CN109024492A - 渠道 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种侧堰，涉及引水工程的技术领域，包括外凸弧段和侧堰；外凸弧段的两端与渠道主体连通；侧堰的一端与渠道的外凸弧段的侧部连通，另一端与河道连通；侧堰直线设置，且侧堰所在的延伸方向与渠道的水流的反方向之间的夹角为锐角；侧堰包括均布缓流组件，均布缓流组件用于在垂直于侧堰所在的延伸方向上均布水流，且使流入到侧堰内的水流的流速降低。本发明提供的侧堰，使得渠道内的水流较多地流入到侧堰内，缓解水流对侧堰侧部的冲击，同时，侧堰直线设置、与渠道的水流的反方向之间的夹角为锐角、均布缓流组件，使得进入到侧堰的水流流速降低、水流分布较为均匀，同时减少施工难度，减少工程造价。

Description

渠道

技术领域

本发明涉及引水工程的技术领域，尤其是涉及一种渠道。

背景技术

渠道也称水渠、沟渠，是一种人们流通水流的通道。渡槽(或暗涵)一般指渠道跨越河渠、溪谷、洼地和道路的架空水槽。为了避免渠道内的流体表面超过堰顶，一般在渡槽附近修筑侧堰，以方便使渠道内的水流排泄至附近的河渠、溪谷、洼地等。

现有的渠道一般为直线渠道。如图1和图2所示，渠道一般设置于河道100上部，渠道位于河岸台地、侧堰位于河岸坡地。侧堰设置于渡槽200(或暗涵)的水流进口端，以渠道的缺口作为侧堰的进口段01。侧堰的一端与直线渠道连通，另一端与河道100(或溪谷、洼地等)连通，用于将渠道内的水引向河流。由于渠道与河道100之间设置有夹角(一般渠道与河道100垂直)，因此，现有技术中的侧堰设置有圆弧过度段。因而，侧堰一般包括：进口段01、圆弧过渡泄槽区02、直线泄槽区03和消能区04。水流最后从消能区04以跌水形式进入到河道100。

流水经过进口段时，由于渠道流速惯性的作用，以斜交于进口段中心线的方向从进口段进入侧堰，因此会在进口段靠近下游边墙处集中水流，造成水流的冲击进口段靠近下游的边墙。由于施工原因，弧过渡泄槽区的半径一般较小，因此圆弧过渡泄槽区处的水流以小半径、大角度转弯进入到直线泄槽区，同时造成水流分布进一步不均匀，同时使得水流进入到直线泄槽区的水流的流速增大。因而，现有技术中的渠道侧堰主要有如下：第一，水流消能效果较差，使得不均匀水流进入河道冲刷河床，对河床和泄槽末端挡墙基础安全造成严重威胁；第二，侧堰为曲线侧堰，增加施工难度和工程造价。

发明内容

本发明的目的在于提供一种渠道，以缓解现有技术中渠道的侧堰消能效果较差，曲线形的侧堰更加施工难度的技术问题。

本发明提供的渠道，包括外凸弧段和侧堰；所述外凸弧段的两端与渠道主体连通；所述侧堰的一端与渠道的外凸弧段的侧部连通，另一端与河道连通；

所述侧堰直线设置，且所述侧堰所在的延伸方向与渠道的水流的反方向之间的夹角为锐角；所述侧堰包括均布缓流组件，所述均布缓流组件用于在垂直于所述侧堰所在的延伸方向上均布水流，且使流入到侧堰内的水流的流速降低。

进一步地，所述均布缓流组件包括：进口区、泄槽区、消能区；所述侧堰包括边墙，所述边墙设置为两个，所述进口区、泄槽区、消能区设置于两个所述边墙之间，且依次沿侧堰内水流的方向设置；所述进口区、泄槽区、消能区的竖向高度位置依次降低；

