CN209114454U - 一种基于单功能水闸改造的多功能水闸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，即将单功能水闸改造为多功能水闸，在水闸原有基础上增加了过鱼和过船的功能，实现了水闸、船闸和鱼道的三合一，节省了单独修建鱼道工程和船闸工程的投资成本、管理运营成本。

Description

一种基于单功能水闸改造的多功能水闸

技术领域

本实用新型属于水利工程技术领域，具体涉及一种基于单功能水闸改造的多功能水闸。

背景技术

水闸是一种低水头的水工建筑物，兼有挡水和泄水的双重作用。它通过闸门的启闭来调节水位、控制流量，具有防洪、灌溉、排涝、挡潮和发电等作用。水闸在我国平原地区建设与应用广泛，水闸作为拦河建筑物的一种，建成后将阻断水上航运通道，为解决水上通航的问题，我国平原地区主要采取两种措施：一、修建船闸，二、在水闸上设通航孔。以上两种措施虽然在一定程度上能解决水上航运问题，却也各自存在着不足。

船闸是解决航运问题的一种重要的水工建筑物，在我国的建设与应用较为广泛，但其自身也存在一些不足。从工程建设角度而言，在水闸建成后，需另行建设船闸以满足河流流域内航运的需求，其工程建设周期长，投资成本较高，且存在占地面积大的问题；从运行管理角度而言，船闸的运行需要开启大型启闭设备，产生较大的能耗，对于大中型船只而言，船闸运行是经济适宜的；对于频繁往返的小型船只而言，船闸运行存在着成本较高的问题。

在水闸上设通航孔是解决航运问题的一种较为特殊的方式，其具有过闸时间短，结构简单，操作方便，工程投资少，运行成本低等优点，适宜航运较为频繁的小型船只。但其在我国的应用与建设却不多，主要受限于水闸的上、下游平水机会较多这一苛刻的条件。且在运行中出现上、下游水位差超过允许值时，通航孔便不能使用，这会给需要通航的船只带来诸多不便。

我国沿海地区及内河流域周边有着丰富的渔业资源，渔民们在捕鱼期内从事渔业生产，且渔民从事渔业生产使用的渔船大多为小型船只，渔船航行来往频繁。水闸的建设将对渔民们的渔业生产活动造成影响。从上述的分析中可以看出，采用建造船闸的方式解决渔船通航问题，则会存在建设投资费用高、运行成本大和过闸费用高的问题；采用在水闸上设通航孔则容易受到上下游水位变化的影响，给过往频繁的渔船造成不便。针对渔船过往频繁，船只吨位小的特点，如在不影响水闸原有功能的基础上对已建水闸进行改造，使其具有船闸的功能，这样既极大地降低了工程建设的投资成本和运行管理费用，也降低了渔船过闸的费用，给我国沿海地区及内河流域周边的渔民们带来极大地便利。

水闸在建造完成后不仅会对河流的通航造成影响，也会对河流的水下生态环境造成影响。水闸的建设阻断了水下洄游鱼类的迁移通道，迁移通道的阻断使河流原有的水下生态系统遭到破坏，水下洄游生物种群减少。随着国家对环保的重视和国民环保意识的增强，各种鱼类补救措施被应用到工程实践中，目前主要采取的措施分为三类：一是进行人工增殖放流；二是在河道中修建人工模拟产卵场；三是修建过鱼设施，主要有鱼道、鱼闸、升鱼机、集运鱼船等。目前已有的鱼类补救措施虽具有一定的效果，但也各自存在不足。如在水闸的基础上添加附加装置使水闸具有过鱼功能，不仅可以降低过鱼设施的工程投资成本，还可降低水闸建成后带来的生态影响，达到人与自然和谐相处的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了适应背景技术所述的情况，提供一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，将原单功能水闸边孔升级改造为多功能水闸中的船闸结构，在船闸结构基础上添加过鱼的附加装置，使改造后的水闸兼具有过船和过鱼的功能，实现水闸的单功能到多功能的转变。所述单功能水闸为多孔水闸，其包括：上游连接段、闸室段、下游连接段；所述上游连接段包括：上游翼墙、铺盖、护底、上游防冲槽及上游护坡；所述闸室段包括：底板、闸墩、边墩、闸门、岸墙、工作桥及便桥；所述下游连接段包括：下游翼墙、消力池、海曼、下游防冲槽及下游护坡，所述消力池在护坦上设有冒水孔。

