一种用于城市河道的多功能水闸及其使用方法与流程

1.本发明属于闸门技术领域，尤其涉及一种用于城市河道的多功能水闸及其使用方法。


背景技术：

2.随着城市化进程的快速发展，建设具有船运通航和城市蓄水、泄洪等功能的水利工程的需求日益增长，而闸门作为水利工程的重要组成部分是开启和关闭水流通道的关键设备。而船闸作为传统的船运通航设施主要用于河道上、下游水位差较大的水利工况，在进行水位控制时需要配套复杂的输水系统协作实施，工程复杂庞大，占地范围广，实施建设起来费时费力耗财。在城市建设中，传统船闸对于上、下游水位差较小的城市河道而言并不适用，同时城市用地紧张的问题也不允许船闸等庞大工程的建设施工。
3.钢坝闸作为近几年发展起来的新型水力闸门，因其结构简单、占地面积小、适用河道宽度广、以及观赏性强等优势在城市水力建设中受到普遍欢迎，钢坝闸通过立闸蓄水、卧闸泄洪很好地解决了城市河道蓄水和泄洪的矛盾，而且通过闸顶过水可以形成景观瀑布，与城市建设融为一体。但是现有技术中的钢坝闸很少在城市建设中用于船运通航设施，在城市建设的水利工程中，缺乏一种集城市蓄水、泄洪和船运通航于一体的多功能水闸设施，且与城市建设相适应。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在利用钢坝闸提供一种集城市蓄水、泄洪和船运通航于一体的多功能水闸及其使用方法，结构简单、使用方便，工程占地小，观赏性强，与城市建设融为一体。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种用于城市河道的多功能水闸，沿河道水流方向依次包括上游引航道、闸室和下游引航道，其中，所述闸室包括设置于闸室两端的上游钢坝闸和下游钢坝闸，无需额外配套用于向闸室灌水和泄水的输水系统。
7.进一步地，所述钢坝闸包括底轴和与底轴固定连接的闸门，所述底轴通过闸室底部的铰支座固定在河道的河床上，所述闸门通过所述底轴转动控制闸门开启角度。
8.进一步地，所述底轴的两端穿过闸室两侧的闸墙进入水闸电气室，所述水闸电气室内设有用于驱动底轴转动的驱动装置。
9.进一步地，所述驱动装置为电机，通过齿轮传动驱动所述底轴转动。
10.进一步地，所述驱动装置为液压油缸，通过连杆传动驱动所述底轴转动。
11.本发明还提供一种用于城市河道的多功能水闸的使用方法，采用如上所述的用于城市河道的多功能水闸，其中，控制所述上游钢坝闸和下游钢坝闸的闸门启闭进行城市蓄水、泄洪和船运通航。
12.进一步地，在进行城市蓄水时包括：
13.s11、控制所述上游钢坝闸和下游钢坝闸的任一闸门直立开启进行保水蓄水，另一闸门卧于水底实施关闭；
14.s12、调整开启的钢坝闸的闸门开启角度，控制蓄水水位，溢顶水流则形成景观瀑布。
15.进一步地，在进行城市泄洪时包括：
16.s21、控制直立开启的所述上游钢坝闸或下游钢坝闸的闸门卧于水底实施关闭，进行排水泄洪。
17.进一步地，在进行船运通航时包括：
18.船舶从河道上游向下游行驶时，
19.s31、船舶在所述上游引航道的入口处停靠；
20.s32、控制所述下游钢坝闸的闸门直立开启，所述上游钢坝闸的闸门卧于水底实施关闭；
21.s33、当所述闸室的水位与上游水位一致时，船舶驶入所述闸室进行停靠；
22.s34、控制所述上游钢坝闸的闸门直立开启，所述下游钢坝闸的闸门卧于水底实施关闭；
23.s35、当所述闸室的水位与下游水位一致时，船舶驶出所述闸室，穿过所述下游引航道驶离水闸，完成通航；
24.船舶从河道下游向上游行驶时，对水闸实施反向操作。
25.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明利用钢坝闸提供一种用于城市河道的多功能水闸，所述多功能水闸通过对上游钢坝闸和下游钢坝闸进行启闭调控实现成为集城市蓄水、泄洪和船运通航于一体的多功能水利设施；相较传统船闸在进行船运通航时需要配套复杂的输水系统向闸室灌水和泄水，本发明仅通过钢坝闸自身就能够实现对闸室的水位调控，结构简单，操作方便，且工程占地面积小，在保证城市水利建设的同时解决了城市建设用地紧张的问题；而且钢坝闸在对河道水位进行调控时具有独立自主性，通过控制钢坝闸的闸门开启角度可以满足任意水位需求，很好地解决了城市河道蓄水和泄洪的矛盾，同时闸顶过水可以形成景观瀑布，观赏性强，与城市建设融为一体。
附图说明
26.图1是本发明所述多功能水闸的结构示意图；
27.图2是图1结构的纵向剖视图；
28.图3是图1结构的横向剖视图；
29.图4是图3中水闸电气室的结构示意图。
30.图中标号说明如下：
