一种维持上游水域稳定性的蓄水闸及其使用方法

技术领域

本发明属于蓄水闸技术领域，具体涉及一种维持上游水域稳定性的蓄水闸及其使用方法。

背景技术

随着我国竞技体育和全民体育水平的提高，民众对于各种体育项目的关注度和参与度越来越高。其中，在沿海城市大力发展水上运动项目，既利用了沿海沿河的先天优势，又有利于水上运动的普及发展。目前，部分水上运动场所利用河流和入海口的先天优势，在下游建立蓄水闸，当蓄水闸关闭时，在上游形成水上运动的水域，进行皮划艇、帆船、帆板等运动训练或比赛，不进行训练或比赛时，开启蓄水闸，正常通航或河水入海。

由于水上运动的竞技性特点，对水域的水面情况有严格的要求，例如对于水流速度、风浪等级、水面稳定性，都有较高的要求，才能保证训练或比赛正常进行，且保证训练或比赛结果的准确性、一致性和公平性。然而，为了保证上游水域满足上述要求，在较多情况下，蓄水闸需要在训练或比赛全程中保持关闭状态，以保证上游水域的稳定状态。但是，在此期间，蓄水闸无法满足船只通航的需求，对渔业或船运业造成一定的影响，损害了渔业或船运业的经济利益，这是亟待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种维持上游水域稳定性的蓄水闸及其使用方法，第一方面，所述维持上游水域稳定性的蓄水闸分为左右两部分，右部分的宽度小于左部分的宽度，右部分用于船只通航；

所述蓄水闸包括左边墩、中墩和右边墩，所述左边墩和中墩之间设有若干扇左闸门，左闸门的下方设有若干块左底板；所述右边墩和中墩之间设有若干扇右闸门，右闸门的下方设有若干块右底板；

所述左闸门和右闸门均为合页闸门，所述右底板的顶高程低于海拔0m，便于船只通过。

本发明所述的蓄水闸，在闸门立起时蓄水，在上游形成稳定水域，用于开展水上运动，在运动结束后开闸放水，不影响河流入海和船只通航。本发明选择合页闸门，在防汛要求不高的河流入海口，合页闸门可以满足防汛要求，且具有开闸关闸速度快的优点，闸门可无级调节高度，进而调节上游水上运动水域的深度。所述的蓄水闸在常规蓄水合页坝的基础上，沿整个坝体宽度，即沿河道宽度方向，将河道分为左右两部分，中间以中墩作为分隔，左边部分较宽，右边部分较宽，将右边部分开辟为船只航道。船只通航时，只需打开右闸门，将泄水量保持在较小范围内，右闸门在船只通航时的泄水量对上游水域的影响较小，有助于保持上游水域的整体稳定性。同时，右底板顶高程低于零海拔高度，右底板的高度较低有利于船只的通过。

可选的，所述右部分的上游设置铺盖段，所述铺盖段为钢筋混凝土结构，铺盖段的顶高程与右底板的顶高程相同。

由于右部分为船只航道，其底部需要经常承受船只航行带来的水流冲刷，尤其是，右闸门相比于左闸门会有较高频率的开启和关闭，更造成右部分的航道水流冲刷严重，所以在右底板的上游侧设置铺盖段，延长渗径长度以达到防渗目的，同时提高右部分的防冲性能。

可选的，所述左边墩为空箱挡墙型式，顺水流方向设置，且顺水流方向平均分为两段，分别为左上游边墩和左下游边墩，左上游边墩和左下游边墩之间设有第一分缝。

可选的，所述左闸门的宽度大于右闸门的宽度，右闸门较小，便于根据通航船只宽度的大小，灵活调整开启的右闸门的数量，尽量较小开闸的宽度。

可选的，相邻的左底板之间设有第二分缝，每块左底板对应2-3扇左闸门。

可选的，所述右边墩为C35钢筋混凝土，且内部设有控制室和泵房，所述泵房的上游侧设有水泵平台，用于安装水泵，水泵的进水口位于右边墩的下游侧，水泵的出水口位于右边墩的上游侧，进水口设有栅格网槽和拦污栅，用于过滤进水。

