CN113430998B - 一种平卧式弧形闸门***及其清污运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种平卧式弧形闸门***及其清污运行方法，属于水利弧形闸门领域。其弧形闸门由门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）组成，弧形闸门底部设有移动机构；所述闸墩（2）内部为空腔，布置在河道两侧，底部设有底板（24）、内部可放置门叶Ⅰ（1）或门叶Ⅱ（11）、顶部设有工作桥（23），工作桥（23）上设有活塞杆（25），活塞杆（25）前端与门叶Ⅰ（1）上的铰接座（15）铰接，底板（24）上设有配合弧形闸门运行的滑槽（27）；所述导轨布置于滑槽（27）底部；所述拦污栅（3）布置于闸墩（2）上方，位于闸门下游面；所述清污网（4）布置在两侧闸墩空腔上部。该***充分利用河道的天然水力作用，集控水、拦污、清污为一体。

Description

一种平卧式弧形闸门***及其清污运行方法

技术领域

本发明涉及水利弧形闸门领域，具体涉及一种平卧式弧形闸门***及其清污运行方法。

背景技术

围绕创建国家生态文明建设示范城市，推进“五水共治”碧水行动，构建生态河道，解决河道水位调控与漂浮物水污染问题不容忽视。对于众多河渠，丰水期水位上升易形成内涝，枯水期水位下降则造成河道枯竭；同时当下城市河道漂浮垃圾情况日益严重，污染水环境恶化水质、对河道景观及生态功能造成不利影响。因此调控河道水位、清理漂浮垃圾问题十分重要。

闸门在调控河道水位方面应用广泛且与漂浮垃圾联系紧密。闸门过水时，上游垃圾受天然水力作用排向下游，污染进一步扩散，闸门挡水时虽然可以防止漂浮垃圾扩散污染水环境，但闸门前往往只能聚集漂浮垃圾却难以清理，存在安全隐患；

再则，常见河道闸门和垃圾清理方式都存在一定缺点。闸门翻板的启闭机一般浸没在水中难以检修；升卧闸门需要建设高大的工作桥排架，不一定适用于现有条件。现行清理漂浮垃圾的方法主要是人工打捞，或者单独安装河道漂浮物清理装置，例如现行拦污栅主要依靠人工配合清污机进行清污，人工清污工作效率低，清理周期长，而且存在安全隐患；拦污栅和清污机机械组合清漂，具有一定的清污效果，但没有发挥工程及河道天然水力优势，综合效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种平卧式弧形闸门***及其清污运行方法，将调控水位与清理漂浮垃圾相结合，利用天然水力提高清污效率，同时避免翻板弧形闸门难以检修、升卧弧形闸门高大工作桥排架的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种平卧式弧形闸门***，包括弧形闸门、闸墩、导轨、拦污栅和清污网：

所述弧形闸门包括门叶Ⅰ与门叶Ⅱ，门叶Ⅰ与门叶Ⅱ为等厚弧形钢结构，两者上下游弧面同圆心，弧度均为90°；所述门叶Ⅰ在本设计中靠近右侧闸墩，包括挡水面和溢流面，所述挡水面位于门叶Ⅱ与门叶Ⅰ连接侧，挡水面顶端与闸墩外侧高度一致，所述溢流面为门叶Ⅰ中间端的凹陷隘口，溢流面顶端低于挡水面，与闸墩内侧高度一致，挡水面和溢流面顶端均设有吊点，门叶Ⅰ底部左右两端设有凹槽，存放移动机构；所述门叶Ⅱ在本设计中靠近左侧闸墩，门叶Ⅱ与门叶Ⅰ为镜像对称结构，弧形闸门底端上下游侧还设有底止水封；

所述闸墩布置于河道两侧，为空腔式挡墙结构，闸墩中间为空腔，外壁为钢筋混凝土结构，还包括门槽、连通阀、工作桥和底板，所述门槽处于两侧闸墩上游端，位于弧形闸门进入闸墩的位置，贯穿闸墩外壁，所述连通阀处于两侧闸墩下游端，位于闸墩底部位置，贯穿闸墩外壁，连通闸墩内部空腔与下游河道，所述底板位于弧形闸门和闸墩底部，底板上还设有滑槽，所述滑槽截面为矩形，宽度与弧形闸门厚度相匹配，滑槽布置路径呈弧形，与弧形闸门运动路径相匹配，所述工作桥布置于闸墩上方，位于闸墩下游端，工作桥上设有活塞杆，活塞杆后端与工作桥上的底座铰接；

所述导轨为工字钢结构，导轨布置路径为弧形，与滑槽走向相匹配，导轨布置于滑槽底面下方的底板内，其顶端外露于滑槽底面上方；

所述拦污栅布置于弧形闸门的溢流面下游侧，由顶环、底环和导流片组成，所述顶环和底环均为圆弧形且水平布置，顶环布置高度略低于挡水面上表面高度，底环下侧与溢流面上表面平齐，顶环和底环通过钢杆固定在弧形闸门上，所述导流片为复数个长度不同的条形片，上端连接顶环、下端连接底环，导流片在两者沿一定走向布置；

