專利名稱：一種用于順直型河槽的階梯堰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種用于順直型河槽的階梯堰。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的河道整治工程中，片面的強(qiáng)調(diào)防洪功能，在橫斷面上改造過的河床常采用輸水性能好又便于施工的單一斷面，使得水流流速均一化。此外，河道疏浚工程主要關(guān)注清淤工程量，常采用裁彎取直、河道斷面歸一化、河道硬化等等河道整治工程，改變了河道原有的天然環(huán)境，降低了水流的曝氣，水流與氧氣無法充分接觸，水體的自凈能力非常差，水質(zhì)趨于惡化，致使生態(tài)功能退化，無法為水生生物提供各種棲息、覓食、繁殖和掩蔽場所，進(jìn)而不利于生態(tài)的多樣性。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種有利于增加生物多樣性、適用性強(qiáng)、成本低的用于順直型河槽的階梯堰。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:它包括設(shè)置在第一河岸和第二河岸之間的梯形堰和/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間的河道內(nèi)沿水流方向分別對應(yīng)呈等腰梯形和W形，所述梯形堰的對稱面和所述W型堰的對稱面均與河寬的中心面重合，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頂部和所述第二河岸的頂部所在的平面；所述梯形堰的主體部的高程和所述W型堰的主體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個(gè)回流區(qū)。所述梯形堰包括梯形堰頂部、梯形堰第一腰部和梯形堰第二腰部；所述梯形堰頂部位于水流上游。所述梯形堰頂部的長度占河寬長度的1/3 ;所述梯形堰第一腰部和所述梯形堰第二腰部沿河寬方向的長度也均占河寬的1/3。所述梯形堰第一腰部與所述第一河岸的夾角在20° 30°之間；所述梯形堰第二腰部與所述第二河岸的夾角也在20° 30°之間。所述梯形堰主體部的高程沿水流方向的坡度為2° 7°。所述W型堰包括W型堰第一外腰部、W型堰第一內(nèi)腰部、W型堰第二內(nèi)腰部和W型堰第二外腰部；所述W型堰第一外腰部與所述W型堰第一內(nèi)腰部形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰第一頂部；所述W型堰第二內(nèi)腰部與所述W型堰第二外腰部形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰第二頂部；所述W型堰第一內(nèi)腰部與所述W型堰第二內(nèi)腰部形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰底部；所述W型堰第一頂部和所述W型堰第二頂部位于水流上游；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型堰第一內(nèi)腰部、所述W型堰第二內(nèi)腰部和所述W型堰第二外腰部沿河寬方向的長度均為河寬的1/4。所述W型堰第一外腰部與所述第一河岸的夾角在20° 30°之間；所述W型堰第二外腰部與所述第二河岸的夾角也在20° 30°之間。所述W型堰主體部的高程沿水流方向的坡度為2° 7°。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下有益效果:1、本發(fā)明的梯形堰有助于坡度控制、減小河岸侵蝕，可加強(qiáng)棲息地結(jié)構(gòu)、增加河岸遮蔽。2、本發(fā)明的梯形堰的高程沿水流方向逐漸升高，在梯形堰下游形成一個(gè)回流區(qū)，此處水流流速較小，形成深槽平流層，是適宜的產(chǎn)卵棲息地，因此，有助于魚類等生物滯留，是魚類活動(dòng)的場所。3、本發(fā)明的梯形堰的腰部與河岸之間的夾角在20° 30°之間，因此，能夠保證梯形堰的穩(wěn)定性，且梯形堰的腰部與河岸之間的區(qū)域，泥沙容易淤積形成淺灘，可以種植水生植被，為水生動(dòng)物提供棲息場所。4、本發(fā)明的W型堰既可以用于大型河道的坡降控制，又可加強(qiáng)魚類等生物棲息地，保護(hù)河道岸坡，并且可以創(chuàng)造親水環(huán)境。5、本發(fā)明的W型堰的高程沿水流方向逐漸升高，在W型堰的下游形成兩個(gè)回流區(qū)，兩回流區(qū)處水流流速較小，形成深槽平流層，是適宜的產(chǎn)卵棲息地，因此，有助于魚類等生物滯留，是魚類活動(dòng)的場所。6、本發(fā)明的W型堰的外腰部與河岸之間的夾角在20° 30°之間，因此，能夠保證W型堰的穩(wěn)定性，且W型堰的外腰部與河岸之間的區(qū)域，泥沙容易淤積形成淺灘，可以種植水生植物，為水生動(dòng)物提供棲息場所?？傊?，根據(jù)本發(fā)明提供的階梯堰既可以消減能量，維持河道的穩(wěn)定性，又可以為水生生物增加棲息地，有利于增加河道的生物多樣性，可廣泛適用于河道整治工程中。
