可双向输水的船闸输水系统阀门段布置结构

1.本发明涉及船闸输水系统技术领域，具体涉及一种可双向输水的船闸输水系统阀门段布置结构。


背景技术：

2.随着国民经济的飞速发展，内河水运对通航建筑物的通过能力需求越来越高。西江长洲巨型船闸群的建成，巴拿马运河多级省水船闸的新建，三峡新通道的论证等均表明船闸建设正向高水头、巨型化方向发展，对船闸输水系统的布置设计也提出了更高要求。由于船闸耗水量较大，巨型化将进一步放大这一缺点，因此省水船闸技术和多线船闸互充互泄技术的相关研究日益增多。
3.由于我国省水船闸的相关研究起步较晚，至今无一座可运行的省水船闸。仅在部分船闸新建方案论证阶段，进行了省水船闸方案的比选论证，但未得到实施。在省水船闸闸室与省水池相连的输水系统部分，由于反弧门在承受反向高水头时容易出现漏水失稳等问题，一般沿用传统的单向输水系统设计，反弧门等工作阀门仅承受正向水头，因此双向输水需建设两条反向的输水廊道。两条廊道一般并列居中布置，因此两条廊道单向输水时，均无法实现等惯性输水，导致闸室水体存在水力坡降，不利于船舶停泊安全。并列巨型船闸互充互泄技术在西江长洲巨型船闸群中已得到应用，但其船闸间互充互泄廊道依然采用的是单向输水廊道，同样存在充泄水出流不均匀的现象。同时，建设两条单向输水廊道，阀门及启闭设备需成倍增加，这导致工程造价及后期运行维护成本也明显增加。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可实现船闸输水系统双向输水，以及能够轻松控制船闸开闭的可双向输水的船闸输水系统阀门段布置结构。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种可双向输水的船闸输水系统阀门段布置结构，包括坝体和位于坝体下方的输水廊道，坝体上间隔设置有竖向延伸且与输水廊道连通的工作井和检修井，输水廊道对应工作井的位置和检修井的位置分别安装有用于控制输水廊道开闭的工作阀门和检修阀门，输水廊道对应检修阀门下方的位置设置有下沉井，当工作阀门移动至工作井内时，工作阀门处于打开状态，当检修阀门移动至下沉井内时，检修阀门处于打开状态，工作阀门与检修阀门之间设置有连接绳，连接绳的一端穿过于工作井且与工作阀门连接，另一端穿过于检修井且与检修阀门连接，当检修阀门移动至下沉井内时，检修阀门能够通过连接绳拉动工作阀门移动至工作井内。
6.在本发明中，工作阀门和检修阀门通过连接绳连接后，可以实现两个阀门的同启同闭。工作阀门开启过程中，工作阀门朝向工作井方向移动，同时通过连接绳带动另一侧的检修阀门向下沉井内移动。由于两个阀门通过连接绳形成一个统一的运动系统，工作阀门
在启闭过程中可以充分利用检修阀门降升运动时的自重作用，从而明显减小驱动所需动力，反之亦然。阀门启闭系统在运转过程中仅需克服系统摩檫力和启门时工作阀门上的静水压力。目前现有技术中，船闸需要采用设置两条反向输水廊道才能实现互充互泄的输水系统，本方法可以同时开闭工作阀门和检修阀门，进而能够通过一条输水系统来实现互充互泄的功能，从而可以明显节约工程投资。同时，由于仅需布置一条输水系统，其布置位置便可完全对称居中布置，从而最大程度地减小输水系统阀门段布置对水体出流的不利影响，增加闸室内水体的均匀度。
7.作为优化，所述工作阀门和所述检修阀门均为平板门或均为反弧门。可根据输水系统两侧需承受工作水头的大小来选择不同的阀门组合型式，一般而言，工作水头h＞20m时，选择反弧门；工作水头h＜20m时，选择平板门。对于省水船闸而言，将本发明应用于闸室与省水池之间的输水系统布置时，由于省水船闸一般采用多级省水池，阀门工作水头一般不高，因此工作阀门与检修阀门均可采用平板门。对于巨型并列船闸而言，将本发明应用于相邻闸室间互充互泄的输水廊道布置，由于阀门初始工作水头较高，工作阀门与检修阀门均应选择反弧门。
8.作为优化，所述输水廊道位于所述工作阀门与所述检修阀门之间的廊道段为突扩廊道，当所述工作阀门和所述检修阀门均为反弧门且处于关闭状态时，反弧门的弧形面朝向于突扩廊道所在方向。为了抑制阀门空化和阀门振动现象，水工闸阀门的迎流面和背流面的设计有所不同，特别是反弧门，现在一般采用弧门的弧面面向突扩廊道段的布置方式。因此，当检修阀门也采用反弧门时，为了减小检修阀门用作工作阀门进行输水时承受正向水头的失稳风险，其弧面也应面向突扩廊道段布置。
9.作为优化，当所述工作阀门和所述检修阀门均为反弧门时，反弧门的弧形面半径为反弧门朝向闭门方向的一端至朝向开门方向的一端逐渐增大。反弧门采用非等半径扇形设计是为了在开启反弧门时，逐步增大阀门反弧面与廊道边壁的距离，让反弧门与廊道间的缝隙流过流断面不断增加，让水体更容易进入门楣缝隙段的负压死区，从而抑制门楣空化的初生和发展。
10.作为优化，所述坝体位于所述工作井和所述检修井的位置分别安装有定滑轮组，所述连接绳的两端分别绕过对应的定滑轮组伸入到所述工作井和所述检修井内，所述坝体顶部还安装有驱动装置，驱动装置能够驱动所述连接绳以控制所述工作阀门和所述检修阀门的开闭。省去大功率的阀门启闭机等设备，节省工程投资与后期运行维护成本。
