圓弧形生態(tài)攔水壩的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種圓弧形生態(tài)攔水壩，包括攔水壩本體（3），所述攔水壩本體（3）包括迎水面（1）、背水面（2）、頂面（4）和底面（5），所述迎水面（1）與所述背水面（2）均為向外凸出的圓弧曲面。本實(shí)用新型不但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且在滿足傳統(tǒng)河道治理的基礎(chǔ)上能夠保證河道的流動(dòng)水得到補(bǔ)給，且可以在壩的前后形成多級(jí)流速帶，提高了水體自身的凈化能力，不斷改善和維護(hù)城市良好的生態(tài)環(huán)境。
【專利說(shuō)明】圓弧形生態(tài)攔水壩
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種攔水壩，特別是一種圓弧形生態(tài)攔水壩，屬于攔水壩修建【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對(duì)其居住環(huán)境的要求日益增高。城市河流在維持城市生態(tài)環(huán)境上占有重要的地位，河流水環(huán)境的好壞影響著城市環(huán)境質(zhì)量。然而傳統(tǒng)的河道整治主要以防洪排澇為主，往往忽略了河流自身的生物環(huán)境功能，包括:泥沙的推移，棲息地環(huán)境功能，環(huán)境凈化，維持自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與過(guò)程等。
[0003]在現(xiàn)代的城市河道整治中，常常修建橡膠壩、閘壩等攔河建筑物。建設(shè)攔河建筑物會(huì)使得河道的生態(tài)與環(huán)境發(fā)生變化，而這種變化具有雙重性，即會(huì)引起正面影響和負(fù)面影響。正面影響方面:建設(shè)攔水建筑物可以保證灌溉供水需要；可以改善居住環(huán)境；可以調(diào)節(jié)灌區(qū)氣候；可以防止水土流失等，負(fù)面影響方面:建設(shè)攔水建筑物會(huì)使得河道水量水質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而造成水體自身凈化能力降低，水體污染加?。粫?huì)阻斷了魚類通道，使得生物多樣性退化；會(huì)使得壩前壅水，流速減小，形成靜水區(qū)，進(jìn)而出現(xiàn)壩體上游河道淤積，水質(zhì)黑臭等眾多環(huán)境問(wèn)題等。
[0004]目前，在河道污染水質(zhì)修復(fù)的主要途徑是利用上游水流流經(jīng)攔河建筑物過(guò)程中的摻氣，加速水體復(fù)氧過(guò)程，增大水體中的容解氧的水平，恢復(fù)水體中好氧生物的活力，進(jìn)而使得水體自身凈化能力有所增強(qiáng)。然而，采用該方法只能對(duì)壩體下游附近一段河道的水體凈化有所作用，壩體上游河道的環(huán)境污染問(wèn)題還是不能得到有效解決。另外，為了滿足魚類的過(guò)壩要求，以及在汛期能實(shí)現(xiàn)輸沙的目的，常常在壩底設(shè)計(jì)魚孔，但是，魚孔一般是采用不同管徑的塑料管或混凝土管，為了保證壩體安全，其管徑大小是有限的，極易被上游雜物和淤泥堵塞，由于其設(shè)計(jì)在壩底，也較難被發(fā)現(xiàn)。
[0005]隨著河流的功能的擴(kuò)展，河流整治要考慮的因素大大增加，而傳統(tǒng)的河道治理已經(jīng)不能滿足河流可持續(xù)發(fā)展的需要。所以，開展兼顧河道生態(tài)問(wèn)題，采用立體化和多元化進(jìn)行攔河建筑物設(shè)計(jì)，具有一定的社會(huì)效益。
[0006]申請(qǐng)?zhí)枮?201110448113.4的實(shí)用新型專利公開了一種生態(tài)攔水壩，如圖1所示，整個(gè)壩體包括土石壩體、木樁加固結(jié)構(gòu)和隔離竹排三部分，土石壩體為雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層為袋裝粘土，外層為袋裝碎石，木樁加固結(jié)構(gòu)保證壩體的安全穩(wěn)固，隔離竹排起到加固和隔離擾動(dòng)的作用。在該實(shí)用新型中，所述生態(tài)攔水壩雖可以達(dá)到攔截水體、控制水位及凈化水質(zhì)的功能，但由于上述生態(tài)攔水壩有多個(gè)組成部分，且每個(gè)組成部分之間并非一體連接，因此，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且在長(zhǎng)期使用的前提下存在結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)之間分離的風(fēng)險(xiǎn)，失去了生態(tài)攔水壩的核心作用。
[0007]因此，設(shè)計(jì)一種不僅能滿足河流可持續(xù)發(fā)展而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的攔河建筑物，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。
[0008]公開于該實(shí)用新型【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本實(shí)用新型的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提出了 一種圓弧形生態(tài)攔水壩。
