CN111188326B - 一种能过鱼的旋转船闸及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种能过鱼的旋转船闸及其使用方法。包括上闸首、闸室、下闸首，其特征在于，所述上闸首、下闸首内分别设有一组旋转闸门，每组旋转闸门包括左闸门、右闸门，所述左、右闸门包括由驱动装置控制旋转的中心轴以及安装于中心轴上的若干门翼；通过控制上闸首或下闸首内左、右闸门处的中心轴旋转，使左闸门中的门翼与对应右闸门中的门翼保持距离，或者使左闸门中的一块门翼与对应右闸门中的一块门翼接触并密封。本发明将旋转船闸与鱼道合二为一，既降低了鱼道工程建设的投资成本，解决了鱼道建设占地面积大和设计难度大的问题，又可实现通航、过鱼、挡水和行洪等多种功能。

Description

一种能过鱼的旋转船闸及其使用方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体是一种能过鱼的旋转船闸及其使用方法。

背景技术

船闸是拦河建筑物建成后解决水上通航问题的重要途径，也是拦河建筑物的重要组成部分。船闸通过向闸室内输水、向闸室外泄水、上下游闸门的开关来实现船只通航。拦河建筑物建成后，船闸成为上下游水体连通的重要通道，因此具备成为鱼类洄游通道的潜在条件。如果对船闸升级改造、添加附加装置，船闸过鱼可以实现。利用船闸过鱼既可以降低单独建设鱼道所花费的成本，又可以解决鱼道占地面积大的问题，同时提高了船闸的利用率，益处颇多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能过鱼的旋转船闸及其使用方法，船闸和鱼道合二为一，在不影响船闸通航能力的前提下，对船闸进行改造，利用船闸实现过鱼。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明的第一个目的是提供一种能过鱼的旋转船闸，包括上闸首、闸室、下闸首，其特征在于，所述上闸首、下闸首内分别设有一组旋转闸门，每组旋转闸门包括左闸门、右闸门，所述左闸门包括由驱动装置控制旋转的中心轴以及安装于中心轴上的若干门翼，所述右闸门包括由驱动装置控制旋转的中心轴以及安装于中心轴上的若干门翼；通过控制上闸首或下闸首内左、右闸门处的中心轴旋转，使左闸门中的门翼与对应右闸门中的门翼保持距离，或者使左闸门中的一块门翼与对应右闸门中的一块门翼接触并密封。

优选的，所述左闸门的门翼、右闸门的门翼数量均为三块，左闸门和右闸门中的一块门翼为可折叠门翼，由门翼驱动机构控制可折叠门翼向对应闸首的岸墙方向翻转。

优选的，所述门翼在远离中心轴的一端设有气囊，用于与对应的岸墙止水，以及用于对应的门翼间止水或放水。

优选的，所述右闸门的门翼处设有凹槽，用于搁置左闸门的门翼外侧端，对应的凹槽与门翼外侧端的气囊配合，达到止水的目的。

优选的，所述上闸首、下闸首处的岸墙为圆弧状。

优选的，所有门翼的一侧均设置有半圆弧薄壁，用于携带鱼类和保护门翼；所述半圆弧薄壁的一端与对应的门翼相连，另一端与对应门翼留有间隙。

优选的，所述船闸的上游导航墙和下游导航墙处均设有检修闸槽，所述检修闸槽内设置有检修闸门。

优选的，所述闸室从上游往下游方向，其平面呈上大下小的漏斗状，以顺应水流流向，减小船闸侧壁冲刷，也为鱼类提供更好流态。

本发明的第二个目的是提供一种能过鱼的旋转船闸的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、通航工况：以上游到下游为例，采取如下步骤运行：

