时，多个支撑气囊可以同时锚固于同一锚固线，也可以分别锚固于不同的锚固线上。

所述挡水盾板包括盾板本体，所述盾板本体是由基础层以及涂覆于基础层之上的防腐层共同组成；所述盾板本体的底部、与气囊接触部位改为圆滑的柱状结构，从而解决挡水盾板对气囊的磨损问题。

所述锚固压板由螺栓锚固压合于气囊一侧，包括压板本体，所述压板本体与螺栓锚固连接处设有下凸从而与气囊紧密压触的第一锚固支撑点，所述第一锚固支撑点的两侧分别设有两个压固于气囊的第二锚固支撑点和第三锚固支撑点，所述压板本体的外侧设有弯压于锚固基板的第四锚固支撑点。

所述坝高调节限位装置包括限位支撑体，所述限位支撑体上端连接于挡水盾板、下端与限位调节装置活动连接，通过下部连接的限位调节装置驱动实现对上部挡水盾板进行高度调节；

所述限位支撑体可以采用硬质限位支撑体，也可以采用软质限位支撑体；当采用硬质限位支撑体时，所述限位调节装置设计为硬限位调节装置；当采用软质限位支撑体时，所述限位调节装置设计为软限位调节装置；

所述硬限位调节装置由滑动装置及限位锁定装置构成；所述滑动装置包括安装于基础底板上的导向槽，所述导向槽内安装有气缸以及连接于所述气缸活塞杆端部的滑座，所述滑座上设有与所述硬质限位支撑体端部配合的滑块以及与所述滑块配合的限位挡块，所述滑块与所述滑座之间为接触配合；所述限位锁定装置包括活动安装于所述导向槽上的锁盘、以及安装于滑座上受控于滑块的触发件，所述触发件在滑块的驱动下由原来的自由水平状态转换成触发锁盘转动的垂直状态，所述锁盘上分别设有与所述硬质限位支撑体配合的定位槽口以及与所述滑座上锁销配合的限位槽口；

所述软限位调节装置与硬限位调节装置的不同之处在于，所述滑座上还设有用于对所述滑块施加推动力的副气缸；所述副气缸能够在所述滑座停止运动时推动所述滑座上的滑块向前继续移动至预定位置。

所述曝气装置包括铺设于坝前基础底层的曝气管路，所述曝气管路的一端连接有气源，在坝前基础底层的另一端开设有排气口。

所述生物通道开设于支撑坝底部的基础底板上，具体结构包括在通道前后两端设置的用于控制水流流量及流速的第一闸门和第二闸门，以及在所述生物通道中横向安置的涵管，所述涵管的管壁上开设有用于鱼游经的通孔；所述第一闸门包括安装于基础底板上的挡水闸板及位于其一侧的第一支撑气囊，所述挡水闸板与基础底板之间设有与所述支撑气囊配合的弹性拉带，所述挡水闸板在所述支撑气囊充放气过程中实现对所述生物通道的封堵及流量控制；所述第二闸门包括第二支撑气囊以及安装于所述第二支撑气囊两侧的第一斜面支撑板和第二斜面支撑板，所述第一斜面支撑板和第二斜面支撑板相向对接且能够在所述第二支撑气囊充放气过程中实现升起或塌落。

本发明生态气囊支撑坝，具有结构完善、生态环保、高耐蚀性的诸多有益效果，避免了已有技术存在的不足，根据生态需要而提出的一些环保新举措。包括挡水盾板采用钢筋混凝土等材料；预留简易的生物通道和生态流量的生态闸口；坝址所在区域保持河床自然过水断面、汛期不构成任何阻水。

