专利名称：一种用于顺直型河槽的阶梯堰的制作方法
技术领域：
本发明属于水利工程技术领域，特别是关于一种用于顺直型河槽的阶梯堰。
背景技术：
在传统的河道整治工程中，片面的强调防洪功能，在横断面上改造过的河床常采用输水性能好又便于施工的单一断面，使得水流流速均一化。此外，河道疏浚工程主要关注清淤工程量，常采用裁弯取直、河道断面归一化、河道硬化等等河道整治工程，改变了河道原有的天然环境，降低了水流的曝气，水流与氧气无法充分接触，水体的自净能力非常差，水质趋于恶化，致使生态功能退化，无法为水生生物提供各种栖息、觅食、繁殖和掩蔽场所，进而不利于生态的多样性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种有利于增加生物多样性、适用性强、成本低的用于顺直型河槽的阶梯堰。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:它包括设置在第一河岸和第二河岸之间的梯形堰和/或W型堰；所述梯形堰和所述W型堰在所述第一河岸和所述第二河岸之间的河道内沿水流方向分别对应呈等腰梯形和W形，所述梯形堰的对称面和所述W型堰的对称面均与河宽的中心面重合，所述梯形堰的高度和所述W型堰的高度均低于或等于所述第一河岸的顶部和所述第二河岸的顶部所在的平面；所述梯形堰的主体部的高程和所述W型堰的主体部的高程均沿水流方向逐步增力口，且在水流下游方向形成至少一个回流区。所述梯形堰包括梯形堰顶部、梯形堰第一腰部和梯形堰第二腰部；所述梯形堰顶部位于水流上游。所述梯形堰顶部的长度占河宽长度的1/3 ;所述梯形堰第一腰部和所述梯形堰第二腰部沿河宽方向的长度也均占河宽的1/3。所述梯形堰第一腰部与所述第一河岸的夹角在20° 30°之间；所述梯形堰第二腰部与所述第二河岸的夹角也在20° 30°之间。所述梯形堰主体部的高程沿水流方向的坡度为2° 7°。所述W型堰包括W型堰第一外腰部、W型堰第一内腰部、W型堰第二内腰部和W型堰第二外腰部；所述W型堰第一外腰部与所述W型堰第一内腰部形成的交汇点构成W型堰第一顶部；所述W型堰第二内腰部与所述W型堰第二外腰部形成的交汇点构成W型堰第二顶部；所述W型堰第一内腰部与所述W型堰第二内腰部形成的交汇点构成W型堰底部；所述W型堰第一顶部和所述W型堰第二顶部位于水流上游；所述W型堰底部位于水流下游。所述W型堰第一外腰部、所述W型堰第一内腰部、所述W型堰第二内腰部和所述W型堰第二外腰部沿河宽方向的长度均为河宽的1/4。所述W型堰第一外腰部与所述第一河岸的夹角在20° 30°之间；所述W型堰第二外腰部与所述第二河岸的夹角也在20° 30°之间。所述W型堰主体部的高程沿水流方向的坡度为2° 7°。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果:1、本发明的梯形堰有助于坡度控制、减小河岸侵蚀，可加强栖息地结构、增加河岸遮蔽。2、本发明的梯形堰的高程沿水流方向逐渐升高，在梯形堰下游形成一个回流区，此处水流流速较小，形成深槽平流层，是适宜的产卵栖息地，因此，有助于鱼类等生物滞留，是鱼类活动的场所。3、本发明的梯形堰的腰部与河岸之间的夹角在20° 30°之间，因此，能够保证梯形堰的稳定性，且梯形堰的腰部与河岸之间的区域，泥沙容易淤积形成浅滩，可以种植水生植被，为水生动物提供栖息场所。4、本发明的W型堰既可以用于大型河道的坡降控制，又可加强鱼类等生物栖息地，保护河道岸坡，并且可以创造亲水环境。5、本发明的W型堰的高程沿水流方向逐渐升高，在W型堰的下游形成两个回流区，两回流区处水流流速较小，形成深槽平流层，是适宜的产卵栖息地，因此，有助于鱼类等生物滞留，是鱼类活动的场所。6、本发明的W型堰的外腰部与河岸之间的夹角在20° 30°之间，因此，能够保证W型堰的稳定性，且W型堰的外腰部与河岸之间的区域，泥沙容易淤积形成浅滩，可以种植水生植物，为水生动物提供栖息场所。总之，根据本发明提供的阶梯堰既可以消减能量，维持河道的稳定性，又可以为水生生物增加栖息地，有利于增加河道的生物多样性，可广泛适用于河道整治工程中。
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
图1是本发明的梯形堰结构的平面示意图；图2是河道内的横剖示意图；图3是本发明的梯形堰腰部的纵剖面示意图；图4是本发明的W型堰结构的平面示意图；图5是本发明的W型堰腰部的纵剖面示意图。
具体实施例方式下面对照附图，并通过对实施例的描述，来进一步详细地说明本发明。本发明用于顺直型河槽的阶梯堰包括梯形堰I和/或W型堰2。本发明的梯形堰I和/或W型堰2均设置在第一河岸3与第二河岸4之间；其中，第一河岸3平行于第二河岸4。如图1所示，本发明的梯形堰I在第一河岸3和第二河岸4之间的河道内沿水流方向呈等腰梯形，梯形堰I的对称面与河宽的中心面重合。梯形堰I包括梯形堰顶部11、梯形堰第一腰部12和梯形堰第二腰部13 ;其中，梯形堰顶部11位于水流上游，且由于河道底部的中部低、两端逐渐高起(如图2所示)，因此，梯形堰顶部11的中部低，两端逐渐高起；梯形堰主体部的高程沿水流方向逐步增加，在梯形堰I的下游形成一个回流区14，如图3所示。梯形堰I的高度低于或等于第一河岸3和第二河岸4的顶部所在的平面。上述实施例中，梯形堰顶部11的长度占河宽长度的1/3 ;梯形堰第一腰部12和梯形堰第二腰部13沿河宽方向的长度也均占河宽的1/3。