步骤一：在上、下闸首处，通过门翼驱动机构使可折叠门翼向对应岸墙方向翻转折叠；然后通过驱动中心轴，使上、下闸首内左、右闸门的门翼接触，以关闭上、下闸首内的旋转闸门；并给气囊充气，使岸墙与相接触的门翼间止水，使相接触的一对门翼间止水；再通过调节上闸首内相接触的一对门翼的气囊气压，使上游水流从相接触的一对门翼气囊空隙流入闸室，以使闸室内水位与上游持平；

步骤二：通过顺时针旋转上闸首内左闸门，逆时针旋转上闸首内右闸门，打开左闸门、右闸门，使船只进入闸室；

步骤三：通过旋转关闭上闸首内左闸门、右闸门，并调节上闸首内左闸门、右闸门上相接触的一对门翼的气囊气压，使上游水流不能进入闸室；然后通过调节下闸首内左闸门、右闸门上相接触的一对门翼的气囊气压，使水流从气囊空隙流出闸室，使闸室内水位与下游持平；

步骤四：通过顺时针旋转下闸首内左闸门，逆时针旋转下闸首内右闸门，打开左闸门、右闸门，使船只驶向下游，至此一次通航实现；

船只从下游到上游的通航与上述过程相反；

2）、行洪工况：

通过门翼驱动机构，使可折叠门翼翻转折叠，然后通过旋转闸门，使对应的左闸门与右闸门间保持最大距离，获得最大的行洪空间；

3）、过鱼工况：

当洄游鱼类通过该船闸时，采取如下步骤实现过鱼：

步骤一：上闸首处旋转闸门处于关闭、止水状态；通过门翼驱动机构，使下闸首处左闸门、右闸门上的可折叠门翼翻转折叠，然后通过旋转闸门，使下闸首处左闸门与右闸门间保持最大距离，获得最大的水流通道；

步骤二：通过调节上闸首处相接触的一对门翼的气囊气压，使上游水流从气囊空隙流入闸室，不同空隙大小产生不同的流速，并且流速在闸室内渐变分布；

步骤三：当水流被控制为洄游鱼类适应范围时，能将鱼类聚集到上闸首的左闸门和右闸门附近；

步骤四：通过旋转中心轴，使下闸首处的左、右闸门中的一对门翼接触并通过气囊配合止水，使水流不能流出闸室；

步骤五：当上游水位和闸室水位相近时，再通过顺时针旋转上闸首左闸门，逆时针旋转上闸首右闸门，使鱼类进入上游河道，至此一次过鱼实现；

4）、挡水工况:

通过旋转中心轴，使上、下闸首处的左、右闸门中的一对门翼接触并通过气囊配合止水，使相接触的门翼间空隙不漏水；

5）、检修工况：

当船闸结构需要检修时，关闭检修闸门并排空闸室内的水，以便检修。

本发明具有以下优点：

1、将旋转船闸与鱼道合二为一，既降低了鱼道工程建设的投资成本；

2、解决了鱼道建设占地面积大和设计难度大的问题；

3、同时兼顾建筑物进出通过性和环境隔离；

4、宽敞的设计营造出奢华的气氛，堪称建筑物的点睛之笔；

5、旋转闸门的开启状态和关闭状态同时存在；

6、打破了传统鱼道流速不稳定以及只能提供唯一流速的模式。

附图说明

图1为一种能过鱼的旋转船闸的平面布置示意图；

图2为右闸门结构示意图；

图3为船只和鱼类示意图；

图4-1、4-2、4-3为过船工况示意图；

图5为行洪工况示意图；

图6-1、6-2、6-3、6-4为过鱼工况示意图；

图7为挡水工况示意图；

图8为检修工况示意图；

图中：1-上游导航墙，2-上闸首，3-上游左闸门，31-上游左闸门中心轴，32-上游左闸门门翼，33-上游左闸门半圆弧薄壁，4-上游右闸门，41-上游右闸门中心轴，42-上游右闸门门翼，43-上游右闸门半圆弧薄壁，5-下游左闸门，51-下游左闸门中心轴，52-下游左闸门门翼，53-下游左闸门半圆弧薄壁，6-下游右闸门，61-下游右闸门中心轴，62-下游右闸门门翼，63-下游右闸门半圆弧薄壁，7-下游导航墙，8-闸室，9-下闸首，10-检修闸槽，11-检修闸门，12-气囊，13-凹槽，14-门翼驱动机构，15-鱼，16-船。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术实施方案和优点更加清楚，以下结合具体实例，对本明作进一步详细说明。

