1.本发明涉及河流的控泄领域，尤其是涉及一种多沙河流的深孔控泄结构。
背景技术：2.近年来，多沙河流（如黄河）常采用降低水位排沙的方法来延长水库拦沙库容运行年限，使库区粗颗粒高硬度泥沙通过流道闸孔排入下游。然而，低水位排沙运行方式对弧形闸门底缘及流道底部产生更加严重频繁的磨蚀破坏。具体地：在开闸控泄时，通过控制闸门底缘的高度来控制下泄流量，在此过程中含沙量较大的高速水流直接与闸门底缘接触，高速水流通过闸门底缘后突然扩散使水流压能瞬间转化为动能，流速突然加大，对闸门底缘产生空蚀破坏；目前，闸室流道的闸孔尺寸多为方形或矩形，且闸室段宽度方向两侧采用收缩。而对于深孔泄洪排沙建筑物，布置位置低，高水头势必产生高流速，高速水流由圆形断面向方形或矩形断面行进过程中，尤其局开闸孔出流状态，流道底部两侧体型突变处高速水流产生空蚀及磨蚀破坏。
3.为此，现有技术利用螺栓在闸门底缘上加装耐磨板，螺孔周边利用环氧砂浆覆盖并磨平，然而环氧砂浆的敷面结合强度有限，导致螺栓孔附近、分缝结合部位及上部面板出现蚀坑破坏，无法从根本上解决闸门底缘和闸室的磨蚀问题。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明提供一种多沙河流的深孔控泄结构，有效避免闸室底缘和闸室流道内出现磨蚀，延长了闸门和深孔闸室流道的使用寿命。
5.为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：本发明所述的多沙河流的深孔控泄闸门，包括深孔闸室流道和设置在所述深孔闸室流道闸口处的偏心铰弧形闸门，所述偏心铰弧形闸门的面板自其底缘向上2.0～3.0m范围内采用06cr13ni4mo材料制成；偏心铰弧形闸门的门体底缘为曲线结构，其曲线方程为：。
6.有益效果是：本发明的偏心铰弧形闸门的门体采用不同材质制成，其中面板的下部采用高强度的06cr13ni4mo制成，增强门体下缘的结构强度，进而提高闸门的耐磨蚀性能；本发明通过对闸门底缘曲线进行合理的设计，闸门底缘的曲线方程采用椭圆曲线，耐磨面板底部沿水流向为椭圆长轴，耐磨面板垂直水流向为椭圆短轴，使水流通过底缘使平顺，避免高速水流在此处产生气蚀。
7.进一步地，所述深孔闸室流道自上游向下游依次为平流段、突跌段和突扩段；所述平流段位于所述偏心铰弧形闸门的上游，平流段的两第一侧墙竖向设置，两所述第一侧墙和平流段的底壁通过圆弧段连接在一起，所述底壁的中部具有一沿水流方向设置的后盖板；
所述突跌段设置在偏心铰弧形闸门的下游，且突跌段具有通气孔；所述突扩段位于偏心铰弧形闸门的下游，其具有第一突扩段和第二突扩段，所述第一突扩段的两侧墙和第二突扩段的两侧墙均向外突扩，第一突扩段设置有垂直于水流方向的第一掺气孔，第二突扩段设置有垂直于水流方向的第二掺气孔。
8.有效果是：本发明将平流段的第一侧墙竖向设置，使高速水流平顺通过平流段，有效减少高速水流对平流段侧墙的冲刷，延长侧墙的使用寿命；本发明的通气孔和掺气孔能够有效确保水舌中的掺气量，避免高速含沙逆流直接冲击闸门后侧的侧墙，减少冲蚀，延长闸后侧墙的使用寿命。
9.更进一步地，偏心铰弧形闸门的面板的厚度≥30mm，且采用耐磨材质制成，有效提高闸门下部的抗冲蚀性能，延长闸门的使用寿命；所述第一侧墙下部两米范围与平流段的底壁为采用zg06cr13ni4mo制成的一体式结构，且所述圆弧段的半径为0.3m～0.5m；平流段的第一侧墙下部和底壁采用耐磨铸件，进一步提高平流段的抗冲蚀性能；所述偏心铰弧形闸门的底缘、第一侧墙下部及平流段的底壁上均熔覆碳化钨防腐保护层，所述碳化钨防腐保护层的光洁度为6.3，提高抗冲蚀性能。
10.更进一步地，平流段的两第一侧墙下部和底壁为一体成型结构，且采用铸造zg06cr13ni4mo材料，有效保证平流段的结构强度，提高其耐冲刷性能。
11.进一步地，所述第一突扩段的每个侧壁向外突扩的长度为0.5m～0.8m，第一突扩段的每个侧壁沿水流方向的长度是0.75m～1.0m；所述第二突扩段自第一突扩段向外突扩，其向外突扩的突扩长度为0.8m～1.2m。
12.有益效果是：第一突扩段和第二第二突扩段呈台阶结构向外突扩，进一步避免高速含沙逆流冲击闸门后侧的侧墙，提高抗冲蚀性能，延长修复周期。
