CN113309046B - 一种用于水利水电工程的挡水堤坝 - Google Patents

Abstract

本发明属于水利工程技术领域，且公开了一种用于水利水电工程的挡水堤坝，包括堤坝本体，所述堤坝本体上开设有泄洪口，所述堤坝本体上固定安装有带有驱动电机的支撑架，所述驱动电机的输出端固定套接有滚珠丝杠，本发明通过活动槽内的液面随着雨水量的增大逐渐上升，从而使活动槽内的水带动浮板向上移动，当浮板上方的接电杆插入接电槽内，接电槽的顶端进行连电，此时驱动电机带动止水板向上移动，实现了自动泄洪，不需要派遣专人进行观测，降低了操作人员的劳动强度，通过设置压力传感器、角度传感器处理器、控制器、存储器以及位移传感器，实现了对堤坝底部聚集泥沙的实时控制，并实现了自动排沙工作。

Description

一种用于水利水电工程的挡水堤坝

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体是一种用于水利水电工程的挡水堤坝。

背景技术

水利工程是用于控制和调配自然界的地表水和地下水，达到除害兴利目的而修建的工程，其中挡水堤坝是指防水拦水的建筑物和构筑物，起到拦截江河渠道水流以抬高水位或调节流量的目的。

现有的堤坝水坝的蓄水能力不够强，在暴雨时期不能进行有效蓄水，容易使得水冲破堤坝形成洪水。

申请号为CN202020266176.2的中国发明专利公开了一种水利水电用挡水结构通过使油缸带动止水板块上移来进行有效的泄洪，但在使用时，需要派遣专人在瞭望台上观测水流速度和水位上涨情况，增加了操作人员的劳动强度，且当坝底存有泥沙时无法及时监测。

申请号为CN201821237915.4的中国发明专利公开了一种用于水利水电工程上的防渗止水结构，通过聚氨酯防水层来实现防水目的，同时通过设置铝合金横梁、主梁和连接杆来加强堤坝的强度，来加固堤坝，提高了堤坝的强度，提高了安全性，但在汛期时，水流的冲击会直接作用在堤坝上，对堤坝造成硬性碰撞接触，即使设置铝合金横梁、主梁和连接杆提高堤坝本身的强度，当长期的硬性冲击也会对堤坝造成损伤，降低了装置的使用寿命。

本发明致力于开发一种使用寿命长，及时排沙，降低操作人员劳动强度的挡水堤坝。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种用于水利水电工程的挡水堤坝，具有增加了装置的使用寿命，降低了操作人员的劳动强度的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于水利水电工程的挡水堤坝，包括堤坝本体，所述堤坝本体上开设有泄洪口，所述堤坝本体上固定安装有带有驱动电机的支撑架，所述驱动电机的输出端固定套接有滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与止水板啮合，所述堤坝本体上固定安装有接电盒，所述接电盒的底端开设有接电槽，所述堤坝本体的顶端开设有活动槽，所述堤坝本体的左端开设有连通孔，所述活动槽的内腔活动连接有浮板，所述浮板的顶面和底面分别固定安装有接电杆和支撑杆，所述浮板上设有位移传感器，用来测量浮板上移高度h；

所述堤坝本体的左侧面固定安装有延伸杆，所述延伸杆的左侧面固定安装有连接架，所述连接架的顶端活动连接有缓冲板，所述缓冲板的底端固定安装有旋转轴，所述缓冲板的右端设有缓冲机构，所述缓冲机构包括第一固定架和第二固定架，所述第二固定架位于延伸杆上靠近堤坝本体的一端且与延伸杆滑动连接，所述堤坝本体与延伸杆相对的位置固定有电动伸缩杆，所述缓冲板上设有压力传感器和角度传感器，分别用来测量缓冲板受到的压力F和缓冲板与延伸杆之间的夹角α，所述接电盒内设有处理器、控制器和存储器；

所述压力传感器将缓冲板受到的压力F以及角度传感器将测得的缓冲板与延伸杆之间的夹角α传递给处理器，所述处理器将计算出的泥水混合物的密度ρ_混与存储器中设定的需要排沙时泥水混合物的密度阈值ρ₀比较，当ρ_混≥ρ₀时，所述控制器控制电动伸缩杆启动，所述电动伸缩杆推动第二固定架沿延伸杆向靠近连接架的一端移动，所述控制器控制驱动电机启动，所述止水板上移。

