一种用于河道整治的主动可变调流系统

本发明涉及河道整治领域，具体涉及一种用于河道整治的主动可变调流系统，通过在河道中设置调流设施，依托并利用河道水流自身的特性与能量，对河道水流流线及流态进行调整，以水治水、以砂治砂，在极小的投资下，可对大范围的河道进行综合治理，主动有效的解决河道的各种综合问题。

背景技术：

1、河流的泥沙治理及河道治理不仅是千古以来的难题，也是目前全世界水利工作者都无法完美解决的一个重大问题。

2、由于河流的地理位置、气候、流量、地形、含沙量、含沙特性、河岸、植被、边界条件等影响因素的多样化，河流水势复杂，流态多变，河道演变的不确定性随之产生，河流特性各具特色。河流两岸自古以来即为人类繁衍生息之所，河流对人类活动的影响十分深远。河流有水利的一面，也有水害的一面，为了变水害为利、防洪减灾、疏浚河道，工程实践中采取了修建防洪堤、护岸、丁坝、马扎桩等工程措施对河道两岸进行防护；研发了适用于不同土体结构的河岸的抗侵蚀技术，如防护墙竖条减冲、拦河闸坡道、抛石等技术。

3、现有的技术主要以降低近岸流速和近床流速为目标，流速降低后泥沙在近岸区快速沉积，形成岸滩缓流促淤的水力条件，从而保护河岸。这些技术大都属于沿岸被动防护，存在投资巨大、效果短暂、效果不稳定、效果失效、被迫不断重复建设等诸多问题，不能从源头上根本的解决问题，这也是千百年以来，人类始终不断的在治理河道，但仍未能彻底解决问题的根本原因所在。

技术实现思路

1、发明目的：本发明提供一种按河道治理需求在河道岸滩或者河道主槽上设置主动可变的调流系统调整水流及泥砂的流向与流态，利用水流自身的特性与能量，主动有效的解决河道的主槽深切、河道淤积、河道蜿蜒曲折、河洪险灾等问题。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的一种用于河道整治的主动可变调流系统，包括中心柱、调流浆片系统和调流浆片升降旋转系统，调流浆片系统上的调流浆片沿中心柱的纵对称轴旋转变化角度，沿中心柱的高度方向改变位置高度，通过改变调整浆片的角度与高度来满足河道各种水流情况下的水沙条件，利用水流自身的动力，在河道内形成的新的内部边界条件，对水流及泥沙进行扰动，引起河流的再造床过程，调整河势、改变河床演变趋势。

3、其中，所述中心柱为钢筋混凝土圆柱，基础伸入河床，伸入河床的基础采用灌注桩工艺，河床面以上采用现浇桩，在现浇桩的钢管上设置卡位条，卡位条用来定位调流浆片框架柱上的定位条，卡位条沿钢管外周按相邻圆心角为5°均匀布置，卡位条的底端高于河床，卡位条的高度高于调流浆片高度，卡位条上口呈喇叭形，当调流浆片下落时，调流浆片框架柱上的定位条进入卡位条之间的槽内。

4、所述调流浆片系统包括框架柱、框架梁、圈梁、桁架梁、钢绞线斜向加强拉索、钢绞线水平加强拉索和桁架梁表层挡水板；

5、框架柱是相互垂直布置的两条，采用槽钢或工字钢，框架柱外侧与桁架梁连接成为固端结构，框架柱内侧设有定位条，定位条与框架柱焊接在一起或与框架柱加工成一整体，定位条形状为梯形，当调流浆片升降时，定位条沿中心柱两个卡位条之间的槽上下滑动；调流浆片在工作时，定位条的一面与中心柱上的卡位条接触，卡位条对定位条起到支撑作用。定位条头部设有小凸块，用于与中心柱外层钢板之间的定位，并在调流浆片升降过程中，减小与中心柱外层钢板之间的摩擦力；框架梁布置在框架柱顶部，框架梁与框架柱组成一整体受力结构，在框架梁上设有与电动机、螺杆升降机的连接机构；多层圈梁设置在调流浆片高度范围内，圈梁与框架柱、框架梁共同形成一整体受力结构；桁架梁为调流浆片的主体结构，采用轻钢三维空间多连杆结构，桁架梁与框架柱外侧为固端连接。对称布置的多条钢绞线斜向加强拉索连接框架梁外侧与调流浆片桁架梁的近、中、远多处不同部位，对称布置的多条钢绞线水平加强拉索连接框架梁侧面与调流浆片桁架梁的近、中、远多处不同部位；在调流浆片桁架梁表面设置挡水板，挡水板与桁架梁固定在一起，挡水板采用孔洞型、水平栅条型或竖向栅条型。