所述清污网布置在两侧闸墩空腔上部，还包括网架，所述网架一侧固定于闸墩外侧顶部，另一侧与弧形闸门的溢流面上游侧相贴合，网架下部固定清污网。

优选的方案中，所述门叶Ⅰ还包括连接面，所述连接面为门叶Ⅰ最右端的凸出面，与挡水面高度一致，连接面顶端还设有铰接座，与活塞杆顶端铰接。

优选的方案中，所述弧形闸门还包括门榫和门卯，所述门榫为弧形闸门上游面的一道条形结构，门叶Ⅰ与门叶Ⅱ的连接处均设有一道门榫，所述门卯为门榫靠近闸墩侧的一道凹槽。

进一步的方案中，所述门榫从上至下依次设有复数个螺孔，所述螺孔贯穿门榫两侧，门叶Ⅰ与门叶Ⅱ上的螺孔相对应且孔径一致，所述螺孔内布置有螺钉，位于门叶Ⅰ的门卯布置有与螺钉对应的螺杆，螺杆嵌固于门卯内侧，外部端头设有与螺孔相匹配的螺纹。

优选的方案中，所述门槽内两侧均由直线段和圆弧段组成，所述直线段位于中间端，两侧直线段之间距离与弧形闸门厚度相配合，所述圆弧段位于门槽入口端与出口端，分别与闸墩内壁和外壁平滑过渡，门槽内两侧还设有侧止水封。

优选的方案中，所述移动机构为布置于门叶Ⅰ和门叶Ⅱ底部的行走轮，该行走轮轮心分别位于门叶Ⅰ和门叶Ⅱ弧形长度的1/4和3/4处，行走轮通过轮轴支撑上部弧形闸门，行走轮下部凹槽与导轨上部卡接。

优选的方案中，所述导轨还包括11个定位槽，定位槽是位于导轨上弧形凹槽，与行走轮的轮径曲率相匹配，其凹槽最低点位于导轨圆弧长度的1/12、2/12、3/12、4/12、5/12、6/12、7/12、8/12、9/12、10/12、11/12处。

优选的方案中，所述顶环的曲率大于底环，顶环靠近挡水面的一端位于底环下游侧，顶环另一端与底环位于同一竖直线上，两者间的导流片形成扭面，引导水流朝向两侧闸墩方向。

本发明还提供一种平卧式弧形闸门***的清污运行方法：

过程1：

弧形闸门正常挡水时，门叶Ⅰ和门叶Ⅱ的挡水面位于河道中间并对称分部，阻挡上游水流和漂浮垃圾下泄，门叶Ⅰ和门叶Ⅱ的溢流面位于两侧闸墩内部，门槽内两侧的侧止水封与弧形闸门上下游面紧密贴合，提高门槽止水效果；

通过螺帽与门叶Ⅰ的门卯内的螺钉顶端旋接，对门叶Ⅰ与门叶Ⅱ的门榫提供压力，该过程中，门叶Ⅰ与门叶Ⅱ处于连接固定状态，布置于门叶Ⅰ与门叶Ⅱ连接侧的止水橡胶被压实起到止水防渗效果；

弧形闸门底部的四个行走轮底部分别位于定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ上，布置于弧形闸门底部上下游侧的底止水封被弧形闸门压实于滑槽上，提高弧形闸门底部止水效果；

连通阀处于开启状态，闸墩内部与下游河道连通，两者水位一致，平衡闸墩内外水压力；

过程2：

弧形闸门过水进行河道左侧清污时，在过程1的基础上，活塞杆收缩，驱动弧形闸门沿滑槽内的导轨向右侧闸墩移动，直至弧形闸门底部的四个行走轮底部分别位于定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ、定位槽Ⅵ上，在移动过程开始阶段，四个行走轮同时离开定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ，在移动过程中，四个行走轮底部位于导轨顶端，弧形闸门的重量转移至导轨上，降低了移动过程中底止水封与滑槽间的摩擦损耗，在移动过程结束阶段，四个行走轮位于定位槽②、定位槽③、定位槽④、定位槽⑤上，弧形闸门的重量转移至底止水封上，底止水封被弧形闸门重新压实，起到止水效果；

上游河道水流携带漂浮垃圾通过门叶Ⅱ的溢流面下泄，并产生船吸效应，不断吸引上游河道漂浮垃圾进入门叶Ⅱ的溢流面；

漂浮垃圾被布置于溢流面下游面的拦污栅拦截，下泄水流冲击导流片，产生朝向左侧闸墩的推力，进入下游河道或闸墩内部空腔；

拦污栅内拦截并聚集的漂浮垃圾受到下泄水流的推动力，在呈扭面布置的导流片引导作用下进入左侧闸墩内部空腔，被布置于闸墩空腔上部的清污网收集；

过程3：

弧形闸门过水进行河道右侧清污时，在过程1的基础上，活塞杆伸长，驱动弧形闸门沿滑槽内的导轨向左侧闸墩移动，直至弧形闸门底部的四个行走轮底部分别位于定位槽Ⅰ、定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ上，在移动过程开始阶段，四个行走轮同时离开定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ，在移动过程中，四个行走轮底部位于导轨顶端，弧形闸门的重量转移至导轨上，降低了移动过程中底止水封与滑槽间的摩擦损耗，在移动过程结束阶段，四个行走轮位于定位槽①、定位槽②、定位槽③、定位槽④上，弧形闸门的重量转移至底止水封上，底止水封被弧形闸门重新压实，起到止水效果；

