一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸及其调度方法技术

本发明专利技术公开了一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸及其调度方法，该水闸联通主水库和生态型水库，闸室的上游设置有朝向生态型水库延伸的引水明渠，闸室的下游设置有朝向主水库延伸的排水明渠，所述引水明渠和排水明渠的末端均设置有两侧弧形向外渐变的八字墙，所述引水明渠和排水明渠的中心线均成圆弧过渡的钝角弯折形状

【技术实现步骤摘要】
一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸及其调度方法


[0001]本专利技术涉及一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸及其调度方法，属于水利工程的

。

技术介绍

[0002]由于建城区占比大，现状雨污分流率及规划雨污分流率情况下入库污染总量非常大，面源污染对城市河道水质的污染会随着市政污水收集率的提高而逐渐显现出来
。
因此，面源污染对河道及水库的污染是一个不可回避的现实问题，对面源污染的控制十分必要
。
饮用水源地水库水质不稳定，主要是由于入库河道水质不达标所致
。
环保部门对于饮用水源水库保护力度逐渐加大，相关考核要求更加严格
。
目前水库采样及考核断面均处于供水管道取水口处，其水质情况较其他区域良好，水库水质考核断面的变化，包含入库支流河道位置均将包含在内，入库河道水体水质不达标的情况将会更加严重
。
[0003]初期雨水的污染物浓度含量高，水质差，不满足直接进入水库，因此这部分初雨需要经过处理后排放
。
通过在入库支流一定范围内建立生态坝，将水库隔成主水库和生态型水库
。
主水库保留原水源地取水功能，生态型水库通过湿地建设将初期雨水净化后通过管道或渠道达标排放至下游河道，对下游河道进行生态补水，从而实现水资源高效利用
。