所述进口区包括：进口宽顶堰和第一斜面贴角；所述第一斜面贴角与所述进口宽顶堰的尾部连接；所述第一斜面贴角的上表面靠近渠道水流方向上游一端的高度小于靠近渠道水流方向下游一端的高度；

所述泄槽区包括：沿水流方向设置的多个消能台阶，所述消能台阶的尾端设置有凸出于消能台阶的水平面的消能坎；所述消能坎靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；

所述消能区包括消能池；所述消能池的尾部设置有凸出于所述消能池表面的挑坎，用于使水流以挑流形式进入河道。

进一步地，沿渠道内的水流方向，位于所述渠道上游且靠近所述进口区的所述边墙与渠道侧部的连接处设置为弧形。

进一步地，所述进口宽顶堰的上表面设置为与河渠外凸弧段凸出方向相同的圆弧形；

所述进口宽顶堰靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；所述进口宽顶堰的竖向表面向所述第一斜面贴角倾斜；

所述第一斜面贴角的坡高比1:5～1:2。

进一步地，所述消能坎靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；所述消能坎与所述侧堰的中心线之间的夹角范围设置为：60°－90°。

进一步地，所述消能池的水平面靠近渠道水流方向上游的一端的宽度小于靠近渠道水流方向下游的一端的宽度。

进一步地，所述挑坎与所述消能池的尾部之间弧形连接，且所述挑坎靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端。

进一步地，所述消能区还包括第二斜面贴角，所述第二斜面贴角设置于所述挑坎的尾端，且所述第二斜面贴角的上表面可以设置为曲面或平面；所述第二斜面切贴角靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端。

进一步地，所述消能区还包括挡墙和防冲抛石护底垫层，所述挡墙设置于所述挑坎的尾端，所述防冲抛石护底垫层设置于所述挡墙靠近河道的一端；所述挑坎的尾端设置有鼻坎，所述鼻坎的上表面向防冲抛石护底垫层的一侧倾斜。

进一步地，所述外凸弧段的半径为渠道主体宽度的3-4倍。

本发明提供的渠道，包括外凸弧段和侧堰；所述外凸弧段的两端与渠道主体连通；所述侧堰的一端与渠道的外凸弧段的侧部连通，另一端与河道连通。由于渠道内的水流在外凸弧段处离心力的作用，使得渠道内的水流较多地流入到侧堰内，以加大侧堰的泄流量，同时缓解水流斜向流入侧堰。所述侧堰直线设置，可以使得水流直接进入到侧渠内，所述侧堰的延伸方向与渠道的水流的反方向之间的夹角为锐角，可以降低进入到侧堰的水流的速度，同时减少水流对靠近渠道下游的边墙的冲击。由于河道与渠道直线距离最短，施工时，降低施工难度和工程造价。所述侧堰包括均布缓流组件，所述均布缓流组件用于在垂直于所述侧堰所在的延伸方向上均布水流，且使流入到侧堰内的水流的流速降低，以进一步降低水流速度和均布水流，使得经过侧堰的消能后，进入到河道内的水流变缓。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的渠道的侧部设置有侧堰的结构示意图；

