一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸及设计方法，属于水利工程和市政工程技术领域，包括支墩，支墩通过第一铰链和闸门铰接连接；所述闸门带有多个泄流口，闸门迎水面带有闸门卡槽，闸门卡槽内插入可沿其上下滑动的调节板，以调节泄流口的露出数量。其调节板两侧插入闸门卡槽中，并可沿闸门卡槽滑动，从而调节泄流口的露出数量，由此即可控制上游河段向下游河段的下泄流量大小。可控制上游河段向下游河段的下泄流量大小。可控制上游河段向下游河段的下泄流量大小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸及设计方法


[0001]本专利技术属于水利工程和市政工程
，具体涉及一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸及设计方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]河流是生态系统的重要组成部分，然而，人类活动对天然水文情势造成了干扰，导致了河道流量大幅减少甚至出现萎缩断流的现象。尤其对于北方城市河道，在枯水季节时由于降雨量较少，河道中缺少可以灵活调整水位的控制工程，极易造成河道断流，从而导致城市河流景观缺失、河流生态系统的结构和功能遭到破坏等后果。因此，保障河道不断流及满足河道内基本生态需水是目前北方河道急需解决的问题。
[0004]目前，在中小河流中所应用的翻板闸，大多只考虑拦截上游水流的功能，即当上游来流时，翻板闸使得水位雍高，上游水量得以存续，到达一定水位后闸门倾倒，拦蓄水体下泄进入下游河道。但对于北方城市中小河道处在枯水季节时，上游的单次来流量往往较小，下游水量补充不及时，生态基流得不到保证。也有些翻板闸通过电机装置或增加配重块等方式来控制开闸幅度，但对于中小河流而言，其造价、维护及运营成本较高，且需要人工参与配合，也会造成开闸不及时。
[0005]目前也有溢流堰等河道拦蓄水工程，但存在如下缺点：
①
下泄水位固定，不能随来水量大小而变化；
②
溢流堰在堰顶泻流，溢流的流速较小，不利于形成一定的生态流速。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸及设计方法，该装置可以解决北方城市具有间歇流特征的河道，在低流量期内河道上下游水流不连续，无法形成一定的生态流量和生态水位的难题；其调节板两侧插入闸门卡槽中，并可沿闸门卡槽滑动，从而调节泄流口的露出数量，由此即可控制上游河段向下游河段的下泄流量大小。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，包括支墩，支墩通过第一铰链和闸门铰接连接；所述闸门带有多个泄流口，闸门迎水面带有闸门卡槽，闸门卡槽内插入可沿其上下滑动的调节板，以调节泄流口的露出数量。
[0009]作为进一步的技术方案，多个所述泄流口成排设置，每一排设置的泄流口数量相同或不同。
[0010]作为进一步的技术方案，每一排设置的泄流口的间距相同。
[0011]作为进一步的技术方案，所述调节板通过第二铰链和浮力托板连接。
[0012]作为进一步的技术方案，所述第二铰链为半固定式，以使浮力托板始终保持水平状态。
[0013]作为进一步的技术方案，所述调节板两端均设置多个滑轮，滑轮与闸门卡槽配合。
[0014]作为进一步的技术方案，所述调节板底部设置防撞装置。
[0015]第二方面，本专利技术还提供了一种如上所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸的设计方法，包括以下步骤：
[0016]根据河道历史流量数据，计算确定河道最小生态流量Q
ue
；
[0017]结合河道断面尺寸，计算最小生态流量对应的闸前断面水深h
ue
；
[0018]结合河道蓄水量和下游下泄流量，构建多目标优化模型；
[0019]以下游河段下泄流量值最大为目标，计算得出泄流口大小及数量；
[0020]优化泄流口的排列方式，得到闸门泄流口的设置形式。
[0021]作为进一步的技术方案，由闸前断面水深h
ue
和河道最小生态流量Q
ue
，计算得到闸前水深为h
ue
时的上游河段蓄水量W
ue
，由闸前实时水位，计算得到通过泄流口向下游河段下泄的流量Q
d
。
[0022]作为进一步的技术方案，多目标优化函数为：
[0023]sub.max Q
d
[0024][0025]式中，Q
u
为上游补水流量；n为总的泄流孔个数；m为最下侧的泄流孔个数；r为泄流口半径；D
闸门
为单个闸门宽度；h
底
为最下一排泄流口距离闸门下边缘的距离；h
门
为闸门的高度。
[0026]上述本专利技术的有益效果如下：
[0027]本专利技术的翻板闸，带泄流口的闸门通过第一铰链与支墩连接，调节板两侧插入闸门卡槽中，并可沿闸门卡槽滑动，从而调节泄流口的露出数量，由此即可控制上游河段向下游河段的下泄流量大小，能够使上下游河段都保持一定的生态水位，实现河段内拦蓄一定景观水位，并向下游河段下泄一定生态流量的目的。
[0028]本专利技术的翻板闸，调节板与浮力托板通过第二铰链连接，从而使得调节板可跟随河道闸前水位上下浮动，调节板随水位浮动时，漏出不同数量的泄流孔，无需电机、配重块、人工配合等繁琐方式，仅依靠浮力即可实现自动调节闸前河段(上游河段)拦蓄水位，并控制下泄流量的目的。尤其在枯水季节，需要人工补充生态水量时，可以充分利用有限的生态补水水量，达到河道上下游具有连续水体，并保持一定生态水位和流量的效果。
附图说明
[0029]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0030]图1为本专利技术翻板闸调节板向上滑动较小距离的示意图；
[0031]图2为本专利技术翻板闸调节板向上滑动较大距离的示意图；
[0032]图3为本专利技术翻板闸调节板位于闸门底部的示意图；
[0033]图4a为本专利技术翻板闸迎水面露出较多泄流口示意图；
[0034]图4b为本专利技术翻板闸迎水面未露出泄流口示意图；
[0035]图4c为本专利技术翻板闸迎水面露出较少泄流口示意图；
[0036]图5为本专利技术闸门设置闸门卡槽示意图；
[0037]图6为本专利技术调节板正视图；
[0038]图7为本专利技术翻板闸设计方法流程示意图；
[0039]图8为具体实例中河道断面设计图；
[0040]图9为具体实例中河段计算示意图；
[0041]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0042]其中，1支墩，2第二铰链，3浮力托板，4闸门，41泄流口，42闸门卡槽，5阻挡装置，6第一铰链，7调节板，8滑轮。
具体实施方式
[0043]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0044]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其包括支墩1，支墩1通过第一铰链6和闸门4铰接连接。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，包括支墩，支墩通过第一铰链和闸门铰接连接；所述闸门带有多个泄流口，闸门迎水面带有闸门卡槽，闸门卡槽内插入可沿其上下滑动的调节板，以调节泄流口的露出数量。2.如权利要求1所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，多个所述泄流口成排设置，每一排设置的泄流口数量相同或不同。3.如权利要求2所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，每一排设置的泄流口的间距相同。4.如权利要求1所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，所述调节板通过第二铰链和浮力托板连接。5.如权利要求4所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，所述第二铰链为半固定式，以使浮力托板始终保持水平状态。6.如权利要求1所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，所述调节板两端均设置多个滑轮，滑轮与闸门卡槽配合。7.如权利要求1所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸，其特征是，所述调节板底部设置防撞装置。8.如权利要求1
‑
7任一项所述的基于浮力调节生态流量的城市河道翻板闸的设计方法，其特征是，包括以下步骤：根据河道历史流量数据，计...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，王俊，刁义骄，贾菁菁，李新迎，游瑞峰，曹升乐，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：