CN115506313B - 一种能够清除淤积泥沙的节制闸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够清除淤积泥沙的节制闸，依次包括左岸堤防、左边墙、橡胶坝、中墩、调节闸、右边墙和右岸堤防，调节闸的长度小于橡胶坝的长度，调节闸用于快速调节节制闸上游的水位；橡胶坝的下方设有若干块坝底板，调节闸的下方设有闸底板；所述节制闸包括设置在橡胶坝和调节闸上游侧的清沙装置，清沙装置包括连接架、稳定架和清沙板，连接架的两端可拆卸地连接左边墙和右边墙，稳定架的一端设在中墩上，另一端连接连接架；清沙板通过可伸缩的连接杆滑动连接在连接架上，清沙板在连接杆的带动下，在坝底板的上方、沿着橡胶坝的长度方向移动，将坝底板上积累的泥沙收集到闸底板，开启调节闸时，利用水流将泥沙充入下游。
Description
技术领域
本发明属于节制闸技术领域，具体涉及一种能够清除淤积泥沙的节制闸。
背景技术
随着我国河流水利建设的进步以及一些河流水量情况的变化，部分建设年代较早的水闸或水库已无法满足新的水利条件要求。例如，面对河到泥沙淤积严重的情况，传统的解决方法是在原有节制闸的侧面建设冲沙闸或冲沙坝，专门利用水力将泥沙冲至下游，建筑施工和后期坝体维护成体都较大。如果能够在利用同一个节制闸实现清沙，将节约大量土建成本，这是本领域技术人员面临的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种能够清除淤积泥沙的节制闸，所述节制闸依次包括左岸堤防、左边墙、橡胶坝、中墩、调节闸、右边墙和右岸堤防，调节闸的长度小于橡胶坝的长度，调节闸用于快速调节节制闸上游的水位；
所述橡胶坝的下方设有若干块坝底板，调节闸的下方设有闸底板；泵房设在左岸堤防或右岸堤防上，泵房内的水泵通过吸水管和充排水管道分别连接大口井和橡胶坝，用于向橡胶坝内注水；
所述节制闸包括设置在橡胶坝和调节闸上游侧的清沙装置，清沙装置包括连接架、稳定架和清沙板，连接架的两端可拆卸地连接左边墙和右边墙，稳定架的一端设在中墩上，另一端连接连接架；清沙板通过可伸缩的连接杆滑动连接在连接架上，清沙板在连接杆的带动下，在坝底板的上方、沿着橡胶坝的长度方向移动，将坝底板上积累的泥沙收集到闸底板，开启调节闸时，利用水流将泥沙充入下游。
可选的，所述左边墙和右边墙的迎水面上分别设有固定支撑接口，两个固定支撑接口处于同一水平高度，连接架的两端分别可拆卸连接两个固定支撑接口，使得连接架水平架设在河道水面上方。
可选的，所述连接架分为上下两层，上层设有第一滑道，下层设有第二滑道，第一滑道平行于第二滑道；
所述稳定架为可伸缩形式的，稳定架的一端滑动连接第一滑道，另一端转动连接中墩的上游侧侧面；第二滑道滑动连接所述连接杆的顶端，连接杆的底端固定连接所述清沙板，清沙板的最低位置不低于坝底板的上表面。
可选的，所述连接杆为套管结构，连接杆的顶端设有液压缸，用于控制连接杆的长度。
进一步可选的，所述连接杆的套管结构内部设有限位装置，用于限制连接杆的最大长度。
可选的，所述坝底板为C35钢筋混凝土的分离式底板，沿着橡胶坝的长度方向设置若干个坝底板，相邻的坝底板之间设有伸缩缝；
坝底板的上、下游侧分别设有齿坎，齿坎垂直于河道水流方向，用于固定坝底板。
可选的，所述调节闸为一孔单扇上开式闸门，调节闸的两侧设有中墩和边墩，中墩和边墩均为C35钢筋混凝土结构，且上游墩头为半圆形，下游墩头为流线形，降低水流阻力。
可选的，所述节制闸的下游设置消力池，消力池的底部沿着水流方向依次设有斜坡段底板、水平段底板和齿墙，水平段底板的下游端均匀设有若干个竖直的排水管，用于进一步泄流，减少扬压力。
