一种人工复式河道的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种人工复式河道，所述人工复式河道包括多个“H”型水工预制件、横向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工预制件包括柱椎体、横梁、横向导流孔、纵向导流孔、垂向导流孔、横向连接孔、垂向固定孔，所述横向固定件通过横向连接孔横向固定“H”型水工预制件，所述垂向固定件通过垂向固定孔垂向固定“H”型水工预制件。所述人工复式河道能够增强河流水质、加速水体自净过程，从而促进下游河漫滩的形成。
【专利说明】
一种人工复式河道
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及水利工程领域，具体涉及一种人工复式河道。
【背景技术】
[0002]壅水指因水流受阻而产生的水位升高现象。如在河流中建造闸、坝或桥墩，或有冰凌阻塞时，均能引起壅水。又如两河流汇合相通，一河盛涨时，则在另一河中也会引起壅水。
[0003]在河流物理结构中，复式河道是指有河漫滩的河道。在复式河道中，滩地处区别于主河道的水深以及河槽底部的粗糙程度，影响了水体流向通过能力，并且在非洪水期，漫滩地及周围水陆交错带常常生长大量植物，尤其是各类水生植物，上述两种物理因素和生物因素，以及综合而形成的湿地系统对于净化河流污染物，提升河流水质发挥了重要作用。
[0004]洪水期间，在复式河道中，河漫滩被淹没后，由于主河槽和滩地有不同的水深和糙率，复式河道的“水位-流量”关系将和单一河道有所不同。而且当水流漫滩时，由于主槽水流与滩地水流的相互作用，河槽断面过水能力通常会降低。特别是水流刚刚漫滩时，由于断面形状的突变，加上滩地糙率一般与主河槽不一样，断面水情复杂。
[0005]随着国民经济快速增长，人民生活水平的提高，我国江、河、湖、库等水体存在污染物排放过量、富营养化，生态破坏严重等水质问题。
[0006]现有河道在挟移泥沙的水流作用下，常处于变化状态，使河道的水文形式发生变化，产生河漫滩形成慢等问题。
【实用新型内容】
[0007]有鉴于此，本实用新型提供一种人工复式河道，所述人工复式河道包括多个“H”型水工预制件、横向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工预制件包括柱椎体、横梁、横向导流孔、纵向导流孔、垂向导流孔、横向连接孔、垂向固定孔，所述横向固定件通过横向连接孔横向固定“H”型水工预制件，所述垂向固定件通过垂向固定孔垂向固定“H”型水工预制件。
[0008]进一步，所述水工预制件的横向导流孔设置于所述柱椎体的宽边方向，所述纵向导流孔设置于所述柱椎体的窄边方向，所述垂向导流孔设置于所述水工预制件的中部。
[0009]进一步，所述水工预制件的柱椎体包括顶部三棱柱、四棱柱、底部三棱柱，所述顶部三棱柱与底部三棱柱均为不规则三棱柱，且对称设置，所述顶部三棱柱、底部三棱柱的正面为向内倾斜的三角形，侧面为梯形，所述底部三棱柱埋设于底泥。
[0010]进一步，所述水工预制件的柱椎体有四个。
[0011]进一步，所述水工预制件的横梁由上横梁和下横梁组成。
[0012]进一步，所述复式河道的“H”型水工预制件的材料为硅藻土材料。
[0013]进一步，所述复式河道的横向固定件为绳索或棒状物。
[0014]进一步，所述复式河道的垂向固定件为铁钎或粧木。
[0015]由以上技术方案可见，本实用新型具有以下的技术效果:
[0016](I)使用硅藻土材质的“H”型水工预制件于河流横截面处形成人工复式河道，实现人工壅水效果，以改变河流横截面前后“水位-流量”关系，从而改变该段河流水流特征，利于水环境质量提升。
[0017](2)通过构筑壅水断面，提升断面过水流速，增加紊流，促进水体溶解氧恢复，加速水体自净过程。
[0018](3)通过构筑壅水断面，在断面后，发生水流减速，水流中泥沙等固体悬浮物发生沉积，一方面直接净化水体，提升水质，另一方面，为下游漫滩形成提供颗粒物基础。
[0019](4)硅藻土材质的水工构筑物，显著区别于河槽底质和漫滩二元结构，可模块化设置，还可以按照需要裁撤，恢复河道自然属性。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021 ]图1是人工复式河道的结构示意图。
[0022]图2是“H”型水工预制件的主视图。
[0023]图3是“H”型水工预制件的侧视图。
[0024]图4是“H”型水工预制件的俯视图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026]下面结合说明书附图进一步说明本实用新型的具体实现。