可选的，所述控制室的内部设置水泵控制装置、液压站和闸门控制装置，控制室的上、下游各设有一个通风口，并配有风机，用于设备散热。

可选的，所述铺盖段的下游侧连接右底板；右底板为C35钢筋混凝土，且顺水流方向长度等于右边墩；相邻的右底板之间设有第二分缝，每块右底板对应2-3扇右闸门。

所述左闸门和右闸门均为合页闸门，左底板和右底板在顺水流方向上均被闸门分为前后两部分，前部分的底板顶高程高于后部分的底板顶高程，便于开闸放水时，河水顺利流出，合页闸门的升降装置设在后部分的底板上。

可选的，所述中墩为C35钢筋混凝土，且顺水流方向长度等于左上游边墩。

可选的，所述中墩的下方设有中底板，结构与左底板相同，中底板两侧设有第二分缝，并与相邻的左底板和右底板衔接。

可选的，所述左底板的下游侧设有左消力池，右底板的下游侧设有右消力池，左消力池和右消力池的下方均设有池底板，且池底板的上游段厚度大于下游段。

优选的，所述右消力池的池底板的顶高程低于左消力池的池底板的顶高程，便于配合右底板，使船只顺利通航，而无搁浅危险。

进一步可选的，所述左消力池和右消力池的下游段均设有若干排排水管，用于进一步泄流，减少扬压力；所述排水管竖直设置，排水管顶部的进水孔处于池底板的上表面，每排排水管左右错开设置。

可选的，所述第一分缝内设有不锈钢止水槽，不锈钢止水槽内由闭孔泡沫板填缝，填缝后，在不锈钢止水槽内灌注沥青。

可选的，所述第二分缝的内部填充闭孔泡沫塑料板，第二分缝的中部设有止水橡胶层，所述止水橡胶层垂直于第二分缝，且嵌入左右相邻的两块底板。

优选的，所述右底板的上游侧设有红外感应装置，右底板的上游段设有下开式堰门，且红外感应装置与下开式堰门之间的距离不小于5m。

可选的，所述排水管延伸至下开式堰门与右闸门之间，且排水管上设有排水水泵，排水管的出水孔处于下开式堰门与右闸门之间的右底板的上表面，将左消力池和右消力池中的水引流至下开式堰门与右闸门之间的区域，辅助所述泵房的水泵向下开式堰门与右闸门之间的区域注水。

进一步可选的，所述排水管的管道中连接储水坑，当下开式堰门与右闸门之间的区域无需注水时，临时储存由于闸门开启而倾泄的大量河水。

第二方面，所述蓄水闸的使用方法，包括以下步骤：

S100：左闸门和右闸门立起蓄水，在所述蓄水闸的上游形成水上运动水域；

S200：当有船只需要穿过所述蓄水闸通航时，分为两种情况：

船只入海：(一)船只靠右驶入铺盖段，根据船只最宽处的宽度，确定打开的右闸门的扇数；

(二)由于入海前右闸门上游侧水流平稳，可以允许船只驶近右闸门时再开启对应扇数的右闸门；开启对应扇数的右闸门，船只顺流而下，经过右闸门、右消力池和右海漫后，驶入大海；

开闸时，所述泵房的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，同时，河流上游不断有入海方向的河水填补；

(三)船只通过后立即关闭右闸门，由于合页闸门的开关速度快，可以尽量减少开闸后河水损失对上游运动水域的影响；

船只回航：(四)船只驶入左消力池的最右侧，避免右闸门开启后河水倾斜而冲击船只，根据船只最宽处的宽度，确定打开的右闸门的扇数；

(五)开启对应扇数的右闸门，船只经过右消力池、右闸门驶入，开闸时，所述泵房的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，同时，河流上游不断有入海方向的河水填补；船只通过后立即关闭右闸门。

可见，船只入海时，船只能耗较低，回航时船只能耗较高，右闸门的设立将开闸通航的影响尽量减小，同时配合河流入海流向和水泵，进一步降低开闸通航的影响。

本发明上述红外感应装置和下开式堰门的设置，能够进一步减少开闸通航的影响。优选的，所述蓄水闸的使用方法，包括以下步骤：

船只入海：(1)船只靠右驶入右底板区域，红外感应装置发出的红外线检测船只的最宽宽度，确定打开的右闸门的扇数；

(2)下开式堰门开启，船只驶入堰门后，下开式堰门关闭，开启对应扇数的右闸门，船只顺流而下，经过右闸门、右消力池和右海漫后，驶入大海，此时由于所述堰门的阻挡，所述蓄水闸上游的运动水域完全不受影响；