附图说明

 图1：为本发明生态气囊支撑坝整体结构示意图；

 图2：实施例1的气动盾形闸门主体结构示意图；

 图3：实施例2的气动盾形闸门主体结构示意图；

 图4：实施例3的气动盾形闸门主体结构示意图；

 图5：实施例4的气动盾形闸门主体结构示意图；

图6：实施例1的锚固压板结构示意图；

图7：实施例1的坝高调节装置硬限位调节装置示意图；

图8：图7的局部放大结构示意图；

 图9：图7中滑座结构示意图；

 图10：图7中触发件垂直状态结构示意图；

 图11：图7中限位锁定装置锁定状态结构示意图；

 图12：实施例2的坝高调节装置软限位调节装置结构示意图；

 图13：图12的局部放大结构示意图；

 图14：图12中滑座结构示意图；

 图15：滑块与触发件的结构关系图；

 图16、滑块与触发件的结构关系图；

图17：实施例1的曝气装置结构示意图；

图18：实施例1的生物通道结构示意图；

 图19：生物通道及涵管结构俯视图；

 图20：第二闸门升起状态示意图；

 图21：第二闸门塌落状态示意图。

具体实施方式

以下参照附图，给出本发明的具体实施方式，用来对本发明的构成进行进一步说明。

实施例1

本实施例的生态气囊支撑坝参考图示，包括由挡水盾板A1和支撑气囊QN构成的气动盾形闸门主体1，所述气动盾形闸门主体1上设有用于调节坝高的坝高调节限位装置2，坝前设有用于清除坝前沉积物的曝气装置3，坝底开设有生物通道4。所述气动盾形闸门主体1包括锚固于基础底板A3上的挡水盾板A1及支撑气囊，所述挡水盾板A1通过内里填充有纤维骨架的橡胶材料制成的软连接体A4与所述基础底板A3进行软连接，所述支撑气囊包括一个第一气囊A2-1、以及一个位于第一气囊A2-1与挡水盾板A1之间的第二气囊A2-2；所述第一气囊A2-1锚固于所述挡水盾板A1内侧的独立锚固线上，所述第二气囊A2-2与所述挡水盾板A1由锚固压板锚固在同一锚固线上。所述挡水盾板A1包括盾板本体，所述盾板本体是由基础层以及涂覆于基础层之上的防腐层共同组成；所述防腐层通过粘合层涂覆于基础层之上；所述基础层为浇铸有混凝土的钢筋骨架层；所述防腐层为聚脲层。所述锚固压板由螺栓锚固压合于气囊一侧，包括压板本体MG1，所述压板本体MG1与螺栓锚固连接处设有下凸从而与气囊紧密压触的第一锚固支撑点MG1-4，所述第一锚固支撑点MG1-4的两侧分别设有两个压固于气囊的第二锚固支撑点MG1-1和第三锚固支撑点MG1-2，所述压板本体MG1的外侧设有弯压于锚固基板的第四锚固支撑点MG1-3。所述坝高调节限位装置包括一端连接于挡水盾板BG1用于调控其角度从而实现高度调整的硬质限位支撑体BG3-1，所述硬质限位支撑体BG3-1采用的是钢管，以及与所述硬质限位支撑体BG3-1相连接并用以驱动其动作的硬限位调节装置BG4-1。所述硬限位调节装置BG4-1由滑动装置及限位锁定装置构成；所述滑动装置包括安装于基础底板上的导向槽BG5，所述导向槽BG5内安装有气缸BG6以及连接于所述气缸活塞杆端部的滑座BG7，所述滑座BG7上设有与所述硬质限位支撑体BG3-1端部配合的滑块BG8以及与所述滑块配合的限位挡块BG7-2，所述滑块BG8与所述滑座BG7之间为接触配合；所述限位锁定装置包括活动安装于所述导向槽BG5底部的锁盘BG9、以及安装于滑座BG7上受控于滑块BG8的触发件BG10，所述触发件BG10在滑块BG8及连杆BG10-1的驱动下由原来的自由水平状态转换成触发锁盘BG9转动的垂直状态，所述锁盘BG9上分别设有与所述硬质限位支撑体BG3-1配合的定位槽口BG9-1以及与所述滑座BG7上锁销BG7-1配合的限位槽口BG9-2。所述曝气装置包括铺设于坝前基础底层的曝气管路BQ1，所述曝气管路BQ1的一端连接有气源，在坝前基础底层的另一端开设有排气口BQ2。所述生物通道具体结构包括在通道前后两端设置的用于控制水流流量及流速的第一闸门和第二闸门，以及在所述生物通道中横向安置的涵管B，所述涵管B的管壁上开设有用于鱼游经的通孔D；所述涵管B的管径及管壁上的通孔D的孔径大小不一；所述生物通道内设有定期对易堵塞处进行冲洗、排污的清污管E；所述第一闸门包括安装于基础底板上的挡水闸板C1-1及位于其一侧的第一支撑气囊C1-2，所述挡水闸板C1-1与基础底板之间设有与所述支撑气囊C1-2配合的弹性拉带C1-3，所述挡水闸板C1-1在所述支撑气囊C1-2充放气过程中实现对所述生物通道的封堵及流量控制；所述第二闸门包括第二支撑气囊C2-1以及安装于所述第二支撑气囊C2-1两侧的第一斜面支撑板C2-2和第二斜面支撑板C2-3，所述第一斜面支撑板C2-2和第二斜面支撑板C2-3相向对接且能够在所述第二支撑气囊C2-1充放气过程中实现升起或塌落；所述第一斜面支撑板C2-2上设有滑槽，所述第二斜面支撑板C2-3的端部设有与滑槽配合的滑轮，当所述第二支撑气囊C2-1充气时，所述第二斜面支撑板C2-3端部的滑轮在所述第一斜面支撑板C2-2上的滑槽内滑动，从而使两个相向对接的支撑板逐渐同时升起；当所述第二支撑气囊C2-1放气时，所述第二斜面支撑板C2-3由于自重原因使其端部的滑轮沿所述第一斜面支撑板C2-2上的滑槽向下滑动，从而使两个相向对接的支撑板逐渐塌落。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于