上游河道水流携带漂浮垃圾通过门叶Ⅰ的溢流面下泄，并产生船吸效应，不断吸引上游河道漂浮垃圾进入门叶Ⅰ的溢流面；

漂浮垃圾被布置于溢流面下游面的拦污栅拦截，下泄水流冲击导流片，产生朝向右侧闸墩的推力，进入下游河道或闸墩内部空腔；

拦污栅内拦截并聚集的漂浮垃圾受到下泄水流的推动力，在呈扭面布置的导流片引导作用下进入右侧闸墩内部空腔，被布置于闸墩空腔上部的清污网收集。

进一步地，门叶Ⅰ检修时，在过程1的基础上，活塞杆收缩，驱动弧形闸门沿滑槽内的导轨向右侧闸墩移动，直至门叶Ⅰ完全进入右侧闸墩内部空腔，由门叶Ⅱ发挥挡水作用；

在右侧闸墩上方通过连杆关闭连通阀，通过水泵将右侧闸墩内部空腔积水排至下游河道，进行门叶Ⅰ检修；

门叶Ⅰ更换方式为：在上述过程基础上，将螺帽由螺钉侧旋转移动至螺杆侧，解除门叶Ⅰ与门叶Ⅱ的连接，通过门叶Ⅰ顶部的吊点吊升，进行后续操作；

该过程中，四个行走轮由初始位于定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ上，到过程完成位于定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ、定位槽Ⅵ上；

该过程中，门叶Ⅱ下游侧的拦污栅一直发挥拦截上游河道漂浮垃圾的功能；

门叶Ⅱ检修时，在过程1的基础上，活塞杆伸长，驱动弧形闸门沿底板上的滑槽移动，直至门叶Ⅱ完全进入左侧闸墩内部空腔，由门叶Ⅰ发挥挡水作用；

在左侧闸墩上方通过连杆关闭连通阀，通过水泵将左侧闸墩内部空腔积水排至下游河道，进行门叶Ⅱ检修；

门叶Ⅱ更换方式为：在上述过程基础上，将螺帽由螺钉侧旋转移动至螺杆侧，解除门叶Ⅰ与门叶Ⅱ的连接，通过门叶Ⅱ顶部的吊点吊升，进行后续操作；

该过程中，四个行走轮由初始位于定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ上，到过程完成位于定位槽Ⅰ、定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ上；

该过程中，门叶Ⅰ下游侧的拦污栅一直发挥拦截上游河道漂浮垃圾的功能。

进一步地，弧形闸门全开排洪时，在过程1的基础上，活塞杆伸长，驱动弧形闸门沿底板上的滑槽移动，直至门叶Ⅱ完全进入左侧闸墩内部空腔，关闭左侧连通阀，通过水泵将闸墩内部空腔积水排至下游河道，移除清污网，解除门叶Ⅰ与门叶Ⅱ的连接，打开左侧连通阀，活塞杆缩短，驱动门叶Ⅰ进入右侧闸墩内部空腔，至此，河道完全畅通；

该过程中，四个行走轮由初始位于定位槽Ⅱ、定位槽Ⅲ、定位槽Ⅳ、定位槽Ⅴ上，到过程完成位于定位槽Ⅰ、定位槽Ⅱ、定位槽Ⅴ、定位槽Ⅵ上。

有益效果

本发明提供的一种平卧式弧形闸门***及其清污运行方法：发挥闸门挡水时创造水位差的特性，将弧形闸门溢流面与拦污栅相结合，在闸门过水时利用天然水力，配合导流片所形成的扭面，拦截并引导漂浮垃圾进入清污网，实现对漂浮垃圾的清理清理，具有以下优点：

1、 由拦污栅替代了传统拦污设备，以 “水”治水降低能耗、减少人工操作，同时避免弧形闸门上游面漂浮垃圾进入下游河道扩散污染；

2、 通过滑槽、导轨及定位槽设计，提高弧形闸门运行效率，降低活塞杆功率，另外在提高弧形闸门底部止水效果的同时降低底止水封摩擦损耗；

3、 弧形闸门运行时，打开闸墩底部的连通阀，下游河道与闸墩内部连通，平衡闸墩内外水体压力，降低闸墩工程规模，增加闸墩稳定性；

4、 门叶Ⅰ与门叶Ⅱ均可在闸墩内进行检修，无需建设高大的检修桥排架，活塞杆布置于工作桥上面，便于启闭设备的维护。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明正常挡水状态的立体结构示意图；

图2是本发明过水清污状态的立体结构示意图；

图3是本发明的正常挡水状态平面示意图；

图4是本发明的过水清污状态平面示意图；

图5是本发明的弧形闸门检修状态平面示意图；

图6是本发明的全开排洪状态平面示意图；

图7是本发明的弧形闸门立体结构示意图；

图8是本发明的门叶Ⅰ与门叶Ⅱ连接示意图；

图9是本发明的移动机构剖面示意图；

图10是本发明的闸墩立体结构示意图；

图11是本发明的拦污栅与清污网结构图；

图12是本发明的导轨定位槽示意图。

图中：

门叶Ⅰ1、门叶Ⅱ11、连接面111、吊点112、挡水面12、溢流面13、铰接座15、

门卯16、螺孔161、止水橡胶162、螺帽163、螺钉164、螺杆165、门榫18、

行走轮17、侧止水封171、底止水封172、轮轴173、

闸墩2、门槽21、连通阀22、工作桥23、底板24、活塞杆25、底座26、

滑槽27、导轨28、

定位槽29、定位槽Ⅰ291、定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295、定位槽Ⅵ296、

定位槽①2911、定位槽②2921、定位槽③2931、定位槽④2941、定位槽⑤2951、

拦污栅3、顶环31、底环32、导流片33、

清污网4、网架41。

具体实施方式

下面结合实施例和附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，一种平卧式弧形闸门***，包括弧形闸门、闸墩2、导轨28、拦污栅3和清污网4；

