渠口拦污栅设计关键问题探讨

科学技术创新2020.14
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位的扫描。

最后，以最小二乘法为基础确定边界点，
并对其进行拟合，使其成为圆周，对圆心位置进行准确的计算。

3.4实验与分析。

实验的主要目的就是发挥机器视觉的作用，对工件的特征进行快速的识别。

在进行识别时需要结合原始图像对跟踪工件的局部图像进行选取，使其成为模板图像。

以局部图像作为模板，在原始图像中进行快速的区域匹配，
并确定好原点，围绕原点建立稳定的坐标系。

然后确定明确的搜索范
围，结合提取的特征对区域形状进行针对性的提取，
而环形区域最为符合。

对全部目标特征进行搜索，
并准确提取工件的特征。

该步骤与离线学习过程相似。

每次使用非常方便，
不需要进行反复的学习，一般一次为最合适的学习频率。

通过离线学习，系统可以准确获取工件的相对位置，避免工件在识别过程中发生位置变化，保持工件的稳定性，ROI 可以准确确定最佳的位置。

随着离线学习时间的不断延长，视觉系统进行匹配后可以完成相关操作步骤，准确确定需要识别的特征。

3.5结果分析。

经过离线学习后，需要对形状特征进行提取。

明确具体的特征后经过离线学习建立坐标系，对工件进行实时的跟
踪，以获取完成的形状信息。

只有保证离线学习的合理性，
才能在第一时间确定目标特征，
并获取全部的信息。

在使用图像采集卡进行图像采集时，需要对采集速度进行针对性的调整，保证每幅图都可以保持相同的采集速度。

摄像头采集
一幅图像大概需要20ms 。

对程序进行合理的优化，
使图像采集和处理可以在同一时间进行，并且图像处理速度需要快于图像采集，
以保证图像的真实性和稳定性，避免图像在处理过程中发生抖动。

当
物体运动速度低于极限速度时，
可以对圆心的位置进行明确。

4空间坐标的获取
通过观察图像可以获取完整的二维信息，程序中所有使用的坐标均以像素为单位，机器人在空间运动过程中对图像进行科学的处理，使其可以转换成三维空间坐标，在对其进行计算时需要遵循相关步骤。

机器人定位基准需要以工件圆孔的圆心为主，圆心世界坐标
为A （X ，Y ，Z ）。

当圆心与视觉图像紧密融合时，
就可以确定机器人的位置。

标定摄像机，准确获得投影矩阵。

简单来说就是图像中的两个像素之间的距离与世界坐标系可以相互转换。

摄像机对图像进行全方位的拍摄，并根据拍摄的信息明确图像中圆心的坐标，计算与图像中心的总体偏移值。

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渠口拦污栅设计关键问题探讨
陈国辉
（石家庄市冶河灌区引岗管理处，
河北石家庄050000）1概述
引岗渠以岗南水库和冶河为水源，在石家庄市西部山区蜿蜒近102公里到达元氏县八一水库。

干渠设计流量22立方米/秒，直接灌溉面积18.5万亩，受益面积56万亩。

灌区同时为石
家庄市动物园、龙泉湖生态湿地、
龙凤湖、太平河和西部长青景区提供生态用水。

因渠道跨三个县区，
而且大多流经山区，沿线的垃圾和柴草很多，经常随水流在支渠口造成堆积，
影响供水，造成很大的安全隐患。

需要在支渠口设置拦污栅解决拦污问
题。

本文对渠道拦污栅的布置方式、
拦污栅的结构设计、拦污栅防锈处理等问题逐一进行了探讨。

2拦污栅布设方式
拦污栅是设置在进口处的防护设施，用以拦阻水流挟带的飘浮物进入水泵、闸阀和渠道等设施，防止发生供水事故。

拦污栅布设位置要因地制宜，充分考虑地形水流等因素，要求过栅水流要平顺，水头损失要小，同时如果是人工清污要考虑架设工作清污桥，以便于清污操作和安装检修。

2.1拦污栅平面布置。

拦污栅平面布置上又可分为直线型，折线型和曲线型，因为直线型的结构简单，造价低，易满足过栅
流速的要求，故通常采用这种型式拦污栅布置形式，
在纵剖面上的型式有垂直式，斜坡式和折线式,一般采用倾斜布置，
拦污栅布设角度要和周边渠墙倾角一致，
并且不能超过渠墙，否则会造成干渠柴草堆积，影响干渠行水安全。

