潜孔弧形闸门防冰冻布置体型的制作方法

本实用新型涉及弧形闸门技术领域，特别涉及一种潜孔弧形闸门防冰冻布置体型。

背景技术：

在高寒地区的严寒季节，水库、下游河道以及下游高水位的闸控出水口等都会结冰，结冰厚度可达到1m。水体结冰后，冰对结构产生作用力，包括静冰压力、动冰压力、冰层引起的升降力和堆冰压力，这类作用力极易造成闸门运行事故。对于寒冷地区，水库溢洪道闸门、河流上的各类泄水闸、节制闸以及引输水工程中的控制闸等运行或关闭状态下，一般都处于有水状态，低温条件下，闸门及附属结构附近水体极易结冰，严重影响闸门冬季的运行。目前针对闸门防冰冻的措施，均从结冰后消冰的角度考虑，普遍采用配套工程的方法，包括人工破冰、机械破冰、电加热融冰、热管传热破冰、压缩空气吹冰、水泵扰动破冰、压力水射流破冰等。这些措施解决了闸门冰推力破坏问题，但是没有很好的解决闸门冬季启闭运行的问题，同时人工、机械破冰辛苦、危险且效果差；电加热融冰耗能；热管传热破冰、压缩空气吹冰、水泵扰动破冰、压力水射流破冰，节省能源，但也需要构建复杂的系统设备。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，有效解决了高淹没条件下闸控工程冬季结冰的难题，保证弧形闸门启闭自如，同时解决了现有防冰冻方法存在的成本高、耗能大以及构造复杂的问题。

潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，在于构建一个半封闭式的闸室，以下游河道水位明显高于闸室下游胸墙底高程为前提：在静水条件下，下游水位很高，闸室因水而实现封闭，闸室外部冷空气无法进入闸室；闸门运行的条件下，闸室及消力池内为动水，动水条件下闸室及消力池内水流无法结冰。本实用新型的核心理念在于以自然或被动的方式，在闸控出口工程引水或泄水等全状态运行工况下，保证闸室内不结冰，不影响闸门运行。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，包括依次布置并相连通的闸门渐变段进口、闸门1、闸室3、胸墙4、消力池5、海漫段6和下游河道7，所述闸门1设置在闸门渐变段进口处，所述闸门1设置有启闭机室2，所述海漫段6为铅丝石笼结构；所述闸室3与上部的启闭机室2连通，启闭机室2的温度高于零度，进而保证闸室内温度高于零度；闸室3内侧墙设有通气孔，通气孔的出口布置在消力池5的侧墙，通气孔的底部高程高于下游设计洪水位或校核洪水位；闸室3内部下游侧设置胸墙4，胸墙4与闸室3的侧墙及启闭机室2底板固定连接，胸墙4的厚度和高度根据冬季冻深确定；闸室3下游、胸墙的出口处设置控制胸墙出口高度的调控平面闸门8；经过闸门1控制的闸控水流出闸室3后进入下游的消力池5，水流经过消力池5消能后进入海漫段6及下游河道7。

所述的胸墙4内填充有保温材料41，闸室3的三面侧墙外侧也填充有保温材料41。

所述的闸室3底高程、消力池5底高程、胸墙4底高程以及下游河道7的最低水位的布置，下游河道7最低水位高于胸墙4底高程，胸墙4底高程根据下游最低水位和引水流量确定，至少低于最低水位2~3m，保证工程正常引水条件下，下游水位始终高于胸墙底高程而免于闸室与下游消力池间发生空气交换，进而保证冷空气无法进入闸室而水面无法结冰。

本实用新型的有益效果在于：在闸门关闭时，下游水位较高，下游的冷空气无法进入闸室，同时闸室与上部启闭机室连通；在冬季，上部启闭机室内温度高于零度（内有工作人员工作），可以保证闸室内的温度高于零度，保证闸室水面不会结冰；有效解决了大孔口、小流量、高淹没条件下的潜孔防冰冻体型，主要解决了高淹没条件下闸控工程闸门冬季结冰的难题，防止闸门由于结冰而引发事故，同时解决现有防冰冻方法中成本高、耗能大以及结构复杂的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型的另一结构示意图；

图4为本实用新型的调控平面闸门的结构示意图。

图中：1、闸门；2、启闭机室；3、闸室；4、胸墙；41、保温材料；5、消力池；6、海漫段；7、下游河道；8、调控平面闸门。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本实用新型的一种或几种具体的实施方式，并不对本实用新型具体请求的保护范围进行严格限定。