(3)船只通过后立即关闭右闸门，等待下一艘回航船只；

船只回航：(4)此船只驶入右消力池，根据船只最宽处的宽度，确定打开的右闸门的扇数；

(5)开启对应扇数的右闸门，此时，右闸门与所述堰门之间的水位大致与右消力池的水位相当，船只经过右消力池、右闸门驶入，船只耗能较低；

(6)船只通过后立即关闭右闸门，所述泵房的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量；当右闸门与所述堰门之间的水位大致与所述堰门的上游侧的水位相当时，所述堰门开启，船只通过堰门驶入上游水域；

可选的，若步骤(3)后无船只回航，且有船只需要入海，则(4’)所述泵房的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，当右闸门与所述堰门之间的水位大致与所述堰门的上游侧的水位相当时，进行步骤(1)-(3)的操作；

可选的，若船只回航时，此前无船只入海，则不进行步骤(4)-(6)，而进行(7)船只驶入左消力池的最右侧，避免右闸门开启后河水倾斜而冲击船只；(8)关闭所述堰门，开启右闸门，当右闸门与所述堰门之间的水位大致与右消力池水位相当时，船只经过右消力池、右闸门驶入；(9)船只通过后立即关闭右闸门，所述泵房的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，当右闸门与所述堰门之间的水位大致与所述堰门的上游侧的水位相当时，所述堰门开启，船只通过堰门驶入上游水域。

由上可见，当添加下开式堰门后，在下开式堰门与右闸门之间形成一段缓冲区域，下开式堰门起到第二道闸门的作用，消除船只通航时右闸门开启对上游运动水域的影响。同时，利用上述船只通航方法，可大幅度降低船只通过所述蓄水闸的能耗，同时提高了安全性能。

附图说明

图1为所述蓄水闸的俯视图；

图2为所述蓄水闸的左部分的剖视图；

图3为所述蓄水闸的右部分的剖视图。

附图中，1-左边墩，101-左上游边墩，102-左下游边墩，2-中墩，3-右边墩，301-控制室，302-泵房，4-左闸门，5-左底板，6-右闸门，7-右底板，8-铺盖段，9-灌注桩，10-左消力池，11-右消力池，12-排水管，13-左海漫，14-右海漫，15-下开式堰门。

具体实施方式

本实施例提供了所述的维持上游水域稳定性的蓄水闸，如图1-3所示，所述蓄水闸分为左右两部分，右部分的宽度小于左部分的宽度，右部分用于船只通航；

所述蓄水闸包括左边墩1、中墩2和右边墩3，所述左边墩1和中墩2之间设有若干扇左闸门4，左闸门4的下方设有若干块左底板5；所述右边墩3和中墩2之间设有若干扇右闸门6，右闸门6的下方设有若干块右底板7；

所述左闸门4和右闸门6均为合页闸门，所述右底板7的顶高程低于海拔0m，便于船只通过。

可选的，所述右部分的上游设置铺盖段8，所述铺盖段8为钢筋混凝土结构，铺盖段8的顶高程与右底板7的顶高程相同。

优选的，所述铺盖段8为C35钢筋混凝土，铺盖段8的下方设有C15素混凝土垫层。

可选的，所述左边墩1为空箱挡墙型式，顺水流方向设置，且顺水流方向平均分为两段，分别为左上游边墩101和左下游边墩102，左上游边墩101和左下游边墩102，之间设有第一分缝。

可选的，所述左边墩1的迎水侧墙面为竖直面，且上、下游迎水侧与面对左底板5的侧面之间采用弧面过渡，缓解河水对于左边墩1棱角处的冲刷作用。

可选的，所述左边墩1的内部回填砂性土，回填顶高程与左边墩1顶高程之比为1:(1.2-1.4)，保证左边墩1有足够强度，抵御洪水的侵袭。

可选的，所述左闸门4的宽度大于右闸门6的宽度，右闸门6较小，便于根据通航船只宽度的大小，灵活调整开启的右闸门6的数量，尽量较小开闸的宽度。

可选的，所述左底板5为C35钢筋混凝土，且顺水流方向长度等于左上游边墩101；所述左底板5的上游侧和下游侧分别设有齿砍，以防止左闸门开启后，水闸过流时对河底和底板的冲刷。