倾斜布置摘要：（1）合理选择了渠口拦污栅的布设方式、清污方式、平面布置方式，采用直立倾斜外置式布设，设置清污桥，采用电动
启闭机，人工清污。

（2）设计拦污栅的框架结构及固定方式，选择22a 的槽钢焊接固定，横梁间距120mm 。

（3）栅条计算及安装方
式：采用120mm ×80mm ×8mm 扁钢带焊接固定，栅条中心距取150mm ，向下游偏十五度安装。

（4）拦污栅防锈方式选择，采用刷涂
法，底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE ）防锈涂料,面漆采用氟涂料（CTFE ）。

关键词：水利工程；渠口拦污栅设计；拦污栅布设方式；拦污栅结构设计；拦污栅防锈处理
中图分类号：TV732.2文献标识码：A 文章编号：2096-4390（2020）14-0104-02104--
2020.14科学技术创新
的另一个好处是扩大了拦污栅面积，降低了过栅流速，使过栅水流更加平顺，降低了水头损失。

同时倾斜布置污物更集中于拦污栅上部，更方便清污操作。

2.2拦污栅布设形式。

布设形式分为内置式和外置式，布设位置和污物清理方式相联系，作为渠道拦污栅，应该首先采用外置式，外置式拦污面积大幅增加，清污时也便于更观察，和人工清污方式更相适应。

主要表现在两方面：一是拦污栅的高度小了，清污耙易伸至栅底，清污变得容易；二是过栅流速降低，垃圾在拦污栅上的吸附力小，更易于清除。

2.3拦污栅清污方式。

渠道拦污栅清污方式一般采用人工清污，启闭机要更换为电动，以便于操作，提高清污效率。

清污时首先要关闭闸门，随着闸门关闭，流速降低，降低了污物的附着力，然后人工站在清污桥上，用清污耙伸到栅底，顺着拦污栅栅片将污物拉出，污物顺着干渠水流流向下游。

3拦污栅的结构设计
3.1拦污栅的框架结构及固定方式。

拦污栅支承框架由横梁、边梁组成，一般采用焊接方式，拦污栅是不可拆卸的焊接结构，其栅条等距焊接在横梁上，焊接方式使拦污栅施工更简易也提高了整体的安全性。

拦污栅的强度稳定性要求横梁和边梁的焊接高度要相等，只有这样才能合理布设栅条。

首先要根据实际情况合理确定拦污栅的横梁间距、载荷跨度、拦污栅边梁跨度，再通过公式计算，确定拦污栅主梁的材料和规格，主要计算包括：通过计算横梁的载荷和内力、刚度确定横梁材质和规格；通过计算边梁载荷及内力，确定边梁截面。

以山尹村支渠为例，横梁和横梁的距离为1.2m,横梁的跨度为6m，边梁高4m，我们选择22a的槽钢完全达到设计要求。

施工时在固定边梁的渠墙和渠底上打入Φ20钢柱，钢柱距离为400mm,边梁和钢柱焊接在一起,横梁和横梁距离为1.2m，边梁和横梁保持在一个平面上，以方便栅条安装。

3.2栅条规格和安装方法确定。

栅条的截面为矩形，设计施工时最主要参数是栅距的确定；栅距过大，起不到拦污效果，过小增加过水阻力，增大水头损失，栅条间距视污物大小、多少和运用要求而定，栅距一般为50-200mm。

栅条水头损失取决于取水口结构、栅条断面形状、断面尺寸、栅条净距、进栅水流方向、污物遮挡栅条面积程度。

合理确定横梁间距、栅条中心距、计算水头，根据公式计算栅条载荷、栅条强度和栅条稳定性。

拦污栅被垃圾堵塞后，拦污栅的前后会形成水位差，从而形成的水压力，这是栅条强度的主要影响因素，如山尹村支渠根据垃圾的种类及数量，栅条和栅条的间距取150毫米，横梁和横梁的间距定为1.2米，水头定为1m，栅片采用80毫米×8毫米的扁钢，完全达到设计要求。

