一種人工復(fù)式河道的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種人工復(fù)式河道，所述人工復(fù)式河道包括多個(gè)“H”型水工預(yù)制件、橫向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工預(yù)制件包括柱椎體、橫梁、橫向?qū)Я骺?、縱向?qū)Я骺?、垂向?qū)Я骺?、橫向連接孔、垂向固定孔，所述橫向固定件通過橫向連接孔橫向固定“H”型水工預(yù)制件，所述垂向固定件通過垂向固定孔垂向固定“H”型水工預(yù)制件。所述人工復(fù)式河道能夠增強(qiáng)河流水質(zhì)、加速水體自凈過程，從而促進(jìn)下游河漫灘的形成。
【專利說明】
一種人工復(fù)式河道
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及水利工程領(lǐng)域，具體涉及一種人工復(fù)式河道。
【背景技術(shù)】
[0002]壅水指因水流受阻而產(chǎn)生的水位升高現(xiàn)象。如在河流中建造閘、壩或橋墩，或有冰凌阻塞時(shí)，均能引起壅水。又如兩河流匯合相通，一河盛漲時(shí)，則在另一河中也會(huì)引起壅水。
[0003]在河流物理結(jié)構(gòu)中，復(fù)式河道是指有河漫灘的河道。在復(fù)式河道中，灘地處區(qū)別于主河道的水深以及河槽底部的粗糙程度，影響了水體流向通過能力，并且在非洪水期，漫灘地及周圍水陸交錯(cuò)帶常常生長大量植物，尤其是各類水生植物，上述兩種物理因素和生物因素，以及綜合而形成的濕地系統(tǒng)對于凈化河流污染物，提升河流水質(zhì)發(fā)揮了重要作用。
[0004]洪水期間，在復(fù)式河道中，河漫灘被淹沒后，由于主河槽和灘地有不同的水深和糙率，復(fù)式河道的“水位-流量”關(guān)系將和單一河道有所不同。而且當(dāng)水流漫灘時(shí)，由于主槽水流與灘地水流的相互作用，河槽斷面過水能力通常會(huì)降低。特別是水流剛剛漫灘時(shí)，由于斷面形狀的突變，加上灘地糙率一般與主河槽不一樣，斷面水情復(fù)雜。
[0005]隨著國民經(jīng)濟(jì)快速增長，人民生活水平的提高，我國江、河、湖、庫等水體存在污染物排放過量、富營養(yǎng)化，生態(tài)破壞嚴(yán)重等水質(zhì)問題。
[0006]現(xiàn)有河道在挾移泥沙的水流作用下，常處于變化狀態(tài)，使河道的水文形式發(fā)生變化，產(chǎn)生河漫灘形成慢等問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種人工復(fù)式河道，所述人工復(fù)式河道包括多個(gè)“H”型水工預(yù)制件、橫向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工預(yù)制件包括柱椎體、橫梁、橫向?qū)Я骺?、縱向?qū)Я骺?、垂向?qū)Я骺?、橫向連接孔、垂向固定孔，所述橫向固定件通過橫向連接孔橫向固定“H”型水工預(yù)制件，所述垂向固定件通過垂向固定孔垂向固定“H”型水工預(yù)制件。
[0008]進(jìn)一步，所述水工預(yù)制件的橫向?qū)Я骺自O(shè)置于所述柱椎體的寬邊方向，所述縱向?qū)Я骺自O(shè)置于所述柱椎體的窄邊方向，所述垂向?qū)Я骺自O(shè)置于所述水工預(yù)制件的中部。
[0009]進(jìn)一步，所述水工預(yù)制件的柱椎體包括頂部三棱柱、四棱柱、底部三棱柱，所述頂部三棱柱與底部三棱柱均為不規(guī)則三棱柱，且對稱設(shè)置，所述頂部三棱柱、底部三棱柱的正面為向內(nèi)傾斜的三角形，側(cè)面為梯形，所述底部三棱柱埋設(shè)于底泥。
[0010]進(jìn)一步，所述水工預(yù)制件的柱椎體有四個(gè)。
[0011]進(jìn)一步，所述水工預(yù)制件的橫梁由上橫梁和下橫梁組成。
[0012]進(jìn)一步，所述復(fù)式河道的“H”型水工預(yù)制件的材料為硅藻土材料。
[0013]進(jìn)一步，所述復(fù)式河道的橫向固定件為繩索或棒狀物。
[0014]進(jìn)一步，所述復(fù)式河道的垂向固定件為鐵釬或粧木。
[0015]由以上技術(shù)方案可見，本實(shí)用新型具有以下的技術(shù)效果:
[0016](I)使用硅藻土材質(zhì)的“H”型水工預(yù)制件于河流橫截面處形成人工復(fù)式河道，實(shí)現(xiàn)人工壅水效果，以改變河流橫截面前后“水位-流量”關(guān)系，從而改變該段河流水流特征，利于水環(huán)境質(zhì)量提升。
