山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门的制作方法

本发明涉及山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门，属于水工学领域。

背景技术：

为提供农业用水、生活用水等，山区河流常构筑中小型堰坝，拦蓄水流。对多沙河流，常在中小型堰坝上设置排沙孔，为利于排沙，排沙孔一般布置于坝体下部。丰水期时，排沙孔完全打开，排沙孔排沙的同时也下泄洪水；平水期时，排沙孔排沙排水也能保证水库具有相对稳定的水位；枯水期时，排沙孔的下泄水流将使水库水位急剧下降，影响堰坝的使用功能，同时对下游河道断流风险没有明显的改善效果。

传统的排沙孔闸门需要人工操作启闭，不利于山区河流中小型堰坝的管理；新建电力自动化控制闸门，需同时解决并网、供电等配套设施问题，投资较大，且不利于维护。因此，针对山区多沙河流中小型堰坝的排沙孔，需提供一种结构简单、能够依靠机械运动自动运行的排沙孔挡水闸门，同时该闸门能够有效延长山区多沙河流中小型堰坝供水时长和向下游泄水时长。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门，该闸门能随水位变化改变闸门开度，进而控制排沙孔下泄水流，该设施经济简单，运行方便。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门，安装于排沙孔上游入口位置，包括设置在坝体上的轨道装置，所述轨道装置包含滑轮轨道框架、滑动轮组、轨道和支撑结构，所述滑轮轨道框架内设有滑动轮组，滑动轮组与支撑结构连接，支撑结构与挡水闸门固定连接，挡水闸门上安装有浮筒；随着坝体水位改变，浮筒随水位而改变，从而带动挡水闸门改变，挡水闸门通过遮挡排沙孔的过水断面，从而改变下泄流量。

作为优选，所述挡水闸门上设有方形孔，在方形孔内安装有内置闸门，内置闸门与提升杆固定连接，提升杆穿过挡水闸门，在提升杆上设有固定螺栓，通过固定螺栓固定在挡水闸门上。

作为优选，所述内置闸门包含上锲形板和下锲形板，上锲形板与贯穿闸门提升杆连接，下锲形板固定于挡水闸门方形孔底部。

作为优选，所述轨道装置上安装有限位装置，所述限位装置包含限位桩、限位桩滑动轨道和限位螺栓，所述限位桩滑动轨道与滑轮轨道框架固定连接，限位桩滑动轨道设有腰型槽，限位桩通过穿过腰型槽的限位螺栓固定，通过限位螺栓调整限位桩的高度，通过限位桩的底部顶住挡水闸门，从而限位挡水闸门的可移动的最高点位置。

作为优选，所述滑轮轨道框架两侧布置刻度尺。

所述下锲形板顶部高程等于水库死水位。

本发明中排沙孔的有效开度随水位降低而逐渐减小，减少下泄流量，延长供水时间；同时，排水通道始终处于底部，保障泥沙的有效排出。通过调节内置闸门上锲形板高程，改变闸门中间方形孔过水断面的面积，进一步控制水库下泄流量。

有益效果：本发明的山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门，延长排沙孔泄水时间，提高排沙孔使用效率，减少库区泥沙淤积；同时，能够有效延长山区多沙河流中小型堰坝供水时间，并具有装置结构巧妙、自动调控、管理维护简单等特点。