图2为图1中的侧视图；

图3本发明提供的渠道中侧堰布置于渠道弯段的第一种情况的示意图；

图4为本发明提供的渠道中侧堰布置于渠道弯段的第二种情况的示意图；

图5为本发明提供的渠道中侧堰布置于渠道弯段的第三种情况的示意图；

图6为本发明提供的渠道中侧堰的示意图；

图7为本发明提供的渠道中第一斜面贴角的示意图

图8为本发明提供的渠道中侧堰的纵剖的侧视图。

图标：01-进口段；02-圆弧过渡泄槽区；03-直线泄槽区；04-消能区；100-河道；200-渡槽；1-渠道主体；2-外凸弧段；3-侧堰；300-侧堰的中心线；31-均布缓流组件；32-边墙；33-进口区；34-泄槽区；35-消能区；331-进口宽顶堰；332-第一斜面贴角；3311-进口宽顶堰的上表面；3312-进口宽顶堰的竖向表面；341-消能台阶；3422-消能坎；351-消能池；352-挑坎；353-第二斜面贴角；354-挡墙；355-鼻坎；356-防冲抛石护底垫层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图3、4、5所示，本发明提供的渠道，包括外凸弧段2和侧堰3；外凸弧段2的两端与渠道主体1连通；侧堰3的一端与渠道的外凸弧段2的侧部连通，另一端与河道100连通。由于渠道内的水流在外凸弧段2处离心力的作用，使得渠道内的水流较多地流入到侧堰3内，以加大侧堰3的泄流量，同时缓解水流斜向流入侧堰3。侧堰3直线设置，可以使得水流直接进入到侧渠内，侧堰3的延伸方向与渠道的水流的反方向之间的夹角为锐角(α1、α2)，可以降低进入到侧堰3的水流的速度，同时减少水流对靠近渠道下游的边墙32的冲击。由于河道100与渠道直线距离最短，施工时，降低施工难度和工程造价。侧堰3包括均布缓流组件31，均布缓流组件31用于在垂直于侧堰3所在的延伸方向上均布水流，且使流入到侧堰3内的水流的流速降低，以进一步降低水流速度和均布水流，使得经过侧堰3的消能后，显著改善侧堰3进口水流的横向不均匀性，进入到河道100内的水流变缓。同时，本发明提供的渠道的侧堰3减少占地面积。

一般，渠道位于河岸台地、侧堰3位于河岸坡地。上述渠道的外凸弧段2可以为“S弯段”或“驼峰弯段”的外凸弧段2。渠道设置“S弯段”适用于新建工程，渠道设置“驼峰弯段”适用于改建工程；S弯段”或“驼峰弯段”可以为双圆弧或三圆弧。双圆弧或三圆弧的半径，可相等或不相等。由于圆弧半径过小会明显加大渠道水头损失，圆弧半径过大会显著增加工程投资。因此，外凸弧段2的半径可以设置为渠道主体1宽度的3－5倍。由于渠道的闸坝布置调整难度明显低于侧堰3的布置调整难度，利用渠道外凸弧段2的水流离心力可加大侧堰3泄流量并显著改善侧堰3进口水流的横向不均匀性。

具体地，如图6、图8所示，上述均布缓流组件31的作用为均布水流、减缓水流速度，因此均布缓流组件31可以包括如下几个部分：进口区33、泄槽区34、消能区35；一般侧堰3包括边墙32，边墙32设置为两个，进口区33、泄槽区34、消能区35设置于两个边墙32之间。进口区33、泄槽区34、消能区35依次沿侧堰3内水流的方向设置。进口区33、泄槽区34、消能区35的竖向高度位置依次降低。

具体地，如图7所示，进口区33可以包括：进口宽顶堰331和第一斜面贴角332；第一斜面贴角332与进口宽顶堰331的尾部连接；第一斜面贴角332的上表面靠近渠道水流方向上游一端的高度小于靠近渠道水流方向下游一端的高度，以使位于侧堰3下游的水流向侧堰3上游部分流动。上述泄槽区34可以包括：沿水流方向设置的多个消能台阶341，消能台阶341的尾端设置有凸出于消能台阶341的水平面的消能坎3422；消能坎3422靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端，以使水流进一步向靠近渠道水流方向上游的一端移动，以进一步均布水流；消能区35包括消能池351；消能池351的尾部设置有凸出于消能池351表面的挑坎352，用于使水流以挑流形式进入河道100。消能池351可以使水流在消能池351中流动平缓。水流最终可以以挑流的形式流出。

