CN113106930A - 一种之字型阶梯坝及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种之字型阶梯坝及其施工方法，包括：上游的水平段为排水进口段，用于平衡下泄水流的能量分布；中游的之字型阶梯段包括若干斜角三角型台阶，且若干斜角三角型台阶自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构，其中上下相邻两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不同；下游的直角型阶梯段包括若干直角型台阶，且若干直角型台阶自上而下连续相接构成一体，用以防止自中游的之字型阶梯段下泄的水流发生歪斜跳跃；水平段、之字型阶梯段和所直角型阶梯段自上而下连续相接为整体式的之字型阶梯坝。本发明的结构简单，施工方便及工程造价低廉，以扩大泄洪建筑结构物对泄洪流量的适应范围，提高水流沿程的消能效果，保障泄洪系统的安全运行。

Description

一种之字型阶梯坝及其施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，具体地，涉及一种可用于溢洪道的建设和泄洪能力不足的旧坝改造的之字型阶梯坝及其施工方法。

背景技术

我国的许多大型水利水电工程往往同时存在水头高、河谷狭窄、下泄流量大的特点，这对泄洪技术提出了很高的要求，筑坝建库须保证原河道洪水的正常宣泄。泄洪建筑物下泄的水流流速和流量通常很大，往往直接影响到泄洪系统安全运行、工建筑物的安全、两岸边坡的稳定等。因此需要采取泄洪措施，扩大泄洪建筑物其泄洪流量和流速的适应范围，提高水流沿程的消能效果。

阶梯型结构已被广泛应用于水利水电工程溢洪道及坝体中，但现有的阶梯型结果设计主要为一级一台阶、同一台阶各处同高程的形式，阶梯跌坎局部具体形式有“一”字形、“V”形、外凸型等。这些设计形式仅是考虑从阶梯局部的变化来增加水流能量损耗，但当泄洪建筑物下泄的水流水头较高，单宽流量较大时(如单宽流量超过50m³/s)，现有阶梯型结构的溢洪道和坝体在沿程水头损失和消能率方面均很难满足泄洪消能的要求，并且阶梯入口处至下游一定范围内无法获得掺气减蚀保护效果，从而导致对下游河道造成冲刷破坏及沿程壁面的空蚀破坏。为解决上述问题一般采取的技术措施是增加泄洪建筑物数量，但这样不仅会受到所建水利水电工程的地形地质条件限制，而且还会增加工程量，增加投资。因此，研发一种新型的阶梯坝是十分有必要的。

经检索，申请号为201610362409.7的中国专利，提供了一种复式连续阶梯溢洪道，该复式连续阶梯溢洪道由溢洪道侧墙和溢洪道底板构成，溢洪道底板分为进口段和阶梯段，所述进口段是由水平段与一个高程低于水平段，且从水平正投影看顶角朝向溢洪道上游的倒置等腰三角形台阶相接而成，其底边与溢洪道宽度相等，所述阶梯段由至少2级结构相同的复式阶梯自上而下连续相接构成，该复式阶梯为一级4阶，具体由6个三角形依次按从高到低分4个台阶排布而成。该发明的主要不足之处有：(1)阶梯结构复杂，使得工程造价提高；(2)阶梯结构采用三角型堆砌的形式，通过不同页面的高度差使下泄的水流产生渗气，但是由于各个不同高度差的台阶仍然平面，渗气效果效率低；(3)复式连续阶梯采用三角型堆砌的形式，使下泄的水流流量最大、流速最大的位置集中主要在溢洪道中心线处，并且末端没有平衡水流压差的设置，容易冲蚀下游的底部以及周围的结构建筑物。

经检索，申请号为202010119784.5的中国专利，提供了一种防渗柔性台阶溢洪道及其施工方法，该专利涉及水利技术领域，将原有的土工袋垒砌的直立式边坡，调整设计为溢洪道斜边坡和溢洪道边坡阶梯的组合结构，能够更好引导流水，更加高效的溢洪；CDASS土工袋内的回填土、溢洪道斜边坡和溢洪道边坡阶梯的成型回填土均为混合有石灰、水泥和土料的胶结土，能够更好的保证土料的溢洪道的抗冲刷性、抗侵蚀性和边坡与泄槽的稳定性；整个溢洪道的露出部分均进行了防渗处理，有效预防了水流对坝体的侵蚀、渗透和冲刷破坏，保证了坝体及溢洪道的完整性和可靠性；将原有光滑式U型钉更换为具有螺纹结构的T型钉，增加了锚固的效果，该防渗柔性台阶溢洪道施工效率高，使用材料少。该发明的主要不足之处有：溢洪道边坡阶梯仍为直角型阶梯结构，不利于下泄水流渗气的提前产生。