采用焊接方式安装栅片，栅片安装时不是垂直于横梁面，而是向下游偏十五度，这样可以减少柴草附着缠绕。

运行效果证明，这种安装方式更加科学合理。

4拦污栅防锈蚀处理工艺
4.1锈蚀机理。

拦污栅在水中工作，经常被污物缠绕，被污水浸泡，很容易发生电化学反应从而造成锈蚀，而且在水位经常变化的区域锈蚀会更加严重。

锈蚀会导致拦污栅过水面积减少，增加水头损失。

更加严重时使拦污栅的安全和稳定性受到影响，形成漏洞，失去拦污效果。

4.2拦污栅涂装前处理。

拦污栅涂装前，要先人工除锈，用刮刀、砂轮、纱布、钢丝刷等工具，先粗打，再细打，打磨时用打磨机把铁锈、焊缝药皮、焊接飞溅物、污物尘土清除干净，要求要露出金属原色，必要时可以采用喷砂除锈，效率更高，除锈更彻底。

工艺要求清洁度不低于国标8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》的St2级。

细打后再用有机溶剂清洗,用干压缩空气把水和溶剂吹干，最后在太阳底下晾晒一天。

如果表面不处理会严重影响后期涂装效果。

4.3拦污栅防锈涂装施工工艺。

拦污栅防锈处理主要用油漆刷人工刷涂。

首先刷底漆两遍，调漆时注意控制油漆的粘度和稠度，注意充分搅拌，第一遍刷的方向要一直，接茬要整齐，要勤沾，短刷，防流坠。

第一遍刷完后，等一会儿再刷第二遍，第二遍刷的方向和第一遍垂直。

这样漆膜的厚度更加均匀。

底漆涮完后凉4-8小时表干后才可刷面漆。

面漆稀料要配比合适充分搅拌，要求不流坠，不显刷纹，刷涂方式和底漆一样，也是两遍，方向垂直。

拦污栅也可采用喷涂方式涂装，要调节好压缩机压力，一般为0.4-0.7兆帕，调节好喷嘴和涂层距离，一般为100毫米，喷嘴和涂层垂直或略上倾。

喷涂时喷嘴平行移动，要保持平稳，速度一致，要求涂层均匀一致。

因喷涂漆膜较薄，要多喷几遍，每一遍要等前一遍干透再喷，干膜总厚度要求大于200μm。

涂装后要加以保护，防止污物灰尘沾染。

涂装要求颜色一致，色泽明亮，不起皱皮，不起疙瘩，无流坠、气泡，附着良好。

涂装温度为5-38度，空气温度大于40度或空气湿度大于85%时禁止涂装。

4.4拦污栅防锈涂料选择。

拦污栅防锈涂料要求附着力好，抗冲击，耐水，耐老化，抗折，耐温变，耐化学品腐蚀。

底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防锈涂料，该涂料是新型涂料，涂料的氯含量很高超过了60%,而且涂料的分子结构式中没有双键结构，氯原子在涂料中随机分布,增加了涂料的抗腐防锈特性和耐候性，也增加了附着力，更加耐磨，延长了涂料的使用寿命。

最大的好处是如果使用该涂料作为底漆可以简化除锈操作，不用除的那么彻底,使施工更加方便。

面漆采用氟涂料（CTFE），它是一种双组分的新型树脂涂料，为美国杜邦公司原产，我国二十世纪九十年代开始生产，广泛应用在国防军工领域，涂料的主要组分是三氟氯乙烯四元共聚物，涂料的特点是使用寿命很长可达十年以上，是我国使用年限最长的涂料，有多种颜色可以选择。

5结论
拦污栅对保证渠道运行安全具有重要作用，本文针对拦污栅在使用中出现的阻塞、振动和锈蚀问题，优化拦污栅的布设方式，采用外置式布设，设置清污桥，采用电动启闭机，人工清污。

通过计算主梁采用22a的槽钢焊接，栅条中心距取150mm，栅片采用80毫米×8毫米的扁钢，优选防锈涂料，底漆采用高氯化聚乙烯（HCPE）防锈涂料，面漆采用氟涂料（CTFE），以上措施的采用提高了提高拦污栅的安全性，更便于施工，清污更方便，提高了工作效率，确保渠道运行安全，取得良好的社会和经济效益。

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