作为本发明的一种优选技术方案，所述缓冲板受到泥水混合物施加的压力，其泥水混合物的密度ρ_混=

；

其中ρ_混为泥水混合物的密度，d为缓冲板的长度，h为浮板上移高度，α为缓冲板与延伸杆之间的夹角，F为压力传感器测得的缓冲板受到的压力，g为重力加速度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述活动槽与连通孔相互连通，所述连通孔位于活动槽底端的左侧，所述接电槽的轴线与活动槽的轴线处于同一直线上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述活动槽的侧壁开设有滑槽，所述浮板的侧壁固定安装有定位机构。

作为本发明的一种优选技术方案，所述定位机构包括吊板，所述吊板固定安装在浮板的侧壁上，所述吊板的另一端活动连接有滚轮，所述滚轮活动连接在滑槽内。

作为本发明的一种优选技术方案，所述旋转轴活动连接在连接架左端的顶部，所述缓冲板与水平方向上的倾斜角度为六十度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一固定架固定安装在缓冲板的右侧面顶端，所述第一固定架和第二固定架的表面分别活动连接有第一活动块和第二活动块，所述第一活动块和第二活动块的中部固定安装有复位弹簧。

作为本发明的一种优选技术方案，所述止水板活动连接在泄洪口的内腔中，所述接电杆的高度值等于接电槽的深度值。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过活动槽内的液面随着雨水量的增大逐渐上升，从而使活动槽内的水带动浮板向上移动，当浮板上方的接电杆插入接电槽内，并与接电槽的顶面接触后，接电槽的顶端进行连电，此时驱动电机工作带动滚珠丝杠转动，从而带动止水板向上移动，将泄洪口打开进行泄洪，可以实现自动泄洪，不需要派遣专人进行观测，降低了操作人员的劳动强度。

2、本发明通过在缓冲板和延伸杆之间通过复位弹簧进行连接，当水流与缓冲板接触时，水流的冲击力会将缓冲板的顶端向右推动，会对复位弹簧造成挤压压缩，使复位弹簧收缩一端距离，通过复位弹簧的收缩实现对缓冲板所受到的水流冲击进行缓冲，水流的冲击减少后，会通过连接架底端的缝隙处向缓冲板与堤坝本体之间流动，从而将水流的冲击力直接硬性作用在堤坝本体上，避免堤坝本体损坏，增加了装置的使用寿命。

3、本发明通过在缓冲板上设置压力传感器和角度传感器，在接电盒内设置处理器、控制器和存储器，在浮板上设置位移传感器，实现了对堤坝底部聚集泥沙的实时控制，并实现了自动排沙工作。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构缓冲机构爆炸连接示意图；

图3为本发明结构泄洪口连接示意图；

图4为本发明结构堤坝本体剖视示意图；

图5为本发明结构定位机构爆炸连接示意图；

图6为本发明缓冲板受到泥水压力的模型示意图。

图中：1、堤坝本体；2、泄洪口；3、支撑架；4、驱动电机；5、滚珠丝杠；6、止水板；7、接电盒；8、接电槽；9、活动槽；10、连通孔；11、浮板；12、接电杆；13、支撑杆；14、滑槽；15、定位机构；151、吊板；152、滚轮；16、延伸杆；17、连接架；18、缓冲板；19、旋转轴；20、缓冲机构；201、第一固定架；202、第二固定架；203、第一活动块；204、第二活动块；205、复位弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1至图5所示，本发明提供一种用于水利水电工程的挡水堤坝，包括堤坝本体1，堤坝本体1上开设有泄洪口2，堤坝本体1上固定安装有带有驱动电机4的支撑架3，驱动电机4的输出端固定套接有滚珠丝杠5，滚珠丝杠5与止水板6啮合，驱动电机4工作，带动滚珠丝杠5转动，滚珠丝杠5在转动时通过与止水板6的啮合带动止水板6向上移动，将泄洪口2打开进行泄洪，堤坝本体1上固定安装有接电盒7，接电盒7的底端开设有接电槽8，堤坝本体1的顶端开设有活动槽9，堤坝本体1的左端开设有连通孔10，活动槽9的内腔活动连接有浮板11，活动槽9内的液面随着雨水量的增大逐渐上升，从而使活动槽9内的水带动浮板11向上移动，当浮板11上方的接电杆12插入接电槽8内，并与接电槽8的顶面接触后，接电槽8的顶端进行连电，此时驱动电机4的电源接入，使驱动电机4工作，浮板11的顶面和底面分别固定安装有接电杆12和支撑杆13。