[0017](2)通過構(gòu)筑壅水?dāng)嗝?，提升斷面過水流速，增加紊流，促進(jìn)水體溶解氧恢復(fù)，加速水體自凈過程。
[0018](3)通過構(gòu)筑壅水?dāng)嗝妫跀嗝婧?，發(fā)生水流減速，水流中泥沙等固體懸浮物發(fā)生沉積，一方面直接凈化水體，提升水質(zhì)，另一方面，為下游漫灘形成提供顆粒物基礎(chǔ)。
[0019](4)硅藻土材質(zhì)的水工構(gòu)筑物，顯著區(qū)別于河槽底質(zhì)和漫灘二元結(jié)構(gòu)，可模塊化設(shè)置，還可以按照需要裁撤，恢復(fù)河道自然屬性。
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021 ]圖1是人工復(fù)式河道的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是“H”型水工預(yù)制件的主視圖。
[0023]圖3是“H”型水工預(yù)制件的側(cè)視圖。
[0024]圖4是“H”型水工預(yù)制件的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]下面結(jié)合說明書附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)。
[0027]本實(shí)用新型提出一種人工復(fù)式河道I，如圖1所示，所述人工復(fù)式河道I包括“H”型水工預(yù)制件11、橫向固定件12、垂向固定件13，所述橫向固定件12為繩索或棒狀物，所述垂向固定件13為鐵纖或粧木。所述“H”型水工預(yù)制件包括柱椎體111、橫梁112、橫向?qū)Я骺?13、縱向?qū)Я骺?14、垂向?qū)Я骺?15、橫向連接孔116、垂向固定孔117，如圖2、圖3、圖4所示。所述橫向固定件12通過橫向連接孔116橫向固定“H”型水工預(yù)制件11，所述垂向固定件13通過垂向固定孔117垂向固定“H”型水工預(yù)制件11。
[0028]具體地，所述水工預(yù)制件11設(shè)置為H型，是考慮到在迎水面上，既能一定程度上阻擋水流通過，又因存在導(dǎo)流水道利于過水不至于制造較大的阻水面，避免在豐水期和洪水期易于被沖毀。
[0029]如圖3所示，所述“H”型水工預(yù)制件11的橫向?qū)Я骺?13設(shè)置于所述柱椎體111的寬邊方向，用于促進(jìn)水流紊流化、湍流化，如圖2所示，所述縱向?qū)Я骺?14設(shè)置于所述柱椎體111的窄邊方向，與水流的方向一致，用于疏導(dǎo)水流快速通過，如圖4所示，所述垂向?qū)Я骺?15設(shè)置于所述水工預(yù)制件11的中部，用于促進(jìn)水流紊流化、湍流化，由“H”型水工預(yù)制件11的上部向下看時(shí)，呈現(xiàn)“十”字形的過水通道，這有利于水流擾動(dòng)形成紊流，利于水體自然富氧等自凈過程的進(jìn)行。
[0030]具體地，如圖2所示，所述水工預(yù)制件11的柱椎體111包括頂部三棱柱1111、四棱柱1112、底部三棱柱1113，所述頂部三棱柱1111與底部三棱柱1113均為不規(guī)則三棱柱，且對稱設(shè)置，所述頂部三棱柱1111、底部三棱柱1113的正面為向內(nèi)傾斜的三角形，側(cè)面為梯形，如圖4所示，所述頂部三棱柱1111用于阻水壅水，所述頂部三棱柱1111的側(cè)棱11111與四棱柱1112平行的邊用于分隔擾動(dòng)水流;所述底部三棱柱1113埋設(shè)于底泥，用于棱椎體111的固定，類比了牙齒的固著于牙齦的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使得本水工預(yù)制件埋設(shè)于底泥后，更加牢固耐水流沖擊;所述四棱柱1112與縱向?qū)Я骺?14相交的面，用于阻擋水流。
[0031 ]更具體地，具體設(shè)置時(shí)，選擇合適河道，并確定河流橫斷面，斷面處一般具有一定厚度泥狀底質(zhì)，這便于埋設(shè)水工預(yù)制件11，且斷面處應(yīng)處趨于平直的河段處，過彎處水流本身易發(fā)生紊流、湍流和亂流，就不必設(shè)置該水工預(yù)制件11。
[0032]所述水工預(yù)制件11的柱椎體111有四個(gè)，所述水工預(yù)制件11的橫梁112由上橫梁1121和下橫梁1122組成，上橫梁1121用于阻水壅水，下橫梁1122上沿埋設(shè)后與底泥持平。所述“H”型水工預(yù)制件的材料為硅藻土材料，在另一實(shí)施例中，所述“H”型水工預(yù)制件由硅藻土材料、摻雜粘土和一定比例的如煤粉、煤矸石等具一定燃燒熱值的材料，高溫烘烤加工而成。