如图1、图2和图7所示，图7是图1中弧形闸门的立体结构示意图，所述弧形闸门包括门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11，门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11为等厚弧形钢结构，两者上下游弧面同圆心，弧度均为90°；所述门叶Ⅰ1在本设计中靠近右侧闸墩2，包括挡水面12和溢流面13，所述挡水面12位于门叶Ⅱ11与门叶Ⅰ1连接侧，挡水面12顶端与闸墩2外侧高度一致，上游河道水流和漂浮垃圾不可通过溢流面13下泄至下游河道。

所述溢流面13为门叶Ⅰ1中间端的凹陷隘口，溢流面13顶端低于挡水面12，与闸墩2内侧高度一致，上游河道水流和漂浮垃圾可通过溢流面13下泄至下游河道；挡水面12和溢流面13顶端均设有吊点112，门叶Ⅰ1底部左右两端设有凹槽，存放移动机构。

进一步的，所述门叶Ⅰ1还包括连接面111，所述连接面111为门叶Ⅰ1最右端的凸出面，与挡水面12高度一致，连接面111顶端还设有铰接座15，通过活塞杆25顶端与铰接座15铰接，可对弧形闸门施加动力。

所述门叶Ⅱ11在本设计中靠近左侧闸墩2，门叶Ⅱ11与门叶Ⅰ1为镜像对称结构；

弧形闸门底端上下游侧还设有底止水封172，所述底止水封172为橡胶结构，厚度5mm，位于弧形闸门底部与滑槽27间，提高弧形闸门底部止水效果；

如图1、图2和图10所示，图10是图1中闸墩22的立体结构示意图，所述闸墩2布置于河道两侧，为空腔式挡墙结构，闸墩2中间为空腔，外壁为钢筋混凝土结构，还包括门槽21、连通阀22、工作桥23和底板24。

所述门槽21处于两侧闸墩2上游端，位于弧形闸门进入闸墩2的位置，贯穿闸墩2外壁；

进一步的，所述门槽21内两侧均由直线段和圆弧段组成，所述直线段位于中间端，两侧直线段之间距离与弧形闸门厚度相配合，所述圆弧段位于门槽21入口端与出口端，分别与闸墩2内壁和外壁平滑过渡，门槽21内两侧还设有侧止水封171，所述底止水封172为橡胶结构，厚度5mm，在弧形闸门进入门槽21时，与弧形闸门上下游面紧密贴合，提高门槽21止水效果。

所述连通阀22处于两侧闸墩2下游端，位于闸墩2底部位置，贯穿闸墩2外壁，连通闸墩2内部空腔与下游河道，连通阀2224开关与连杆相连，可在闸墩22上操纵连杆实现连通阀2224开启或关闭；所述底板24位于弧形闸门和闸墩2底部，底板24上还设有滑槽27，所述滑槽27截面为矩形，宽度与弧形闸门厚度相匹配，滑槽27布置路径呈弧形，与弧形闸门运动路径相匹配；所述工作桥23布置于闸墩2上方，位于闸墩2下游端，工作桥23上设有活塞杆25，活塞杆25后端与工作桥23上的底座26通过销钉铰接。

如图9和12所示，所述导轨28为工字钢结构，导轨28布置路径为弧形，与滑槽27走向相匹配，导轨28布置于滑槽27底面下方的底板24内，其顶端外露于滑槽27底面上方，并与行走轮17底部凹槽贴合。

进一步的，所述导轨28还包括11个定位槽29，定位槽29是位于导轨28上弧形凹槽，与行走轮17的轮径曲率相匹配，其凹槽最低点位于导轨28圆弧长度的1/12、2/12、3/12、4/12、5/12、6/12、7/12、8/12、9/12、10/12、11/12处。

如图1、图2和图11所示，图11是图1中拦污栅33的结构图，所述拦污栅3布置于弧形闸门的溢流面13下游侧，由顶环31、底环32和导流片33组成，所述顶环31和底环32均为圆弧形且水平布置，顶环31布置高度略低于挡水面12上表面高度，底环32下侧与溢流面13上表面平齐，顶环31和底环32通过钢杆固定在弧形闸门上，所述导流片33为复数个长度不同的条形片，上端连接顶环31、下端连接底环32，导流片33的斜面倾向两侧闸墩2，便于引导下泄水流朝向两侧闸墩2方向。

进一步的，所述顶环31的曲率大于底环32，顶环31靠近挡水面12的一端位于底环32下游侧，顶环31另一端与底环32位于同一竖直线上，两者间的导流片33形成扭面，引导漂浮垃圾进入两侧闸墩2内部空腔。

如图1、图2和图11所示，图11是图1中清污网44的结构图，所述清污网4布置在两侧闸墩2空腔上部，还包括网架41，所述网架41一侧通过螺栓固定于闸墩2外侧顶部，在弧形闸门检修时可拆卸网架41移除清污网4，网架41另一侧与弧形闸门的溢流面13上游侧相贴合，便于通过溢流面13的漂浮垃圾顺利进入网架41下方的清污网4。

如图7和图8所示，图8是图7中弧形闸门的门榫18与门卯16结构图，所述弧形闸门还包括门榫18和门卯16，所述门榫18为弧形闸门上游面的一道条形结构，门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11的连接处均设有一道门榫18，所述门卯16为门榫18靠近闸墩2侧的一道凹槽。进一步的，所述门榫18从上至下依次设有复数个螺孔161，所述螺孔161贯穿门榫18两侧，门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11上的螺孔161相对应且孔径一致，所述螺孔161内布置有螺钉164，位于门叶Ⅰ1的门卯16布置有与螺钉164对应的螺杆165，螺杆165嵌固于门卯16内侧，外部端头设有与螺孔161相匹配的螺纹。