[0031]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上游引航道
[0032]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
闸室
[0033]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下游引航道
[0034]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
上游钢坝闸
[0035]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下游钢坝闸
[0036]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底轴
[0037]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
闸门
[0038]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
铰支座
[0039]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
闸墙
[0040]
10
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水闸电气室
[0041]
11
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液压油缸
[0042]
12
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拐臂
[0043]
13
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锁定阀组
[0044]
图中箭头表示水流方向。
具体实施方式
[0045]
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细地说明，显然以下实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的保护范围的限制。
[0046]
本发明利用钢坝闸提供一种用于城市河道的多功能水闸，所述多功能水闸通过对上游钢坝闸和下游钢坝闸进行启闭调控实现成为集城市蓄水、泄洪和船运通航于一体的多功能水利设施，如图1-2所示，沿河道水流方向依次包括上游引航道1、闸室2和下游引航道3，其中，所述闸室2包括设置于闸室两端的上游钢坝闸4和下游钢坝闸5，无需额外配套用于向闸室灌水和泄水的输水系统。具体地，所述闸室2分别通过所述上游引航道1和下游引航道3与河道上游和河道下游相连接，所述上游引航道1和下游引航道3沿远离闸室2的方向呈喇叭口外扩结构。
[0047]
所述上游钢坝闸4和下游钢坝闸5结构一致，如图2-3所示，钢坝闸包括底轴6和与底轴固定连接的闸门7，所述底轴6通过闸室底部的铰支座8固定在河道的河床上，所述闸门7通过所述底轴6转动控制闸门开启角度，通过调整挡水高度实现对河道水位调控的独立自主性，由此通过控制钢坝闸的闸门开启角度可以满足任意水位需求，很好地解决了城市河道蓄水和泄洪的矛盾；而且闸顶过水可以形成景观瀑布，观赏性强，生态景观效果显著，与城市建设融为一体；同时闸顶激流掺气，实现曝气溶氧，对城市河道水治理也很有价值。优选地，为了防止闸顶过水产生负压，进而引起闸门振动，所述闸门7的顶部还间隔均布多个破水器。
[0048]
作为一种优选的实施方式，如图3-4所示，所述底轴6的两端穿过闸室两侧的闸墙9进入水闸电气室10，所述水闸电气室10内设有用于驱动底轴转动的驱动装置。可选地，所述驱动装置为电机，通过齿轮传动驱动所述底轴6转动；或者所述驱动装置为液压油缸11，通过连杆传动驱动所述底轴6转动。在所述驱动装置为液压油缸11时，通过连杆传动驱动所述底轴6转动具体为，在所述水闸电气室10内，所述底轴6的端部固定连接有拐臂12，所述拐臂12的另一端与所述液压油缸11相连接，所述液压油缸11驱动所述拐臂12摆动，从而带动所述底轴6转动，最终使得所述闸门7绕底轴6作扇形摆动，实现对钢坝闸的闸门开启角度的控制。具体地，所述拐臂12为焊接箱型结构，一端通过销轴与所述液压油缸11的吊头转动连接，另一端通过弧形法兰板与所述底轴6固定连接为一整体。优选地，在所述水闸电气室10内，在所述拐臂12的两侧进一步设有铰支座8以对所述底轴6进行加强固定。进一步地，所述液压油缸11还包括锁定阀组13，以对所述拐臂12摆动位置进行锁止，从而加强对钢坝闸的闸门开启角度控制的可靠性。
