[發明專利]水位調節自動翻轉堰

在審

• 申請號: 201710493924.3
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107268546A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 周澤楷;周衛國
• 申請（專利權）人: 周衛國
• 主分類號: E02B7/40
• 分類號: E02B7/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明屬于水利基礎設施，尤其是涉及到一種能夠根據水位高低轉換堰體擺放形式并達到蓄水或安全行洪的水位調節自動翻轉堰。

背景技術：

人們為了充分利用河流中的水流，通常修筑各種各樣擋水堰體。目前使用的擋水堰體一般采用固定式擋水結構、橡膠壩或液壓鋼板壩等形式；固定式擋水堰體由于堰體高度固定，在汛期存在阻礙行洪，并可能使河床抬高，形成洪澇災害；橡膠壩或液壓鋼板壩雖然能夠解決河道行洪障礙、減少河床抬高的問題，但仍存在操作運行管理困難、運行成本高等缺點。

發明內容：

本發明的目的就是為克服上述問題為市場提供一種結構科學、施工簡單、節省成本、使用安全方便的可根據水位高低實現堰體自動翻轉，從而及時調節水位，達到高水位安全行洪、低水位蓄水的全自動水位調節翻轉堰體。

本發明的技術方案是：自動翻轉堰體包括固定堰基和活動堰體組成，所述活動堰體分為擋水堰體和配重堰體兩部分，并在擋水堰體和配重堰體交接處下游側設置與橫軸形成隅合的圓形凹槽，橫軸固定安裝在固定堰基迎水側頂角處。

本發明的有益效果是：由于在固定堰基上設置了活動堰體，當堰前水位升至設計水位時，活動堰體所受水壓力產生的翻轉力矩超過配重堰體的重力產生的穩定力矩，從而使活動堰體自動翻轉至水平位置，增大溢流量，達到及時泄洪的目的。當水位降至一定高度后，活動堰體在配重堰體自身重力作用下，自動翻轉復位，從而實現攔蓄河水，獲得更多的儲水空間。通過調整垂直堰體的結構形式及高低和配重堰體的結構形式及重量，可以實現不同的蓄水高度，具有結構科學、施工簡單、節省成本、使用安全方便等優點，具有廣泛的推廣和應用價值。

下面結合附圖對本發明作進一步描述。

附圖說明：

圖1為本發明剖面結構示意圖；

圖2為本發明擋水狀態剖面結構示意圖及受力示意圖；

圖3為本發明泄洪狀態剖面結構示意圖及受力示意圖。

圖中：1為固定堰基，2為擋水堰體，3為配重堰體，4為橫軸，5為水面。

具體實施方式：

如圖1所示，水位調節自動翻轉堰是由固定堰基1和活動堰體組成，所述活動堰體分為擋水堰體2和配重堰體3兩部分，并在擋水堰體2和配重堰體3交接處下游側設置與橫軸4形成隅合的圓形凹槽，橫軸4固定安裝在固定堰基1迎水側頂角處。實施本發明時，在河流需要擋水的地方砌筑水位調節自動翻轉堰，由于處于垂直狀態的擋水堰體2側面所受水壓力以及處于水下的配重堰體3下表面所受水壓力產生翻轉力矩小于配重堰體3上表面和側表面所受水壓力以及自身重力產生抵抗翻轉的穩定力矩，從而使擋水堰體2處于垂直擋水狀態（如圖2所示），達到蓄水的目的。當洪水來臨時，隨著水位的不斷增高，擋水堰體2所受水壓力隨之不斷增大，處于垂直狀態的擋水堰體2側面所受水壓力以及處于水下的配重堰體3下表面所受水壓力產生翻轉力矩達到大于配重堰體3上表面和側表面所受水壓力以及自身重力產生抵抗翻轉的穩定力矩時，活動堰體則自動繞轉軸4旋轉使擋水堰體2至水平疊放于固定堰基1上（如圖3所示），達到排澇泄洪的目的。當堰前水位降低至一定高度時，通過配重堰體3的重力產生的力矩反方向翻轉，恢復至初始擋水蓄水狀態。

為了方便理論計算，將擋水堰體和配重堰體都抽象為矩形，忽略擋水堰體上方水壓（產生力矩的力臂小，對于整體計算影響不大），忽略擋水堰體下游側水壓力。

下面列出截取單位長度（1m）的堰體翻轉平衡的計算式（如圖2所示），設定：

P₁-擋水堰體所受水平水壓力；

P₂-配重堰體所受水平水壓力；

P₃-配重堰體所受垂直水壓力；

P₄-配重堰體所受浮托力；

G₁-擋水堰體重量；

G₂-配重堰體重量；

h-堰上水頭；

h₁-擋水堰體高；

w₁-擋水堰體寬；

-擋水堰體材料平均密度；

-配重堰體高；

-配重堰體寬；

-配重堰體材料平均密度；

-轉軸半徑；

長度單位都為m，密度單位都為；

水密度，重力加速度g=，

翻轉力矩=P₁×P₁力臂+P₄×P₄力臂。