CN115075200A - 一种水力自动启闭闸门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水力自动启闭闸门，用于双层河道的下层暗河进口，包括引水渠和控制闸。引水渠自上游河道引水至控制闸水槽，控制闸包括三联槽、浮筒、支架、闸门和压板。三联槽为钢筋混凝土结构，包括泄水道、水槽、胸墙、门槽、隔板、连通管和排水管；浮筒为中空壳体，位于两侧水槽内，可随水槽内的水位上下浮动，通过支架带动闸门升降；闸门位于泄水道孔口部位，多道设置，高度与胸墙、隔板相同，关闭时可以封闭隔板以下各层孔口，开启时位于胸墙或隔板上游侧不影响孔口过流；压板用于限制各级闸门顶部分别与胸墙、隔板齐平后便维持该高度不再上升。本发明具有全自动启闭节能、防洪安全保障度高、改善景观等优点，并适用于山塘提升改造。

Description

一种水力自动启闭闸门

技术领域

本发明涉及水利或市政工程中的一种闸门结构，具体涉及一种水位上升超过设定高程可自动全开、水位降落低于设定高程可自动全关的闸门结构。

背景技术

穿越城区的山溪性河道水位暴涨暴落，导致城区段河道在防洪安全和亲水性方面难以两全，河道深则亲水性差，河道浅则难以满足防洪安全要求。已有技术采用复式护岸河道，亲水平台结合护坡中部马道设置，允许洪水期水位淹没亲水平台，但这一复式断面结构占地较大，对于寸土寸金的城市用地，存在土地资源浪费问题。

中国专利CN107165128A公布了一种适用于山溪性河道的双层河道结构的制作方法，通过设置上层明河、下层暗河的双层河道结构，下层暗河解决洪水期过流问题，上层明河解决枯水期游人亲水问题和河道生态问题，克服了城市深窄型河道安全性、亲水性、景观性不强的缺点。结合基坑围护桩建设下层暗河，解决了传统河道建设中放坡开挖占地过大和对周边的施工干扰过大的问题。但该技术未涉及双层河道进水口闸门如何设置的问题。

双层河道的下层暗河入口需要在枯水期关闭、行洪时开启，必须设置闸门。考虑景观要求，一般可采用水力自控上翻式翻板门或液压控制底轴驱动下卧式钢闸门。水力自控上翻式翻板门自动化水平较高且节能，但高程上无法分层设置，一旦被漂浮物卡塞不能自动翻板严重影响防洪安全；洪水过后，翻板门再关上时也容易被异物卡住，造成大量漏水，人工清理费时费力。液压控制底轴驱动下卧式钢闸门自动化程度低，尽管可在上游河道设置自记水位计，当水位达到某一设定高程时，通过软件控制闸门自动开启，从而实现闸门自动启闭，但电子元件老化、失灵等小概率现象不可避免，存在防洪风险，且闸门频繁启闭能耗较大，不节能。

中国专利CN104343106A公布了一种鱼道活动隔板装置，通过固定支架、连杆连接浮筒与活动隔板，活动隔板可随浮筒同步上、下运动，实现对鱼道水深及流量的水力自动调节控制。但该技术未实现闸门在水位上升超过设定高程就全开、在低于设定高程时就全关的启闭性能。

综合双层河道下层暗河的闸门现有技术存在的问题，故仍有必要寻求更简单、节能、可靠的自动启闭闸门结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水力自动启闭闸门，用于双层河道的下层暗河进口，通过布置在上游河道的引水渠在上游河道水位超过设定高程时引水至水槽，水槽内的浮筒随槽内水位升降，带动分层设置的闸门同步上、下升降，结合分层的底板、胸墙与隔板间的孔口，实现水位上升超过设定高程时闸门可自动全开、水位降落低于设定高程时闸门可自动全关的功能。

本发明所采用的技术方案是：一种水力自动启闭闸门，包括引水渠和控制闸。所述控制闸位于上游河道和下游双层河道之间。所述引水渠位于所述控制闸的上游河道两侧护岸上，包括引水堰和渠道，引水堰堰顶高程即设计闸门开启水位，渠道为混凝土U形槽，连接引水堰与控制闸两侧的水槽。