13.进一步地，所述第一突扩段和第二突扩段的底部沿着水流方向自所述突跌段倾斜向下延伸，确保高速泥沙水流自由下落。
14.本发明优化了偏心铰弧形闸门的底缘曲线，闸门底缘采用椭圆曲线，耐磨面板底部沿水流向为椭圆长轴，耐磨面板垂直水流向为椭圆短轴，使水流通过底缘使平顺，避免高速水流在此处产生气蚀；闸门采用耐磨材质且涂覆有碳化钨防腐保护层，提高了闸门下缘的抗冲蚀性能，延长了闸门的使用寿命。
15.本发明优化了深孔闸室流道的流道结构，提高了流道的抗冲蚀性能，深孔闸室流道的平流段的侧墙竖向设置，使高速水流平顺通过平流段，有效减少高速水流对平流段侧墙的冲刷，减少高速泥沙水流对闸门处侧墙的冲蚀；本发明在闸门底缘处设置有突跌段，突跌段后侧采用二级突扩，可通过通气孔和掺气孔对水舍补气，提高掺气量，减少高速含沙逆流对闸门后侧侧墙的冲击，延长闸后侧侧墙的使用寿命。
附图说明
16.图1是本发明所述偏心铰弧形闸门的结构示意图。
17.图2是本发明的结构示意图。
18.图3是图2的a-a向剖视图（即本发明平流段的断面图）。
19.图4是图2的b-b向剖视图（即本发明突扩段的示意图）。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
21.如图1所示，本发明所述的多沙河流的深孔控泄结构，包括深孔闸室流道和设置在深孔闸室流道闸口处的偏心铰弧形闸门1，偏心铰弧形闸门1的门体底缘为曲线结构，其曲线方程为：；偏心铰弧形闸门1的面板厚度为40mm，且自其底缘向上（即沿着图1中c向向上）2.5m高采用06cr13ni4mo材料制成，提高了闸门的结构强度，闸门下缘的抗冲蚀性能；偏心铰弧形闸门1的面板并涂覆有碳化钨防腐保护层，保护的层的光洁度为6.3，提高了门体下缘的表面平整度和耐腐蚀性能，避免沙粒滞留在闸门表面，保护闸门。
22.如图2-4所示，深孔闸室流道自上游向下游依次为平流段2、突跌段3和突扩段；平流段2位于偏心铰弧形闸门1的闸口处，平流段2的两第一侧墙2.1竖向设置，两第一侧墙2.1和平流段2的底壁通过圆弧段2.2连接在一起，底壁的中部具有一沿水流方向的注浆孔，浇筑后在注浆孔处安装后盖板2.3；平流段2的第一侧墙2.1竖向设置，使高速泥沙水流平顺通过平流段2，有效减少水流对平流段2侧墙的冲刷，延长侧墙的使用寿命；突跌段3设置在闸门的底缘处，突跌段3的底缘自平流段2的底壁向下游倾斜，突跌段3具有一垂直于水流方向的通气孔3.1，可对高速泥沙水流的水舍补充气体，提高掺气量，减少高速泥沙水流的冲蚀；突扩段设置在偏心铰弧形闸门1底缘的后侧，其具有第一突扩段4和第二突扩段5，第一突扩段4和第二突扩段5的底部沿着水流方向自突跌段3倾斜向下延伸，确保高速泥沙水流自由下落；第一突扩段4和第二突扩段5的两侧壁均向外突扩，且第一突扩段4和第二突扩段5的两侧墙为台阶状结构，第一突扩段4和第二第二突扩段5呈台阶结构向外突扩，进一步避免高速含沙水流冲击闸门后侧的侧墙，提高抗冲蚀性能；第一突扩段4设置有与水流方向垂直的第一掺气孔4.1，第二突扩段5设置有与水流方向垂直的第二掺气孔4.2，第一掺气孔4.1和第二掺气孔4.2可对高速泥沙水流补气，使水流充分掺气，进一步确保掺气量，避免高速含沙水流直接冲击闸门后侧的侧墙，延长闸后侧墙的使用寿命。
23.如图1所示，第一突扩段4和第二突扩段5的底部沿着水流方向倾斜向下游延伸，使水流产生落差以确保掺气充分，第一突扩段4和第二突扩段5的侧壁呈台阶状外扩，其中第一突扩段4向外突扩的宽度为0.5m（即垂直于水流方向的宽度为0.5m），其沿水流方向的长度是0.75m；第二突扩段5自第一突扩段4的末端向外突扩1.0m，即第二突扩段5在第一突扩段4的突扩的基础上继续突扩1.0m，第一突扩段4和第二第二突扩段5呈台阶结构向外突扩，进一步避免高速含沙水流冲击闸门下游的侧墙，避免冲蚀，延长闸门下游侧墙的使用寿命。
24.如图1所示，在实际加工时，第一侧墙2.1下部两米高度与平流段2的底壁为采用铸件材料zg06cr13ni4mo制成的一体式结构，圆弧段2.2的半径为0.5m（当然也可以是0.3～0.5m范围内的其它数值），第一侧墙2.1的上部和平流段2的顶壁采用现有常规材料即可；第一侧墙2.1的下部和底壁上涂覆有碳化钨防腐保护层f，提高了平流段2的抗冲蚀性能。