本实用新型的技术方案如下：

一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述多功能水闸包括单功能水闸和基于单功能水闸一侧边孔改造的船闸结构，所述船闸结构包括：上游导航墩、上闸首、船闸结构闸室、下闸首、下游导航墩；所述船闸结构的下游导航墩末端、船闸结构的下闸首下游侧、船闸结构上闸首闸门的下游侧分别布置有水下监控设备；所述下闸首处采用人字闸门，所述人字闸门下游侧布置有诱鱼灯，所述下游导航墩、船闸结构两侧的闸墙分别开凿有若干矩形槽，所述下游导航墩的每个矩形槽内通过转轴安装有诱鱼灯，所述船闸结构闸墙的每个矩形槽内通过转轴安装有诱鱼灯和驱鱼灯。

进一步地，所述船闸结构的上闸首包括：单功能水闸一侧边孔的闸墩和边墩、升级改造后的闸门、工作桥、钢结构吊桥和消能结构。

进一步地，所述升级改造后的闸门是由单功能水闸一侧边孔的闸门将闸门底部上游侧削去一角所得。

进一步地，所述钢结构吊桥由钢板桥面、立柱、钢丝绳、固定滑轮、中心轴组成；所述钢板桥面的一端通过中心轴与对应的闸墩转动连接，钢板桥面的另一端搁置于水闸边墩顶部，并与钢丝绳的一端相连，所述立柱竖直置于闸墩顶部，固定滑轮置于立柱顶部，钢丝绳的另一端经固定滑轮连接着卷扬机。

进一步地，所述消能结构包括消能挡板、消能墩，所述消能挡板布置在升级改造后的闸门下游侧，消能挡板上开过流孔，所述消能墩布置在消能挡板的下游侧。

进一步地，所述上游导航墩由单功能水闸一侧边孔的闸墩向上游侧延伸所得。

进一步地，所述船闸结构闸室包括：两侧船闸结构闸墙、船闸结构的闸室底板；一侧船闸结构闸墙由单功能水闸一侧边孔的闸墩向下游侧延伸所得，另一侧船闸结构闸墙由单功能水闸的直线段翼墙和新建的重力式闸墙构成；所述船闸结构的闸室底板由单功能水闸的消力池护坦和新建的砼底板两部组成，布设于船闸结构处的消力池的冒水孔由水泥浆进行灌注封堵。

进一步地，所述船闸结构的闸室底板两部连接处设止水，船闸结构的闸室底板与两侧船闸结构闸墙底部连接处设止水。

进一步地，所述重力式闸墙顶部布设挡浪板。

进一步地，所述下闸首采用整体式钢筋混凝土结构。

进一步地，所述人字闸门两侧布设下游输水廊道，所述下游输水廊道采用对称式短廊道。

进一步地，布置于人字闸门下游侧的诱鱼灯沿人字闸门中轴线对称布置，所述布置于人字闸门下游侧的诱鱼灯在垂直高度上多层布设。

进一步地，所述上游导航墩和下游导航墩布置长度视水流条件而定，导航墩应降低水闸其他孔开闸过流时对通航的影响，起到隔流作用。

进一步地，所述下游导航墩的矩形槽内安装的诱鱼灯通过空心连杆与转轴相连，所述转轴与动力设备相连，转轴转动可带动空心连杆另一端的诱鱼灯成90°旋转，所述空心连杆中间布设连接诱鱼灯的电线。