进一步地，所述控制闸包括三联槽、浮筒、支架、闸门和压板。三联槽为钢筋混凝土结构，包括泄水道、水槽、胸墙、门槽、隔板、连通管和排水管；泄水道位于三连槽的中间，是所述控制闸的过流通道，泄水道的底部为底板，两侧为墩墙，上游段为U形槽结构，下游段在U形槽中间设有水平隔板，上、下游分别连接上游河道和下游双层河道；水槽位于泄水道两侧，是容纳浮筒的容器；胸墙位于泄水道内，在泄水道底板与隔板间多段布置，实现闸门分层布置；门槽位于泄水道两侧的墩墙内，为空腔结构；隔板位于泄水道下游段，与下游双层河道的下层暗河的顶板齐平，隔板上部与下游双层河道的上层明河无缝对接；连通管位于隔板内，贯通泄水道两侧的水槽，用于平衡两侧水槽水位；排水管的进口位于水槽侧壁底部，埋管至外部低洼地段外排，是两侧水槽的放水通道。浮筒为中空壳体，位于两侧水槽内，顶部与支架的连杆连接，可随水槽内的水位上下浮动，从而带动闸门升降。所述闸门位于所述泄水道孔口部位，为多道设置，闸门高度与所述胸墙、隔板相同，关闭时可以封闭隔板以下各层孔口，开启时位于胸墙或隔板上游侧，避免影响孔口过流。所述压板位于泄水道两侧与水槽间的闸墩顶部，可采用螺栓及橡胶垫片固定在闸墩上，对支架的横梁起限位作用，当水槽内水位上升，带动浮筒及支架上升时，限制各级闸门顶部分别与胸墙、隔板齐平后便维持该高度不再上升。

进一步地，所述支架为连接浮筒和闸门的桁架结构，采用不锈钢制作，包括横梁、连杆、铰轴和花兰螺母。横梁为中空方钢，在所述泄水道的两侧水槽内与连杆焊接固定，在所述门槽部位与连杆采用铰轴连接；每道闸门设多根连杆，所述水槽内连杆直接连接横梁和所述浮筒；所述门槽部位的连杆顶部通过铰轴连接横梁，连杆底部与所述闸门焊接，中部设用于调节连杆长度的花兰螺母。

进一步地，所述引水堰孔口上部还可增设格栅，避免上游河道内杂物进入引水渠和水槽。

进一步地，所述闸门可采用防腐钢闸门或不锈钢闸门，外包仿生薄壁防撞层，避免磕碰变形；闸门数量和高度可根据下游双层河道的下层暗河高度调整，当闸门自重较大时，相应增加水槽宽度和浮筒长度即可。

进一步地，所述胸墙在与闸门连接的部位还可内置磁吸，减少闸门振动以及闸门与胸墙间的空隙，减少渗漏。

进一步地，所述排水管直径较小，也可设置水龙头后在泄水道侧壁隔板以下开孔，水龙头平时常闭，在洪水过后再打开放水，相应地水力自动启闭闸门运行模式由自动开启、自动关闭变为自动开启、手动关闭，除影响上层明河过流的及时性外，防洪安全仍是有保障的。

所述水力自动启闭闸门的控制闸结构除用于下游双层河道的下层暗河入口外，因具有水力自动升降、无人值守的特点，也可用于山塘溢洪道，增加山塘在遭遇极端洪水时的泄流能力，为已建山塘在坝高、溢洪道宽度不变的前提下提升正常蓄水位创造了技术条件。

本发明的有益效果是：

1、全自动启闭节能。闸门通过水槽内的浮筒带动，水位上升超过设定高程时闸门可自动全开、水位降落低于设定高程时闸门可自动全关，自动运行无需液压启闭能耗，是一种非常节能的结构。

2、防洪安全有保障。带动闸门升降的浮筒位于两侧水槽内，水槽不参与行洪，避免了动力机构被漂浮物卡塞影响防洪安全的问题；孔口多层设置，个别孔口闸门万一被漂浮物卡塞也不致影响下层暗河过流，分段设置的闸门自重变小，还有利于减少浮筒体积。

3、有利于改善景观。控制闸基本与地坪齐平，无上部建筑，有利于改善城市景观。

4、适用于山塘改造。山塘数量多、管理难度大，故大多采用无人值守、不设闸门的开敞式溢洪道结构，以确保防洪安全。因山区小概率强降雨泄洪强度高，山塘库容小，综合尽量减少坝高和抬高蓄水位的要求，溢洪道往往采用宽、浅孔口结构。本发明用于山塘可改善溢洪道泄洪条件，在同样坝顶高程和溢洪道宽度条件下，因可变的泄流能力加大，可提升山塘堰顶高程，从而为山塘提升正常蓄水位创造技术条件。