上述实施例中，梯形堰第一腰部11与第一河岸3的夹角在20° 30°之间；梯形堰第二腰部12与第二河岸4的夹角也在20° 30°之间。上述实施例中，梯形堰主体部的高程沿水流方向逐步增加，且梯形堰主体部的高程的坡度为2° 7°，如图3所示。如图4所示，本发明的W型堰2在第一河岸3和第二河岸4之间的河道内沿水流方向呈W形，W型堰2的对称面与河宽的中心面重合；W型堰2包括W型堰第一外腰部21、W型堰第一内腰部22、W型堰第二内腰部23和W型堰第二外腰部24。其中，W型堰第一外腰部21与W型堰第一内腰部22形成的交汇点构成W型堰第一顶部25。W型堰第二内腰部23与W型堰第二外腰部24形成的交汇点构成W型堰第二顶部26 ；ff型堰第一内腰部22与W型堰第二内腰部23形成的交汇点构成W型堰底部27 ；ff型堰第一顶部25和W型堰第二顶部26位于水流上游；W型堰底部27位于水流下游；W型堰主体部的高程沿水流方向逐步增加(如图5所示)，在W型堰的下游形成两个回流区28。W型堰2的高度低于或等于第一河岸3和第二河岸4的顶部所在的平面。上述实施例中，W型堰第一外腰部21、W型堰第一内腰部22、W型堰第二内腰部23和W型堰第二外腰部24沿河宽方向的长度均为河宽的1/4。上述实施例中，W型堰第一外腰部21与第一河岸3的夹角在20° 30°之间；W型堰第二外腰部24与第二河岸4的夹角也在20° 30°之间。上述实施例中，W型堰主体部的高程沿水流方向逐步增加，且W型堰主体部的坡度为2° 7°，如图5所示。上述实施例中，梯形堰I和W型堰2的主体部高度不应超过平滩高程。筑梯形堰I和W型堰2的材料可以是块石、圆木或两者组合。梯形堰I和W型堰2的筑堰块石直径应满足抗冲要求，建议按照启动条件计算块石直径。以上所述具体的实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，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。
权利要求
1.一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:它包括设置在第一河岸和第二河岸之间的梯形堰和/或W型堰；所述梯形堰和所述W型堰在所述第一河岸和所述第二河岸之间的河道内沿水流方向分别对应呈等腰梯形和W形，所述梯形堰的对称面和所述W型堰的对称面均与河宽的中心面重合，所述梯形堰的高度和所述W型堰的高度均低于或等于所述第一河岸的顶部和所述第二河岸的顶部所在的平面；所述梯形堰的主体部的高程和所述W型堰的主体部的高程均沿水流方向逐步增加，且在水流下游方向形成至少一个回流区。
2.如权利要求1所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述梯形堰包括梯形堰顶部、梯形堰第一腰部和梯形堰第二腰部；所述梯形堰顶部位于水流上游。
3.如权利要求2所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述梯形堰顶部的长度占河宽长度的1/3 ;所述梯形堰第一腰部和所述梯形堰第二腰部沿河宽方向的长度也均占河宽的1/3。
4.如权利要求2或3所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述梯形堰第一腰部与所述第一河岸的夹角在20° 30°之间；所述梯形堰第二腰部与所述第二河岸的夹角也在20° 30°之间。
5.如权利要求2 4任一项所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述梯形堰主体部的高程沿水流方向的坡度为2° 7°。
6.如权利要求1所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述W型堰包括W型堰第一外腰部、W型堰第一内腰部、W型堰第二内腰部和W型堰第二外腰部；所述W型堰第一外腰部与所述W型堰第一内腰部形成的交汇点构成W型堰第一顶部；所述W型堰第二内腰部与所述W型堰第二外腰部形成的交汇点构成W型堰第二顶部；所述W型堰第一内腰部与所述W型堰第二内腰部形成的交汇点构成W型堰底部；所述W型堰第一顶部和所述W型堰第二顶部位于水流上游；所述W型堰底部位于水流下游。
7.如权利要求6所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述W型堰第一外腰部、所述W型堰第一内腰部、所述W型堰第二内腰部和所述W型堰第二外腰部沿河宽方向的长度均为河宽的1/4。
8.如权利要求6或7所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述W型堰第一外腰部与所述第一河岸的夹角在20° 30°之间；所述W型堰第二外腰部与所述第二河岸的夹角也在20° 30°之间。
9.如权利要求6 8任一项所述的一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于:所述W型堰主体部的高程沿水流方向的坡度为2° 7°。
全文摘要
本发明涉及一种用于顺直型河槽的阶梯堰，其特征在于它包括设置在第一河岸和第二河岸之间的梯形堰和/或W型堰；梯形堰和W型堰在第一河岸和第二河岸之间的河道内沿水流方向分别对应呈等腰梯形和W形，梯形堰的对称面和W型堰的对称面均与河宽的中心面重合，梯形堰的高度和W型堰的高度均低于或等于第一河岸顶部和第二河岸顶部所在平面；梯形堰的主体部的高程和W型堰的主体部的高程均沿水流方向逐步增加，且在水流下游方向形成至少一个回流区。本发明提供的阶梯堰既可以消减能量，维持河道的稳定性，又可以为水生生物增加栖息地，有利于增加河道的生物多样性，可广泛适用于河道整治工程中。
文档编号E02B7/16GK103195027SQ20131014636
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者方红卫, 白静, 何国建, 王光谦 申请人:清华大学