可选的，相邻的左底板5之间设有第二分缝，每块左底板5对应2-3扇左闸门4。

可选的，所述右边墩3为C35钢筋混凝土，且内部设有控制室301和泵房302，所述泵房302的上游侧设有水泵平台，用于安装水泵，水泵的进水口位于右边墩3的下游侧，水泵的出水口位于右边墩3的上游侧，进水口设有栅格网槽和拦污栅，用于过滤进水；泵房302的下方设有集水坑，用于泵房检修时，容纳排出的水。当船只通过所述蓄水闸时，部分或全部右闸门6打开，造成所述蓄水闸的右部分的水部分流失，使用水泵将下游侧的水泵入上游侧，部分弥补上游侧流失的水，减少船只通航对上游运动水域造成的影响。

可选的，所述控制室301的内部设置水泵控制装置、液压站和闸门控制装置，控制室的上、下游各设有一个通风口，并配有风机，用于设备散热。

可选的，所述控制室301和泵房302均设有进出通道，通道口设置耐压水密门，保证控制室和泵房的防水性。

可选的，所述铺盖段8的下游侧连接右底板7；右底板7为C35钢筋混凝土，且顺水流方向长度等于右边墩3；相邻的右底板7之间设有第二分缝，每块右底板7对应2-3扇右闸门6。

优选的，所述右边墩3和右底板7的下方均设有若干个灌注桩9，灌注桩9为C35钢筋混凝土钻孔灌注桩，且灌注桩9底端进入强风化岩层2m以上，以克服地基砂层液化风险，提高所述蓄水闸的右部分的强度，提高船只通航的安全性。

所述左闸门4和右闸门6均为合页闸门，左底板5和右底板7在顺水流方向上均被闸门分为前后两部分，前部分的底板顶高程高于后部分的底板顶高程，便于开闸放水时，河水顺利流出，合页闸门的升降装置设在后部分的底板上。

可选的，所述中墩2为C35钢筋混凝土，且顺水流方向长度等于左上游边墩101，中墩的上游段和下游段均设有半圆形的、向内凹陷的开口，缓解水流压力对中墩2的侵蚀。

可选的，所述中墩2的下方设有中底板，结构与左底板相同，中底板两侧设有第二分缝，并与相邻的左底板和右底板衔接。

可选的，所述左边墩1和中墩2的顶高程为4-4.5m，能够抵御50年一遇的洪水。

可选的，所述左边墩1、右边墩3和中墩2的顶部设置栏杆和铺装道路，供人行走。

可选的，所述左底板5的下游侧设有左消力池10，右底板7的下游侧设有右消力池11，左消力池10和右消力池11的下方均设有池底板，且池底板的上游段厚度大于下游段，即消力池的上游段的深度小于下游段的深度；左消力池10和右消力池11的下游侧均设有凸起的尾砍。所述池底板和尾砍均为C35钢筋混凝土。

当左闸门4和/或右闸门6开闸放水时，积蓄在闸门上游侧的河水倾斜入海之前，先进入左消力池10和右消力池11，进行底流消能，避免积蓄的河水在重力落差的作用下迅速倾斜，对闸门下游侧进行强力冲刷；消力池深度的阶梯式设计，顺应河水下落时先高后低的趋势，逐级消能，最后在所述尾砍处再次消能后，河水势能基本释放完全，可以平稳顺畅地排入大海。

优选的，所述右消力池11的池底板的顶高程低于左消力池10的池底板的顶高程，便于配合右底板7，使船只顺利通航，而无搁浅危险。

进一步可选的，所述左消力池10和右消力池11的下游段均设有若干排排水管12，用于进一步泄流，减少扬压力；所述排水管12竖直设置，排水管12顶部的进水孔处于池底板的上表面，每排排水管12左右错开设置。

可选的，所述左消力池10的下游侧设有左海漫13，右消力池11的下游侧设有右海漫14，左海漫13和右海漫14均为干砌大块石海漫，且右海漫14的顶部低于左海漫13的顶部，便于配合右底板7和右消力池11，使船只顺利通航，而无搁浅危险；海漫底部由上至下依次设有碎石垫层和中粗砂垫层。

可选的，所述第一分缝内设有不锈钢止水槽，不锈钢止水槽内由闭孔泡沫板填缝，填缝后，在不锈钢止水槽内灌注沥青，待沥青凝固后，即可使用，所述第一分缝防水效果好，强度高。

可选的，所述第二分缝的内部填充闭孔泡沫塑料板，第二分缝的中部设有止水橡胶层，所述止水橡胶层垂直于第二分缝，且嵌入左右相邻的两块底板。

优选的，所述右底板7的上游侧设有红外感应装置，右底板7的上游段设有下开式堰门15，且红外感应装置与下开式堰门15之间的距离不小于5m；所述红外感应装置距离右底板7不大于1.5m，且不小于0.5m；所述红外感应装置的发射端设在右边墩3的迎水侧面，接收端设在中墩2的迎水侧面的对应位置，发射端和接收端的位置也可以彼此交换。