附图说明

图1是本发明实施例双层河道水力自动启闭闸门的平面布置图；

图2是本发明实施例的I-I剖视图；

图3是本发明实施例的Ⅱ-Ⅱ剖视图；

图4是本发明实施例的A-A剖视图；

图5是本发明实施例的B-B剖视图；

图6是本发明实施例的C-C剖视图；

图7是本发明实施例的D-D剖视图；

图8是本发明实施例的E-E剖视图；

图9是本发明实施例的F-F剖视图；

图10是本发明实施例的控制闸I-I剖视详图。

图中：1-引水渠；11-引水堰；12-渠道；2-控制闸；21-三联槽；21a-泄水道；21b-水槽；21c-胸墙；21d-门槽；21e-隔板；21f-连通管；21g-排水管；22-浮筒；23-支架；23a-横梁；23b-连杆；23c-铰轴；23d-花兰螺母；24-闸门；25-压板；3-上游河道；4-下游双层河道；41-上层明河；42-下层暗河。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。

如图1至图10所示，本发明一种水力自动启闭闸门，包括引水渠1和控制闸2。引水渠1位于控制闸2上游的上游河道3两侧护岸上，包括引水堰11和渠道12，引水堰11堰顶高程即设计的闸门24开启水位，渠道12为混凝土U形槽，连接引水堰11与控制闸2两侧的水槽21b。

控制闸2位于上游河道3和下游双层河道4之间，包括三联槽21、浮筒22、支架23、闸门24和压板25。三联槽21为钢筋混凝土结构，包括泄水道21a、水槽21b、胸墙21c、门槽21d、隔板21e、连通管21f和排水管21g。泄水道21a位于三连槽21的中间，是控制闸2过流通道，泄水道21a的底部为底板，两侧为墩墙，上游段为U形槽结构，下游段在U形槽中间设有水平隔板21e，上、下游分别连接上游河道3和下游双层河道4；水槽21b位于泄水道21a两侧，是容纳浮筒22的容器；胸墙21c位于泄水道21a内，在泄水道21a底板与隔板21e间多段布置，实现闸门24分层布置；门槽21d位于泄水道21a两侧的墩墙内，为空腔结构；隔板21e位于泄水道21a下游段，与下游双层河道4的下层暗河42的顶板齐平，隔板21e上部与下游双层河道4的上层明河41无缝对接；连通管21f位于隔板21e内，贯通泄水道21a两侧的水槽21b，用于平衡两侧水槽21b水位；排水管21g进口位于水槽21b侧壁底部，埋管至外部低洼地段外排，是两侧水槽21b的放水通道。

浮筒22为中空壳体，位于两侧水槽21b内，顶部与支架23的连杆23b连接，可随水槽21b内的水位上下浮动，从而带动闸门24升降。当上游河道3水位高于引水堰11堰顶高程时，引水渠1补水进入水槽21b，引水流量大于排水管21g外排水量，水槽21b内水位上升直至与上游河道3水位齐平，带动各浮筒22上升，各分层孔口闸门24开启；当上游河道3水位低于引水堰11堰顶高程时，水槽21b内无引水渠1补水，则水槽21b内水位通过排水管21g缓慢下降，带动各浮筒22下降，各分层孔口闸门24关闭。

支架23为连接浮筒22和闸门24的桁架结构，均采用不锈钢制作，包括横梁23a、连杆23b、铰轴23c和花兰螺母23d。横梁23a为中空方钢，在泄水道21a两侧水槽21b内与连杆23b焊接固定，与门槽21d部位与连杆23b采用铰轴23c连接；每道闸门24设多根连杆23b，水槽21b内连杆23b直接连接横梁23a和浮筒22；门槽21d部位的连杆23b顶部通过铰轴23c连接横梁23a，连杆23b底部与闸门24焊接，中部设用于调节连杆23b长度的花兰螺母23d。

闸门24位于泄水道21a孔口部位，多道设置，高度与胸墙21c、隔板21e相同，关闭时可以封闭隔板21e以下各层孔口，开启时位于胸墙21c或隔板21e上游侧，避免影响孔口过流。

压板25位于泄水道21a两侧与水槽21b间的闸墩顶部，采用螺栓及橡胶垫片固定在闸墩上，对支架23的横梁23a起限位作用，当水槽21b内水位上升，带动浮筒22及支架23上升时，限制各级闸门24顶部分别与胸墙21c、隔板21e齐平后便维持该高度不再上升。

