一种小型渠道的水力学消能装置及修建方法与流程

本发明涉及水利装置，具体涉及一种小型渠道的水力学消能装置及修建方法。

背景技术：

水利工程是重要的工程形式，通过合理利用水利，达到兴利除害的作用。农田水利是重要的水利工程形式，对于发展农业，合理利用水资源具有重要的战略意义，近年来，国家也投入了大量的资金进行了农田水利建设，从而提高农田的水资源利用效率。

渠道作为农田水利工程的重要形式，可以有效实现对水流的利用。农田的渠道形式多为土石结构，随着改造，混凝土形式的结构由于渗水少、便于维护，从而得到广泛应用。但由于水流冲刷，也会导致混凝土结构的破坏，一旦出现裂缝或局部损坏，会极大的影响结构使用，甚至出现安全事故，影响整个系统的使用。

对于渠道进行消能，未能引起充分的重视，现在的技术往往提高渠道的混凝土强度或配置局部钢筋，或者仅采用传统的消力坎结构等，这些结构的消能效果有限，不便于更换拆卸安装，一旦出现损坏，会需要整体更换或维修，工程造价仍很高，不利于推广实施。因此，需要在小型渠道中探索一套适用于工程实际便于维修的消能装置。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种小型渠道的水力学消能装置及修建方法，通过合理布置消能装置，提高了消能效果。

本发明提供一种小型渠道的水力学消能装置，包括小型渠道以及设置在小型渠道中多组消能装置，其中每组所述消能装置均包括固定在渠道上的第一弹性板和第二弹性板，所述第一弹性板固定在所述小型渠道的左侧壁，所述第二弹性板固定在所述小型渠道的右侧壁，所述第一弹性板与第二弹性板的长度均为所述小型渠道宽度的一半，在距离所述第一弹性板固定位置的第一距离处设置第一弹簧，所述第一距离为所述第一弹性板和第二弹性板的距离的一半，所述第一弹簧的长度为第一弹性板长度的一半，所述第一弹簧一端固定在所述小型渠道的左侧壁上，另一端设置有第三弹性板，所述第三弹性板的长度为所述第一距离的一半，所述第三弹性板与所述第一弹性板及所述第二弹性板垂直，所述第一弹性板与所述第二弹性板平行。

作为优选，所述第一弹性板、第二弹性板、第三弹性板均为橡胶板。

作为优选，所述第一弹性板与渠道的固定方式为设置第一l型板和第二l型板，第一l型板和第二l型板的第一肢均与渠道侧壁固定，所述第一l型板和第二l型板的的第二肢夹住所述第一弹性板，利用螺栓穿过所述第一l型板和第二l型板的第二肢和第一弹性板从而实现固定，所述螺栓两端均设置有螺帽。

作为优选，所述第二橡胶板与第一橡胶板的固定方式相同。

作为优选，所述第一弹簧与固定座板固定连接，所述固定座板固定在渠道的左侧壁上，所述第一弹簧与固定座板焊接，所述第一弹簧的另一端穿过所述第三弹性板后设置平板结构，多个所述平板结构通过连接钢丝互相连接。

一种小型渠道的水力学消能装置的修建方法，其特征在于包括如下步骤：

s1：修建上下游围堰；在渠道的上下游构建挡水围堰，所述围堰为钢板桩结构，可以阻挡来水，通过构建围堰，形成干燥的施工环境；

s2：固定第一弹性板，在所述渠道的左侧壁钻孔，并利用固定件固定第一l型板和第二l型板，使所述第一l型板和第二l型板的第一肢均固定在所述渠道左侧壁上，在垂直面上依次在高度方向固定多个第一l型板和第二l型板，且多个第一l型板和第二l型板第二肢的距离等于第一弹性板的厚度，将所述第一弹性板插入到第一l型板和第二l型板的第二肢之间，并利用螺栓穿过第一l型板和第二l型板的第二肢和第一弹性板，在螺栓两端固定螺帽；