其中，堤坝本体1的左侧面固定安装有延伸杆16，延伸杆16的左侧面固定安装有连接架17，连接架17的顶端活动连接有缓冲板18，缓冲板18的底端固定安装有旋转轴19，缓冲板18的右端设有缓冲机构20，水流从缓冲板18的左侧向缓冲板18流动，当水流与缓冲板18接触时，水流的冲击力会将缓冲板18的顶端向右推动，通过在堤坝本体1的来水方向设置缓冲板18来对水流的冲击进行缓冲，避免水流的冲击直接作用到堤坝本体1上，对堤坝本体1造成损坏，缓冲机构20包括第一固定架201和第二固定架202，第二固定架202位于延伸杆16上靠近堤坝本体1的一端且与延伸杆16滑动连接。

其中，活动槽9与连通孔10相互连通，连通孔10位于活动槽9底端的左侧，接电槽8的轴线与活动槽9的轴线处于同一直线上，水流在堤坝本体1的左端会通过连通孔10流入活动槽9内，从而对活动槽9内添加水源，且活动槽9内的液面高度等于堤坝本体1左端水域的液面高度。

其中，活动槽9的侧壁开设有滑槽14，浮板11的侧壁固定安装有定位机构15，滑槽14共有三个，三个滑槽14之间的夹角为一百二十度，滚轮152在滑槽14内的上下移动可以对浮板11的上下运动进行定位和导向，保证了浮板11运动的稳定性。

其中，定位机构15包括吊板151，吊板151固定安装在浮板11的侧壁上，吊板151的另一端活动连接有滚轮152，滚轮152活动连接在滑槽14内，滚轮152与滑槽14之间的滚动摩擦，可以减少浮板11在上下运动时对滑槽14的磨损，增加了装置的使用寿命。

其中，旋转轴19活动连接在连接架17左端的顶部，缓冲板18与水平方向上的倾斜角度为六十度，旋转轴19将缓冲板18与连接架17连接起来，连接起来后为缓冲板18的旋转提供旋转中心。

其中，第一固定架201固定安装在缓冲板18的右侧面顶端，第一固定架201和第二固定架202的表面分别活动连接有第一活动块203和第二活动块204，第一活动块203和第二活动块204的中部固定安装有复位弹簧205，缓冲板18的顶端向右推动时，会对复位弹簧205造成挤压压缩，使复位弹簧205收缩一端距离，从而通过复位弹簧205的收缩实现对缓冲板18所受到的水流冲击进行缓冲。

其中，止水板6活动连接在泄洪口2的内腔中，接电杆12的高度值等于接电槽8的深度值，保证了接电杆12在上升至极限位置处时，接电杆12的顶端能够与接电槽8内腔的顶端接触。

本发明的工作原理及使用流程：

在使用时，水流从缓冲板18的左侧向缓冲板18流动，当水流与缓冲板18接触时，水流的冲击力会将缓冲板18的顶端向右推动，缓冲板18的顶端向右推动时，会对复位弹簧205造成挤压压缩，使复位弹簧205收缩一端距离，从而通过复位弹簧205的收缩实现对缓冲板18所受到的水流冲击进行缓冲，水流的冲击减少后，会通过连接架17底端的缝隙处向缓冲板18与堤坝本体1之间流动，从而使堤坝本体1起到蓄水的功能；

水流在堤坝本体1的左端会通过连通孔10流入活动槽9内，从而对活动槽9内添加水源，且活动槽9内的液面高度等于堤坝本体1左端水域的液面高度；

在汛期时，活动槽9内的液面随着雨水量的增大逐渐上升，从而使活动槽9内的水带动浮板11向上移动，当浮板11上方的接电杆12插入接电槽8内，并与接电槽8的顶面接触后，接电槽8的顶端进行连电，此时驱动电机4的电源接入，使驱动电机4工作，带动滚珠丝杠5转动，滚珠丝杠5在转动时通过与止水板6的啮合带动止水板6向上移动，将泄洪口2打开进行泄洪。

