三角形量水堰的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三角形量水堰，用于小流域河川径流流量的测量。
【背景技术】
[0002] 随着三角形量水堰技术的不断成熟，国内外有关水利、水电、水运工程的科研单位 及大专院校，在进行水力学模型试验时，量测流量的设备大部分采用集水渠堰槽的薄壁矩 形、三角形量水堰。但是目前三角形量水堰的设计和应用仍很不规范，存在诸多不合理现 象。尤其还没有一种公开的片石混凝土三角形量水堰的实用测量装置。
[0003] 本发明片石混凝土三角形量水堰具有高精度、高稳定性、高可靠性及操作方便省 力，占地面积及片石混凝土填筑量较小，工程造价较低，抗山洪冲刷能力强。故本发明对三 角形量水堰设计要求及技术进行分析、讨论和规范；对三角形量水堰的计算公示通过试验 比较、量纲分析法、称量验证等方法，确定比较实用、准确、简单的计算公式；对水力学模型 的构建等具有现实意义。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种观测实用的片石混凝土三角 形量水堰。
[0005]本发明的技术方案是：一种三角形量水堰，包括集水堰槽、水尺和堰板，集水堰槽 有两条平行的堰体构成，集水堰槽的截面为矩形凹槽，在该集水堰槽的尾端内侧设有水尺 和堰板，其特征在于，在所述的集水堰槽的首端设有八字形齿墙，八字形齿墙围成沉淀池； 该八字形齿墙的小口端与所述的集水堰槽两条堰体对接；所述的集水堰槽和八字形齿墙均 用C35砼，其基础采用C35细粒砼砌石；在所述的堰板的顶端中部设有V形堰口。
[0006] 所述的集水堰槽长10米，高为1.5米，上口宽1.0米；所述的八字形齿墙宽0. 5米， 长8米，底宽由大口端的米渐变到小口端的6米，其底端应伸入基岩层，且基岩层无裂缝、无 裂纹、无风化、夹层，确保小流域出口所有水进入集水堰槽，从堰板的V形堰口流出；所述的 八字形齿墙用C35细粒砼砌石砌筑，在混凝土浇注时按比例掺入15-25%体积比的片石，片 石的粒径控制在30cm以下；先放混凝土再放入片石，保证混凝土浆体充分包裹住，片石在 齿墙结构空间中应保证其布置均匀。
[0007] 所述的水尺设置在堰口上游的集水堰槽内；所述的堰板垂直于集水堰槽末端设 置，堰板采用不锈钢板制成，钢板厚度〇. 7厘米，表面应平整光滑，V形堰口为角顶向下的等 腰三角形缺口，顶角9可制成30度、45度、60度、90度或120度，V形堰口高50厘米，上口 宽1. 2米，堰板的两边均伸入集水堰槽内侧10厘米，V形堰口的边缘削成锐缘，使之成薄壁 堰；集水堰槽底端高于下游河床40厘米，过堰水流消能效果较好。
::是三角形堰的顶角到堰底 的距离，冰为堰的宽度，▲为水头高度，皮为重力加速度，:ft为V形堰口的顶角度数，獻为实 测水位（cm)，_:为河川径流速度（m3 ?S i)。
[0009] 本发明的优点是：本发明的一种片石混凝土三角形量水堰设计合理，堰体符合国 家标准堰水流要求。利用片石混凝土可大大降低修建量水堰的成本，减少混凝土浇注量， 工程造价较低；并且利用堰上水头能精确测量流量，测量精度及准确度高，而且操作方便省 力，抗山洪冲刷能力强。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明的堰体结构俯视示意图； 图2是凸1的左视图(逆时针旋转90° ) 图3是图1的A-A剖视图。
[0011] 附图标记说明：1、八字形齿墙，2、沉淀池，3、集水堰槽，4、水尺，5、堰板，6、水位线， 7、集水堰槽的堰体，51、堰板上的V形堰口。
