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原文传递潜孔弧形闸门防冰冻布置体型及其确定方法

专利名称：	潜孔弧形闸门防冰冻布置体型及其确定方法
摘要：	本发明涉及一种潜孔弧形闸门防冰冻布置体型及其确定方法，属于弧形闸门技术领域。包括依次布置的闸门渐变段进口、闸门、闸室、胸墙、消力池、海漫段和下游河道，所述闸门还设置有启闭机室，所述海漫段为铅丝石笼结构；所述确定方法通过对下游河道最低水位、下游设计洪水位；闸室底板高程、消力池底板高程以及消力池结构体型；闸门孔口的高度和宽度进行确定，构建一个不采用人工、机械和破冰系统等装置而能解决闸门防冻的方案，即通过体型布置而保证闸室内水流无法结冰的方案，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闸门冬季启闭运行不理想及成本高、耗能高、构造复杂等问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	吉林;22
申请人：	吉林省水利水电勘测设计研究院
发明人：	李跃年;刘书奇;董家;宋继林;蔡文政;王建平;邓麦;张铭
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-14T00:00:00+0800
申请号：	CN201910278350.7
公开号：	CN109881643A
代理机构：	吉林长春新纪元专利代理有限责任公司
代理人：	王怡敏
分类号：	E02B7/42(2006.01);E;E02;E02B;E02B7
申请人地址：	130021 吉林省长春市解放大路2382号
主权项：	1.一种潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，其特征在于：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)。 2.根据权利要求1所述的潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，其特征在于：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)。 3.根据权利要求1所述的潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，其特征在于：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。 4.根据权利要求1所述的潜孔弧形闸门防冰冻布置体型，其特征在于：所述的调控平面闸门(8)由面板、横梁、纵梁、水封、滚轮以及启闭设备构成，门体采用焊接连为整体结构，启闭设备是调控平面闸门附属结构，通过吊耳与调控平面闸门连接；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，运行时闸室与下游消力池之间存在通气的危险，这时调控平面闸门下降，闸室、胸墙出流孔口的高度减小，水深增加而免于闸室与下游消力池之间通气。 5.一种潜孔弧形闸门防冰冻布置体型的确定方法，其特征在于，包括以下步骤： S1.根据工程所在地区设计洪水标准，确定下游水位HX和下游设计洪水位Hsh； S2.根据工程设计引水流量、工程造价比较、消能效果分析，确定闸室底板高程Hdb、消力池底板高程Hxlc以及消力池结构体型； S3.根据引水流量拟定弧形闸门孔口的高度和宽度； S4.在设定引水流量下，按照拟定的弧形闸门孔口尺寸，对消力池水力特性进行分析，建立上游水位H、弧形闸门开度e与下游水位HX的关系，通过弧形闸门流量公式及淹没度公式建立关联方程，弧形闸门流量公式为流量系数其中：Q——流量，m3/s；A——闸门孔口面积，m2；HΔ——闸前能头减去收缩断面水深的有效工作水头，m；ξ2——阻力系数； S5.根据步骤S1～S3中确定的出水口体型布置，结合步骤S4中上游水位H、弧形闸门开度e和下游水位HX的关系，绘出不同上游水位H和设计引水流量条件下，闸控出流水流的水面线； S6.确定闸室下游胸墙的位置L1、胸墙厚度L3-D或L3以及胸墙底高程Hxq； S7.闸室通气孔的设置，确定通气孔中心高程Htqk和通气孔直径ΦD，其中高于下游设计洪水位Hsh； S8.设计消力池出口海漫段、下游河道连接的斜坡段。 6.根据权利要求5所述的潜孔弧形闸门防冰冻布置体型的确定方法，其特征在于：步骤S6中下游胸墙位置L1、胸墙厚度L3-D或L3以及胸墙底高程Hxq的确定需满足：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。 7.根据权利要求5或6所述的潜孔弧形闸门防冰冻布置体型的确定方法，其特征在于：胸墙靠近下游侧设置有调控平面闸门。
所属类别：	发明专利