[0033]具體地，所述硅藻土的密度為1.9-2.3g/cm3，堆密度0.34-0.65g/cm3，比表面積40-65m/g，孔體積0.45-0.98m，吸水率是自身體積的2_4倍，熔點(diǎn)1650°C-1750 °C，在電子顯微鏡下可以觀察到特殊多孔的構(gòu)造，這種微孔結(jié)構(gòu)是硅藻土具有特征理化性質(zhì)的原因。硅藻土pH值中性、無毒，懸浮性能好，吸附性能強(qiáng)，容重輕，吸油率115%，細(xì)度在325目?500目，混合均勻性好。硅藻土通常呈淺黃色或淺灰色，質(zhì)軟，多孔而輕。硅藻土獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)，決定了其在污水處理和水體水質(zhì)凈化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
[0034]所述“H”型水工預(yù)制件11在河流橫截面上，沿著河流中央，向兩側(cè)岸堤方向，采取依次連續(xù)埋設(shè)方式，然后通過橫向連接孔12連接相鄰且互相貼近的水工預(yù)制件11，或者將水工預(yù)制件11間隔一定距離后松散埋設(shè)于河道內(nèi)部。
[0035]具體地，采用橫向連接孔12且互相貼近的連接相鄰水工預(yù)制件11，可以使水工預(yù)制件11更好地固定在一起，從而在橫斷面上構(gòu)筑一個(gè)連續(xù)一體的壅水體，這不同于一體結(jié)構(gòu)的攔水壩體或者閘閥結(jié)構(gòu)，連接后的水工預(yù)制件11，組成的人工復(fù)式河道I能夠保證該結(jié)構(gòu)不易被洪水沖毀;采用將水工預(yù)制件11間隔一定距離后松散埋設(shè)于河道內(nèi)部的方式，這種埋設(shè)方式主要是根據(jù)河流橫截面岸坡陡緩變化，即沿河道中央線向岸坡方向，河槽底存在高度變化，需要據(jù)地勢調(diào)整埋設(shè)預(yù)制件高度，則在水工預(yù)制件11會(huì)因埋設(shè)高度差異而呈現(xiàn)不等高，互相間出現(xiàn)一定的間隔距離，本距離寬度可以據(jù)“H”型水工預(yù)制件11的迎水面寬度作為參考基準(zhǔn)而設(shè)定倍數(shù)，以確定間距寬度，或者依據(jù)地勢具體情況而定。原則上為既能順地勢而延展利于水工預(yù)制件11的鋪設(shè)，同時(shí)還能利于水工預(yù)制件11橫向連接，確保能夠連接一體保持堅(jiān)固程度，連接時(shí)經(jīng)橫向連接孔116用繩索或棒狀物連接相鄰預(yù)制件。
[0036]更具體地，考慮到洪水或者豐水期所施工河道橫截面埋設(shè)的水工預(yù)制件11壅高水位后，其本身結(jié)構(gòu)的耐沖的堅(jiān)固程度，沿著水流流向向下游方向，即縱向沿著橫截面上先前各個(gè)水工預(yù)制件11并列排序陣列依次再連接埋設(shè)若干水工預(yù)制件11，即串聯(lián)多個(gè)水工預(yù)制件11，增加其有效長度，用于增加其抗水毀能力，避免諸如跨河大橋橋墩等在洪水期經(jīng)常面臨被毀損危險(xiǎn)等問題，并可用鐵釬或粧木等垂向固定件13通過垂向固定孔117在垂向上向河槽下方底泥底部固定水工預(yù)制件11。
[0037]埋設(shè)人工復(fù)式河道I后，在河道橫截面處，形成了人工壅水構(gòu)筑物群，狀若橋墩壅水，但明顯不同于閘壩工作方式，這是一組半永久性構(gòu)筑物，不需要時(shí)，可以拆卸分離，恢復(fù)河道自然屬性。
[0038]埋設(shè)人工復(fù)式河道I后，水流依據(jù)“H”型水工預(yù)制件11可分為三部分，由上游到下游依次分為斷面上游、壅水?dāng)嗝婧蛿嗝嫦掠?，壅水?dāng)嗝娴臉?gòu)建實(shí)質(zhì)上是改變了該處施工的河流斷面的過水性質(zhì)，使得該處河水橫斷面由于“H”型水工預(yù)制件11連接的存在而呈現(xiàn)過水?dāng)嗝媸照?，即有效過水?dāng)嗝婷娣e明顯變小的情況，而斷面上游方向因河道阻塞而壅高了水位，表現(xiàn)為明顯的過水流速增加，上游水位增加，水勢能增加，故水流速動(dòng)能增加，水流速顯著增加而帶來的有利之處是借此促進(jìn)水體復(fù)氧等自凈過程。