所述气动盾形闸门主体包括锚固于基础底板B3上的挡水盾板B1及支撑气囊，所述支撑气囊与所述挡水盾板B1锚固在不同的锚固线上；所述挡水盾板B1通过铰接件B4硬连接于所述基础底板B3上，所述支撑气囊的数量为两个，一个是第一气囊B2-1，另一个是第二气囊B2-2，所述第一气囊B2-1与第二气囊B2-2锚固于同一锚固线。所述挡水盾板B1包括盾板本体，所述盾板本体是由基础层以及涂覆于基础层之上的防腐层共同组成；所述盾板本体的底部、与气囊接触部位改为圆滑的柱状结构，从而解决挡水盾板对气囊的磨损问题；所述防腐层通过粘合层涂覆于基础层之上；所述基础层为浇铸有混凝土的钢筋骨架层；所述防腐层为聚脲层。所述坝高调节限位装置包括一端连接于挡水盾板BG1用于调控其角度从而实现高度调整的软质限位支撑体BG3-2，所述软质限位支撑体BG3-2是采用内有纤维骨架的橡胶体或钢丝绳，以及与所述软质限位支撑体BG3-2相连接并用以驱动其动作的软限位调节装置BG4-2。所述软限位调节装置BG4-2由滑动装置及限位锁定装置构成；所述滑动装置包括安装于基础底板上的带有导向槽BG5的气缸BG6及连接于所述气缸活塞杆端部的滑座BG7，所述滑座BG7上设有与所述硬质限位支撑体BG3-1端部配合的滑块BG8，所述滑块BG8与所述滑座BG7之间为接触配合；所述滑座BG7上还设有用于对所述滑块BG8施加推动力的副气缸BG11；所述副气缸BG11能够在所述滑座BG7停止运动时推动所述滑座BG7上的滑块BG8向前继续移动至预定位置。所述限位锁定装置包括活动安装于所述导向槽BG5底部的锁盘BG9、以及安装于滑座BG7上受控于滑块BG8的触发件BG10，所述触发件BG10在滑块BG8及连杆BG10-1的驱动下由原来的自由水平状态转换成触发锁盘BG9转动的垂直状态，所述锁盘BG9上分别设有与所述硬质限位支撑体BG3-1配合的定位槽口BG9-1以及与所述滑座BG7上锁销BG7-1配合的限位槽口BG9-2。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于