由于水流在进口区33进入侧堰3，沿渠道内的水流方向，位于渠道上游且靠近进口区33的边墙32与渠道侧部的连接处可以设置为弧形，以对进入到侧堰3的流水起到引流作用。其中，圆弧段与渠道的边墙32沿切线方向相衔接。圆弧段的圆弧半径为进口宽顶堰331的堰顶宽度的0～1倍。位于渠道下游侧的进口区33处的边墙32可以为直线或圆弧段。

进口区33中，进口宽顶堰的上表面3311设置为与河渠外凸弧段2凸出方向相同的圆弧形；进口宽顶堰331靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端，以将流水向靠近渠道水流方向上游的一侧移动，以进一步均布水流。进口宽顶堰的竖向表面3312向第一斜面贴角332倾斜，在靠近渠道水流方向上游的一端向靠近渠道水流方向下游的一端方向的坡比可以设置为1：∞(水平)～1：10；同时，第一斜面贴角332靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端，且第一斜面贴角332的坡高比可以设置为1：5～1：2，以将水流向渠道主体1上游的一侧流动。第一斜面贴角332可以调整水流偏移和水流集中，保证侧堰3进口区33末端的水流横向不均匀分布被控制在可接受程度。通过上述设置，进口区33可以完成调整水流不均匀分布量的10％～30％。

上述泄槽区34中，泄槽区34底部综合纵向坡比为1：5～1：0.5。消能坎3422靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；消能坎3422与侧堰3的中心线之间的夹角范围可以设置为：60°－90°。泄槽段可以设置有多级消能台阶341，每级消能台阶341的宽度可以设置为0.5～3m，消能台阶341的高度由泄槽区34的纵向坡比决定。各级消能台阶341的尾部的消能坎3422可以为斜向消能坎3422，消能坎3422的宽可以设置为0.2～0.4m、高可以设置为0～0.5m，消能坎3422与泄槽中心线的夹角α3可以设置为60°～90°，各级消能坎3422与泄槽中心线的夹角可以保持一致，也可以不尽相同。通过消能台阶341的沿程消能和消能坎3422再次调整水流偏移和水流集中的作用，侧堰3的泄槽区34可以完成调整水流不均匀分布量的30％～50％，完成水流动能消耗的50％左右。

消能区35中，消能池351的水平面靠近渠道水流方向上游的一端的宽度小于靠近渠道水流方向下游的一端的宽度，使得消能池351的上表面为平面梯形。平面梯形的消能池351可以进一步调整水流偏移和水流集中。

为了进一步调整水流偏移和水流集中，上述挑坎352与消能池351的尾部之间弧形连接，且挑坎352靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端。挑坎352的坎顶可以为纵向长0.3m～1.2m、坡比为1：10的外斜坡段，挑坎352的高度由消能计算确定，以保证在小流量时形成底流消能

进一步地，消能区35还包括第二斜面贴角353，第二斜面贴角353设置于挑坎352的尾端，且第二斜面贴角353的上表面可以设置为曲面或平面；第二斜面切贴角靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端。第二斜面贴角353可以继续调整水流偏移和水流集中，使水流进入河床时已大体分布均匀。

进一步地，消能区35还包括挡墙354和防冲抛石护底垫层356，挡墙354设置于挑坎352的尾端，防冲抛石护底垫层356设置于挡墙354靠近河道100的一端；挑坎352的尾端设置有鼻坎355，鼻坎355的上表面向防冲抛石护底垫层356的一侧倾斜。鼻坎355可以为沿1:10的外斜坡段，以使水流挑流形式进入河道100，同时使得水流在大流量时水流直接挑射进入河床。