此外，申请号为202010948830.2的中国专利，提供了一种接力式消能导流装置及弯道式溢洪道导流阵施工方法，该发明涉及溢洪道弯道段导流技术领域，具体涉及一种接力式消能导流装置及弯道式溢洪道导流阵施工方法，其中，弯道式溢洪道导流阵施工方法，其包括步骤一、测量溢洪道规格尺寸，将弯道式溢洪道分为若干段上游初始段、中部弯段和下游段；步骤二、确定导流装置在溢洪道内的分布，将导流装置沿溢洪道边线方向设置，并使所述导流装置的导流头部朝向上游初始段，所述导流装置的导流主体朝向下游段，所述导流装置的导流头部向溢洪道外侧偏转并与溢洪道中轴线形成5-10°角。主要不足之处有：(1)采用弯道式溢洪道导流阵，虽然可以达到良好的整流均化效果，但没有设计下泄水流渗气减蚀的消能作用的结构；(2)下泄水流的冲击由导流装置承受，容易造成其损坏。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种之字型阶梯坝及其施工方法。

为解决上述问题，本发明第一个方面，提供一种之字型阶梯坝，包括：

设置于上游的水平段，所述水平段为排水进口段，所述水平段的正面投影角度呈直角阶梯型结构，用于平衡下泄水流的能量分布；

对于大流量条件下消能的要求，通过水平段使水流在经过进口段后就立刻与之字型阶梯段发生强烈碰撞，提早增强水流的紊动及掺气效果，提高了阶梯溢洪道对于下泄水流泄洪消能的自适应性。

设置于中游的之字型阶梯段，且所述之字型阶梯段位于所述水平段的下游；所述之字型阶梯段包括若干相同结构的斜角三角型台阶(其斜面与水平具有一定角度)，且所述若干斜角三角型台阶自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构，所述锯齿状横向坡脚结构的上下相邻两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不同，用以使下泄的水流在流经此段时发生左右剪切晃动和非均衡的压差，产生气旋，使下泄的水流提前进行掺气减蚀保护，增加水流沿程水头损失，起到泄洪消能的作用；

上述构成的锯齿状横向坡脚结构使得坝体表面粗糙，水流自上而下存在横向非均衡的压差，这种表面变形使得水流在下泄途中发生由左至右再由右至左的振荡运动，这样的水流运动会伴随卷吸空气进入水体，产生气旋，使水流掺气的发生相对于目前已有的阶梯形式更为提前，从而提高下泄而来的水流的能量耗散率，有利于对阶梯靠近上游的区域进行掺气减蚀保护；下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时，产生左右横向方向运动，有利增加了水流沿程水头损失，同时由于上下两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不一样，使得下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时发生明显的剪切作用，起到泄洪消能的作用。

设置于下游的直角型阶梯段，且所述直角型阶梯段位于所述之字型阶梯段的下游；所述直角型阶梯段包括若干直角型台阶，且所述若干直角型台阶自上而下连续相接构成一体，用以防止自中游的所述之字型阶梯段下泄的水流发生歪斜跳跃；由于自中游之字型阶梯段下泄而来的水流存在左右横向运动，能量分布不均匀，直角型阶梯段能够平衡经过消能后的下泄水流的水平能量分布，达到平衡左右压差的效果。

所述水平段、所述之字型阶梯段和所述直角型阶梯段自上而下连续相接为整体式的之字型阶梯坝。

优选地，所述水平段为不大于4阶的直角阶梯型结构。

优选地，所述水平段的第1阶直角型阶梯面连接下泄水流的来流渠道，且所述第1阶可根据来流渠道调整阶梯角度和长度；所述水平段的第2阶至第4阶呈水平布置，且第2阶至第4阶相对于其底板的垂直高度与所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶相对于其底板的垂直高度相等。

优选地，所述之字型阶梯段包括至少相同结构的4级阶梯，其中，1级阶梯由2阶相同的斜角三角型台阶自上而下连续交错排列构成。

优选地，所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶的水平斜角和垂直高度需根据实际工程应用中之字型阶梯坝的长度和水深调整，其中，所述水平斜角的范围为0-20°；所述垂直高度的范围为2cm-5cm；水平长度的范围为2cm-5cm。