[0010]為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案為:本實(shí)用新型所述的一種圓弧形生態(tài)攔水壩，包括攔水壩本體，所述攔水壩本體包括迎水面、背水面、頂面和底面，所述迎水面與所述背水面均為圓弧曲面。迎水面為向外凸出的圓弧曲面，阻水面積大，有利于壩體上游壅水，而背水面也為圓弧曲面，可使壩下形成較穩(wěn)定的水躍，消能效果好，可以減小下游河床的沖刷。
[0011]優(yōu)選地，所述迎水面所在圓的半徑Rl與所述背水面所在圓的半徑R2相等。
[0012]優(yōu)選地，所述迎水面與所述背水面相對(duì)于所述圓弧形攔水壩的縱剖面的中軸線對(duì)稱。
[0013]優(yōu)選地，所述迎水面所在的圓的半徑Rl和所述背水面所在的圓的半徑R2均為所述攔水壩高度H的1.1?1.2倍。
[0014]優(yōu)選地，所述底面的寬度的一半R與所述迎水面所在圓的半徑Rl或所述背水面所在圓的半徑R2相等。
[0015]優(yōu)選地，所述頂面4的寬度B = 2>/r2-H2，其中，R為所述底面5的一半寬度，H為壩高。
[0016]優(yōu)選地，所述攔水壩的長(zhǎng)度LI短于所述河道寬度L。
[0017]優(yōu)選地，所述攔水壩的長(zhǎng)度LI為所述河道寬度L的80%?90%，且所述攔水壩的一端與所述河道的一個(gè)岸邊接觸。壩體相對(duì)于河道一岸設(shè)置開口，上游來(lái)水一部分可以由開口流出，使得河道常年暢流，減小了壩體上游淤泥的形成，也為河道的魚類等水游生物提供了通道。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型提供的一種圓弧形生態(tài)攔水壩，所述圓弧形生態(tài)攔水壩體型簡(jiǎn)單，壩體迎水面的圓弧曲面的阻水面積較平面或者斜平面的要大，對(duì)上游的壅水效果較好；而壩體的背水面也為圓弧曲面，使得壩后水流形成較穩(wěn)定的水躍，消能效果較好；本實(shí)用新型的壩體長(zhǎng)度為河道寬度的80%?90%，在河道一岸設(shè)置有一個(gè)開口，開口的長(zhǎng)度為河道寬度的10%?20%，有利于河道的流動(dòng)水補(bǔ)給，減小壩前泥沙的淤積,也為河道中魚類等水游生物提供了通道；同時(shí)，在壩的前后可以形成多級(jí)流速區(qū)域，提高了水體自身的凈化能力，能減小水體富營(yíng)養(yǎng)化的形成，進(jìn)而適應(yīng)了河道中不同水生物的生存；本實(shí)用新型不僅滿足傳統(tǒng)河道治理的基礎(chǔ)上而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可促進(jìn)城市河道的可持續(xù)發(fā)展，不斷改善和維護(hù)城市良好的生態(tài)環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的攔水壩；
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例一種圓弧形型攔水壩的俯視圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一種圓弧形型攔水壩的縱剖面圖；[0022]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例1的圓弧形無(wú)開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖；
[0023]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2的圓弧形開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖；
[0024]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例3的圓弧形無(wú)開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖；
[0025]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例4的圓弧形開口攔水壩壩前后橫斷面上流速分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0027]本實(shí)用新型提供一種圓弧形生態(tài)攔水壩，其俯視圖如圖2所示，包括攔水壩本體3，攔水壩本體3包括迎水面1、背水面2、頂面4和底面5。所述攔水壩的縱剖面圖如圖3所示，迎水面I和背水面2形成的兩段圓弧曲線與頂面4和底面5形成的兩平行直線組成的閉合四邊形。
[0028]頂面4和底面5的表面可以為任何形狀，比如平面、斜面、階梯面或者坑洼不平的面，優(yōu)選頂面4為與底面5相對(duì)平行的水平面。
[0029]迎水面I為圓弧曲面，所述圓弧曲面所在圓的半徑為Rl。背水面2也為圓弧曲面，所述圓弧曲面所在圓的半徑為R2，優(yōu)選所述迎水面I的圓弧曲面與所述背水面2的圓弧曲面相對(duì)于所述圓弧形攔水壩的縱剖面的中軸線對(duì)稱，并且，R1=R2。迎水面I所在的圓的半徑為Rl和背水面2所在的圓的半徑為R2均為所述攔水壩高度的1.1?1.2倍。底面5的寬
度為迎水面I的圓弧曲面所在圓的半徑的2倍。頂面4的寬度B = 2>/R2-H2 (R=R1=R2)。
[0030]攔水壩的長(zhǎng)度小于河道的寬度,優(yōu)選攔水壩的長(zhǎng)度為河道寬度的80%?90%，所述攔水壩可以放入所述河道的任意位置，比如，所述攔水壩放入河道中央，使得所述攔水壩的兩端與所述河道的兩個(gè)岸邊均不接觸，從而在所述攔水壩的兩端與所述河道之間留下便于魚類過(guò)壩和汛期輸沙的通道，也可使所述攔水壩置于所述河道的一邊，即所述攔水壩的一段與所述河道的一個(gè)岸邊接觸，優(yōu)選為所述攔水壩的一端與所述河道的一個(gè)岸邊接觸。