【具体实施方式】
[0012] 参见图1-图3,本发明一种三角形量水堰，包括集水堰槽3、水尺4和三角形堰板 5,集水堰槽3有两条平行的堰体7构成，集水堰槽3的截面为矩形凹槽，在该集水堰槽3的 尾端内侧设有水尺4和堰板5,在堰板5的顶端中部设有V形堰口 51。为了防止量水堰前 河道两岸冲刷破坏，影响量水堰的正常运行工作，采用堰前八字形齿墙1对堰前河道两岸 进行保护。即在所述的集水堰槽3的首端设有八字形齿墙1，八字形齿墙1围成沉淀池2 ; 该八字形齿墙1的小口端与所述的集水堰槽3两条堰体对接；所述的集水堰槽3和八字形 齿墙1均用C35砼，其基础采用C35细粒砼砌石。
[0013] 所述的集水堰槽3长10米，高为1.5米，上口宽1.0米；所述的八字形齿墙1宽 0.5米，长8米，底宽由大口端的7米渐变到小口端的6米，其底端应伸入基岩层，且基岩层 无裂缝、无裂纹、无风化、夹层，确保小流域出口所有水进入集水堰槽3，从堰板5的V形堰口 51流出；所述的八字形齿墙1用C35细粒砼砌石砌筑，在混凝土浇注时按比例掺入15-25% 体积比的片石，片石的粒径控制在30cm以下；先放混凝土再放入片石，保证混凝土浆体充 分包裹住，片石在齿墙结构空间中应保证其布置均匀。
[0014] 所述的水尺4设置在堰口上游的集水堰槽3内；所述的堰板5垂直于集水堰槽3 末端设置，堰板5采用不锈钢板制成，钢板厚度0. 7厘米，表面应平整光滑，V形堰口 51为 角顶向下的等腰三角形缺口，顶角9可制成30°、45°、60°、90°或120°，一般为90°。 V形堰口 51的高50厘米，上口宽1.2米，堰板5的两边均伸入集水堰槽3内侧10厘米，V 形堰口 51的边缘削成锐缘，使之成薄壁堰；集水堰槽3底端高于下游河床40厘米，过堰水 流消能效果较好。其特点是，在较小流量时仍有较大水头，具有较高量测精度，适于测定较 小流量。可利用水尺人工观测水位或安装自计水位计自动监测水位。
[0015] 为确保过堰水流流速均匀平稳，测站选择在河槽顺直，岸坡平稳，河床平缓的河道 内，沉淀池2的八字形齿墙1长8米，底宽由大口端的7米渐变到小口端的6米。沉淀池2 内水流流态平稳，可顺利将水引入集水堰槽3,以便精确测定水位。所述的水尺4设置在堰 板5上游的集水堰槽3内。
[0016] 如图3所示，对于三角形量水堰，当上游水头高度变化时，堰口液流的宽度也同时 随着变化。因此，三角形堰的流量计算公式应和V形堰口 51的顶角0有关。
[0017] 三角形量水堰流量,计算公式为
[0018]
:是三角形堰的顶角 到堰底的距离，为堰的宽度，为水头高度，兑为重力加速度，波为三角量水堰的顶角度 数，_为实测水位（cm)，_为河川径流速度（m3 ?si)。
[0019] 三角形量水堰顶角9为60°时，上述量水堰流量_的计算公式中：
。计算机输入公式为
量水堰工程选择在河道下游近汇河口处，根据当地气象、水文、植被等资料，采用水文 比拟法计算出该河道径流结果，其设计洪峰根据研究河道水系已建工程分析的设计洪峰以 及下垫面的植被、降水等因素的相似性，点汇洪峰流量~流域面积关系图。在量水堰控制不 到的河道区域，采取地下水径流计算法计算该断面处的地下径流量。量水堰应坐落于基岩 层上，地基承载性能良好，不存在地基不稳定及沉降变形问题，也不存在地基冻胀问题。基 础埋深应经河床最大冲刷深度计算后确定，并应大于当地最大冻土深度。量水堰堰高按照 10~30年一遇洪水流量水位高程设计。