以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。

圖1是本發(fā)明的梯形堰結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖2是河道內(nèi)的橫剖示意圖；圖3是本發(fā)明的梯形堰腰部的縱剖面示意圖；圖4是本發(fā)明的W型堰結(jié)構(gòu)的平面示意圖；圖5是本發(fā)明的W型堰腰部的縱剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對照附圖，并通過對實(shí)施例的描述，來進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明。本發(fā)明用于順直型河槽的階梯堰包括梯形堰I和/或W型堰2。本發(fā)明的梯形堰I和/或W型堰2均設(shè)置在第一河岸3與第二河岸4之間；其中，第一河岸3平行于第二河岸4。如圖1所示，本發(fā)明的梯形堰I在第一河岸3和第二河岸4之間的河道內(nèi)沿水流方向呈等腰梯形，梯形堰I的對稱面與河寬的中心面重合。梯形堰I包括梯形堰頂部11、梯形堰第一腰部12和梯形堰第二腰部13 ;其中，梯形堰頂部11位于水流上游，且由于河道底部的中部低、兩端逐漸高起(如圖2所示)，因此，梯形堰頂部11的中部低，兩端逐漸高起；梯形堰主體部的高程沿水流方向逐步增加，在梯形堰I的下游形成一個(gè)回流區(qū)14，如圖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的頂部所在的平面。上述實(shí)施例中，梯形堰頂部11的長度占河寬長度的1/3 ;梯形堰第一腰部12和梯形堰第二腰部13沿河寬方向的長度也均占河寬的1/3。
上述實(shí)施例中，梯形堰第一腰部11與第一河岸3的夾角在20° 30°之間；梯形堰第二腰部12與第二河岸4的夾角也在20° 30°之間。上述實(shí)施例中，梯形堰主體部的高程沿水流方向逐步增加，且梯形堰主體部的高程的坡度為2° 7°，如圖3所示。如圖4所示，本發(fā)明的W型堰2在第一河岸3和第二河岸4之間的河道內(nèi)沿水流方向呈W形，W型堰2的對稱面與河寬的中心面重合；W型堰2包括W型堰第一外腰部21、W型堰第一內(nèi)腰部22、W型堰第二內(nèi)腰部23和W型堰第二外腰部24。其中，W型堰第一外腰部21與W型堰第一內(nèi)腰部22形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰第一頂部25。W型堰第二內(nèi)腰部23與W型堰第二外腰部24形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰第二頂部26 ；ff型堰第一內(nèi)腰部22與W型堰第二內(nèi)腰部23形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰底部27 ；ff型堰第一頂部25和W型堰第二頂部26位于水流上游；W型堰底部27位于水流下游；W型堰主體部的高程沿水流方向逐步增加(如圖5所示)，在W型堰的下游形成兩個(gè)回流區(qū)28。W型堰2的高度低于或等于第一河岸3和第二河岸4的頂部所在的平面。上述實(shí)施例中，W型堰第一外腰部21、W型堰第一內(nèi)腰部22、W型堰第二內(nèi)腰部23和W型堰第二外腰部24沿河寬方向的長度均為河寬的1/4。上述實(shí)施例中，W型堰第一外腰部21與第一河岸3的夾角在20° 30°之間；W型堰第二外腰部24與第二河岸4的夾角也在20° 30°之間。上述實(shí)施例中，W型堰主體部的高程沿水流方向逐步增加，且W型堰主體部的坡度為2° 7°，如圖5所示。上述實(shí)施例中，梯形堰I和W型堰2的主體部高度不應(yīng)超過平灘高程。筑梯形堰I和W型堰2的材料可以是塊石、圓木或兩者組合。梯形堰I和W型堰2的筑堰塊石直徑應(yīng)滿足抗沖要求，建議按照啟動(dòng)條件計(jì)算塊石直徑。