11.作为优化，所述工作井和所述检修井的井壁上固定连接有竖向延伸的限位块，限位块上沿竖直方向穿设有限位孔，限位孔内沿其中心线方向滑动配合有直杆，直杆的两端分别伸出于限位孔，直杆的上端安装有减震器且通过减震器与所述连接绳进行连接，直杆的下端设置有吊杆且与吊杆的一端铰接连接，当所述工作阀门和所述检修阀门均为反弧门时，吊杆远离直杆的一端铰接连接在反弧门上，当所述工作阀门和所述检修阀门均为平板门时，吊杆远离直杆的一端固定连接在平板门上。减震器是为了减免阀门运行时的振动现象，在保护阀门与支铰系统的同时，尽量减小阀门振动对整个系统的影响，从而保证整个系统的安全稳定。
12.作为优化，所述直杆与所述吊杆的连接位置位于其所在的所述工作井和所述检修井内，当所述检修阀门处于打开状态时，所述吊杆与所述检修阀门的连接位置位于所述下
沉井内。为了避免阀门在开启状态时，其连接位置暴露在水流中，对整个启闭系统的安全稳定十分不利。
13.作为优化，当所述工作阀门和所述检修阀门均为平板门时，平板门的两侧分别设置有竖向延伸的门槽，门槽为通槽，所述吊杆为两根且分别容纳于两侧的门槽内且与平板门固定连接，所述吊杆的上端伸出于门槽外，所述吊杆的上端固定连接有连接杆，连接杆的另一端与所述直杆铰接连接。为了避免水流对吊杆的冲击。
14.相比现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明通过工作阀门和检修阀门的同启同闭，可以实现船闸输水系统的双向输水，不仅降低了整个坝体结构的复杂程度，而且也节约了工程投资成本，并且利用了检修阀门自身重力，省去大功率的阀门启闭机等设备，降低了后期运行维护成本。
附图说明
15.图1为本发明中采用反弧门结构的阀门段立面布置图；图2为本发明中采用平板门结构的阀门段立面布置图；图3为本发明中反弧门的开闭状态示意图。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
18.本具体实施方式中的可双向输水的船闸输水系统阀门段布置结构，包括坝体1和
位于坝体1下方的输水廊道2，坝体1上间隔设置有竖向延伸且与输水廊道2连通的工作井3和检修井4，输水廊道2对应工作井3的位置和检修井4的位置分别安装有用于控制输水廊道开闭的工作阀门5和检修阀门6，输水廊道3对应检修阀门6下方的位置设置有下沉井7，当工作阀门5移动至工作井3内时，工作阀门5处于打开状态，当检修阀门6移动至下沉井7内时，检修阀门6处于打开状态，工作阀门5与检修阀门6之间设置有连接绳8，连接绳8的一端穿过于工作井3且与工作阀门5连接，另一端穿过于检修井4且与检修阀门6连接，当检修阀门6移动至下沉井7内时，检修阀门6能够通过连接绳8拉动工作阀门5移动至工作井3内。
19.本具体实施方式中，所述工作阀门5和所述检修阀门6均为平板门或均为反弧门。
20.本具体实施方式中，所述输水廊道1位于所述工作阀门5与所述检修阀门6之间的廊道段为突扩廊道，当所述工作阀门5和所述检修阀门6均为反弧门且处于关闭状态时，反弧门的弧形面朝向于突扩廊道所在方向。
21.本具体实施方式中，当所述工作阀门5和所述检修阀门6均为反弧门时，反弧门的弧形面半径为反弧门朝向闭门方向的一端至朝向开门方向的一端逐渐增大。
22.本具体实施方式中，所述坝体1位于所述工作井3和所述检修井4的位置分别安装有定滑轮组9，所述连接绳8的两端分别绕过对应的定滑轮组9伸入到所述工作井3和所述检修井4内，所述坝体1顶部还安装有驱动装置10，驱动装置10能够驱动所述连接绳8以控制所述工作阀门5和所述检修阀门6的开闭。
23.本具体实施方式中，所述工作井3和所述检修井4的井壁上固定连接有竖向延伸的限位块11，限位块11上沿竖直方向穿设有限位孔，限位孔内沿其中心线方向滑动配合有直杆12，直杆12的两端分别伸出于限位孔，直杆12的上端安装有减震器13且通过减震器13与所述连接绳8进行连接，直杆12的下端设置有吊杆14且与吊杆14的一端铰接连接，当所述工作阀门5和所述检修阀门6均为反弧门时，吊杆14远离直杆12的一端铰接连接在反弧门上，当所述工作阀门5和所述检修阀门6均为平板门时，吊杆14远离直杆12的一端固定连接在平板门上。
24.本具体实施方式中，所述直杆12与所述吊杆14的连接位置位于其所在的所述工作井3和所述检修井4内，当所述检修阀门6处于打开状态时，所述吊杆14与所述检修阀门6的连接位置位于所述下沉井7内。
25.本具体实施方式中，当所述工作阀门5和所述检修阀门6均为平板门时，平板门的两侧分别设置有竖向延伸的门槽，门槽为通槽，所述吊杆14为两根且分别容纳于两侧的门槽内且与平板门固定连接，所述吊杆14的上端伸出于门槽外，所述吊杆14的上端固定连接有连接杆，连接杆的另一端与所述直杆12铰接连接。
26.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。