s3：固定第三弹性板，在所述第一弹性板的下游渠道左侧壁上钻孔，并利用固定件固定固定座板，在所述固定座板上固定所述第一弹簧，所述第一弹簧、固定座板均沿高度方向设置为多个，所述第一弹簧穿过第三弹性板之后焊接平板结构，所述多个平板结构通过钢丝连接；

s4：固定第二弹性板，在所述所述第三弹性板的下游渠道的右侧壁上钻孔，并利用固定件固定第一l型板和第二l型板，使所述第一l型板和第二l型板的第一肢均固定在所述渠道右侧壁上，在垂直面上依次在高度方向固定多个第一l型板和第二l型板，且多个第一l型板和第二l型板的第二肢的距离等于第二弹性板的厚度，将所述第二弹性板插入到第一l型板和第二l型板的第二肢之间，并利用螺栓穿过第一l型板和第二l型板的第二肢和第二弹性板，在螺栓两端固定螺帽；

s5：修建多组消能装置，其中每组消能装置均包括步骤s2中固定的第一弹性板、步骤s3中固定的第三弹性板和步骤s4的第二弹性板；

s5：拆除围堰，完成消能装置施工。

本发明的工作原理：

当水流从上游流动到下游时，先经过第一弹性板，第一弹性板对水流进行阻挡，水流得到阻滞，水流速度加快，此时水流继续向下游流动，继而遇到第二弹性板水流向左侧流动，此时触发第一弹簧和第三弹性板工作，第三弹性板向左移动，第一弹簧压缩并储存弹性势能，随着第三弹性板的运动，弹性势能不断增加，水流能量得到消耗，继而产生了较强的耗能作用。

通过设置多组上述的消能装置，可以提高消能效果，减缓水流能量。根据消能需要可以选择设置一组或多组所述消能装置。

本发明的优点在于：

通过在河道或渠道左右侧布置弹性板，实现上下游弹性板的配合消能，在弹性板之间设置弹簧和弹性板，利用弹簧的压缩性能可以提高消能效果，根据水流能量大小，弹簧适应不同的压缩环境，可以适用不同的作业环境。

此外，由于设置螺栓连接，便于结构的拆卸安装与维护，工程造价相对较低，一旦出现破坏，只需要拆卸螺栓，便可实现结构的拆换。

随着弹簧型号的改变，例如刚度系数、粗细的更换，弹性板厚度、长度、宽度的变化，可以适用于不同的渠道的消能要求。

附图说明：

图1为本发明结构俯视图；

图2为第一弹性板与渠道的固定示意图；

图3为第一弹簧与渠道固定示意图；

图4为第一弹簧与第三弹性板固定示意图；

图5为第一弹性板的设置示意图；

图6为第三弹性板的设置示意图；

图7为本发明的施工流程图。

其中图1种的箭头方向表示水流方向。

具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。

本发提供的一种小型渠道的水力学消能装置，包括小型渠道以及设置在小型渠道中多组消能装置，其中每组所述消能装置均包括固定在渠道上的第一弹性板1和第二弹性板2，所述第一弹性板1固定在所述小型渠道的左侧壁3，所述第二弹性板2固定在所述小型渠道的右侧壁4，所述第一弹性板1与第二弹性板2的长度均为所述小型渠道宽度的一半，在距离所述第一弹性板1固定位置的第一距离处设置第一弹簧5，所述第一距离为所述第一弹性板1和第二弹性板2的距离的一半，所述第一弹簧5的长度为第一弹性板1长度的一半，所述第一弹簧5一端固定在所述小型渠道的左侧壁3上，另一端设置有第三弹性板6，所述第三弹性板6的长度为所述第一距离的一半，所述第三弹性板6与所述第一弹性板1及所述第二弹性板2垂直，所述第一弹性板1与所述第二弹性板2平行。