可选的，所述闸底板的高度低于坝底板，用于暂时容纳清沙板由坝底板清理的泥沙，消力池对应调节闸的部分的高度低于消力池对应橡胶坝的部分的高度，用于排出由调节闸冲出的泥沙；
消力池对应调节闸的部分的末端设有可升降的齿墙，当调节闸开启排沙时，对应调节闸的齿墙下降到与对应的水平段底板相同的高度，避免消力池淤积泥沙。
可选的，所述消力池对应调节闸的部分的排水管的上方设有可滑动的挡板，所述节制闸正常蓄水排水时，挡板开启，露出排水管，排沙时，挡板关闭，遮蔽排水管，避免大量泥沙进入并堵塞排水管。
可选的，所述橡胶坝的上游侧的侧面设有若干个红外传感器，红外传感器沿着橡胶坝的长度方向和高度方向均匀设置，用于感应橡胶坝上游侧泥沙淤积的高度和位置。
附图说明
图1为一种能够清除淤积泥沙的节制闸的俯视图；
图2为所述节制闸的侧视图(一)；
图3为所述节制闸的侧视图(二)；
图4为清沙装置的立体结构示意图；
图5为清沙装置的侧面示意图。
附图中，1-左岸堤防，2-左边墙，3-橡胶坝，4-中墩，5-调节闸，6-右边墙，7-右岸堤防，8-坝底板，9-闸底板，10-泵房，11-吸水管，12-充排水管道，13-大口井，14-连接架，15-稳定架，16-清沙板，17-连接杆，18-固定支撑接口，19-第一滑道，20-第二滑道，21-液压缸，22-齿坎，23-铺盖段，24-消力池，25-水平段底板，26-齿墙，27-排水管，28-工作桥，29-海漫段，30-扭坡，31-路面，32-护坡。
具体实施方式
本实施例提供了一种能够清除淤积泥沙的节制闸，如图1-图5所示，所述节制闸依次包括左岸堤防1、左边墙2、橡胶坝3、中墩4、调节闸、右边墙6和右岸堤防7，调节闸的长度小于橡胶坝3的长度，调节闸用于快速调节节制闸上游的水位；
所述橡胶坝3的下方设有若干块坝底板8，调节闸的下方设有闸底板9；泵房10设在左岸堤防1或右岸堤防7上，泵房10内的水泵通过吸水管11和充排水管27道12分别连接大口井13和橡胶坝3，用于向橡胶坝3内注水；
所述节制闸包括设置在橡胶坝3和调节闸5上游侧的清沙装置，清沙装置包括连接架14、稳定架15和清沙板16，连接架14的两端可拆卸地连接左边墙2和右边墙6，稳定架15的一端设在中墩4上，另一端连接连接架14；清沙板16通过可伸缩的连接杆17滑动连接在连接架14上，清沙板16在连接杆17的带动下，在坝底板8的上方、沿着橡胶坝3的长度方向移动，将坝底板8上积累的泥沙收集到闸底板9，开启调节闸时，利用水流将泥沙充入下游。
可选的，所述左边墙2和右边墙6的迎水面上分别设有固定支撑接口18，两个固定支撑接口18处于同一水平高度，连接架14的两端分别可拆卸连接两个固定支撑接口18，使得连接架14水平架设在河道水面上方，连接架14的跨度为整个橡胶坝3和调节闸5，即清沙装置的清理范围为橡胶坝3和调节闸5的上游侧水域。
所述固定支撑接口18可采用多种现有形式，只要能够连接固定连接架14即可，例如固定支撑接口18为长度较短的钢筋框架，并通过螺栓固定在左边墙2和右边墙6上，钢筋框架凸出左边墙2和右边墙6较短距离，例如凸出15-30cm，连接架14通过螺栓连接在钢筋框架上，当无需清沙时，拆卸连接架14和螺栓，而将钢筋框架留在左边墙2和右边墙6上，不影响所述节制闸工作。
可选的，所述连接架14分为上下两层，上层设有第一滑道19，下层设有第二滑道20，第一滑道19平行于第二滑道20；
所述稳定架15为可伸缩形式的，稳定架15的一端滑动连接第一滑道19，另一端转动连接中墩4的上游侧侧面或顶部；第二滑道20滑动连接所述连接杆17的顶端，连接杆17的底端固定连接所述清沙板16，清沙板16的最低位置不低于坝底板8的上表面。