[0031]攔水壩的長(zhǎng)度LI根據(jù)壩體下游河床質(zhì)的防沖能力以及壩體上游的綜合用水要求等，利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)或者模型試驗(yàn)，在道寬度L的80%?90%中進(jìn)行比較，最終選取較優(yōu)的攔水壩長(zhǎng)度LI。
[0032]下面通過(guò)實(shí)施例詳細(xì)論述本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案:
[0033]實(shí)施例1、根據(jù)某城市河道地形資料、河道兩岸地形、洪峰流量、設(shè)計(jì)洪水位等，參考橡膠壩設(shè)計(jì)規(guī)范，選定壩體修建位置，確定出壩址處河道寬度L=30.6m以及壩體高度H=2.7m。
[0034]在壩體高度H確定后，將壩體縱剖面中兩段圓弧曲線所在圓的半徑R定為3m。此時(shí)，圓弧曲線所在圓的半徑R與壩體的高度H之間的比值為1.11。
[0035]接著，在壩體高度H和圓弧曲線所在圓的半徑R確定后，與壩底5平行的壩頂4平面至壩底5的距離就等于壩體高度H，即可計(jì)算壩頂4水平面的寬度B=2.62m。而壩底5的長(zhǎng)度為2R=6m。
[0036]然后，構(gòu)建攔水壩的長(zhǎng)度，攔水壩的長(zhǎng)度LI和河道的寬度L，L1=L=30.6m。
[0037]通過(guò)上述步驟即得到了一種圓弧形生態(tài)攔水壩，上述圓弧形無(wú)開口攔水壩在某工況下壩前后橫斷面的流速分布圖如圖4所示。[0038]實(shí)施例2、本實(shí)施例提供一種圓弧形生態(tài)攔水壩，其結(jié)構(gòu)與修建方法與實(shí)施例1基本相同，不同點(diǎn)為:確定攔水壩的長(zhǎng)度LI時(shí)，攔水壩的長(zhǎng)度LI為河道寬度L的80%~90%。
[0039]根據(jù)防洪要求，壩體下游河床質(zhì)的防沖能力以及壩體上游的綜合用水要求等，利用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)，在河道位置寬度L的10%~20%中選幾個(gè)開口長(zhǎng)度進(jìn)行比較，最終確定較優(yōu)的開口長(zhǎng)度為壩體所在河道位置寬度L的13.5%，即得出L0=4.lm。則，攔水壩的長(zhǎng)度 L1=L-L0=26.5。
[0040]通過(guò)上述步驟即得一種圓弧形生態(tài)攔水壩，上述圓弧形生態(tài)開口攔水壩在某工況下壩前后橫斷面的流速分布圖如圖5所示。
[0041]經(jīng)數(shù)值模擬結(jié)果表明，在不同來(lái)水工況下，以上實(shí)施例1和實(shí)例2中所述的圓弧形生態(tài)攔水壩與具有相同縱剖面面積和壩頂高程的開口型梯形攔水壩以及開口型橡膠壩相t匕，上游壅水均最多，壅水量對(duì)比表如表1所示。
[0042]表1:某工況下不同種類壩型上游壅水量(m3)
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種圓弧形生態(tài)攔水壩，包括攔水壩本體(3)，所述攔水壩本體(3)包括迎水面(I)、背水面(2)、頂面(4)和底面(5)，其特征在于，所述迎水面(I)與所述背水面(2)均為向外凸出的圓弧曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓弧形生態(tài)攔水壩，其特征在于，沿所述圓弧形攔水壩的縱剖面截得的壩體迎水面(I)圓弧半徑(Rl)和背水面(2)的圓弧半徑(R2)相同，且所述迎水面(I)與所述背水面(2)的圓弧相對(duì)于所述圓弧形攔水壩的縱剖面的中軸線對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓弧形生態(tài)攔水壩，其特征在于，所述壩體迎水面(I)圓弧半徑(Rl)和背水面⑵的圓弧半徑(R2)均為壩高⑶的1.1~1.2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓弧形生態(tài)攔水壩，其特征在于，所述底面(5)的一半寬度(R)與所述迎水面(I)圓弧半徑(Rl)或背水面(2)圓弧半徑(R2)相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓弧形生態(tài)攔水壩，其特征在于，所述頂面(4)的寬度(B)滿足如下的公式:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓弧形生態(tài)攔水壩，其特征在于，所述攔水壩的長(zhǎng)度(LI)短于所述河道寬度(L)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圓弧形生態(tài)攔水壩，其特征在于，所述攔水壩的長(zhǎng)度(LI)為所述河道寬度(L)的80%~90%，并且所述攔水壩的一端與所述河道的一個(gè)岸邊接觸。
【文檔編號(hào)】E02B3/10GK203411945SQ201320320847
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】戴會(huì)超, 張鴻清, 樓益龍, 高興杰 申請(qǐng)人:中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司