如图1-8所示，本发明提供的一种能过鱼的旋转船闸，上闸首、下闸首内分别设有一组旋转闸门，每组旋转闸门包括左闸门、右闸门。闸门（上游左闸门3、上游右闸门4、下游左闸门5、下游右闸门6）包括一个中心轴（上游左闸门中心轴31、上游右闸门中心轴41、下游左闸门中心轴51、下游右闸门中心轴61）和设置在中心轴（上游左闸门中心轴31、上游右闸门中心轴41、下游左闸门中心轴51、下游右闸门中心轴61）上的三个门翼（上游左闸门门翼32、上游右闸门门翼42、下游左闸门门翼52、下游右闸门门翼62），设置在门翼上的半圆弧薄壁（上游左闸门半圆弧薄壁33、上游右闸门半圆弧薄壁43、下游左闸门半圆弧薄壁53、下游右闸门半圆弧薄壁63）。

所述上游左闸门3、下游左闸门5具有相同的结构，上游右闸门4、下游右闸门6具有相同结构，上游左闸门3、下游左闸门5与上游右闸门4、下游右闸门6结构的不同之处在于上游右闸门4、下游右闸门6远离上游右闸门中心轴41、下游右闸门中心轴61的一端距端部1/5处设有凹槽13（如图2所示）。中心轴由驱动装置控制旋转，该驱动装置可以使伺服电机。

所述的门翼（上游左闸门门翼32、上游右闸门门翼42、下游左闸门门翼52、下游右闸门门翼62）远离中心轴（上游左闸门中心轴31、上游右闸门中心轴41、下游左闸门中心轴51、下游右闸门中心轴61）的一端内部安装气囊12，用于与对应的岸墙止水，以及用于对应的门翼间止水或放水。

所述的所有闸门（上游左闸门3、上游右闸门4、下游左闸门5、下游右闸门6）上都具有用于形成中部宽通道的一个可折叠门翼。所述折叠门翼由门翼驱动机构14驱动其折叠。该门翼驱动机构可以使由电机驱动转轴，使折叠门翼翻转折叠。

所述的所有门翼（上游左闸门门翼32、上游右闸门门翼42、下游左闸门门翼52、下游右闸门门翼62）的一侧均设置半圆弧薄壁（上游左闸门半圆弧薄壁33、上游右闸门半圆弧薄壁43、下游左闸门半圆弧薄壁53、下游右闸门半圆弧薄壁63），用于携带鱼类和保护门翼。所述半圆弧薄壁的一端与对应的门翼相连，另一端与对应门翼留有间隙。

所述右闸门(上游右闸门4、下游右闸门6）上的每个门翼(上游右闸门门翼42、下游右闸门门翼62)远离中心轴（上游右闸门中心轴41、下游右闸门中心轴61）的一端距端部1/5处设有凹槽有凹槽13，用于配合气囊止水。对应的凹槽与门翼外侧端的气囊配合，达到止水的目的。

所述船闸上游导航墙1和下游导航墙7处均设有检修闸槽10和检修闸门11。

本发明的不同运行工况的具体实施步骤如下：

一、通航工况：

如图4-1至图4-3所示，当河道有船只16通过即有通航需求时，以上游到下游为例，此时所述的一种与鱼道相结合的旋转船闸采取如下步骤运行：

步骤一：通过门翼驱动机构14使可折叠门翼折叠，然后关闭上游左闸门3、上游右闸门4、下游左闸门5、下游右闸门6，再通过调节上游左闸门3和上游右闸门4门翼上的气囊12气压，使水流从气囊12空隙流入闸室8，使闸室8内水位与上游持平，如图4-1；