本发明提供的渠道，侧堰3整体呈直线状，侧堰3内设置有进口区33、泄槽区34、消能区35等，以均布水流、使得水流的流速降低。相对于现有技术中的侧堰3，由于线没有技术中的侧堰3的直线泄槽区34为水平直线状、消能区35只设置有挡墙354，因而本发明提供的渠道的消能效果较好。本发明提供的渠道，侧堰3沿纵向集成多项水流纠偏和消能技术措施，保证侧堰3出口横向水流均匀分布、纵向水流沿程消能后与河道100水流平顺衔接，能够经济地解决渠道侧堰3出口横向水流不均匀分布问题，提高水体消能率，减少侧堰3出口水流对河床的冲刷，保证水流进入河床时已大体分布均匀且水体动能已得到充分消散同时，侧堰3设置成整体的直线段、并将侧堰3的纵向中心线与渠道内的水流反方向(或正方向)成锐角，大大减少了渠道侧堰3的占地面积和工程造价

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种渠道，其特征在于，包括外凸弧段和侧堰；所述外凸弧段的两端与渠道主体连通；所述侧堰的一端与渠道的外凸弧段的侧部连通，另一端与河道连通；

所述侧堰直线设置，且所述侧堰所在的延伸方向与渠道的水流的反方向之间的夹角为锐角；所述侧堰包括均布缓流组件，所述均布缓流组件用于在垂直于所述侧堰所在的延伸方向上均布水流，且使流入到侧堰内的水流的流速降低。

2.根据权利要求1所述的渠道，其特征在于，所述均布缓流组件包括：进口区、泄槽区、消能区；所述侧堰包括边墙，所述边墙设置为两个，所述进口区、泄槽区、消能区设置于两个所述边墙之间，且依次沿侧堰内水流的方向设置；所述进口区、泄槽区、消能区的竖向高度位置依次降低；

所述进口区包括：进口宽顶堰和第一斜面贴角；所述第一斜面贴角与所述进口宽顶堰的尾部连接；所述第一斜面贴角的上表面靠近渠道水流方向上游一端的高度小于靠近渠道水流方向下游一端的高度；

所述泄槽区包括：沿水流方向设置的多个消能台阶，所述消能台阶的尾端设置有凸出于消能台阶的水平面的消能坎；所述消能坎靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；

所述消能区包括消能池；所述消能池的尾部设置有凸出于所述消能池表面的挑坎，用于使水流以挑流形式进入河道。

3.根据权利要求2所述的渠道，其特征在于，沿渠道内的水流方向，位于所述渠道上游且靠近所述进口区的所述边墙与渠道侧部的连接处设置为弧形。

4.根据权利要求2所述的渠道，其特征在于，所述进口宽顶堰的上表面设置为与河渠外凸弧段凸出方向相同的圆弧形；

所述进口宽顶堰靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；所述进口宽顶堰的竖向表面向所述第一斜面贴角倾斜；

所述第一斜面贴角的坡高比1:5～1:2。

5.根据权利要求2所述的渠道，其特征在于，所述消能坎靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端；所述消能坎与所述侧堰的中心线300之间的夹角范围设置为：60°－90°。

6.根据权利要求2所述的渠道，其特征在于，所述消能池的水平面靠近渠道水流方向上游的一端的宽度小于靠近渠道水流方向下游的一端的宽度。

7.根据权利要求6所述的渠道，其特征在于，所述挑坎与所述消能池的尾部之间弧形连接，且所述挑坎靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端。

8.根据权利要求7所述的渠道，其特征在于，所述消能区还包括第二斜面贴角，所述第二斜面贴角设置于所述挑坎的尾端，且所述第二斜面贴角的上表面可以设置为曲面或平面；所述第二斜面切贴角靠近渠道水流方向上游的一端的高度小于靠近渠道水流方向下游的一端。

9.根据权利要求2所述的渠道，其特征在于，所述消能区还包括挡墙和防冲抛石护底垫层，所述挡墙设置于所述挑坎的尾端，所述防冲抛石护底垫层设置于所述挡墙靠近河道的一端；所述挑坎的尾端设置有鼻坎，所述鼻坎的上表面向防冲抛石护底垫层的一侧倾斜。

10.根据权利要求2所述的渠道，其特征在于，所述外凸弧段的半径为渠道主体宽度的3-4倍。