进一步地，所述船闸结构闸墙的矩形槽内安装的诱鱼灯和驱鱼灯分别通过空心连杆与转轴相连，所述转轴与动力设备相连，转轴转动可带动两空心连杆另一端的诱鱼灯和驱鱼灯成 360°旋转，所述空心连杆中间布设连接诱鱼灯和驱鱼灯的电线，连接诱鱼灯和驱鱼灯的两空心连杆成120°夹角布置。

进一步地,所述的动力设备包括传动装置、电机，所述传动装置包括一对伞齿轮、连接轴，一对伞齿轮分别安装于转轴端部、连接轴端部，从而将转轴与连接轴传动连接，电机的输出轴与连接轴驱动连接。

进一步地，所述水下监控设备包括：水下摄像探头、无线信号传输装置、电脑；所述的水下摄像探头通过所述的电脑控制调整水下摄像探头拍摄角度，所述的电脑布设于闸首控制室，通过无线信号传输装置读取所述水下摄像探头拍摄结果。

进一步地，所述诱鱼灯和驱鱼灯沿顺水流方向的布设间距应不大于其有效作用距离。

进一步地，所述诱鱼灯和驱鱼灯应根据洄游鱼类的生物特性选用，不同灯光的颜色、强度、布置形式都会对洄游鱼类产生不同的作用效果。

进一步地，在两侧船闸结构闸墙、上游导航墩和下游导航墩布置系船柱、照明等辅助设备。

进一步地，船闸结构的改造升级后的闸门、下闸首的人字闸门、动力设备中的电机、钢结构吊桥中的卷扬机、输水廊道的闸门、驱鱼灯和诱鱼灯等装置与计算机控制连接；水下监控设备中，水下摄像头通过信号传输装置与计算机控制连接。

进一步地，当船闸结构通航时，转轴转动，布置在船闸结构的两侧闸墙的诱鱼灯和驱鱼灯，布置在下游导航墩的诱鱼灯，转进对应的矩形槽内，不影响船只通航，同时防止被过往船只撞坏损毁。当桥下净空高度不能满足通航船只要求时，启动卷扬机，将钢板桥面吊起，保证船只安全通航。