所述气动盾形闸门主体包括锚固于基础底板C3上的挡水盾板C1及支撑气囊，所述支撑气囊与所述挡水盾板C1锚固在不同的锚固线上。所述挡水盾板C1软连接于所述基础底板C3上，所述支撑气囊包括一个第一气囊C2-1、以及一个位于第一气囊C2-1与挡水盾板C1之间的第二气囊C2-2；所述第一气囊C2-1与所述第二气囊C2-2分别独立的锚固于所述挡水盾板C1内侧的不同锚固线上。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于

所述气动盾形闸门主体包括锚固于基础底板D3上的挡水盾板D1及支撑气囊，所述挡水盾板D1通过内里填充有纤维骨架的橡胶材料制成的软连接体与所述基础底板D3软连接，所述支撑气囊设计有三个，分别为与挡水盾板D1锚固在一起的第二气囊D2-2、设于挡水盾板D1内侧的第一气囊D2-1及位于主、第二气囊之间的第三气囊D2-3，其中第二气囊D2-2与挡水盾板D1位于同一锚固线，而第一气囊D2-1及第三气囊D2-3分别锚固于所述挡水盾板D1内侧不同的独立锚固线上。

本发明针对以上问题提出以下的解决方案：

1、 采用洁净的压缩空气或水介质对气囊进行充胀，提供对挡水盾板的支撑，根本杜绝液压油泄露造成的环境污染问题。

2、 挡水盾板采用钢筋混凝土材料，玻璃钢材料以及聚脲等高分子树脂等材料，实现成本的降低和或挡水盾板寿命的延长。挡水盾板的结构在迎水面加导流脊；

3、 气囊是采用EPDM、聚氨酯等耐侯、耐紫外线、耐光、耐酸碱盐等的高分子材料；

4、将挡水盾板和支撑气囊分别锚固在两排或多排锚固线上，气囊位于挡水盾板后侧。挡水盾板锚固部件可以由线性布置改为点式布置。将锚固部件的受力分散、简单化。降低对锚固件强度和基础强度的要求。

将挡水盾板和支撑气囊分别锚固在两排或多排锚固线上，由此可以产生挡水盾板和支撑气囊的多种布置方案。

气囊与基础底板的连接采用压板连接方式

5、 挡水盾板与基础底板的连接或采用铰链式或采用压板软连接两种形式；

6、 锚固压板为加长支点的特种板。压板有一个加长的支撑点用于平衡压板受到的气囊产生的力矩。

7、 坝高的调节和限位装置采用软、硬两种形式，且具有连续调节、自动锁定功能。

软、硬两种限位装置与基础底板的连接采用两条或两条以上带自动锁位装置的导向滑槽结构；推动软、硬两种限位装置滑动的动力系统：采用多级气动伸缩缸和带自动锁位装置的导向滑槽； 

8、 生物通道系统设置在挡水闸（坝）内，且流量可控。

9、 设置生态的安全防范系统：包括在意外断电情况下，无需备用电源即可实现应急的降坝操作，提高运行的安全保障。

10、  在坝前底层铺设曝气装置：实现对坝前沉底堆积物的搅动、清除功能；增加坝前底层水体的含氧量，提升水质改善生物生存环境；同时实现坝前水体的防结冰、破冰功能。

Claims (10)

1.生态气囊支撑坝，包括由挡水盾板和支撑气囊构成的气动盾形闸门主体，特征在于所述气动盾形闸门主体上设有用于调节坝高的坝高调节限位装置，坝前设有用于清除坝前沉积物的曝气装置，坝底开设有生物通道。

2.如权利要求1所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述气动盾形闸门主体包括锚固于基础底板上的挡水盾板及支撑气囊，至少有一个支撑气囊与所述挡水盾板由锚固压板锚固在不同的锚固线上；