连接固定闸门Ⅰ和闸门Ⅱ的方式：将螺帽163与螺钉164顶端的螺纹紧密旋接，对闸门Ⅰ与闸门Ⅱ的门榫18提供压力，该过程中，闸门Ⅰ与闸门Ⅱ处于连接固定状态，布置于闸门Ⅰ和闸门Ⅱ之间的止水橡胶162被压实起到止水防渗效果。

解除连接闸门Ⅰ和闸门Ⅱ的方式：将螺帽163旋离螺钉164侧，与螺杆165顶端的螺纹紧密旋接，解除闸门Ⅰ与闸门Ⅱ的连接，螺帽163可直接保存在螺杆165上，便于后续使用。

如图7和图9所示，图9是图7中弧形闸门的移动机构剖面示意图，所述移动机构为布置于门叶Ⅰ1和门叶Ⅱ11底部的行走轮17，该行走轮17轮心分别位于门叶Ⅰ1和门叶Ⅱ11弧形长度的1/4和3/4处，行走轮17通过轮轴173支撑上部弧形闸门，行走轮17下部凹槽与导轨28上部卡接。

弧形闸门上游面水体压力通过行走轮17传递至导轨28，一方面通过两侧闸墩2的门槽21提供支撑力，另一方面弧形闸门底部与底板24上的滑槽27、行走轮17底部凹槽与导轨28顶部形成的抵抗力矩，共同克服作用在弧形闸门上的水平推力，充分提高运行的稳定性。

弧形闸门运行时，在滑槽27内的导轨28上移动，一方面减小弧形闸门平卧转动的摩擦力，进而减小活塞杆25输出功率，另一方面由导轨28承担弧形闸门重量，降低运行过程中弧形闸门底部的底止水封172与滑槽27间的摩擦损耗；

图3到图6为本发明的弧形闸门的清污运行方式：

过程1：

弧形闸门正常挡水时，门叶Ⅰ1和门叶Ⅱ11的挡水面12位于河道中间并对称分部，阻挡上游水流和漂浮垃圾下泄，门叶Ⅰ1和门叶Ⅱ11的溢流面13位于两侧闸墩2内部，门槽21内两侧的侧止水封171与弧形闸门上下游面紧密贴合，提高门槽21止水效果；

通过螺帽163与门叶Ⅰ1的门卯16内的螺钉164顶端旋接，对门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11的门榫18提供压力，该过程中，门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11处于连接固定状态，布置于门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11连接侧的止水橡胶162被压实起到止水防渗效果。

弧形闸门底部的四个行走轮17底部分别位于定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295上，布置于弧形闸门底部上下游侧的底止水封172被弧形闸门压实于滑槽27上，提高弧形闸门底部止水效果；连通阀22处于开启状态，闸墩2内部与下游河道连通，两者水位一致，平衡闸墩2内外水压力；

过程2：

弧形闸门过水进行河道左侧清污时，在过程1的基础上，活塞杆25收缩，驱动弧形闸门沿滑槽27内的导轨28向右侧闸墩2旋转22.5°，在移动过程开始阶段，四个行走轮17同时离开定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295，在移动过程中，四个行走轮17底部位于导轨28顶端，弧形闸门的重量转移至导轨28上，降低了移动过程中底止水封172与滑槽27间的摩擦损耗，在移动过程结束阶段，四个行走轮17位于定位槽②2921、定位槽③2931、定位槽④2941、定位槽⑤2951上，弧形闸门的重量转移至底止水封172上，底止水封172被弧形闸门重新压实，起到止水效果。

上游河道水流携带漂浮垃圾通过门叶Ⅱ11的溢流面13下泄，并产生船吸效应，不断吸引上游河道漂浮垃圾进入门叶Ⅱ11的溢流面13。

漂浮垃圾被布置于溢流面13下游面的拦污栅3拦截，下泄水流冲击导流片33，产生朝向左侧闸墩2的推力，进入下游河道或闸墩2内部空腔。

拦污栅3内拦截并聚集的漂浮垃圾受到下泄水流的推动力，在呈扭面布置的导流片33引导作用下进入左侧闸墩2内部空腔，被布置于闸墩2空腔上部的清污网4收集。

过程3：

弧形闸门过水进行河道右侧清污时，在过程1的基础上，活塞杆25伸长，驱动弧形闸门沿滑槽27内的导轨28向左侧闸墩2旋转22.5°，在移动过程开始阶段，四个行走轮17同时离开定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295，在移动过程中，四个行走轮17底部位于导轨28顶端，弧形闸门的重量转移至导轨28上，降低了移动过程中底止水封172与滑槽27间的摩擦损耗，在移动过程结束阶段，四个行走轮17位于定位槽①2911、定位槽②2921、定位槽③2931、定位槽④2941上，弧形闸门的重量转移至底止水封172上，底止水封172被弧形闸门重新压实，起到止水效果。