本实用新型具有下列优点：

1、改造后的多功能水闸增加了过鱼和过船的功能，实现了水闸、船闸和鱼道的三合一，节省了单独修建鱼道工程和船闸工程的投资成本、管理运营成本；

2、本实用新型是在已建水闸基础上进行升级改造，减少了单独修建鱼道和船闸的工程建设用地；

3、改造后的多功能水闸布置构造相对简单，管理容易，大大地便利了渔业生产。

附图说明

图1为单功能水闸的纵剖图；

图2为单功能水闸的平面布置示意图；

图3为单功能水闸A-A轴剖视图；

图4为多功能水闸平面布置示意图；

图5为多功能水闸C-C轴剖视图；

图6为多功能水闸B-B轴剖视图；

图7为多功能水闸中的船闸结构上游闸门下游侧消能结构布置示意图；

图8为多功能水闸中的船闸结构上游闸门下游侧消能平面布置示意图；

图9为多功能水闸中的船闸结构上游闸门门缝输水时闸门开启位置示意图；

图10为多功能水闸中的船闸结构矩形槽和水下监控设备的位置布置示意图；

图11为布置于船闸结构闸墙上矩形槽内的驱鱼灯和诱鱼灯诱鱼时的位置示意图；

图12为布置于船闸结构闸墙上矩形槽内的驱鱼灯和诱鱼灯驱鱼时的位置示意图；

图13为布置于船闸结构闸墙上矩形槽内的驱鱼灯和诱鱼灯的结构布置示意图；

图14为布置于船闸结构闸墙上矩形槽内的驱鱼灯和诱鱼灯过船时的位置示意图；

图15为布置于船闸结构下游导航墩上矩形槽内的诱鱼灯的结构布置示意图；

图16为布置于船闸结构下游导航墩上矩形槽内的诱鱼灯的诱鱼时的位置示意图；

图17为布置于船闸结构下游导航墩上矩形槽内的诱鱼灯的过船时的位置示意图；

图18为船闸结构下游人字闸门上诱鱼灯的布置示意图；

图19为钢结构吊桥俯视图；

图20为钢结构吊桥侧视图；

图中1-翼墙，2-铺盖，3-护底，4-防冲槽，5-护坡，6-底板,7-闸墩，8-边墩，9-闸门，10-岸墙， 11-工作桥，12-便桥，13-消力池，131-冒水孔，14-海曼，15-船闸结构闸墙，16-上游导航墩， 17-消能结构，171-消能挡板，172-消能墩，18-下闸首，181-人字闸门，182-下游输水廊道，183- 下游输水廊道闸门，19-下游导航墩，20-驱鱼灯，21-诱鱼灯，22-转轴，23-空心连杆，24-止水,25- 水下监控设备,26-矩形槽，27-钢结构吊桥，271-钢板桥面，272-立柱，273-钢丝绳，274-固定滑轮，275-中心轴，276-卷扬机，28-船闸结构的闸室底板。

具体实施方式

下面结合实施例、附图对本实用新型的实施方式做进一步说明。

某单功能5孔水闸，该单功能水闸平面布置示意图和纵剖面示意图分别见图2和图1。为适应当地渔业生产需要，节省工程建设投资成本和减少工程建设用地，将该单功能水闸增加过鱼和过船的功能，引用本实用新型对其进行升级改造。

所述的单功能水闸包括：上游连接段、闸室段、下游连接段；所述的上游连接段包括：上游翼墙1、铺盖2、护底3、上游防冲槽4及上游护坡5；所述的闸室段包括：底板6、闸墩7、边墩8、闸门9、岸墙10、工作桥11及便桥12；所述的下游连接段包括：下游翼墙1、消力池13、海曼14、下游防冲槽4及下游护坡5，所述的消力池13在护坦上设有冒水孔131。

如图4-6所示，一种将单功能水闸改造为多功能水闸，具体的施工方法包括以下内容： (1)保留原单功能水闸边孔对应的上游连接段，即上游翼墙1、铺盖2、护底3、上游防冲槽4 及上游护坡5；

(2)保留原单功能水闸边孔闸室段的底板6、闸门9、边墩8、工作桥11、岸墙10；

(3)将原单功能水闸边孔对应的便桥12段拆除，采用钢结构吊桥27代替被拆除的便桥12段；将平面闸门9底部上游侧削去一角，用水泥浆对冒水孔131进行灌注封堵；

(4)将原单功能水闸边孔的闸墩7向下游侧延伸，延伸部分作为多功能水闸中船闸结构闸室一侧墙体；另一侧船闸结构闸墙15采用重力式结构，重力式闸墙采用混凝土或钢筋混凝土结构，在重力式闸墙顶部新建挡浪板151；

(5)将原单功能水闸边孔的闸墩7向上游侧延伸，延伸部分作为多功能水闸中船闸结构上游导航墩16；

(6)在原单功能水闸边孔的闸门下游侧新建消能结构17；如图7、8所示，消能结构17包括：消能挡板171、消能墩172，消能挡板171布置在闸门9下游侧，消能挡板171上开过流孔；消能墩172布置在消能挡板171的下游侧；

(7)保留原单功能水闸边孔的下游直线段翼墙1、消力池13；拆除原单功能水闸边孔的圆弧段翼墙1、海曼14、下游防冲槽4及部分下游护坡5；

(8)在原单功能水闸边孔对应的海曼14、下游防冲槽4位置处新建船闸结构的闸室底板28，多功能水闸中船闸结构的闸室底板28由消力池13护坦和新建砼护底两部组成，两部连接处设止水24，多功能水闸中船闸结构的闸室底板6与两侧闸墙底部连接处设止水24；