可选的，所述连接杆17为套管结构，连接杆17的顶端设有液压缸21，用于控制连接杆17的长度，从而控制清沙板16的高度，根据泥沙积累的高度而调整清沙板16的高度。
进一步可选的，所述连接杆17的套管结构内部设有限位装置，用于限制连接杆17的最大长度，防止连接杆17过长或液压缸21控制不当而造成清沙板16触碰坝底板8。
所述连接架14横跨整个橡胶坝3和调节闸5，即横跨河道宽度，所述连接杆17和清沙板16沿第二滑道20移动，在移动过程中，清沙板16没入河水之下，为了节约成本和减少阻力，清沙板16的面积不易过大，清沙板16刮除淤积在坝底板8上的泥沙，并将泥沙带至闸底板9，由于泥沙自身重量和河水流动阻力，清沙板16和连接杆17移动时都将面对较大的压力，这对连接杆17的稳定性提出了考验。本发明利用所述节制闸自身的中墩4，设置所述稳定架15，在连接架14的中部提供辅助支撑。又由于调节闸5的长度小于橡胶坝3的长度，即中墩4并不在河道中部，因此，所述稳定架15的一端转动连接中墩4，使得稳定架15以连接中墩4的位置为支点，水平转动，稳定架15的另一端滑动连接第一滑道19，可灵活调整稳定架15连接连接架14的位置，例如连接杆17和清沙板16运动到连接架14的某处，该处的承重较大，稳定架15的一端则滑动到该处对应的第二滑道20的位置，提供辅助支撑。
可选的，所述稳定架15连接中墩4的位置设有转动控制装置，稳定架15的伸缩无需另设驱动装置，随着稳定架15的转动和第二滑道20的配合，稳定架15可自行匹配合适的伸缩量。
可选的，所述橡胶坝3为一孔整体式，便于统一控制，橡胶坝3采用高分子复合式橡胶坝3袋，坝袋选取JBD3.5-240-2型坝袋，胶布型号J260240-2，胶布经/纬向强度为520/480kN/m；橡胶坝3袋通过高强度双锚固结构固定于坝底板8上。优选为彩色坝袋。
可选的，所述坝底板8为C35钢筋混凝土的分离式底板，沿着橡胶坝3的长度方向设置若干个坝底板8，相邻的坝底板8之间设有伸缩缝；
坝底板8的上、下游侧分别设有齿坎22，齿坎22垂直于河道水流方向，用于固定坝底板8。
可选的，所述调节闸5为一孔单扇上开式闸门，调节闸的两侧设有中墩4和边墩，中墩4和边墩均为C35钢筋混凝土结构，且上游墩头为半圆形，下游墩头为流线形，降低水流阻力；中墩4和边墩均设有门槽和检修门槽，便于维护闸门。
可选的，所述节制闸的上游设置铺盖段23，具体为C35钢筋混凝土铺盖，铺盖段23的上、下游侧分别设有齿坎22，齿坎22垂直于河道水流方向，用于固定铺盖段23。
可选的，所述节制闸的下游设置消力池24，消力池24的底部沿着水流方向依次设有斜坡段底板、水平段底板25和齿墙26，水平段底板25的下游端均匀设有若干个竖直的排水管27，用于进一步泄流，减少扬压力；
排水管27的底端开口外包一层土工布，用于过滤回流的水体；
水平段底板25设有排水管27的部分的下方依次设置C15素混凝土垫层和两层碎石反滤层。
可选的，所述闸底板9的高度低于坝底板8，用于暂时容纳清沙板16由坝底板8清理的泥沙，消力池24对应调节闸5的部分的高度低于消力池24对应橡胶坝3的部分的高度，用于排出由调节闸5冲出的泥沙，防止泥沙淤积在消力池24内；
消力池24对应调节闸5的部分的末端设有可升降的齿墙26，当调节闸5开启排沙时，对应调节闸5的齿墙26下降到与对应的水平段底板25相同的高度，避免消力池24淤积泥沙。
可选的，所述消力池24对应调节闸5的部分的排水管27的上方设有可滑动的挡板，所述节制闸正常蓄水排水时，挡板开启，露出排水管27，排沙时，挡板关闭，遮蔽排水管27，避免大量泥沙进入并堵塞排水管27；所述挡板为水平滑动形式，开合均不占多余空间。