上游河道水流携带漂浮垃圾通过门叶Ⅰ1的溢流面13下泄，并产生船吸效应，不断吸引上游河道漂浮垃圾进入门叶Ⅰ1的溢流面13。

漂浮垃圾被布置于溢流面13下游面的拦污栅3拦截，下泄水流冲击导流片33，产生朝向右侧闸墩2的推力，进入下游河道或闸墩2内部空腔。

拦污栅3内拦截并聚集的漂浮垃圾受到下泄水流的推动力，在呈扭面布置的导流片33引导作用下进入右侧闸墩2内部空腔，被布置于闸墩2空腔上部的清污网4收集。

当门叶Ⅰ1检修时，在过程1的基础上，活塞杆25收缩，驱动弧形闸门沿滑槽27内的导轨28向右侧闸墩2移动，直至门叶Ⅰ1完全进入右侧闸墩2内部空腔，由门叶Ⅱ11发挥挡水作用。

在右侧闸墩2上方通过连杆关闭连通阀22，通过水泵将右侧闸墩2内部空腔积水排至下游河道，进行门叶Ⅰ1检修。

门叶Ⅰ1更换方式为：在上述过程基础上，将螺帽163由螺钉164侧旋转移动至螺杆165侧，解除门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11的连接，通过门叶Ⅰ1顶部的吊点112吊升，进行后续操作；该过程中，四个行走轮17由初始位于定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295上，到过程完成位于定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295、定位槽Ⅵ296上；该过程中，门叶Ⅱ11下游侧的拦污栅3一直发挥拦截上游河道漂浮垃圾的功能。

当门叶Ⅱ11检修时，在过程1的基础上，活塞杆25伸长，驱动弧形闸门沿底板24上的滑槽27移动，直至门叶Ⅱ11完全进入左侧闸墩2内部空腔，由门叶Ⅰ1发挥挡水作用；在左侧闸墩2上方通过连杆关闭连通阀22，通过水泵将左侧闸墩2内部空腔积水排至下游河道，进行门叶Ⅱ11检修。

门叶Ⅱ11更换方式为：在上述过程基础上，将螺帽163由螺钉164侧旋转移动至螺杆165侧，解除门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11的连接，通过门叶Ⅱ11顶部的吊点112吊升，进行后续操作；该过程中，四个行走轮17由初始位于定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295上，到过程完成位于定位槽Ⅰ291、定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294上；该过程中，门叶Ⅰ1下游侧的拦污栅3一直发挥拦截上游河道漂浮垃圾的功能。

当弧形闸门全开排洪时，在过程1的基础上，活塞杆25伸长，驱动弧形闸门沿底板24上的滑槽27移动，直至门叶Ⅱ11完全进入左侧闸墩2内部空腔，关闭左侧连通阀22，通过水泵将闸墩2内部空腔积水排至下游河道，移除清污网4，解除门叶Ⅰ1与门叶Ⅱ11的连接，打开左侧连通阀22，活塞杆25缩短，驱动门叶Ⅰ1进入右侧闸墩2内部空腔，至此，河道完全畅通；该过程中，四个行走轮17由初始位于定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅲ293、定位槽Ⅳ294、定位槽Ⅴ295上，到过程完成位于定位槽Ⅰ291、定位槽Ⅱ292、定位槽Ⅴ295、定位槽Ⅵ296上。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步地详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种平卧式弧形闸门***，包括弧形闸门、闸墩（2）、导轨（28）、拦污栅（3）和清污网（4），其特征在于：

所述弧形闸门包括门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11），门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）为等厚弧形钢结构，两者上下游弧面同圆心，弧度均为90°；所述门叶Ⅰ（1）靠近右侧闸墩（2），包括挡水面（12）和溢流面（13），所述挡水面（12）位于门叶Ⅱ（11）与门叶Ⅰ（1）连接侧，挡水面（12）顶端与闸墩（2）外侧高度一致，所述溢流面（13）为门叶Ⅰ（1）中间端的凹陷隘口，溢流面（13）顶端低于挡水面（12），与闸墩（2）内侧高度一致，挡水面（12）和溢流面（13）顶端均设有吊点（112），门叶Ⅰ（1）底部左右两端设有凹槽，存放移动机构；所述门叶Ⅱ（11）靠近左侧闸墩（2），门叶Ⅱ（11）与门叶Ⅰ（1）为镜像对称结构，弧形闸门底端上下游侧还设有底止水封（172）；

所述闸墩（2）布置于河道两侧，为空腔式挡墙结构，闸墩（2）中间为空腔，外壁为钢筋混凝土结构，还包括门槽（21）、连通阀（22）、工作桥（23）和底板（24），所述门槽（21）处于两侧闸墩（2）上游端，位于弧形闸门进入闸墩（2）的位置，贯穿闸墩（2）外壁，所述连通阀（22）处于两侧闸墩（2）下游端，位于闸墩（2）底部位置，贯穿闸墩（2）外壁，连通闸墩（2）内部空腔与下游河道，所述底板（24）位于弧形闸门和闸墩（2）底部，底板（24）上还设有滑槽（27），所述滑槽（27）截面为矩形，宽度与弧形闸门厚度相匹配，滑槽（27）布置路径呈弧形，与弧形闸门运动路径相匹配，所述工作桥（23）布置于闸墩（2）上方，位于闸墩（2）下游端，工作桥（23）上设有活塞杆（25），活塞杆（25）后端与工作桥（23）上的底座（26）铰接；

所述导轨（28）为工字钢结构，导轨（28）布置路径为弧形，与滑槽（27）走向相匹配，导轨（28）布置于滑槽（27）底面下方的底板（24）内，其顶端外露于滑槽（27）底面上方；