附图说明

图1本发明的挡水闸门整体结构示意图。

图2轨道结构示意图。

图3闸门结构剖面图。

图4闸门结构示意图(a为内置闸门关闭状态示意图，b为挡水闸门内部结构图)。

图5限位结构示意图(a为侧视图，b为正视图)。

图6流量～时间曲线。

图1～5中，限位结构1、轨道结构2、闸门结构3、坝体4、滑轮轨道框架5、滑动轮组6、轨道7、支撑结构8、提升杆9、固定螺栓10、上锲形板11、下锲形板12、挡水闸门13、浮筒14、限位桩15、限位桩滑动轨道16、限位螺栓17、布置刻度尺18。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图5所示，本发明的一种山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门，包括：限位结构1、轨道结构2、闸门结构3(如图1)。所述轨道结构2，包括滑轮轨道框架5、滑动轮组6、轨道7、支撑结构8、刻度尺18(如图2)。所述闸门结构3，包括挡水闸门13、内置闸门、提升杆9、固定螺栓10、浮筒14(如图3和图4)。所述限位结构1，包括限位桩15、限位桩滑动轨道16、限位螺栓17(如图5)。限位桩滑动轨道16固定于轨道结构的滑轮轨道框架5上方，限位桩15可沿限位桩滑动轨道16上、下移动，并通过限位螺栓17固定，滑轮轨道框架5两侧布置刻度尺18。轨道结构2固定于堰坝排沙孔两侧坝体4内，滑动轮组6可在滑轮轨道框架5上下滑动，并通过支撑结构8与挡水闸门13固定连接，挡水闸门13下方连接浮筒14。

本发明中，挡水闸门13中间设方形孔，方形孔与排沙孔能够贯通，排沙孔为圆孔，如图1所示。挡水闸门13内部、方形孔上方中空，设置内置闸门。内置闸门由上锲形板11、下锲形板12组成，上锲形板11与贯穿闸门提升杆9连接，通过固定螺栓10固定位置；下锲形板12固定于挡水闸门中空空间底部；上、下两片锲形板的锲形可垂向相交并契合(如图3和图4)。

本发明中，在浮筒14全浮力的作用下，闸门能够上浮。

本发明中，限位桩滑动轨道16为长方体框架，一侧内挖圆槽，另一侧中间垂向设置竖缝，竖缝即为腰型孔；限位桩15为半圆柱形结构，贯穿限位桩的限位螺栓17通过限位桩滑动轨道16的竖缝(如图5)。

一种山区多沙河流中小型堰坝挡水闸门工作原理：以设置溢洪道和排沙孔的堰坝进行说明，如图1所示。在坝体相应开孔，先后安装轨道结构、闸门结构、限位结构；调节限位结构中限位桩高度至设计水位位置后固定；调节内部闸门上锲形板高度，使上锲形板处于最高位置并固定，内部闸门口全开。

当丰水期时，上游来流较大，闸门结构在浮筒浮力作用下，抬升至设计水位高度，排沙孔全部打开，此时下泄流量最大。平水期时，上游来流逐渐减小，当来流流量小于下泄流量时，水库水位降低，闸门结构高程随之降低，遮挡排沙孔过水断面，排沙孔有效过水断面减小，下泄流量减小，使调整后的排沙孔下泄流量等于来流流量，此时水库水位维持在相对稳定的高程。当枯水期时，来流持续减小，库区水位持续降低，闸门结构高程随之降低，排沙孔有效过水面积相应减小，下泄流量逐渐降低，直至闸门落至最低位置，此时，通过挡水闸门方形孔与内置闸门开度贯穿的空间排放水。当水位低于下锲形板顶部高程时(死水位)，停止排水。

特殊时期，当需进一步延长水库蓄水及向下游泄水时间，可降低限位桩高度至适当高度；或降低限位桩高度使闸门处于最低高程，改变提升杆高度，使内置闸门处于合适的开度，达到减小下泄流量、延长水库蓄水及向下游泄水时间的目的。

如图6所示，来流流量～时间曲线a；未设挡水闸门，排沙孔下泄流量～时间曲线b；限位桩底部高程为设计水位，排沙孔下泄流量～时间曲线c；挡水闸门完全关闭，内置闸门部分开启，排沙孔下泄流量～时间曲线d。通过改变限位桩高度及内置闸门开度，可以实现多样的泄水方案。图6为来流流量、下泄流量时流量～时间曲线图(假设堰坝表面能够溢流)，由图可见，安装本发明挡水闸门后，水库蓄水期和洪水过后一段时间，排沙孔下泄流量比无挡水闸门时的下泄流量小，达到蓄水时间变短(达到设计水位所需时间)，达到死水位时间变长；关闭挡水闸门，打开内置闸门，可进一步减小下泄流量，延长水库供水时长和水流下泄时长。因此通过本闸门的自动化调度，延长排沙孔泄水时间，一方面，提高排沙孔使用效率，减少库区泥沙淤积；另一方面，能够有效延长山区多沙河流中小型堰坝供水时长和向下游泄水时长，提高堰坝功能保证率，并减小了下游河道断流概率，在一定程度上有利于保障下游河道生态安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。