6、发明原理：调流浆片系统上的调流浆片可沿中心柱的纵对称轴旋转变化角度，也可沿中心柱的高度方向改变位置高度，通过调整浆片的角度与高度，充分满足河道各种水流情况下的水沙条件，利用水流自身的动力，在调流系统形成的新的内部边界条件下，对水流及泥沙进行扰动，引起了河流的再造床过程，调整河势、改变河床演变趋势，达到综合治理的效果。

7、有益效果：本发明制造随河道水沙条件变化而主动可变的扰动水流设施改变河流水沙运动边界条件，使河道水流流线及流态调整，水流流速大小和方向的变化伴随着泥沙的输移状态（静止或运动）和运动轨迹的变化，新边界条件引起了河流的再造床过程，河势调整、河床演变趋势发生变化，使“问题”（如河道主槽深切、河道淤积、河道蜿蜒曲折、河洪险灾等）河道向维持输沙平衡状态发展，河道流态改善，输沙顺畅，形成形状和尺度稳定的主河槽，可从根本上达到综合治理的效果。

技术特征：

1.一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：包括中心柱、调流浆片系统和调流浆片升降旋转系统；调流浆片系统上的调流浆片沿中心柱的纵对称轴旋转变化角度，沿中心柱的高度方向改变位置高度，通过改变调整浆片的角度与高度来满足河道各种水流情况下的水沙条件，利用水流自身的动力，在调流系统形成的新的内部边界条件，对水流及泥沙进行扰动，引起河流的再造床过程，调整河势、改变河床演变趋势。

2.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：所述中心柱为基础伸入河床钢筋混凝土圆柱，基础伸入河床，所述中心柱的外壁上以相邻圆心角为5°均匀布置卡位条，所述卡位条用来定位调流浆片框架柱上的定位条，卡位条的高度高于调流浆片高度，卡位条上口呈喇叭形，当调流浆片下落时，调流浆片框架柱上的定位条进入卡位条之间的槽内。

3.根据权利要求2所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：所述调流浆片系统包括框架柱、框架梁、圈梁、桁架梁、钢绞线斜向加强拉索、钢绞线水平加强拉索和挡水板；

4.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：所述调流浆片升降旋转系统是设置在框架梁中心处的螺杆升降旋转机构，所述螺杆升降旋转机构由螺杆、螺杆升降机齿轮盘、齿轮盘上部固定器和电动机组成；

5.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：还包括太阳能发电储能系统、视频监控系统和远程通信控制系统。

6.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：当河道主流过于集中，出现大流量时河道主槽冲切过深时，将调流浆片与水流呈外八字形布置，利用调流浆片系统扰动水流，将水流逐步向两岸或一岸分散；整治初期调流浆片与主流呈小角度，当主流被分散一些后，逐渐加大调流浆片与主流的角度，进一步分散主流。

7.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：当河道因主流过于集中而使主槽冲切较深时，在洪水期，在主槽内设置调流浆片，调整调流浆片的高度，减小河床水流流速，减小主槽冲切；在枯水期，改变调流浆片的高度和角度，将表层含砂量小的高速水流挑离主槽，促使下层含砂量较大的水流中的泥砂沉积，修复主槽切深。

8.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：对于多沙的游荡型河流，在汛期的平水季节和枯水季节河槽内会淤积抬高，形成成型淤积体，通过在河道中布置调流系统，调节调流浆片的高度和布置角度，加大河床面的水流流速，利用水流自身动能，造出主河槽，减少淤积体体积，疏通行洪通道，保证行洪安全。

9.根据权利要求1所述的一种用于河道整治的主动可变调流系统，其特征在于：在蜿蜒型河道中，在凹岸上游及凹岸处，通过调流系统将水流挑离凹岸，解决凹岸冲刷问题；在凸岸上游及凸岸处，通过调流系统将水流挑向凸岸，将凸岸淤积的泥砂冲向下游，解决凸岸淤积问题。

技术总结
本发明提供的一种用于河道整治的主动可变调流系统，包括中心柱、调流浆片系统和调流浆片升降旋转系统，调流浆片系统上的调流浆片沿中心柱的纵对称轴旋转变化角度，沿中心柱的高度方向改变位置高度，通过改变调整浆片的角度与高度来满足河道各种水流情况下的水沙条件，利用水流自身的动力，在调流系统形成的新的内部边界条件，对水流及泥沙进行扰动，引起河流的再造床过程，调整河势、改变河床演变趋势。本发明用新边界条件引起了河流的再造床过程，河势调整、河床演变趋势发生变化，使河道流态改善，输沙顺畅，形成形状和尺度稳定的主河槽，从根本上达到综合治理的效果。

技术研发人员：李琳,张鲁国,张凌凯,肖玉磊,谭义海,池苗苗,张小莹
受保护的技术使用者：新疆农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15