(9)在多功能水闸中船闸结构的闸室下游侧新建下闸首18和下游导航墩19，多功能水闸中船闸结构的下闸首18采用整体式钢筋混凝土结构，下闸首18采用人字闸门181和布设对称式短廊道输水系统，并采用对冲消能方式。下闸首18人字闸门181下游侧布置诱鱼灯21，诱鱼灯21 紧贴闸门9布置对称布置，在垂直高度上多层布置；

(10)如图10所示，在船闸结构闸墙15两侧布置驱鱼灯20和诱鱼灯21，在船闸结构的下游导航墩19布置诱鱼灯21和水下监控设备25；如图11-14所示，布置在船闸结构闸墙15两侧的诱鱼灯21和驱鱼灯20分别通过空心连杆23与转轴22相连，转轴22布置在船闸结构闸墙15 两侧上开凿的矩形槽26内，转轴22与动力设备相连，转轴22转动可带动两空心连杆23另一端的诱鱼灯21和驱鱼灯20成360度旋转，连接诱鱼灯21和驱鱼灯20的两空心连杆23成120 度夹角布置；

(11)如图10所示，在船闸结构的下游导航墩19布置诱鱼灯21，如图15-17所示，所述的诱鱼灯21通过空心连杆23与转轴22相连，所述的转轴22布置在下游导航墩19上开凿的矩形槽 26内，转轴22与动力设备相连，转轴22转动可带动空心连杆23另一端的诱鱼灯21成90度旋转；

(12)在船闸结构闸墙15的两侧、上游导航墩16和下游导航墩19布置系船柱、照明等辅助设备。

改造后的多功能水闸兼具有挡水泄水、过鱼、过船功能，其使用方法如下：

步骤一：初始状态时，船闸结构上游闸门9、下游人字闸门181均处于关闭状态，诱鱼灯21、驱鱼灯20均处于关闭状态，诱鱼灯21和驱鱼灯20收置于船闸结构闸墙15内，布置在下游导航墩19末端的水下监控设备25处于开启状态；

步骤二：，布置在下游导航墩19末端的水下监控设备25监测到下游鱼类活动的信息，随后转动转轴22，将布置在下游导航墩19的诱鱼灯21转出墙体之外，打开布置在人字闸门181下游侧的诱鱼灯21和下游导航墩19的诱鱼灯21，开启输水廊道闸门182，向下游输水，利用鱼类对灯光和水流的应激特性将鱼类诱至下闸首18门前；

步骤三：待布置在下闸首18下游侧的水下监控设备25监测到鱼类游至人字闸门181前，同时闸室内水位与下游水位持平时，开启人字闸门181，同时转动转轴22，将船闸结构闸墙15内的诱鱼灯21转出墙体之外，打开布置在船闸结构闸墙15的诱鱼灯21，将鱼类诱至船闸结构闸室内；

步骤四：关闭人字闸门181和下游输水廊道闸门183，关闭诱鱼灯21，开启船闸结构上游闸门 9，如图9所示，将船闸结构上游闸门9提升至输水高度，通过门缝向闸室内输水，同时转动转轴22，将船闸结构闸墙15之外的诱鱼灯21转进墙体之内，将墙体之内的驱鱼灯转出墙体之外；

步骤五：待船闸结构闸室内水位与上游水位持平时，将船闸结构上游闸门9提升至全开高度，关闭船闸结构闸室内的诱鱼灯21，打开船闸结构闸室内的驱鱼灯20，将船闸结构闸室内的鱼类驱赶至上游；