可选的，所述橡胶坝3的上游侧的侧面设有若干个红外传感器，红外传感器沿着橡胶坝3的长度方向和高度方向均匀设置，用于感应橡胶坝3上游侧泥沙淤积的高度和位置。当某个位置的红外传感器被遮挡时，说明该处有淤泥堆积，用于指导清沙板16沿连接架14运动到该处，再通过连接杆17下探到合适的深度，清除淤泥；由于泥沙是长久积累的，所以无需一直安装着连接件和稳定架15，当泥沙淤积较多时，统一清理即可。红外传感器临时粘贴在橡胶坝3上，当更换橡胶坝3时，可回收红外传感器。
可选的，所述消力池24的末端设有工作桥28，工作桥28可选为混凝土简支板梁桥，工作桥28横跨在左边墙2和右边墙6之间，若干个桥墩均匀分布在所述水平段底板25上，桥墩深度至消力池24的最下层碎石反滤层的下方，工作桥28便于工作人员巡检所述节制闸。
可选的，所述消力池24的下游设置海漫段29，海漫段29采用格宾石笼型式，格宾石笼的下方铺设两层碎石反滤层；消力池24和海漫的上一层碎石反滤层的粒径均为20-40mm，下一层碎石反滤层的粒径均为5-20mm。
作为一种具体的实施方式，所述格宾石笼为若干个格宾绑扎而成，根据所需尺寸分A型和B型，其中：A型石笼顺水流长3.0m、宽3m，厚0.4m；B型石笼顺水流长3.0m，宽3.5m，厚0.4m；沿河道中心线布置1排B型石笼，其余两侧布置A型石笼，共22排。格宾采用热镀10％铝锌钢丝与树脂组合的型式。热镀10％铝锌钢丝的性能符合GB/T700-1988标准规定，热镀10％铝锌钢丝镀层量为：钢丝直径≥2.5mm的镀层重量≥400g/m2，镀层铝含量10-13％；热度10％铝锌钢丝须提供国家级实验盐水喷雾实验(GB/T10125-1997)1000小时以上的实验报告。其中热镀层腐蚀量不得大于170g/m2；钢丝外覆树脂，树脂膜试片符合如下指标：拉伸强度≥15MPa，伸长率≥160％。
可选的，所述消力池24的下游侧的两侧河岸均设有扭坡30，所述扭坡30的长度为海漫段29长度的2-3倍，扭坡30为M10浆砌甲级乱石扭坡30，坡顶为C25素混凝土。
可选的，所述左边墙2和右边墙6均为C35钢筋砼悬臂式边墙，边墙的迎水侧均为直立面，背水侧均设置腋角，增加边墙的稳固性；左边墙2和右边墙6的上游端均设有圆弧形翼墙，翼墙与上游的岸坡连接，保证水流顺畅，缓解河水对于左岸堤防1棱角处的冲刷作用。
可选的，所述右岸堤防7上设有充排水泵房10，钢筋砼铺盖的上游的河槽内设有大口井13，大口井13内设有吸水管11，橡胶坝3的底部连接充排水管27道12，充排水泵房10内的水泵连接充排水管27道12和吸水管11，从大口井13内吸水用于填充橡胶坝3，所述水泵为充排水一体式，为橡胶坝3实现充水和排水，橡胶坝3排水排入消力池24。
可选的，所述节制闸的下方设有C15素混凝土垫层。
可选的，所述左岸堤防1和右岸堤防7分别建设在河道两岸，堤顶设有耐火植草转铺设的平台，平台临水侧设栏杆；堤顶靠近岸边的一侧还设有路面31，路面31均为水泥碎石路面。
可选的，所述左岸堤防1和右岸堤防7的上游侧以及扭坡30的下游侧均设有M10浆砌甲级乱石护坡32。
Claims (9)
1.一种能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述节制闸依次包括左岸堤防、左边墙、橡胶坝、中墩、调节闸、右边墙和右岸堤防，调节闸的长度小于橡胶坝的长度，调节闸用于快速调节节制闸上游的水位；
所述橡胶坝的下方设有若干块坝底板，调节闸的下方设有闸底板；泵房设在左岸堤防或右岸堤防上，泵房内的水泵通过吸水管和充排水管道分别连接大口井和橡胶坝，用于向橡胶坝内注水；