所述挡水盾板与所述基础底板之间可以为软连接或硬连接两种形式；当所述挡水盾板软连接于所述基础底板上时，采用的是内里填充有纤维骨架的橡胶材料制成的软连接体；所述支撑气囊至少包括一个第一气囊、以及至少一个位于第一气囊与挡水盾板之间的第二气囊；所述第一气囊锚固于所述挡水盾板内侧的独立锚固线上，所述第二气囊与所述挡水盾板锚固在同一锚固线上；另一种布设方案为所述第一气囊和所述第二气囊锚固于所述挡水盾板内侧的不同锚固线上；当所述挡水盾板硬连接于所述基础底板上时，采用的是金属铰接架作为硬连接体；所述第一气囊与所述第二气囊分别锚固在不同的锚固线上，当所述支撑气囊的数量为两个以上时，多个支撑气囊可以同时锚固于同一锚固线，也可以分别锚固于不同的锚固线上。

3.如权利要求1所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述挡水盾板包括盾板本体，所述盾板本体是由基础层以及涂覆于基础层之上的防腐层共同组成；所述盾板本体的底部、与气囊接触部位改为圆滑的柱状结构。

4.如权利要求1所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述锚固压板由螺栓锚固压合于气囊一侧，包括压板本体，所述压板本体与螺栓锚固连接处设有下凸从而与气囊紧密压触的第一锚固支撑点，所述第一锚固支撑点的两侧分别设有两个压固于气囊的第二锚固支撑点和第三锚固支撑点，所述压板本体的外侧设有弯压于锚固基板的第四锚固支撑点。

5.如权利要求1所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述坝高调节限位装置包括限位支撑体，所述限位支撑体上端连接于挡水盾板、下端与限位调节装置活动连接，通过下部连接的限位调节装置驱动实现对上部挡水盾板进行高度调节。

6.如权利要求5所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述限位支撑体采用硬质限位支撑体，或者采用软质限位支撑体；当采用硬质限位支撑体时，所述限位调节装置设计为硬限位调节装置；当采用软质限位支撑体时，所述限位调节装置设计为软限位调节装置。

7.如权利要求6所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述硬限位调节装置由滑动装置及限位锁定装置构成；所述滑动装置包括安装于基础底板上的导向槽，所述导向槽内安装有气缸以及连接于所述气缸活塞杆端部的滑座，所述滑座上设有与所述硬质限位支撑体端部配合的滑块以及与所述滑块配合的限位挡块，所述滑块与所述滑座之间为接触配合；所述限位锁定装置包括活动安装于所述导向槽上的锁盘、以及安装于滑座上受控于滑块的触发件，所述触发件在滑块的驱动下由原来的自由水平状态转换成触发锁盘转动的垂直状态，所述锁盘上分别设有与所述硬质限位支撑体配合的定位槽口以及与所述滑座上锁销配合的限位槽口。

8.如权利要求6所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述软限位调节装置与硬限位调节装置的不同之处在于，所述滑座上还设有用于对所述滑块施加推动力的副气缸；所述副气缸能够在所述滑座停止运动时推动所述滑座上的滑块向前继续移动至预定位置。

9.如权利要求1所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述曝气装置包括铺设于坝前基础底层的曝气管路，所述曝气管路的一端连接有气源，在坝前基础底层的另一端开设有排气口。

10.如权利要求1所述生态气囊支撑坝，其特征在于所述生物通道开设于支撑坝底部的基础底板上，具体结构包括在通道前后两端设置的用于控制水流流量及流速的第一闸门和第二闸门，以及在所述生物通道中横向安置的涵管，所述涵管的管壁上开设有用于鱼游经的通孔；所述第一闸门包括安装于基础底板上的挡水闸板及位于其一侧的第一支撑气囊，所述挡水闸板与基础底板之间设有与所述支撑气囊配合的弹性拉带，所述挡水闸板在所述支撑气囊充放气过程中实现对所述生物通道的封堵及流量控制；所述第二闸门包括第二支撑气囊以及安装于所述第二支撑气囊两侧的第一斜面支撑板和第二斜面支撑板，所述第一斜面支撑板和第二斜面支撑板相向对接且能够在所述第二支撑气囊充放气过程中实现升起或塌落。

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