25.如图1所示，第一突扩段4的侧墙上设置有顺水流方向延伸的辅助止水带6，且辅助止水带6为p型橡胶止水带，辅助止水带6与偏心铰弧形闸门1的面板底缘相配合，有效确保闸门的密封效果；辅助止水带6靠近主止水带7，可降低退后状态的总水压力，避免闸门因射流而出现振动情况，确保闸门的稳定性。
26.本发明独特的闸门曲线及面板提高了闸门底缘的抗冲蚀性能，延长闸门的使用寿命；平流段2的断面为矩形结构，使高速泥沙水流平顺通过，减少水流对平流段2侧墙的冲刷，延长侧墙的使用寿命；在突跌段3设置通气孔3.1，当水流经过闸门处时通气孔3.1可对水舍底部补气；且第一突扩段4的侧壁上开设有第一掺气孔4.1，进一步确保水舍底部的补气，确保水流充分掺气；第二突扩段5向外突扩并具有第二掺气孔4.2，确保掺气量，避免高速含沙水流直接冲击闸门后侧的侧墙，减少空蚀，延长闸后侧墙的使用寿命，特别适用于多泥沙河流（如黄河）的排沙泄流枢纽。
27.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.最后还需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。因而，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种多沙河流的深孔控泄结构，包括深孔闸室流道和设置在所述深孔闸室流道闸口处的偏心铰弧形闸门，其特征在于：所述偏心铰弧形闸门的面板自其底缘向上2.0～3.0m范围内采用06cr13ni4mo材料制成；偏心铰弧形闸门的门体底缘为曲线结构，其曲线方程为：。2.根据权利要求1所述的多沙河流的深孔控泄结构，其特征在于：所述深孔闸室流道自上游向下游依次为平流段、突跌段和突扩段；所述平流段位于所述偏心铰弧形闸门的上游，平流段的两第一侧墙竖向设置，两所述第一侧墙和平流段的底壁通过圆弧段连接在一起，所述底壁的中部具有一沿水流方向设置的后盖板；所述突跌段设置在偏心铰弧形闸门的下游，且突跌段具有通气孔；所述突扩段位于偏心铰弧形闸门的下游，其具有第一突扩段和第二突扩段，所述第一突扩段的两侧墙和第二突扩段的两侧墙均向外突扩，第一突扩段设置有垂直于水流方向的第一掺气孔，第二突扩段设置有垂直于水流方向的第二掺气孔。3.根据权利要求2所述的多沙河流的深孔控泄结构，其特征在于：所述偏心铰弧形闸门的面板的厚度≥30mm；所述第一侧墙下部两米范围与平流段的底壁为采用zg06cr13ni4mo制成的一体式结构，且所述圆弧段的半径为0.3m～0.5m；所述偏心铰弧形闸门的底缘、第一侧墙下部及平流段的底壁上均熔覆碳化钨防腐保护层，所述碳化钨防腐保护层的光洁度为6.3。4.根据权利要求2所述的多沙河流的深孔控泄结构，其特征在于：所述第一突扩段的每个侧壁向外突扩的长度为0.5m～0.8m，第一突扩段的每个侧壁沿水流方向的长度是0.75m～1.0m；所述第二突扩段自第一突扩段向外突扩，其向外突扩的突扩长度为0.8m～1.2m。5.根据权利要求2所述的多沙河流的深孔控泄结构，其特征在于：所述第一突扩段和第二突扩段的底部沿着水流方向自所述突跌段倾斜向下延伸。
技术总结本发明公开了一种多沙河流的深孔控泄结构，包括深孔闸室流道和设置在所述深孔闸室流道闸口处的偏心铰弧形闸门，其特征在于：所述偏心铰弧形闸门的面板自其底缘向上1.5～2.0m范围内采用06Cr13Ni4Mo材料制成；偏心铰弧形闸门的门体底缘为曲线结构。本发明的偏心铰弧形闸门的门体采用不同材质制成，其中面板的下部采用高强度的06Cr13Ni4Mo制成，增强门体下缘的结构强度，进而提高闸门的耐磨蚀性能；本发明通过对闸门底缘曲线进行合理的设计，闸门底缘的曲线方程采用椭圆曲线，耐磨面板底部沿水流向为椭圆长轴，耐磨面板垂直水流向为椭圆短轴，使水流通过底缘使平顺，避免高速水流在此处产生气蚀。此处产生气蚀。此处产生气蚀。
技术研发人员：杨顺群 王振凡 陈丽晔 邢建营 朱天平 王美斋 张雪才 侯庆宏 李森
受保护的技术使用者：黄河勘测规划设计研究院有限公司
技术研发日：2022.05.19
技术公布日：2022/7/5