技术实现思路

[0004]为了解决上述存在的问题，本专利技术公开了一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸及其调度方法，其具体技术方案如下：r/>[0005]一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸，所述生态型水库联通水闸设置于主水库和生态型水库的生态堤坝内，打开水闸时，联通主水库和生态型水库，关闭水闸时，隔断主水库和生态型水库之间的水源联通，包括竖直挖设在生态堤坝中的闸室，闸室横穿过生态堤坝，联通主水库和生态型水库，所述闸室内宽度方向中间设置闸墩，所述闸墩两侧与各自对岸之间形成水闸过水通道，所述水闸过水通道内设置有可垂直升降的闸门，所述闸室朝向生态型水库一侧为上游，朝向主水库为下游，所述闸室的上游设置有朝向生态型水库延伸的引水明渠，所述闸室的下游设置有朝向主水库延伸的排水明渠，所述引水明渠和排水明渠的末端均设置有两侧弧形向外渐变的八字墙，所述引水明渠和排水明渠的中心线均成圆弧过渡的钝角弯折形状
。
[0006]进一步的，所述生态堤坝的顶部设置有人行道，所述闸室段位于人行道下方，所述闸门位于闸室段的上游侧，所述生态堤坝靠近上游侧和下游侧均竖直设置有从坝顶到坝底的塑钢踏步
。
[0007]进一步的，所述生态堤坝的上游和下游均设置成坡面，上游底部设置有上游护底段，下游底部设置有下游海漫段
。
[0008]进一步的，所述闸门选用顶升式平面钢闸门，所述顶升式平面钢闸门无上部排架，不能全部脱槽，油缸和油封不易磨损，适用闸宽大于
8m
，小于
15m。
[0009]进一步的，所述引水明渠和排水明渠的中心线朝向相反的方向弧形弯折
。
[0010]进一步的，所述水闸过流能力满足以下条件：
[0011]取发生
50
年一遇或以上频率的洪水时的生态型水库内水位达到水位高度，带入下式计算，
[0012][0013]其中
,
侧收缩系数
[0014][0015][0016]式中
Q——
过闸流量
(m3/s)
，
[0017]b0——
闸室总净宽
(m)
，
[0018]H0——
计入行近流速水头的堰上水头
(m)
，
[0019]hs——
由闸底板算起的下游水深
(m)
，
[0020]g——
重力加速度，可采用
9.81(m/s2)
，
[0021]σ
——
堰流淹没系数，
[0022]m——
堰流流量系数
,
平底闸
m
＝
0.385
，
[0023]d
z
——
中墩厚度，
[0024]b
b
——
边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线间距，
[0025]计算得到水闸过流能力，若计算流量为
>
设计流量，则新建水闸满足过流要求
。
[0026]进一步的，所述水闸闸室的稳定计算要符合以下条件：
[0027]闸室稳定计算包括抗滑稳定计算
、
基底应力计算及应力最大值与最小值之比的复核；
[0028](1)
工况选择
[0029]工况一，完建工况，闸上下游无水，
[0030]工况二，挡水工况，闸上游为主水库蓄水位为不低于
50
年一遇或以上频率的洪水水位高度时，下游无水；
[0031](2)
闸室基底应力计算
[0032][0033]式中，
P
max,min
——
闸室基底的应力最大值
、
最小值
(KN/m2)
，
[0034]∑G——
作用在闸室上的全部竖向荷载
(
包括浮力和作用在基底上的扬压力，
KN)
，
[0035]∑M——
作用在闸室上的全部竖向和水平方向荷载对于基础底面垂直于水流方向的形心轴力矩
(KN
·
m)
，
[0036]A——
闸室基底底面的面积
(m2)
，
[0037]G——
闸室底面对于该底面形心轴的截面矩
(m3)
，
[0038](3)
闸室抗滑稳定计算
[0039][0040]式中：
[0041]kc——
闸室抗滑稳定安全系数，
[0042]f——
闸室基底面土质地基之间的摩擦系数，按水闸设计规范表，淤泥质地基
f
值可取为
0.2
，
[0043]∑G——
作用在闸室上的全部竖向荷载
(
包括在基地上的扬压力，扬压力暂按未采用防渗措施的不利情况计算
,
单位：
KN)
，
[0044]∑P——
作用在闸室上的全部水平荷载
(KN)
，
[0045]闸室段抗滑稳定安全系数以及最大最小基底应力之比均需满足
《
水闸设计规范
》(SL265
‑
2016)
的要求
。
[0046]一种基于水资源高效利用的生态型水库联通水闸的调度方法，水闸运行调度方案如下：水闸平时常关；下雨，当生态型水库水位上升本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水资源高效利用的生态型水库联通水闸，所述生态型水库联通水闸设置于主水库和生态型水库的生态堤坝内，打开水闸时，联通主水库和生态型水库，关闭水闸时，隔断主水库和生态型水库之间的水源联通，其特征在于，包括竖直挖设在生态堤坝中的闸室，闸室横穿过生态堤坝，联通主水库和生态型水库，所述闸室内宽度方向中间设置闸墩，所述闸墩两侧与各自对岸之间形成水闸过水通道，所述水闸过水通道内设置有可垂直升降的闸门，所述闸室朝向生态型水库一侧为上游，朝向主水库为下游，所述闸室的上游设置有朝向生态型水库延伸的引水明渠，所述闸室的下游设置有朝向主水库延伸的排水明渠，所述引水明渠和排水明渠的末端均设置有两侧弧形向外渐变的八字墙，所述引水明渠和排水明渠的中心线均成圆弧过渡的钝角弯折形状
。2.
根据权利要求1所述的水资源高效利用的生态型水库联通水闸，其特征在于，所述生态堤坝的顶部设置有人行道，所述闸室段位于人行道下方，所述闸门位于闸室段的上游侧，所述生态堤坝靠近上游侧和下游侧均竖直设置有从坝顶到坝底的塑钢踏步
。3.
根据权利要求1所述的水资源高效利用的生态型水库联通水闸，其特征在于，所述生态堤坝的上游和下游均设置成坡面，上游底部设置有上游护底段，下游底部设置有下游海漫段
。4.
根据权利要求1所述的水资源高效利用的生态型水库联通水闸，其特征在于，所述闸门选用顶升式平面钢闸门，所述顶升式平面钢闸门无上部排架，不能全部脱槽，油缸和油封不易磨损，适用闸宽大于
8m
，小于
15m。5.
根据权利要求1所述的水资源高效利用的生态型水库联通水闸，其特征在于，所述引水明渠和排水明渠的中心线朝向相反的方向弧形弯折
。6.
根据权利要求1所述的水资源高效利用的生态型水库联通水闸，其特征在于，所述水闸过流能力满足以下条件：取发生
50
年一遇或以上频率的洪水时的生态型水库内水位达到水位高度，带入下式计算，其中
,
侧收缩系数侧收缩系数侧收缩系数式中
Q——
过闸流量
(m3/s)
，
b0——
闸室总净宽
(m)
，
H0——
计入行近流速水头的堰上水头
(m)
，
hs——
由闸底板算起的下游水深
(m)
，
g——
重力加速度，可采用
9.81(m/s2)
，
σ
——
堰流淹没系数，
m——
堰流流量系数
,
平底闸
m
＝
0.385
，
d
z
——
中墩厚度，
b
b
——
边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线间距，计算得到水闸过流能力，若计算流量为
>
设计流量，则新建水闸满足过流要求
。7.
根据权利要求1所述的水资源高效利用的生态型水库联通水闸，其特征在于，所述水闸闸室的稳定计算要符合以下条件：闸室稳定计算包括抗滑稳定计算
、
基底应力计算及应力最大值与最小值之比的复核；
(1)
工况选择工况一，完建工况，闸上下游无水，工况二，挡水工况，闸上游为主水库蓄水位为不低于
50
年一遇或以上频率的洪水水位高度时，下游无水；
(2)
闸室基底应力计算式中，
P
max,min
——
闸室基底的应力最大值
、
最小值
(KN/m2)
，
∑G——
作用在闸室上的全部竖向荷载
(
包括浮力和作用在基底上的扬压力，
KN)
，
∑M——
作用在闸室上的全部竖向和水平方向荷载对于基础底面垂直于水流方向的形心轴力矩
(KN
·
m)
，
A——
闸室基底底面的面积
(m2)
，
G——
闸室底面对于该底面形心轴的截面矩
(m3)
，
(3)
闸室抗滑稳定计算式中：
kc——
闸室抗滑稳定安全系数，
f——
闸室基底面土质地基之间的摩擦系数，按水闸设计规范表，淤泥质地基
f
值可取为
0.2
，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，宋为威，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：