[0027]本实用新型提出一种人工复式河道I，如图1所示，所述人工复式河道I包括“H”型水工预制件11、横向固定件12、垂向固定件13，所述横向固定件12为绳索或棒状物，所述垂向固定件13为铁纤或粧木。所述“H”型水工预制件包括柱椎体111、横梁112、横向导流孔113、纵向导流孔114、垂向导流孔115、横向连接孔116、垂向固定孔117，如图2、图3、图4所示。所述横向固定件12通过横向连接孔116横向固定“H”型水工预制件11，所述垂向固定件13通过垂向固定孔117垂向固定“H”型水工预制件11。
[0028]具体地，所述水工预制件11设置为H型，是考虑到在迎水面上，既能一定程度上阻挡水流通过，又因存在导流水道利于过水不至于制造较大的阻水面，避免在丰水期和洪水期易于被冲毁。
[0029]如图3所示，所述“H”型水工预制件11的横向导流孔113设置于所述柱椎体111的宽边方向，用于促进水流紊流化、湍流化，如图2所示，所述纵向导流孔114设置于所述柱椎体111的窄边方向，与水流的方向一致，用于疏导水流快速通过，如图4所示，所述垂向导流孔115设置于所述水工预制件11的中部，用于促进水流紊流化、湍流化，由“H”型水工预制件11的上部向下看时，呈现“十”字形的过水通道，这有利于水流扰动形成紊流，利于水体自然富氧等自净过程的进行。
[0030]具体地，如图2所示，所述水工预制件11的柱椎体111包括顶部三棱柱1111、四棱柱1112、底部三棱柱1113，所述顶部三棱柱1111与底部三棱柱1113均为不规则三棱柱，且对称设置，所述顶部三棱柱1111、底部三棱柱1113的正面为向内倾斜的三角形，侧面为梯形，如图4所示，所述顶部三棱柱1111用于阻水壅水，所述顶部三棱柱1111的侧棱11111与四棱柱1112平行的边用于分隔扰动水流;所述底部三棱柱1113埋设于底泥，用于棱椎体111的固定，类比了牙齿的固着于牙龈的稳定结构，使得本水工预制件埋设于底泥后，更加牢固耐水流冲击;所述四棱柱1112与纵向导流孔114相交的面，用于阻挡水流。
[0031 ]更具体地，具体设置时，选择合适河道，并确定河流横断面，断面处一般具有一定厚度泥状底质，这便于埋设水工预制件11，且断面处应处趋于平直的河段处，过弯处水流本身易发生紊流、湍流和乱流，就不必设置该水工预制件11。
[0032]所述水工预制件11的柱椎体111有四个，所述水工预制件11的横梁112由上横梁1121和下横梁1122组成，上横梁1121用于阻水壅水，下横梁1122上沿埋设后与底泥持平。所述“H”型水工预制件的材料为硅藻土材料，在另一实施例中，所述“H”型水工预制件由硅藻土材料、掺杂粘土和一定比例的如煤粉、煤矸石等具一定燃烧热值的材料，高温烘烤加工而成。
[0033]具体地，所述硅藻土的密度为1.9-2.3g/cm3，堆密度0.34-0.65g/cm3，比表面积40-65m/g，孔体积0.45-0.98m，吸水率是自身体积的2_4倍，熔点1650°C-1750 °C，在电子显微镜下可以观察到特殊多孔的构造，这种微孔结构是硅藻土具有特征理化性质的原因。硅藻土pH值中性、无毒，悬浮性能好，吸附性能强，容重轻，吸油率115%，细度在325目?500目，混合均匀性好。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻。硅藻土独特的物理结构，决定了其在污水处理和水体水质净化领域的广泛应用。
[0034]所述“H”型水工预制件11在河流横截面上，沿着河流中央，向两侧岸堤方向，采取依次连续埋设方式，然后通过横向连接孔12连接相邻且互相贴近的水工预制件11，或者将水工预制件11间隔一定距离后松散埋设于河道内部。
[0035]具体地，采用横向连接孔12且互相贴近的连接相邻水工预制件11，可以使水工预制件11更好地固定在一起，从而在横断面上构筑一个连续一体的壅水体，这不同于一体结构的拦水坝体或者闸阀结构，连接后的水工预制件11，组成的人工复式河道I能够保证该结构不易被洪水冲毁;采用将水工预制件11间隔一定距离后松散埋设于河道内部的方式，这种埋设方式主要是根据河流横截面岸坡陡缓变化，即沿河道中央线向岸坡方向，河槽底存在高度变化，需要据地势调整埋设预制件高度，则在水工预制件11会因埋设高度差异而呈现不等高，互相间出现一定的间隔距离，本距离宽度可以据“H”型水工预制件11的迎水面宽度作为参考基准而设定倍数，以确定间距宽度，或者依据地势具体情况而定。原则上为既能顺地势而延展利于水工预制件11的铺设，同时还能利于水工预制件11横向连接，确保能够连接一体保持坚固程度，连接时经横向连接孔116用绳索或棒状物连接相邻预制件。