步骤二：通过顺时针旋转上游左闸门3，逆时针旋转上游右闸门4，打开上游左闸门3和上游右闸门4，使船只16进入闸室8，如图4-2；

步骤三：通过旋转关闭上游左闸门3和上游右闸门4并调节上游左闸门3和上游右闸门4门翼上的气囊12气压使上游水流不能进入闸室8，然后通过调节下游左闸门5和下游右闸门6门翼上的气囊12气压，使水流从气囊12空隙流出闸室8，使闸室8内水位与下游持平。

步骤四：通过顺时针旋转下游左闸门5，逆时针旋转下游右闸门6，打开下游左闸门5和下游右闸门6，船只16驶向下游，如图4-3，至此一次通航实现；

船只从下游到上游的通航与上述过程相反。

二、行洪工况：

如图5所示，当洪涝汛期，天然河道有泄洪排涝需求时：

通过门翼驱动机构14，使闸门（上游左闸门3、上游右闸门4、下游左闸门5、下游右闸门6）上的可折叠门翼折叠，然后通过旋转闸门（上游左闸门3、上游右闸门4、下游左闸门5、下游右闸门6），获得最大的行洪空间；

三、过鱼工况：

如图6-1至图6-4所示，当洄游鱼类15通过该船闸时，此时所述的一种与鱼道相结合的多功能船闸采取如下步骤实现过鱼：

步骤一：通过门翼驱动机构14，使闸门（下游左闸门5、下游右闸门6）上的可折叠门翼折叠，然后通过旋转闸门（下游左闸门5、下游右闸门6），获得最大的水流通道，如图6-1；

步骤二：通过调节上游左闸门3和上游右闸门4门翼上的气囊12气压，使水流从气囊12空隙流入闸室8，不同空隙大小产生不同的流速，并且流速在闸室8内渐变分布；

步骤三：当水流被控制为洄游鱼类15适应范围时，能将鱼类15聚集到上游左闸门3和上游右闸门4附近，如图6-2；

步骤四：通过旋转关闭下游左闸门5和下游右闸门6并调下游左闸门5和下游右闸门6上门翼上的气囊12气压使水流不能流出闸室，如图6-3；

步骤五：当上游水位和闸室8水位相近时，再通过顺时针旋转上游左闸门3，逆时针旋转上游右闸门4，使鱼类15进入上游河道，如图6-4，至此一次过鱼实现；

四、挡水工况:

如图7所示，当拦河建筑物有拦蓄河水需求时：旋转上游左闸门3和上游右闸门4并使其闭合，旋转下游左闸门5和下游右闸门6并使其闭合，再调节所有气囊12使空隙不漏水；

五、检修工况：

如图8所示，当船闸结构需要检修时，关闭检修闸门11并排空闸室内的水，以便检修。

上述内容已经用一般性文字和具体实施步骤对本发明作了较为详尽的描述，但并非是对本发明进行限制，在不偏离本发明精神的基础上所进行的相关修改，都属于本发明要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种能过鱼的旋转船闸的使用方法，其特征在于，能过鱼的旋转船闸包括上闸首、闸室、下闸首，所述上闸首、下闸首内分别设有一组旋转闸门，每组旋转闸门包括左闸门、右闸门，所述左闸门包括由驱动装置控制旋转的中心轴以及安装于中心轴上的若干门翼，所述右闸门包括由驱动装置控制旋转的中心轴以及安装于中心轴上的若干门翼；通过控制上闸首或下闸首内左、右闸门处的中心轴旋转，使左闸门中的门翼与对应右闸门中的门翼保持距离，或者使左闸门中的一块门翼与对应右闸门中的一块门翼接触并密封；