实施例2

在实际使用时，申请人发现堤坝底部容易形成淤泥堆积，从而对连通孔10造成堵塞，无法及时进行泄洪，同时淤泥一般在堤坝底部形成难以观测，从而导致无法对淤泥的堆积情况进行及时的了解，为了能够及时的对坝底底部的淤泥进行及时的清理，申请人在实施例1的基础上，在浮板11上设有位移传感器，用来测量浮板11上移高度h，在堤坝本体1与延伸杆16相对的位置固定有电动伸缩杆，缓冲板18上设有压力传感器和角度传感器，分别用来测量缓冲板18受到的压力F和缓冲板18与延伸杆16之间的夹角α，接电盒7内设有处理器、控制器和存储器，由于泥沙和水的密度不同，所以不同量的泥沙和水的混合物的密度ρ_混是不一致的，即在不同泥水混合物的作用下缓冲板18上受到的压力是不同的，缓冲板18上的压力传感器将测得的缓冲板18上受到的压力F以及角度传感器将测得的缓冲板18余延伸杆16之间的夹角α传递给接电盒7内的处理器，处理器根据压力传感器传递的压力F以及角度传感器传递的夹角α计算出此时对缓冲板18产生压力的泥水混合物的密度ρ_混，存储器中储存有需要排沙时对缓冲板18产生压力的泥水混合物的密度阈值ρ₀，处理器将ρ_混与ρ₀进行比较。

其中，如图6所示为泥水对缓冲板18产生压力的模型，在泥水存在时，对缓冲板（18）产生压力的泥水的体积

；

在泥水存在时，对缓冲板（18）产生压力的泥水的质量

；

对缓冲板（18）产生压力的泥水的重力

；

所述缓冲板（18）受到泥水的压力

；

缓冲板18受到泥水混合物施加的压力，其泥水混合物的密度ρ_混=

；

其中ρ_混为泥水混合物的密度，d为缓冲板的长度，h为浮板11上移高度，α为缓冲板18与延伸杆16之间的夹角，F为压力传感器测得的缓冲板18受到的压力，g为重力加速度。

其中，压力传感器将缓冲板18受到的压力F以及角度传感器将测得的缓冲板18与延伸杆16之间的夹角α传递给处理器，处理器将计算出的泥水混合物的密度ρ_混与存储器中设定的需要排沙时泥水混合物的密度阈值ρ₀比较，当ρ_混≥ρ₀时，控制器控制电动伸缩杆启动，电动伸缩杆推动第二固定架202沿延伸杆16向靠近连接架17的一端移动，控制器控制驱动电机4启动，止水板6上移，泄洪口2打开进行排沙工作；当ρ_混＜ρ₀时，证明堤坝底部泥沙堆积量较少，此时不用开展排沙工作。

使用时，水流从缓冲板18的左侧向缓冲板18流动，在复位弹簧205的作用下缓冲板18所受到的水流冲击得到缓冲，同时缓冲板18对水流进行缓冲的同时其自身受到一定的压力，尤其当堤坝底部聚集一定淤泥时，由于泥沙和水的密度不同，不同量的泥沙和水的混合物的密度ρ_混存在一定差异，泥沙含量越多，对缓冲板18产生压力的泥水的密度ρ_混越大，缓冲板18上设有压力传感器和角度传感器，压力传感器用来测量缓冲板18受到的压力F，角度传感器用来测量缓冲板18与延伸杆16之间的夹角α，压力传感器将缓冲板18上受到的压力F传递给处理器，同时角度传感器将测得的缓冲板18余延伸杆16之间的夹角α也传递给处理器，由于泥水混合物的密度ρ_混=

，处理器将计算出的泥水混合物的密度ρ_混与存储器中设定的需要排沙时泥水混合物的密度阈值ρ₀比较，当ρ_混≥ρ₀时，说明堤坝底部堆积的泥沙较多，已达到需要排沙的要求，此时处理器将比较的结果传递给控制器，控制器控制电动伸缩杆启动，电动伸缩杆推动第二固定架202沿延伸杆16向靠近连接架17的一端移动，当第二固定架202移动到连接架17的一端时，缓冲板18将位于延伸杆16上方与延伸杆16平行，同时控制器控制驱动电机4启动，止水板6上移，泄洪口2被打开进行排沙工作，在实现自动泄洪的同时也实现了对堤坝底部聚集泥沙的实时控制并及时进行排沙工作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于水利水电工程的挡水堤坝，包括堤坝本体(1)，其特征在于：所述堤坝本体(1)上开设有泄洪口(2)，所述堤坝本体(1)上固定安装有带有驱动电机(4)的支撑架(3)，所述驱动电机(4)的输出端固定套接有滚珠丝杠(5)，所述滚珠丝杠(5)与止水板(6)啮合，所述堤坝本体(1)上固定安装有接电盒(7)，所述接电盒(7)的底端开设有接电槽(8)，所述堤坝本体(1)的顶端开设有活动槽(9)，所述堤坝本体(1)的左端开设有连通孔(10)，所述活动槽(9)的内腔活动连接有浮板(11)，所述浮板(11)的顶面和底面分别固定安装有接电杆(12)和支撑杆(13)，所述浮板(11)上设有位移传感器，用来测量浮板(11)上移高度h；