所述拦污栅（3）布置于弧形闸门的溢流面（13）下游侧，由顶环（31）、底环（32）和导流片（33）组成，所述顶环（31）和底环（32）均为圆弧形且水平布置，顶环（31）布置高度略低于挡水面（12）上表面高度，底环（32）下侧与溢流面（13）上表面平齐，顶环（31）和底环（32）通过钢杆固定在弧形闸门上，所述导流片（33）为复数个长度不同的条形片，上端连接顶环（31）、下端连接底环（32），导流片（33）在两者沿一定走向布置；

所述清污网（4）布置在两侧闸墩（2）空腔上部，还包括网架（41），所述网架（41）一侧固定于闸墩（2）外侧顶部，另一侧与弧形闸门的溢流面（13）上游侧相贴合，网架（41）下部固定清污网（4）。

2.根据权利要求1所述的一种平卧式弧形闸门***，其特征在于：所述门叶Ⅰ（1）还包括连接面（111），所述连接面（111）为门叶Ⅰ（1）最右端的凸出面，与挡水面（12）高度一致，连接面（111）顶端还设有铰接座（15），与活塞杆（25）顶端铰接。

3.根据权利要求1所述的一种平卧式弧形闸门***，其特征在于：所述弧形闸门还包括门榫（18）和门卯（16），所述门榫（18）为弧形闸门上游面的一道条形结构，门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）的连接处均设有一道门榫（18），所述门卯（16）为门榫（18）靠近闸墩（2）侧的一道凹槽；所述门榫（18）从上至下依次设有复数个螺孔（161），所述螺孔（161）贯穿门榫（18）两侧，门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）上的螺孔（161）相对应且孔径一致，所述螺孔（161）内布置有螺钉（164），位于门叶Ⅰ（1）的门卯（16）布置有与螺钉（164）对应的螺杆（165），螺杆（165）嵌固于门卯（16）内侧，外部端头设有与螺孔（161）相匹配的螺纹。

4.根据权利要求1所述的一种平卧式弧形闸门***，其特征在于：所述门槽（21）内两侧均由直线段和圆弧段组成，所述直线段位于中间端，两侧直线段之间距离与弧形闸门厚度相配合，所述圆弧段位于门槽（21）入口端与出口端，分别与闸墩（2）内壁和外壁平滑过渡，门槽（21）内两侧还设有侧止水封（171）。

5.根据权利要求1所述的一种平卧式弧形闸门***，其特征在于： 所述移动机构为布置于门叶Ⅰ（1）和门叶Ⅱ（11）底部的行走轮（17），该行走轮（17）轮心分别位于门叶Ⅰ（1）和门叶Ⅱ（11）弧形长度的1/4和3/4处，行走轮（17）通过轮轴（173）支撑上部弧形闸门，行走轮（17）下部凹槽与导轨（28）上部卡接。

6.根据权利要求1所述的一种平卧式弧形闸门***，其特征在于：所述导轨（28）还包括11个定位槽，所述定位槽是位于导轨（28）上弧形凹槽，其与行走轮（17）的轮径曲率相匹配，其凹槽最低点位于导轨（28）圆弧长度的1/12、2/12、3/12、4/12、5/12、6/12、7/12、8/12、9/12、10/12、11/12处。

7.根据权利要求1所述的一种平卧式弧形闸门***，其特征在于：所述顶环（31）的曲率大于底环（32），顶环（31）靠近挡水面（12）的一端位于底环（32）下游侧，顶环（31）另一端与底环（32）位于同一竖直线上，两者间的导流片（33）形成扭面，引导水流朝向两侧闸墩（2）方向。

8.权利要求1至7任一项所述的一种平卧式弧形闸门***的清污运行方法，其特征在于：

过程1：

弧形闸门正常挡水时，门叶Ⅰ（1）和门叶Ⅱ（11）的挡水面（12）位于河道中间并对称分部，阻挡上游水流和漂浮垃圾下泄，门叶Ⅰ（1）和门叶Ⅱ（11）的溢流面（13）位于两侧闸墩（2）内部，门槽（21）内两侧的侧止水封（171）与弧形闸门上下游面紧密贴合，提高门槽（21）止水效果；

通过螺帽（163）与门叶Ⅰ（1）的门卯（16）内的螺钉（164）顶端旋接，对门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）的门榫（18）提供压力，该过程中，门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）处于连接固定状态，布置于门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）连接侧的止水橡胶（162）被压实起到止水防渗效果；

弧形闸门底部的四个行走轮（17）底部分别位于定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295）上，布置于弧形闸门底部上下游侧的底止水封（172）被弧形闸门压实于滑槽（27）上，提高弧形闸门底部止水效果；

连通阀（22）处于开启状态，闸墩（2）内部与下游河道连通，两者水位一致，平衡闸墩（2）内外水压力；

过程2：

弧形闸门过水进行河道左侧清污时，在过程1的基础上，活塞杆（25）收缩，驱动弧形闸门沿滑槽（27）内的导轨（28）向右侧闸墩（2）移动，直至弧形闸门底部的四个行走轮（17）底部分别位于定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295）、定位槽Ⅵ（296）上，在移动过程开始阶段，四个行走轮（17）同时离开定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295），在移动过程中，四个行走轮（17）底部位于导轨（28）顶端，弧形闸门的重量转移至导轨（28）上，降低了移动过程中底止水封（172）与滑槽（27）间的摩擦损耗，在移动过程结束阶段，四个行走轮（17）位于定位槽②（2921）、定位槽③（2931）、定位槽④（2941）、定位槽⑤（2951）上，弧形闸门的重量转移至底止水封（172）上，底止水封（172）被弧形闸门重新压实，起到止水效果；

