阅读说明：本技术 一种顶部溢流的水闸 (Sluice of top overflow ) 是由 田维伟 田志刚 于 2021-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种顶部溢流的水闸,其特征在于：在两闸墩(11)与闸底板(12)之间设有闸底过水堰(13),整个门叶结构放置在闸底过水堰(13)上,所述门叶包括有迎水面板(10)、溢流面板(6)、第一横向主梁(9)、第二横向主梁(20)、第一竖向主梁(4)及第二竖向主梁(19)组成门叶主体；溢流面板(6)设置在迎水面板(10)的背面并和主梁结构连接在一起,溢流面板(6)的上端平顺固定连接闸顶溢流堰(2),溢流面板(6)的下端固定连接挑流坎(7),第一竖向主梁(4)和第二竖向主梁(19)上分别固定安装支臂(5)。本发不需要频繁调整闸门开度以适应上游来水量,避免了闸门小开度高速泄流引起的冲刷、振动等问题。(The invention relates to a water gate with overflow at the top, which is characterized in that: a gate bottom water passing weir (13) is arranged between the two gate piers (11) and the gate bottom plate (12), the whole gate leaf structure is placed on the gate bottom water passing weir (13), and the gate leaf comprises a water facing panel (10), an overflow panel (6), a first transverse main beam (9), a second transverse main beam (20), a first vertical main beam (4) and a second vertical main beam (19) to form a gate leaf main body; the overflow panel (6) is arranged on the back of the water-facing panel (10) and is connected with the main beam structure, the upper end of the overflow panel (6) is smoothly and fixedly connected with the gate top overflow weir (2), the lower end of the overflow panel (6) is fixedly connected with the flip bucket (7), and the first vertical main beam (4) and the second vertical main beam (19) are respectively and fixedly provided with the support arm (5). The device does not need to frequently adjust the opening of the gate to adapt to the upstream water inflow, and avoids the problems of scouring, vibration and the like caused by small-opening high-speed discharge of the gate.)

一种顶部溢流的水闸

技术领域

本发明属于水工机械技术领域，尤其涉及一种顶部溢流水闸，可应用于水利工程中有挡水要求、需要保持一定水位、又可在设计水位下通过一定流量的场合使用，且能够方便地启、闭闸门。

背景技术

水闸的基本功能是调节水流，以控制河道、水库、渠道等水体的水位、流量，可以方便地启、闭闸门，实现对水资源的灵活调度。例如某些河道的拦河闸，在降雨量较小的时间段，流域内水量较少，将闸门关闭，将水保留在河道内，形成景观或者成为工业、农业生产及生活用水，也大幅度延长水体的留置时间，改善当地生态环境及地下水环境；在超过河道容量时开启闸门，使水流通过进入下游。又例如某些分水闸，可以在需要时开启闸门，将水体引入到需要的地区。目前，常用的闸门有平板闸门和弧形闸门，在大型闸门中，弧形闸门以其较好的受力结构和水流条件而经常被采用，本说明以弧形门为例。控制水位、流量的人工设施有很多，各种坝、堤、墙均可以使用，但这一类建筑物只能起到挡水作用，控制水位到一定的高程，超过这个高程，往往就会出现险情或者漫水。过水堰、坝可以控制水位到设计高程，高出设计高程就会从顶部过流，在水量大且时段短的情况下，由于受到堰上水头的限制，水深不大，过流量也就较小，上游水位就会壅高，造成上游淹没灾害。解决这个问题常用的方案是采用水闸等挡水建筑物挡水，各种水闸在启闭设备的作用下，可以方便地将门体开启，使水流以较大的水深、大流量快速下泄，也可以快速将门体关闭，以保存水量。橡胶坝也可以起到同样的作用，但橡胶坝有一定的适用条件，可以根据实际状况及使用条件选择使用，以保证工程安全运行和良好的效果。河道上所设的水闸一般过流量较大，过流水深亦较大，这是为了保证在行洪时水闸有足够的过流能力，保证水闸工程及上下游河道的安全。但有很多情况，上游来水强度不大，但持续时间较长，这种情况下为保证上游水位以存蓄水量，闸门须以较小的开度下泄水流，要频繁开启，并随时调整开度，以适应上游来水量，若调整不及时，可能会造成上游水位抬高而造成淹没损失，或者过流量太大而造成水量损失；同时在高水头情况下闸底出流流速较高，对止水、门叶底缘、闸底板都可能会形成冲刷破坏。

因此，需要发明一种能够经过闸门顶部溢流的闸门，以适应高水位、小流量的过水要求，并通过设计计算，使得闸门在溢流水位下满足整体刚度及变形要求。经过试验研究，发明了一种顶部溢流的闸门，可以在上游持续小流量来水的情况下，通过闸门顶部溢流，避免频繁启闭闸门、调整开度，效果良好。

发明内容

本发明之目的，是实现水闸顶部溢流，以免闸门频繁启、闭，同时也避免了被动、频繁调整闸门开度以适应上游来水量。为方便描述，以弧形闸门、挑流出流为例进行说明。水闸闸室按照有关水闸规范进行建造；闸门的基本结构也按规范进行设计。