所述堤坝本体(1)的左侧面固定安装有延伸杆(16)，所述延伸杆(16)的左侧面固定安装有连接架(17)，所述连接架(17)的顶端活动连接有缓冲板(18)，所述缓冲板(18)的底端固定安装有旋转轴(19)，所述缓冲板(18)的右端设有缓冲机构(20)，所述缓冲机构(20)包括第一固定架(201)和第二固定架(202)，所述第二固定架(202)位于延伸杆(16)上靠近堤坝本体(1)的一端且与延伸杆(16)滑动连接，所述堤坝本体(1)与延伸杆(16)相对的位置固定有电动伸缩杆，所述缓冲板(18)上设有压力传感器和角度传感器，分别用来测量缓冲板(18)受到的压力F和缓冲板(18)与延伸杆(16)之间的夹角α，所述接电盒(7)内设有处理器、控制器和存储器；

所述压力传感器将缓冲板(18)受到的压力F以及角度传感器将测得的缓冲板(18)与延伸杆(16)之间的夹角α传递给处理器，所述处理器将计算出的泥水混合物的密度ρ_混与存储器中设定的需要排沙时泥水混合物的密度阈值ρ₀比较，当ρ_混≥ρ₀时，所述控制器控制电动伸缩杆启动，所述电动伸缩杆推动第二固定架(202)沿延伸杆(16)向靠近连接架(17)的一端移动，所述控制器控制驱动电机(4)启动，所述止水板(6)上移；当ρ_混＜ρ₀时，堤坝底部泥沙堆积量较少，此时不用开展排沙工作；

在泥水存在时，对缓冲板(18)产生压力的泥水的体积

在泥水存在时，对缓冲板(18)产生压力的泥水的质量

对缓冲板(18)产生压力的泥水的重力

所述缓冲板(18)受到泥水的压力

所述缓冲板(18)受到泥水混合物施加的压力，其泥水混合物的密度

其中ρ_混为泥水混合物的密度，d为缓冲板的长度，h为浮板(11)上移高度，α为缓冲板(18)与延伸杆(16)之间的夹角，F为压力传感器测得的缓冲板(18)受到的压力，g为重力加速度；

所述活动槽(9)与连通孔(10)相互连通，所述连通孔(10)位于活动槽(9)底端的左侧，所述接电槽(8)的轴线与活动槽(9)的轴线处于同一直线上；

所述活动槽(9)的侧壁开设有滑槽(14)，所述浮板(11)的侧壁固定安装有定位机构(15)；

所述定位机构(15)包括吊板(151)，所述吊板(151)固定安装在浮板(11)的侧壁上，所述吊板(151)的另一端活动连接有滚轮(152)，所述滚轮(152)活动连接在滑槽(14)内。

2.根据权利要求1所述的一种用于水利水电工程的挡水堤坝，其特征在于：所述旋转轴(19)活动连接在连接架(17)左端的顶部，所述缓冲板(18)与水平方向上的倾斜角度为六十度。

3.根据权利要求1所述的一种用于水利水电工程的挡水堤坝，其特征在于：所述第一固定架(201)固定安装在缓冲板(18)的右侧面顶端，所述第一固定架(201)和第二固定架(202)的表面分别活动连接有第一活动块(203)和第二活动块(204)，所述第一活动块(203)和第二活动块(204)的中部固定安装有复位弹簧(205)。

4.根据权利要求1所述的一种用于水利水电工程的挡水堤坝，其特征在于：所述止水板(6)活动连接在泄洪口(2)的内腔中，所述接电杆(12)的高度值等于接电槽(8)的深度值。

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