其中第一弹性板1和第二弹性板2的距离是指第一弹性板1与第二弹性板2在渠道水流方向上的距离。

作为优选，所述第一弹性板1、第二弹性板2、第三弹性板6均为橡胶板。

作为优选，所述第一弹性板1与渠道的固定方式为设置第一l型板7和第二l型板8，第一l型板7和第二l型板8的第一肢均与渠道侧壁固定，所述第一l型板7和第二l型板8的的第二肢夹住所述第一弹性板1，利用螺栓9穿过所述第一l型板7和第二l型板8的第二肢和第一弹性板1从而实现固定，所述螺栓9两端均设置有螺帽10。

作为优选，所述第二橡胶板2与第一橡胶板1的固定方式相同。

作为优选，所述第一弹簧5与固定座板11固定连接，所述固定座板11固定在渠道的左侧壁3上，所述第一弹簧5与固定座板11焊接，所述第一弹簧5的另一端穿过所述第三弹性板6后设置平板结构12，多个所述平板结构12通过连接钢丝13互相连接。

其中所述第一弹性板1、第二弹性板2、第三弹性板6均距离渠道底部一定距离，从而在底部形成一定的过水面积，作为更优选的实施方式，所述第一弹性板1、第二弹性板2、第三弹性板6的底部均开设有条形齿，从而在水流经过时，进行二次消能。

一种上述的小型渠道的水力学消能装置的修建方法，其特征在于包括如下步骤：

s1：修建上下游围堰；在渠道的上下游构建挡水围堰，所述围堰为钢板桩结构，可以阻挡来水，通过构建围堰，形成干燥的施工环境；

s2：固定第一弹性板1，在所述渠道的左侧壁3钻孔，并利用固定件固定第一l型板7和第二l型板8，使所述第一l型板8和第二l型板8的第一肢均固定在所述渠道左侧壁3上，在垂直面上依次在高度方向固定多个第一l型板7和第二l型板8，且多个第一l型板7和第二l型板8第二肢的距离等于第一弹性板1的厚度，将所述第一弹性板1插入到第一l型板7和第二l型板8的第二肢之间，并利用螺栓9穿过第一l型板7和第二l型板8的第二肢和第一弹性板1，在螺栓9两端固定螺帽10；

s3：固定第三弹性板6，在所述第一弹性板1的下游渠道左侧壁3上钻孔，并利用固定件固定固定座板11，在所述固定座板11上固定所述第一弹簧5，所述第一弹簧5、固定座板11均沿高度方向设置为多个，所述第一弹簧5穿过第三弹性板6之后焊接平板结构12，所述多个平板结构12通过钢丝13连接；

s4：固定第二弹性板2，在所述第三弹性板6的下游渠道的右侧壁4上钻孔，并利用固定件固定第一l型板7和第二l型板8，使所述第一l型板8和第二l型板8的第一肢均固定在所述渠道右侧壁4上，在垂直面上依次在高度方向固定多个第一l型板7和第二l型板8，且多个第一l型板7和第二l型板8的第二肢的距离等于第二弹性板2的厚度，将所述第二弹性板2插入到第一l型板7和第二l型板8的第二肢之间，并利用螺栓9穿过第一l型板7和第二l型板8的第二肢和第二弹性板2，在螺栓9两端固定螺帽10；

s5：修建多组消能装置，其中每组消能装置均包括步骤s2中固定的第一弹性板1、步骤s3中固定的第三弹性板3和步骤s4的第二弹性板2；

s5：拆除围堰，完成消能装置施工。

本发明的工作原理：

当水流从上游流动到下游时，先经过第一弹性板1，第一弹性板1对水流进行阻挡，水流得到阻滞，水流速度加快，此时水流继续向下游流动，继而遇到第二弹性板2，水流向左侧流动，此时触发第一弹簧5和第三弹性板6工作，第三弹性板6向左移动，第一弹簧5压缩并储存弹性势能，随着第三弹性板6的运动，弹性势能不断增加，水流能量得到消耗，继而产生了较强的耗能作用。

通过设置多组上述的消能装置，可以提高消能效果，减缓水流能量。根据消能需要可以选择设置一组或多组所述消能装置。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。