[0020] 设计方案根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》及《灌溉与排水工程设计规 范》，主体工程包括量水堰堰体和量水堰堰板等工程。量水堰施工场地应较为集中，两岸阶 地较为开阔，根据河道枯水季节安排施工。施工时考虑河道的正常径流，采用河道新开引水 渠接合口径较大管道导流。
[0021] 堰体开挖时，渗水量较大，需采取排水措施，选用离心栗排水。
[0022] 根据工程的选取位置、施工条件、工程规模和建设期限，主体工程必须在汛期前完 工。工期前准备输电线架设和河道内临时施工道路的修整、临时房屋的修建等。
【主权项】
1. 一种三角形量水堰，包括集水堰槽3、水尺4和堰板5,集水堰槽3有两条平行的堰体 7构成，集水堰槽3的截面为矩形凹槽，在该集水堰槽3的尾端内侧设有水尺4和堰板5,其 特征在于，在所述的集水堰槽3的首端设有八字形齿墙1，八字形齿墙1围成沉淀池2 ;该八 字形齿墙1的小口端与所述的集水堰槽3两条堰体对接；所述的集水堰槽3和八字形齿墙 1均用C35砼，其基础采用C35细粒砼砌石；在所述的堰板5的顶端中部设有V形堰口 51。2. 根据权利要求1所述的三角形量水堰，其特征在于，所述的集水堰槽3长10米，高为 1. 5米，上口宽I. 0米；所述的八字形齿墙1宽0. 5米，长8米，底宽由大口端的7米渐变到 小口端的6米，其底端应伸入基岩层，且基岩层无裂缝、无裂纹、无风化、夹层，确保小流域 出口所有水进入集水堰槽3,从堰板5的V形堰口 51流出；所述的八字形齿墙1用C35细 粒砼砌石砌筑，在混凝土浇注时按比例掺入15-25%体积比的片石，片石的粒径控制在30cm 以下；先放混凝土再放入片石，保证混凝土浆体充分包裹住，片石在齿墙结构空间中应保证 其布置均匀。3. 根据权利要求1所述的三角形量水堰，其特征在于，所述的水尺4设置在堰口上游的 集水堰槽3内；所述的堰板5垂直于集水堰槽3末端设置，堰板5采用不锈钢板制成，钢板 厚度0.7厘米，表面应平整光滑，V形堰口 51为角顶向下的等腰三角形缺口，顶角0可制 成30度、45度、60度、90度或120度，V形堰口高50厘米，上口宽1.2米，堰板5的两边均 伸入集水堰槽3内侧10厘米，V形堰口的边缘削成锐缘，使之成薄壁堰；集水堰槽3底端高 于下游河床40厘米，过堰水流消能效果较好。4. 根据权利要求1所述的三角形量水堰，其特征在于，所述的三角形量水堰流量计，與是三角形堰的顶角到堰 底的距离，_为堰的宽度，A为水头高度，容为重力加速度，#为V形堰口的顶角度数，魏为 实测水位（cm)，資为河川径流速度（m3 ?s4。
【专利摘要】一种三角形量水堰，包括集水堰槽、水尺和堰板，集水堰槽有两条平行的堰体构成，集水堰槽的截面为矩形凹槽，在该集水堰槽的尾端内侧设有水尺和堰板，其特征在于，在所述的集水堰槽的首端设有八字形齿墙，八字形齿墙围成沉淀池；该八字形齿墙的小口端与所述的集水堰槽两条堰体对接；所述的集水堰槽和八字形齿墙均用C35砼，其基础采用C35细粒砼砌石；在所述的堰板的顶端中部设有V形堰口。本发明片石混凝土三角形量水堰结构简单、制作方便，占地面积及片石混凝土填筑量较小,工程造价较低；并且利用堰上水头能精确测量流量，测量精度及准确度高，而且操作方便省力，抗山洪冲刷能力强。
【IPC分类】E02B7/16, G01F1/52
【公开号】CN105133549
【申请号】CN201510550616
【发明人】王顺利, 刘贤德, 金铭, 张学龙, 牛赟, 敬文茂, 成彩霞
【申请人】甘肃省祁连山水源涵养林研究院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月1日