所述引水堰11孔口上部还可增设格栅，避免上游河道3内杂物进入引水渠1和水槽21b。

所述闸门24可采用防腐钢闸门或不锈钢闸门，外包仿生薄壁防撞层，避免磕碰变形；闸门24数量和高度可根据下游双层河道4的下层暗河42高度调整，当闸门24自重较大时，相应增加水槽21b宽度和浮筒22长度即可。

所述胸墙21c在与闸门24连接的部位还可内置磁吸，减少闸门24振动以及与胸墙21c间的空隙，减少渗漏。

所述排水管21g直径较小，也可设置水龙头后在泄水道21a侧壁隔板21e以下开孔，水龙头平时常闭，在洪水过后再打开放水，相应地水力自动启闭闸门运行模式由自动开启、自动关闭变为自动开启、手动关闭，除影响上层明河41过流的及时性外，防洪安全仍是有保障的。

所述水力自动启闭闸门的控制闸2结构除用于下游双层河道4的下层暗河42入口外，因具有水力自动升降、无人值守的特点，也可用于山塘溢洪道，增加山塘在遭遇极端洪水时的泄流能力。

上述实施例结合附图对本发明进行了描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，用等同替换或者等效变换方式所获得的技术方案，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种水力自动启闭闸门，其特征在于：包括引水渠和控制闸；所述控制闸位于上游河道和下游双层河道之间；所述引水渠位于所述控制闸的上游河道两侧护岸上，包括引水堰和渠道，引水堰堰顶高程即设计闸门开启水位，渠道用于连接引水堰及所述控制闸。

2.根据权利要求1所述的水力自动启闭闸门，其特征在于：所述控制闸包括三联槽、浮筒、支架、闸门和压板；三联槽为钢筋混凝土结构，包括泄水道、水槽、胸墙、门槽、隔板、连通管和排水管；泄水道位于三连槽的中间，是所述控制闸的过流通道；泄水道的底部为底板，两侧为墩墙，上游段为U形槽结构，下游段在U形槽中间设有水平隔板，上、下游分别连接上游河道和下游双层河道；水槽位于泄水道的两侧，是容纳浮筒的容器；胸墙位于泄水道内，在泄水道的底板与隔板间多段布置，以实现闸门分层布置；门槽位于泄水道两侧的墩墙内，为空腔结构；隔板位于泄水道的下游段，与下游双层河道的下层暗河的顶板齐平，隔板上部与下游双层河道的上层明河无缝对接；连通管位于隔板内，贯通泄水道两侧的水槽，用于平衡两侧水槽水位；排水管的进口位于水槽侧壁底部，埋管至外部低洼地段外排，是两侧水槽的放水通道；浮筒为中空壳体，位于两侧水槽内，顶部与支架连接，随水槽内的水位上下浮动，从而带动闸门升降；所述闸门位于所述泄水道的孔口部位，为多道设置，闸门高度与所述胸墙、隔板的高度相同，关闭时封闭隔板以下各层孔口，开启时位于胸墙或隔板的上游侧，以避免影响孔口过流；所述压板位于泄水道两侧与水槽间的闸墩顶部，并固定在闸墩上，对支架的横梁起限位作用，当水槽内水位上升，带动浮筒及支架上升时，限制各级闸门顶部分别与胸墙、隔板齐平后便维持该高度不再上升。

3.根据权利要求1所述的水力自动启闭闸门，其特征在于：所述引水堰孔口上部有格栅，避免上游河道内杂物进入所述引水渠和水槽。

4.根据权利要求2所述的水力自动启闭闸门，其特征在于：所述闸门采用防腐钢闸门或不锈钢闸门，外包仿生薄壁防撞层，以避免磕碰变形；闸门数量和高度根据下游双层河道的下层暗河高度调整。

5.根据权利要求2所述的水力自动启闭闸门，其特征在于：所述支架为连接所述浮筒和所述闸门的桁架结构，采用不锈钢制作，包括横梁、连杆、铰轴和花兰螺母；横梁为中空方钢，在所述泄水道的两侧水槽内与连杆焊接固定，在所述门槽部位与连杆采用铰轴连接；每道闸门设若干根连杆，所述水槽内连杆直接连接横梁和所述浮筒；所述门槽部位的连杆顶部通过铰轴连接横梁，连杆底部与所述闸门焊接，中部设置用于调节连杆长度的花兰螺母。

6.根据权利要求2所述的水力自动启闭闸门，其特征在于：所述胸墙在与所述闸门连接的部位内置有磁吸，以减少所述闸门振动以及所述闸门与所述胸墙间的空隙，以减少渗漏。

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