优选地，所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶的水平斜角面可根据实际的水流强度调整斜角面的角度，所述斜角面的角度调整范围为0-20°。

优选地，所述直角型阶梯段的直角型台阶相对于其底板的垂直高度与所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶相对于其底板的垂直高度相等。

优选地，所述直角型阶梯段包括至少4阶直角型台阶。

本发明第二个方面，提供一种上述之字型阶梯坝的施工方法，包括：

步骤1：在坝体表面开挖出溢洪道道体的斜坡面，在坡面上、中、下游扎设用于成型直角型台阶的钢筋笼，浇筑混凝土形成直角型台阶，完成上游水平段和下游直角型阶梯段施工；

步骤2：将中游的每一阶直角型台阶的底板上的混凝土凿除掉，形成用于安装斜角三角型台阶的凹槽；

步骤3：在凹槽内用混凝土浇筑多个相同结构的斜角三角型结构，作为之字形阶梯段所用的斜角三角型台阶；在每个凹槽内安装一阶斜角三角型台阶，每相邻两个斜角三角型台阶交错布置，为一级斜角三角型台阶；

步骤4：对斜角三角型台阶底部进行钻孔植筋，将植筋与溢洪道中游底板的钢筋焊接，使斜角三角型台阶固定到凹槽内；

步骤5：将斜角三角型台阶与凹槽固定后，在每两个斜角三角型台阶之间的缝隙内填充密封树脂，并在表面涂抹水泥砂浆，使每一级斜角三角型台阶形成一个整体并固定在凹槽内，完成之字型阶梯段施工；

步骤6：在之字形阶梯段与上游水平段、下游直角型阶梯段之间的缝隙内填充密封树脂，并在表面涂抹水泥砂浆，得到之字型阶梯坝，并对之字型阶梯坝进行养护。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明上述之字型阶梯坝，由上游到下游的水平段、之字型阶梯段及直角型阶梯段构成的新型的阶梯型结构，可增强水体内部的紊动剪切作用，提高消能效果，在泄洪过程中水流内部消能效果显著提高；相对于目前已有的阶梯溢洪道设计形式，下泄水流空间分布的旋滚与上层主流的剪切作用更为明显，对于高水头大单宽流量条件下的水流的适用性突出；同时可通过增强水体的紊动提高水流掺气效果，增强气泡在水体中的扩散，避免泄洪过程中溢洪道壁面发生空蚀破坏；结构简单，容易满足了高水头大单宽流量泄洪消能和安全运行的要求。

本发明上述之字型阶梯坝，可用于溢洪道的建设和泄洪能力不足的旧坝改造，将现有坝体不过水段改造为堰流段，能够扩大其对泄洪流量的适应范围，提高水流沿程的消能效果，从而避免泄洪对下游河道造成冲刷破坏，保障水利工程泄洪安全运行。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例的之字型阶梯坝的结构示意图；

图2是本发明一优选实施例的之字型阶梯坝的布置时下泄水流运动示意图；

图3是本发明一优选实施例的应用例1的整体布置示意图；

图中标记分别表示为：水平段1、之字型阶梯段2、直角型阶梯段3、过水渠侧壁4。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，为本实施例的之字型阶梯坝的结构示意图，图中包括位于上游的水平段1、位于中游的之字型阶梯段和位于下游的直角型阶梯段，由水平段1、之字型阶梯段和直角型阶梯段自上而下连续相接为整体式的之字型阶梯坝。

水平段1为排水进口段，水平段1的正面投影角度呈直角阶梯型结构，用于平衡下泄水流的能量分布。对于大流量条件下消能的要求，使水流在经过排水进口段后就立刻与中游的之字型阶梯发生强烈碰撞，提早增强水流的紊动及掺气效果，提高了阶梯溢洪道对于下泄水流泄洪消能的自适应性。

之字型阶梯段位于水平段1的下游；之字型阶梯段包括若干相同结构的斜角三角型台阶，且若干斜角三角型台阶自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构。参照图2所示，锯齿状横向坡脚结构的存在使得坝体表面粗糙，水流自上而下存在横向非均衡的压差，这种表面变形使得水流在下泄途中发生由左至右再由右至左的振荡运动，这样的水流运动会伴随卷吸空气进入水体，产生气旋，使水流掺气的发生相对于目前已有的阶梯形式更为提前，从而提高下泄而来的水流的能量耗散率，有利于对阶梯靠近上游的区域进行掺气减蚀保护；下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时，产生左右横向方向运动，有利增加了水流沿程水头损失，同时由于上下两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不一样，使得下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时发生明显的剪切作用，起到泄洪消能的作用。