实现本发明之目的所采取的技术方案是：一种顶部溢流的水闸，包括两闸墩，两闸墩之间设有闸底板，其特征在于：在两闸墩与闸底板之间设有闸底过水堰，整个门叶结构放置在闸底过水堰上，两闸墩、闸底板及闸底过水堰，三者形成挡水结构，所述门叶包括有迎水面板、溢流面板、第一横向主梁、第二横向主梁、第一竖向主梁及第二竖向主梁组成门叶主体；溢流面板设置在迎水面板的背面并和主梁结构连接在一起，溢流面板的上端平顺固定连接闸顶溢流堰，溢流面板的下端平顺固定连接挑流坎，溢流面板的两侧分别固定设置第一挡水侧板和第二挡水侧板，闸顶溢流堰、第一挡水侧板、第二挡水侧板、溢流面板及挑流坎组成溢流结构，在迎水面板的顶端两侧分别固定第一闸顶挡水板和第二闸顶挡水板，第一闸顶挡水板和第二闸顶挡水板并分别与溢流面板的第二侧挡水板和第一侧挡水板相连接，第一竖向主梁和第二竖向主梁上分别固定安装一支臂。两支臂的末端分别设有支臂销轴孔，用销轴固定在铰支座上，铰支座固定在支撑牛腿墩上，支撑牛腿墩和闸墩浇注为一个整体，抵抗由门叶传递来的水压力。

闸门的门叶呈弧形状，在弧形状门叶的顶部两侧，设有挡水顶板，中间段设有弧形溢流堰，在闸门下游侧、两支臂之间设溢流面，在底部设挑流坎，将水流挑出闸室，进入下游消能段进行消能后的水流进入下游河道。在两支臂之间、溢流面的两侧设挡板，和顶部挡水顶板连接，将水流约束在两支臂之间。在水闸调度运行时，当闸顶的溢流水深超过一定深度时（最大不高于顶部挡水板），说明来水量已经较大，即开启闸门泄水。

本发明实现了在流量较小的情况下，闸顶溢流，将水流引出闸室，不需要在下泄小流量时开启闸门小开度泄流，频繁调整闸门开度以适应上游 来水量。避免了闸门小开度高速泄流引起的冲刷、振动等问题。本发明的支撑结构可根据受力情况进行调整。

本发明可以应用于弧形闸门，也可以应用于平板闸门，出流方式可以是挑流出流，也可以是底流出流，和下游底板平顺连接，水流进入下游。

附图说明

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附图是本发明结构示意图，门叶及闸室结构以纵向中心面严格对称。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的后视结构示意图；

图3是本发明的前视结构示意图；

图4是本发明中闸顶溢流堰的放大示意图；

图5 是本发明中支撑结构的放大示意图。

图中，1、第一闸顶挡水板；2、闸顶溢流堰；3、第一侧挡水板；4、第一竖向主梁；5、支臂；6、溢流面板；7、挑流坎；8、支臂销轴孔；9、第一横向主梁；10、迎水面板；11、闸墩；12、闸底板；13、闸底过水堰；14、支撑牛腿墩；15、铰支座；16、销轴；17、第二闸顶挡水板；18、第二侧挡水板；19、第二竖向主梁；20、第二横向主梁。

具体实施方式

参照附图，一种顶部溢流的水闸，包括两闸墩11，两闸墩11之间设有闸底板12，其特征在于：在两闸墩11与闸底板12之间设有闸底过水堰13，整个门叶结构放置在闸底过水堰13上，两闸墩11、闸底板12及闸底过水堰13，三者形成挡水门叶支撑结构，所述门叶包括有迎水面板10、溢流面板6、第一横向主梁9、第二横向主梁20、第一竖向主梁4及第二竖向主梁19组成门叶主体；溢流面板6设置在迎水面板10的背面并和主梁结构连接在一起，溢流面板6的上端平顺固定连接闸顶溢流堰2，溢流面板6的下端固定连接挑流坎7，溢流面板6的两侧分别固定设置第一挡水侧板3和第二挡水侧板18，闸顶溢流堰2、第一挡水侧板3、第二挡水侧板18、溢流面板6及挑流7坎组成溢流结构，在迎水面板10的顶端两侧分别固定第一闸顶挡水板1和第二闸顶挡水板17，第一闸顶挡水板1和第二闸顶挡水板17并分别与溢流面板6的第二侧挡水板18和第一侧挡水板3相连接，第一竖向主梁4和第二竖向主梁19上分别固定安装一支臂5。两支臂5的末端分别设有支臂销轴孔8，用销轴16固定在铰支座15上，铰支座15固定在支撑牛腿墩14上，支撑牛腿墩14和闸墩11浇注为一个整体，抵抗由门叶传递来的水压力。

本发明的工作过程如下：

当上游水位高于闸顶溢流堰2顶高程时，开始溢流，水流经过闸顶溢流堰2、溢流面板6进入挑坎7，进入消能设施消能后进入到下游河道。水流受到第一闸顶挡水板1、第二闸顶挡水板17及第一侧挡水板3第二侧挡水板18的约束而避开左右两支臂5及门叶的其他结构。

当闸顶溢流水位高于设计值时，说明上游来水量较大，闸顶溢流流量不能满足要求，此时可开启闸门泄洪。