可选的，所述排水管12延伸至下开式堰门15与右闸门6之间，且排水管12上设有排水水泵，排水管12的出水孔处于下开式堰门15与右闸门6之间的右底板7的上表面，将左消力池10和右消力池11中的水引流至下开式堰门15与右闸门6之间的区域，辅助所述泵房302的水泵向下开式堰门15与右闸门6之间的区域注水。

进一步可选的，所述排水管12的管道中连接储水坑，当下开式堰门15与右闸门6之间的区域无需注水时，临时储存由于闸门开启而倾泄的大量河水。

所述蓄水闸的使用方法，包括以下步骤：

S100：左闸门4和右闸门6立起蓄水，在所述蓄水闸的上游形成水上运动水域；

S200：当有船只需要穿过所述蓄水闸通航时，分为两种情况：

船只入海：(一)船只靠右驶入铺盖段8，根据船只最宽处的宽度，确定打开的右闸门6的扇数；

(二)由于入海前右闸门6上游侧水流平稳，可以允许船只驶近右闸门6时再开启对应扇数的右闸门6；开启对应扇数的右闸门6，船只顺流而下，经过右闸门6、右消力池11和右海漫14后，驶入大海；

开闸时，所述泵房302的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，同时，河流上游不断有入海方向的河水填补；

(三)船只通过后立即关闭右闸门6，由于合页闸门的开关速度快，可以尽量减少开闸后河水损失对上游运动水域的影响；

船只回航：(四)船只驶入左消力池10的最右侧，避免右闸门6开启后河水倾斜而冲击船只，根据船只最宽处的宽度，确定打开的右闸门6的扇数；

(五)开启对应扇数的右闸门6，船只经过右消力池11、右闸门6驶入，开闸时，所述泵房302的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，同时，河流上游不断有入海方向的河水填补；船只通过后立即关闭右闸门6。

本发明上述红外感应装置和下开式堰门15的设置，能够进一步减少开闸通航的影响。优选的，所述蓄水闸的使用方法，包括以下步骤：

船只入海：(1)船只靠右驶入右底板7区域，红外感应装置发出的红外线检测船只的最宽宽度，确定打开的右闸门6的扇数；

(2)下开式堰门15开启，船只驶入堰门后，下开式堰门关闭，开启对应扇数的右闸门6，船只顺流而下，经过右闸门6、右消力池11和右海漫14后，驶入大海，此时由于所述堰门的阻挡，所述蓄水闸上游的运动水域完全不受影响；

(3)船只通过后立即关闭右闸门6，等待下一艘回航船只；

船只回航：(4)此船只驶入右消力池11，根据船只最宽处的宽度，确定打开的右闸门6的扇数；

(5)开启对应扇数的右闸门6，此时，右闸门6与所述堰门之间的水位大致与右消力池11的水位相当，船只经过右消力池11、右闸门6驶入，船只耗能较低；

(6)船只通过后立即关闭右闸门6，所述泵房302的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量；当右闸门6与所述堰门之间的水位大致与所述堰门的上游侧的水位相当时，所述堰门开启，船只通过堰门驶入上游水域；

可选的，所述排水水泵将左消力池10和右消力池11中的水引流至下开式堰门15与右闸门6之间的区域，辅助所述泵房302的水泵向下开式堰门15与右闸门6之间的区域注水。

可选的，若步骤(3)后无船只回航，且有船只需要入海，则(4’)所述泵房302的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，当右闸门6与所述堰门之间的水位大致与所述堰门的上游侧的水位相当时，进行步骤(1)-(3)的操作；

可选的，若船只回航时，此前无船只入海，则不进行步骤(4)-(6)，而进行(7)船只驶入左消力池10的最右侧，避免右闸门6开启后河水倾斜而冲击船只；(8)关闭所述堰门，开启右闸门6，当右闸门6与所述堰门之间的水位大致与右消力池11水位相当时，船只经过右消力池11、右闸门6驶入；(9)船只通过后立即关闭右闸门6，所述泵房302的水泵开始工作，弥补因开闸而损失的水量，当右闸门6与所述堰门之间的水位大致与所述堰门的上游侧的水位相当时，所述堰门开启，船只通过堰门驶入上游水域。