[0036]更具体地，考虑到洪水或者丰水期所施工河道横截面埋设的水工预制件11壅高水位后，其本身结构的耐冲的坚固程度，沿着水流流向向下游方向，即纵向沿着横截面上先前各个水工预制件11并列排序阵列依次再连接埋设若干水工预制件11，即串联多个水工预制件11，增加其有效长度，用于增加其抗水毁能力，避免诸如跨河大桥桥墩等在洪水期经常面临被毁损危险等问题，并可用铁钎或粧木等垂向固定件13通过垂向固定孔117在垂向上向河槽下方底泥底部固定水工预制件11。
[0037]埋设人工复式河道I后，在河道横截面处，形成了人工壅水构筑物群，状若桥墩壅水，但明显不同于闸坝工作方式，这是一组半永久性构筑物，不需要时，可以拆卸分离，恢复河道自然属性。
[0038]埋设人工复式河道I后，水流依据“H”型水工预制件11可分为三部分，由上游到下游依次分为断面上游、壅水断面和断面下游，壅水断面的构建实质上是改变了该处施工的河流断面的过水性质，使得该处河水横断面由于“H”型水工预制件11连接的存在而呈现过水断面收窄，即有效过水断面面积明显变小的情况，而断面上游方向因河道阻塞而壅高了水位，表现为明显的过水流速增加，上游水位增加，水势能增加，故水流速动能增加，水流速显著增加而带来的有利之处是借此促进水体复氧等自净过程。
[0039]当水流通过壅水断面后，水流在断面下游相对于壅水断面处，有效过水断面明显变宽，水流速度则因有效过水断面的增加而明显减速，则带来了有利的情况是水流速减缓后，能够促进水中泥沙等悬浮物质在断面下河段处发生沉降，从而一方面，去除水体中悬浮物质等颗粒物质，另一方面为下游段漫滩发育提供了物质基础，即加速下游复式河道的自然发育形成过程。
[0040]当河流水位在枯水位和洪水位间变化时，人工复式河道I通过柱椎体111和横梁112起到有效的壅水效果，达到了收窄断面处的有效过水断面的目的，且由于人工复式河道I，即壅水构筑物的存在，断面上游水位明显壅高，水势能提升，河水快速通过纵向导流孔114，同时在经过时势能转化为动能，又因横向导流孔113和垂向导流孔117的存在发生紊流和湍流现象，水体扰动剧烈，从大气中溶解的氧气量增加，提升了氧化自净能力，此过程消耗掉较多的水动能。流过“H”型水工预制件11的水流进入断面下游河道，此处相对断面处，河道变宽，流速变缓，水中悬浮物及泥沙等大颗粒物质趋于沉降，在下游一定距离处发生堆积，一方面颗粒物凝并沉降实现净水，另一方面，促进岸边河漫滩结构形成，加速天然复式河道的发育过程。如此完成了壅水提升水质的全过程。
[0041]尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种人工复式河道，其特征在于所述人工复式河道包括多个“H”型水工预制件、横向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工预制件包括柱椎体、横梁、横向导流孔、纵向导流孔、垂向导流孔、横向连接孔、垂向固定孔，所述横向固定件通过横向连接孔横向固定“H”型水工预制件，所述垂向固定件通过垂向固定孔垂向固定“H”型水工预制件。2.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述水工预制件的横向导流孔设置于所述柱椎体的宽边方向，所述纵向导流孔设置于所述柱椎体的窄边方向，所述垂向导流孔设置于所述水工预制件的中部。3.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述水工预制件的柱椎体包括顶部三棱柱、四棱柱、底部三棱柱，所述顶部三棱柱与底部三棱柱均为三棱柱，且对称设置，所述顶部三棱柱、底部三棱柱的正面为向内倾斜的三角形，侧面为梯形，所述底部三棱柱埋设于底泥。4.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述水工预制件的柱椎体有四个。5.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述水工预制件的横梁由上横梁和下横梁组成。6.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述复式河道的“H”型水工预制件的材料为娃藻土材料。7.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述复式河道的横向固定件为绳索或棒状物。8.如权利要求1所述的人工复式河道，其特征在于所述复式河道的垂向固定件为铁钎或粧木。
【文档编号】E02B3/02GK205530108SQ201620138538
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】张刚, 王咏, 冯江, 边红枫, 王肇钧, 王占华, 张蕾, 朱遂, 朱遂一, 李廷超, 冯致力
【申请人】东北师范大学