下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。

参见图1至图4所示，本实用新型的潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，有效解决了高淹没条件下闸控工程闸门冬季结冰的难题，防止闸门由于结冰而引发事故，同时解决现有防冰冻方法中的成本高、耗能高、构造复杂的问题。包括依次布置并相连通的闸门渐变段进口、闸门1、闸室3、胸墙4、消力池5、海漫段6和下游河道7，所述闸门1设置在闸门渐变段进口处，所述闸门1设置有启闭机室2，所述海漫段6为铅丝石笼结构；所述闸室3与上部的启闭机室2连通，启闭机室2的温度高于零度，进而保证闸室内温度高于零度；闸室3内侧墙设有通气孔，通气孔的出口布置在消力池5的侧墙，通气孔的底部高程高于下游设计洪水位或校核洪水位；闸室3内部下游侧设置胸墙4，胸墙4与闸室3的侧墙及启闭机室2底板固定连接，胸墙4的厚度和高度根据冬季冻深确定；闸室3下游、胸墙的出口处设置控制胸墙出口高度的调控平面闸门8；经过闸门1控制的闸控水流出闸室3后进入下游的消力池5，水流经过消力池5消能后进入海漫段6及下游河道7。

所述的胸墙4内填充有保温材料41，闸室3的三面侧墙外侧也填充有保温材料41。

所述的闸室3底高程、消力池5底高程、胸墙4底高程以及下游河道7的最低水位的布置，下游河道7最低水位高于胸墙4底高程，胸墙4底高程根据下游最低水位和引水流量确定，至少低于最低水位2~3m，保证工程正常引水条件下，下游水位始终高于胸墙底高程而免于闸室与下游消力池间发生空气交换，进而保证冷空气无法进入闸室而水面无法结冰。

所述的调控平面闸门8由面板、横梁、纵梁、水封、滚轮以及启闭设备等构成，门体采用焊接连为整体结构，启闭设备是闸门附属结构，通过吊耳与闸门连接；调控平面闸门一般不运行，当下游水位较低，胸墙底部以上水深较浅，运行时闸室与消力池间存在通气的危险，这时调控平面闸门适当的下降，闸室胸墙出流孔口的高度减小，水深增加而免于闸室与消力池间通气。

胸墙的厚度根据冬季冻深来确定，要保证胸墙足够的厚度设置保温材料和防止胸墙冻透而降低闸室内的温度，一般来说，胸墙的厚度要达到3~4m或者更高，（本实施例中胸墙的厚度为3m）；胸墙底高程根据下游最低水位和引水流量确定，一般低于最低水位2~3m以上（本实施例中胸墙底高程为218.15，低于最低水位4m），保证各水位和各开度下，胸墙底部不脱空；胸墙的位置一般由水跃水面线确定，对于高度淹没闸控水流，胸墙的位置（水平位置，距闸门支铰中心距离和底高程）也要考虑到工程的经济性。

胸墙的位置需满足：胸墙底部能挡水、胸墙底部不出现冲击性水流、闸室内水流波动小以及不出现胸墙冲击型水动力荷载四个要求。

闸室通气孔的中心高程要求在闸门运行过程中通气孔不允许进水，闸门运行的过程中，闸室呈高淹没状态，闸室通气量微小，通气孔主要用于闸室与外界的气体交换，在冬季闸室通气孔口需增加盖子以免下游冷空气进入。

消力池出口海漫段（铅丝石笼长15m）、下游河道连接的斜坡段（长41.6m），该部分主要考虑工程造价和防冲问题。

参见图1及图2所示，当出水口开始引水，弧形工作闸门开启，根据设计引水流量和上游水位，开启设定的闸门开度，这时水流由孔口经胸墙底部进入下游消力池，进而进入下游河道；在运行过程中，胸墙始终处于水面以下，下游消力池上空的空气无法通过胸墙进入闸室。由于消力池水面高于闸室水面，一部分消力池内水体通过胸墙底部进入闸室，闸室水体与消力池水体进行了交换，交换量影响闸室水体的水温。由于该方案无法进行闸室水体与消力池水体交换量的控制，因而在设计的时候，胸墙底高程可适当降低。

参见图4所示，在胸墙的靠近下游侧设置调控平面闸门，将调控平面闸门底部下落到低于胸墙底高程的位置，可有效控制下游消力池水流进入闸室。

以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。