步骤六：关闭船闸结构上游闸门9，关闭船闸结构闸室内的驱鱼灯20，转动转轴22，将置于墙体之外的诱鱼灯21和驱鱼灯20转进墙体之内，由下游至上游的过鱼过程完成。

改造后的多功能水闸，其多功能水闸的过船步骤与一般船闸过船步骤一致。

改造后的多功能水闸，其多功能水闸在泄水时，一般情况下，剩余4个水闸孔对称开启，当洪峰流量来临时，将船闸结构上游闸门9、人字闸门181全部开启，船闸结构参与泄洪。

上述文中已经用一般性说明和具体实施步骤对本实用新型作了较为详尽的描述，但不是对本实用新型进行限制，在不偏离本实用新型精神的基础上所进行的相关改进或修改，都属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述单功能水闸为多孔水闸，所述多功能水闸包括单功能水闸和基于单功能水闸一侧边孔改造的船闸结构，所述船闸结构包括：上游导航墩（16）、上闸首、船闸结构闸室、下闸首（18）、下游导航墩（19）；所述船闸结构的下游导航墩末端、船闸结构的下闸首下游侧、船闸结构上闸首闸门的下游侧分别布置有水下监控设备（25）；所述下闸首处采用人字闸门（181），所述人字闸门下游侧布置有诱鱼灯（21），所述下游导航墩、船闸结构两侧的闸墙分别开凿有若干矩形槽（26），所述下游导航墩的每个矩形槽内通过转轴安装有诱鱼灯，所述船闸结构闸墙的每个矩形槽内通过转轴安装有诱鱼灯和驱鱼灯（20）。

2.根据权利要求1所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述船闸结构的上闸首包括：单功能水闸一侧边孔的闸墩（7）和边墩（8）、升级改造后的闸门（9）、工作桥（11）、钢结构吊桥（27）和消能结构。

3.根据权利要求2所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述升级改造后的闸门是由单功能水闸一侧边孔的闸门将闸门底部上游侧削去一角所得。

4.根据权利要求2所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述钢结构吊桥由钢板桥面（271）、立柱（272）、钢丝绳（273）、固定滑轮（274）、中心轴（275）组成；所述钢板桥面的一端通过中心轴与对应的闸墩转动连接，钢板桥面的另一端搁置于水闸边墩顶部，并与钢丝绳的一端相连，所述立柱竖直置于闸墩顶部，固定滑轮置于立柱顶部，钢丝绳的另一端经固定滑轮连接着卷扬机。

5.根据权利要求2所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述消能结构包括消能挡板（171）、消能墩（172），所述消能挡板布置在升级改造后的闸门下游侧，消能挡板上开过流孔，所述消能墩布置在消能挡板的下游侧。

6.根据权利要求1所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述上游导航墩由单功能水闸一侧边孔的闸墩向上游侧延伸所得；

所述船闸结构闸室包括：两侧船闸结构闸墙（15）、船闸结构的闸室底板；一侧船闸结构闸墙由单功能水闸一侧边孔的闸墩向下游侧延伸所得，另一侧船闸结构闸墙由单功能水闸的直线段翼墙和新建的重力式闸墙构成；

所述船闸结构的闸室底板由单功能水闸的消力池护坦和新建的砼底板两部组成，布设于船闸结构处的消力池的冒水孔由水泥浆进行灌注封堵。

7.根据权利要求1所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述下游导航墩的矩形槽内安装的诱鱼灯通过空心连杆与转轴相连，所述转轴与动力设备相连，转轴转动可带动空心连杆另一端的诱鱼灯成90°旋转，所述空心连杆中间布设连接诱鱼灯的电线。

8.根据权利要求1所述的一种基于单功能水闸改造的多功能水闸，其特征是，所述船闸结构闸墙的矩形槽内安装的诱鱼灯和驱鱼灯分别通过空心连杆与转轴相连，所述转轴与动力设备相连，转轴转动可带动两空心连杆另一端的诱鱼灯和驱鱼灯成360°旋转，所述空心连杆中间布设连接诱鱼灯和驱鱼灯的电线，连接诱鱼灯和驱鱼灯的两空心连杆成120°夹角布置。