所述左闸门的门翼、右闸门的门翼数量均为三块，左闸门和右闸门中的一块门翼为可折叠门翼，由门翼驱动机构控制可折叠门翼向对应闸首的岸墙方向翻转；

所述门翼在远离中心轴的一端设有气囊，用于与对应的岸墙止水，以及用于对应的门翼间止水或放水；

所述右闸门的门翼处设有凹槽，用于搁置左闸门的门翼外侧端，对应的凹槽与门翼外侧端的气囊配合，达到止水的目的；

所述船闸的上游导航墙和下游导航墙处均设有检修闸槽，所述检修闸槽内设置有检修闸门；

所述闸室从上游往下游方向，其平面呈上大下小的漏斗状，以顺应水流流向；

使用方法包括以下步骤：

1）、通航工况：以上游到下游为例，采取如下步骤运行：

步骤一：在上、下闸首处，通过门翼驱动机构使可折叠门翼向对应岸墙方向翻转折叠；然后通过驱动中心轴，使上、下闸首内左、右闸门的门翼接触，以关闭上、下闸首内的旋转闸门；并给气囊充气，使岸墙与相接触的门翼间止水，使相接触的一对门翼间止水；再通过调节上闸首内相接触的一对门翼的气囊气压，使上游水流从相接触的一对门翼气囊空隙流入闸室，以使闸室内水位与上游持平；

步骤二：通过顺时针旋转上闸首内左闸门，逆时针旋转上闸首内右闸门，打开左闸门、右闸门，使船只进入闸室；

步骤三：通过旋转关闭上闸首内左闸门、右闸门，并调节上闸首内左闸门、右闸门上相接触的一对门翼的气囊气压，使上游水流不能进入闸室；然后通过调节下闸首内左闸门、右闸门上相接触的一对门翼的气囊气压，使水流从气囊空隙流出闸室，使闸室内水位与下游持平；

步骤四：通过顺时针旋转下闸首内左闸门，逆时针旋转下闸首内右闸门，打开左闸门、右闸门，使船只驶向下游，至此一次通航实现；

船只从下游到上游的通航与上述过程相反；

2）、行洪工况：

通过门翼驱动机构，使可折叠门翼翻转折叠，然后通过旋转闸门，使对应的左闸门与右闸门间保持最大距离，获得最大的行洪空间；

3）、过鱼工况：

当洄游鱼类通过该船闸时，采取如下步骤实现过鱼：

步骤一：上闸首处旋转闸门处于关闭、止水状态；通过门翼驱动机构，使下闸首处左闸门、右闸门上的可折叠门翼翻转折叠，然后通过旋转闸门，使下闸首处左闸门与右闸门间保持最大距离，获得最大的水流通道；

步骤二：通过调节上闸首处相接触的一对门翼的气囊气压，使上游水流从气囊空隙流入闸室，不同空隙大小产生不同的流速，并且流速在闸室内渐变分布；

步骤三：当水流被控制为洄游鱼类适应范围时，能将鱼类聚集到上闸首的左闸门和右闸门附近；

步骤四：通过旋转中心轴，使下闸首处的左、右闸门中的一对门翼接触并通过气囊配合止水，使水流不能流出闸室；

步骤五：当上游水位和闸室水位相近时，再通过顺时针旋转上闸首左闸门，逆时针旋转上闸首右闸门，使鱼类进入上游河道，至此一次过鱼实现；

4）、挡水工况:

通过旋转中心轴，使上、下闸首处的左、右闸门中的一对门翼接触并通过气囊配合止水，使相接触的门翼间空隙不漏水；

5）、检修工况：

当船闸结构需要检修时，关闭检修闸门并排空闸室内的水，以便检修。

2.根据权利要求1所述的一种能过鱼的旋转船闸的使用方法，其特征在于，所述上闸首、下闸首处的岸墙为圆弧状。

3.根据权利要求1所述的一种能过鱼的旋转船闸的使用方法，其特征在于，所有门翼的一侧均设置有半圆弧薄壁，用于携带鱼类和保护门翼；所述半圆弧薄壁的一端与对应的门翼相连，另一端与对应门翼留有间隙。