以上所述具體的實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改，等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:它包括設(shè)置在第一河岸和第二河岸之間的梯形堰和/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間的河道內(nèi)沿水流方向分別對應(yīng)呈等腰梯形和W形，所述梯形堰的對稱面和所述W型堰的對稱面均與河寬的中心面重合，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頂部和所述第二河岸的頂部所在的平面；所述梯形堰的主體部的高程和所述W型堰的主體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個(gè)回流區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述梯形堰包括梯形堰頂部、梯形堰第一腰部和梯形堰第二腰部；所述梯形堰頂部位于水流上游。
3.如權(quán)利要求2所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述梯形堰頂部的長度占河寬長度的1/3 ;所述梯形堰第一腰部和所述梯形堰第二腰部沿河寬方向的長度也均占河寬的1/3。
4.如權(quán)利要求2或3所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述梯形堰第一腰部與所述第一河岸的夾角在20° 30°之間；所述梯形堰第二腰部與所述第二河岸的夾角也在20° 30°之間。
5.如權(quán)利要求2 4任一項(xiàng)所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述梯形堰主體部的高程沿水流方向的坡度為2° 7°。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述W型堰包括W型堰第一外腰部、W型堰第一內(nèi)腰部、W型堰第二內(nèi)腰部和W型堰第二外腰部；所述W型堰第一外腰部與所述W型堰第一內(nèi)腰部形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰第一頂部；所述W型堰第二內(nèi)腰部與所述W型堰第二外腰部形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰第二頂部；所述W型堰第一內(nèi)腰部與所述W型堰第二內(nèi)腰部形成的交匯點(diǎn)構(gòu)成W型堰底部；所述W型堰第一頂部和所述W型堰第二頂部位于水流上游；所述W型堰底部位于水流下游。
7.如權(quán)利要求6所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述W型堰第一外腰部、所述W型堰第一內(nèi)腰部、所述W型堰第二內(nèi)腰部和所述W型堰第二外腰部沿河寬方向的長度均為河寬的1/4。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述W型堰第一外腰部與所述第一河岸的夾角在20° 30°之間；所述W型堰第二外腰部與所述第二河岸的夾角也在20° 30°之間。
9.如權(quán)利要求6 8任一項(xiàng)所述的一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于:所述W型堰主體部的高程沿水流方向的坡度為2° 7°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于順直型河槽的階梯堰，其特征在于它包括設(shè)置在第一河岸和第二河岸之間的梯形堰和/或W型堰；梯形堰和W型堰在第一河岸和第二河岸之間的河道內(nèi)沿水流方向分別對應(yīng)呈等腰梯形和W形，梯形堰的對稱面和W型堰的對稱面均與河寬的中心面重合，梯形堰的高度和W型堰的高度均低于或等于第一河岸頂部和第二河岸頂部所在平面；梯形堰的主體部的高程和W型堰的主體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個(gè)回流區(qū)。本發(fā)明提供的階梯堰既可以消減能量，維持河道的穩(wěn)定性，又可以為水生生物增加棲息地，有利于增加河道的生物多樣性，可廣泛適用于河道整治工程中。
文檔編號(hào)E02B7/16GK103195027SQ20131014636
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者方紅衛(wèi), 白靜, 何國建, 王光謙 申請人:清華大學(xué)