上游河道水流携带漂浮垃圾通过门叶Ⅱ（11）的溢流面（13）下泄，并产生船吸效应，不断吸引上游河道漂浮垃圾进入门叶Ⅱ（11）的溢流面（13）；

漂浮垃圾被布置于溢流面（13）下游面的拦污栅（3）拦截，下泄水流冲击导流片（33），产生朝向左侧闸墩（2）的推力，进入下游河道或闸墩（2）内部空腔；

拦污栅（3）内拦截并聚集的漂浮垃圾受到下泄水流的推动力，在呈扭面布置的导流片（33）引导作用下进入左侧闸墩（2）内部空腔，被布置于闸墩（2）空腔上部的清污网（4）收集；

过程3：

弧形闸门过水进行河道右侧清污时，在过程1的基础上，活塞杆（25）伸长，驱动弧形闸门沿滑槽（27）内的导轨（28）向左侧闸墩（2）移动，直至弧形闸门底部的四个行走轮（17）底部分别位于定位槽Ⅰ（291）、定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）上，在移动过程开始阶段，四个行走轮（17）同时离开定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295），在移动过程中，四个行走轮（17）底部位于导轨（28）顶端，弧形闸门的重量转移至导轨（28）上，降低了移动过程中底止水封（172）与滑槽（27）间的摩擦损耗，在移动过程结束阶段，四个行走轮（17）位于定位槽①（2911）、定位槽②（2921）、定位槽③（2931）、定位槽④（2941）上，弧形闸门的重量转移至底止水封（172）上，底止水封（172）被弧形闸门重新压实，起到止水效果；

上游河道水流携带漂浮垃圾通过门叶Ⅰ（1）的溢流面（13）下泄，并产生船吸效应，不断吸引上游河道漂浮垃圾进入门叶Ⅰ（1）的溢流面（13）；

漂浮垃圾被布置于溢流面（13）下游面的拦污栅（3）拦截，下泄水流冲击导流片（33），产生朝向右侧闸墩（2）的推力，进入下游河道或闸墩（2）内部空腔；

拦污栅（3）内拦截并聚集的漂浮垃圾受到下泄水流的推动力，在呈扭面布置的导流片（33）引导作用下进入右侧闸墩（2）内部空腔，被布置于闸墩（2）空腔上部的清污网（4）收集。

9.根据权利要求8所述的清污运行方法，其特征在于：

门叶Ⅰ（1）检修时，在过程1的基础上，活塞杆（25）收缩，驱动弧形闸门沿滑槽（27）内的导轨（28）向右侧闸墩（2）移动，直至门叶Ⅰ（1）完全进入右侧闸墩（2）内部空腔，由门叶Ⅱ（11）发挥挡水作用；

在右侧闸墩（2）上方通过连杆关闭连通阀（22），通过水泵将右侧闸墩（2）内部空腔积水排至下游河道，进行门叶Ⅰ（1）检修；

门叶Ⅰ（1）更换方式为：在上述过程基础上，将螺帽（163）由螺钉（164）侧旋转移动至螺杆（165）侧，解除门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）的连接，通过门叶Ⅰ（1）顶部的吊点（112）吊升，进行后续操作；

该过程中，四个行走轮（17）由初始位于定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295）上，到过程完成位于定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295）、定位槽Ⅵ（296）上；

该过程中，门叶Ⅱ（11）下游侧的拦污栅（3）一直发挥拦截上游河道漂浮垃圾的功能；

门叶Ⅱ（11）检修时，在过程1的基础上，活塞杆（25）伸长，驱动弧形闸门沿底板（24）上的滑槽（27）移动，直至门叶Ⅱ（11）完全进入左侧闸墩（2）内部空腔，由门叶Ⅰ（1）发挥挡水作用；

在左侧闸墩（2）上方通过连杆关闭连通阀（22），通过水泵将左侧闸墩（2）内部空腔积水排至下游河道，进行门叶Ⅱ（11）检修；

门叶Ⅱ（11）更换方式为：在上述过程基础上，将螺帽（163）由螺钉（164）侧旋转移动至螺杆（165）侧，解除门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）的连接，通过门叶Ⅱ（11）顶部的吊点（112）吊升，进行后续操作；

该过程中，四个行走轮（17）由初始位于定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295）上，到过程完成位于定位槽Ⅰ（291）、定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）上；

该过程中，门叶Ⅰ（1）下游侧的拦污栅（3）一直发挥拦截上游河道漂浮垃圾的功能。

10.根据权利要求9所述的清污运行方法，其特征在于：

弧形闸门全开排洪时，在过程1的基础上，活塞杆（25）伸长，驱动弧形闸门沿底板（24）上的滑槽（27）移动，直至门叶Ⅱ（11）完全进入左侧闸墩（2）内部空腔，关闭左侧连通阀（22），通过水泵将闸墩（2）内部空腔积水排至下游河道，移除清污网（4），解除门叶Ⅰ（1）与门叶Ⅱ（11）的连接，打开左侧连通阀（22），活塞杆（25）缩短，驱动门叶Ⅰ（1）进入右侧闸墩（2）内部空腔，至此，河道完全畅通；

该过程中，四个行走轮（17）由初始位于定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅲ（293）、定位槽Ⅳ（294）、定位槽Ⅴ（295）上，到过程完成位于定位槽Ⅰ（291）、定位槽Ⅱ（292）、定位槽Ⅴ（295）、定位槽Ⅵ（296）上。

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