[0039]當(dāng)水流通過壅水?dāng)嗝婧?，水流在斷面下游相對于壅水?dāng)嗝嫣?，有效過水?dāng)嗝婷黠@變寬，水流速度則因有效過水?dāng)嗝娴脑黾佣黠@減速，則帶來了有利的情況是水流速減緩后，能夠促進(jìn)水中泥沙等懸浮物質(zhì)在斷面下河段處發(fā)生沉降，從而一方面，去除水體中懸浮物質(zhì)等顆粒物質(zhì)，另一方面為下游段漫灘發(fā)育提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，即加速下游復(fù)式河道的自然發(fā)育形成過程。
[0040]當(dāng)河流水位在枯水位和洪水位間變化時(shí)，人工復(fù)式河道I通過柱椎體111和橫梁112起到有效的壅水效果，達(dá)到了收窄斷面處的有效過水?dāng)嗝娴哪康?，且由于人工?fù)式河道I，即壅水構(gòu)筑物的存在，斷面上游水位明顯壅高，水勢能提升，河水快速通過縱向?qū)Я骺?14，同時(shí)在經(jīng)過時(shí)勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，又因橫向?qū)Я骺?13和垂向?qū)Я骺?17的存在發(fā)生紊流和湍流現(xiàn)象，水體擾動(dòng)劇烈，從大氣中溶解的氧氣量增加，提升了氧化自凈能力，此過程消耗掉較多的水動(dòng)能。流過“H”型水工預(yù)制件11的水流進(jìn)入斷面下游河道，此處相對斷面處，河道變寬，流速變緩，水中懸浮物及泥沙等大顆粒物質(zhì)趨于沉降，在下游一定距離處發(fā)生堆積，一方面顆粒物凝并沉降實(shí)現(xiàn)凈水，另一方面，促進(jìn)岸邊河漫灘結(jié)構(gòu)形成，加速天然復(fù)式河道的發(fā)育過程。如此完成了壅水提升水質(zhì)的全過程。
[0041]盡管已描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本實(shí)用新型范圍的所有變更和修改。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人工復(fù)式河道，其特征在于所述人工復(fù)式河道包括多個(gè)“H”型水工預(yù)制件、橫向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工預(yù)制件包括柱椎體、橫梁、橫向?qū)Я骺住⒖v向?qū)Я骺?、垂向?qū)Я骺?、橫向連接孔、垂向固定孔，所述橫向固定件通過橫向連接孔橫向固定“H”型水工預(yù)制件，所述垂向固定件通過垂向固定孔垂向固定“H”型水工預(yù)制件。2.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述水工預(yù)制件的橫向?qū)Я骺自O(shè)置于所述柱椎體的寬邊方向，所述縱向?qū)Я骺自O(shè)置于所述柱椎體的窄邊方向，所述垂向?qū)Я骺自O(shè)置于所述水工預(yù)制件的中部。3.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述水工預(yù)制件的柱椎體包括頂部三棱柱、四棱柱、底部三棱柱，所述頂部三棱柱與底部三棱柱均為三棱柱，且對稱設(shè)置，所述頂部三棱柱、底部三棱柱的正面為向內(nèi)傾斜的三角形，側(cè)面為梯形，所述底部三棱柱埋設(shè)于底泥。4.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述水工預(yù)制件的柱椎體有四個(gè)。5.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述水工預(yù)制件的橫梁由上橫梁和下橫梁組成。6.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述復(fù)式河道的“H”型水工預(yù)制件的材料為娃藻土材料。7.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述復(fù)式河道的橫向固定件為繩索或棒狀物。8.如權(quán)利要求1所述的人工復(fù)式河道，其特征在于所述復(fù)式河道的垂向固定件為鐵釬或粧木。
【文檔編號】E02B3/02GK205530108SQ201620138538
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月24日
【發(fā)明人】張剛, 王詠, 馮江, 邊紅楓, 王肇鈞, 王占華, 張蕾, 朱遂, 朱遂一, 李廷超, 馮致力
【申請人】東北師范大學(xué)