[0049]
此外，对于钢坝闸的设置安装要求严格止水密封。具体地，钢坝闸的所述底轴6和闸门7之间、钢坝闸的所述底轴6与河道的河床之间、以及钢坝闸的所述闸门7与所述闸墙9之间均设置有密封止水件，以防止高水位水流透过钢坝闸向低水位渗漏；对于钢坝闸的所述底轴6与所述闸墙9之间的连接位置处，所述底轴6和闸墙9之间套设有密封止水套，以防止河道内的水流透过闸墙9向外渗漏。
[0050]
在采用本技术的用于城市河道的多功能水闸进行船运通航时，以船舶从河道上游向下游行驶为例，首先，将船舶在所述上游引航道1的入口处停靠，控制所述下游钢坝闸5的闸门直立开启，所述上游钢坝闸4的闸门卧于水底实施关闭，由此实现对所述闸室2进行灌水；然后，待所述闸室2的水位与上游水位一致时，将船舶驶入所述闸室2进行停靠；之后，控制所述上游钢坝闸4的闸门直立开启，所述下游钢坝闸5的闸门卧于水底实施关闭，由此实现对所述闸室2进行泄水；最后，待所述闸室2的水位与下游水位一致时，船舶驶出所述闸室2，穿过所述下游引航道3驶离水闸，完成通航；船舶从河道下游向上游行驶时，对水闸实施反向操作。在进行船运通航时，传统船闸需要配套复杂的输水系统向闸室灌水和泄水，船闸结构相当复杂，操作费时费力，且占地面积庞大；与传统船闸相比，本技术的多功能水闸在进行船运通航时则仅需要对上、下游钢坝闸实施启闭配合，利用对钢坝闸自身的闸门开启角度的控制，调整挡水高度，并最终实现对闸室的水位调控，而无需额外配套用于向闸室灌水和泄水的输水系统，结构简单，操作方便，且工程占地面积小，在保证城市水利建设的同时也解决了城市建设用地紧张的问题。
[0051]
本发明还提供一种用于城市河道的多功能水闸的使用方法，采用如上所述的用于城市河道的多功能水闸，其中，控制所述上游钢坝闸4和下游钢坝闸5的闸门启闭进行城市蓄水、泄洪和船运通航。
[0052]
具体地，本技术的多功能水闸的使用方法在进行城市蓄水时包括：
[0053]
s11、控制所述上游钢坝闸4和下游钢坝闸5的任一闸门直立开启进行保水蓄水，另一闸门卧于水底实施关闭；
[0054]
s12、调整开启的钢坝闸的闸门开启角度，控制蓄水水位，溢顶水流则形成景观瀑布。
[0055]
此时，本技术通过控制钢坝闸的闸门开启角度可以满足任意水位需求；而且闸顶过水可以形成景观瀑布，观赏性强，生态景观效果显著，与城市建设融为一体；同时闸顶激流掺气，实现曝气溶氧，对城市河道水治理也很有价值。
[0056]
具体地，本技术的多功能水闸的使用方法在进行城市泄洪时包括：
[0057]
s21、控制直立开启的所述上游钢坝闸4或下游钢坝闸5的闸门卧于水底实施关闭，进行排水泄洪。
[0058]
由上可知，本技术通过对多功能水闸的上、下游钢坝闸的启闭控制，很好地解决了城市河道蓄水和泄洪的矛盾。
[0059]
具体地，本技术的多功能水闸的使用方法在进行船运通航时包括：
[0060]
船舶从河道上游向下游行驶时，
[0061]
s31、船舶在所述上游引航道1的入口处停靠；
[0062]
s32、控制所述下游钢坝闸5的闸门直立开启，所述上游钢坝闸4的闸门卧于水底实施关闭；
[0063]
s33、当所述闸室2的水位与上游水位一致时，船舶驶入所述闸室2进行停靠；
[0064]
s34、控制所述上游钢坝闸4的闸门直立开启，所述下游钢坝闸5的闸门卧于水底实施关闭；
[0065]
s35、当所述闸室2的水位与下游水位一致时，船舶驶出所述闸室2，穿过所述下游引航道3驶离水闸，完成通航；
[0066]
船舶从河道下游向上游行驶时，对水闸实施反向操作。
[0067]
本技术在保障钢坝闸进行城市河道蓄水和泄洪功能的同时，利用钢坝闸实现城市河道的船运通航，与传统船闸相比，本技术在进行船运通航时仅需要对上、下游钢坝闸实施启闭配合，利用对钢坝闸自身的闸门开启角度的控制，调整挡水高度，并最终实现对闸室的水位调控，而无需额外配套用于向闸室灌水和泄水的输水系统，结构简单，操作方便，且工程占地面积小，在保证城市水利建设的同时也解决了城市建设用地紧张的问题。
[0068]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，但对本发明的保护范围并不局限于此。应当指出，举凡所属技术领域的技术人员在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切修改或等效替换，均应包含在本发明的保护范围内。