所述节制闸包括设置在橡胶坝和调节闸上游侧的清沙装置，清沙装置包括连接架、稳定架和清沙板，连接架的两端可拆卸地连接左边墙和右边墙，稳定架的一端设在中墩上，另一端连接连接架；清沙板通过可伸缩的连接杆滑动连接在连接架上，清沙板在连接杆的带动下，在坝底板的上方、沿着橡胶坝的长度方向移动，将坝底板上积累的泥沙收集到闸底板，开启调节闸时，利用水流将泥沙充入下游；
所述连接架分为上下两层，上层设有第一滑道，下层设有第二滑道，第一滑道平行于第二滑道；
所述稳定架为可伸缩形式的，稳定架的一端滑动连接第一滑道，另一端转动连接中墩的上游侧侧面；第二滑道滑动连接所述连接杆的顶端，连接杆的底端固定连接所述清沙板，清沙板的最低位置不低于坝底板的上表面；
所述闸底板的高度低于坝底板，用于暂时容纳清沙板由坝底板清理的泥沙。
2.根据权利要求1所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述左边墙和右边墙的迎水面上分别设有固定支撑接口，两个固定支撑接口处于同一水平高度，连接架的两端分别可拆卸连接两个固定支撑接口，使得连接架水平架设在河道水面上方。
3.根据权利要求1所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述连接杆为套管结构，连接杆的顶端设有液压缸，用于控制连接杆的长度；
所述连接杆的套管结构内部设有限位装置，用于限制连接杆的最大长度。
4.根据权利要求1所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述坝底板为C35钢筋混凝土的分离式底板，沿着橡胶坝的长度方向设置若干个坝底板，相邻的坝底板之间设有伸缩缝；
坝底板的上游侧和下游侧分别设有齿坎，齿坎垂直于河道水流方向，用于固定坝底板。
5.根据权利要求4所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述调节闸为一孔单扇上开式闸门，调节闸的两侧设有中墩和边墩，中墩和边墩均为C35钢筋混凝土结构，且上游墩头为半圆形，下游墩头为流线形，降低水流阻力。
6.根据权利要求5所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述节制闸的下游设置消力池，消力池的底部沿着水流方向依次设有斜坡段底板、水平段底板和齿墙，水平段底板的下游端均匀设有若干个竖直的排水管。
7.根据权利要求6所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述闸底板的高度低于坝底板，用于暂时容纳清沙板由坝底板清理的泥沙，消力池对应调节闸的部分的高度低于消力池对应橡胶坝的部分的高度，用于排出由调节闸冲出的泥沙，防止泥沙淤积在消力池内；
消力池对应调节闸的部分的末端设有可升降的齿墙，当调节闸开启排沙时，对应调节闸的齿墙下降到与对应的水平段底板相同的高度，避免消力池淤积泥沙。
8.根据权利要求7所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述消力池对应调节闸的部分的排水管的上方设有可滑动的挡板，所述节制闸正常蓄水排水时，挡板开启，露出排水管，排沙时，挡板关闭，遮蔽排水管，避免大量泥沙进入并堵塞排水管。
9.根据权利要求8所述的能够清除淤积泥沙的节制闸，其特征在于，所述橡胶坝的上游侧的侧面设有若干个红外传感器，红外传感器沿着橡胶坝的长度方向和高度方向均匀设置，用于感应橡胶坝上游侧泥沙淤积的高度和位置。
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