之字型阶梯段的最上游的斜角三角型台阶与水平段1最下游的阶梯相接。

直角型阶梯段位于之字型阶梯段的下游。直角型阶梯段包括若干直角型台阶，且若干直角型台阶自上而下连续相接构成一体。由于自中游之字型阶梯段下泄而来的水流存在左右横向运动，能量分布不均匀，通过直角型阶梯段能够平衡经过消能后的下泄水流的水平能量分布，用以防止自中游的之字型阶梯段下泄的水流发生歪斜跳跃，从而达到平衡左右压差的效果。

直角型阶梯段最上游的直角型台阶与之字型阶梯段最下游的斜角三角型台阶相接。

在其他部分优选实施例中，水平段1为不大于4阶的直角阶梯型结构。水平段1可以为一阶直角阶梯型结构；或者是由1至4阶直角阶梯型结构。作为一优选方式，水平段1的第1阶直角型阶梯面连接下泄水流的来流渠道，且第1阶可根据来流渠道调整阶梯角度和长度；水平段1的第2阶至第4阶呈水平布置，且第2阶至第4阶相对于其底板的垂直高度与之字型阶梯段的斜角三角型台阶相对于其底板的垂直高度相等。

在其他部分优选实施例中，之字型阶梯段包括至少相同结构的4级阶梯，其中，1级阶梯由2阶相同的斜角三角型台阶自上而下连续交错排列构成。

在其他部分优选实施例中，之字型阶梯段的斜角三角型台阶的水平斜角和垂直高度需根据实际工程应用中之字型阶梯坝的长度和水深调整，其中，水平斜角的范围为1°-20°；垂直高度的范围为2cm-5cm；水平长度的范围为2cm-5cm。

在其他部分优选实施例中，之字型阶梯段的斜角三角型台阶的水平斜角面可根据实际的水流强度调整斜角面的角度，斜角面的角度调整范围为1°-20°。

在其他部分优选实施例中，直角型阶梯段的直角型台阶相对于其底板的垂直高度与之字型阶梯段的斜角三角型台阶相对于其底板的垂直高度相等。

在其他部分优选实施例中，直角型阶梯段包括至少4阶直角型台阶。

在另一实施例中，提供一种上述之字型阶梯坝的施工方法，包括：

步骤1：在坝体表面开挖出溢洪道道体的斜坡面，在坡面上、中、下游扎设用于成型直角型台阶的钢筋笼，浇筑混凝土形成直角型台阶，完成上游水平段和下游直角型阶梯段施工；

步骤2：将中游的每一阶直角型台阶的底板上的混凝土凿除掉，形成用于安装斜角三角型台阶的凹槽；

步骤3：在凹槽内用混凝土浇筑多个相同结构的斜角三角型结构，作为之字形阶梯段所用的斜角三角型台阶；在每个凹槽内安装一阶斜角三角型台阶，每相邻两个斜角三角型台阶交错布置，为一级斜角三角型台阶；

步骤4：对斜角三角型台阶底部进行钻孔植筋，将植筋与溢洪道中游底板的钢筋焊接，使斜角三角型台阶固定到凹槽内；

步骤5：将斜角三角型台阶与凹槽固定后，在每两个斜角三角型台阶之间的缝隙内填充密封树脂，并在表面涂抹水泥砂浆，使每一级斜角三角型台阶形成一个整体并固定在凹槽内，完成之字型阶梯段施工；

步骤6：在之字形阶梯段与上游水平段、下游直角型阶梯段之间的缝隙内填充密封树脂，并在表面涂抹水泥砂浆，得到之字型阶梯坝，并对之字型阶梯坝进行养护。

上述之字型阶梯坝的结构简单，施工方便以及工程造价低廉，通过其结构的改进以扩大泄洪建筑结构物对泄洪流量的适应范围，提高水流沿程的消能效果，从而保障泄洪系统的安全运行、工建筑物的安全、两岸边坡的稳定提供有效措施。

应用例1

将上述实施例所述的之字型阶梯坝应用在建设长8m、宽0.605m、高1.35m的过水渠中。过水渠的设计结构参照图3所示，包括过水渠侧壁4以及底板，底板由之字型阶梯坝构建，之字型阶梯坝包括上游排水进口段1、中游之字型阶梯段2和下游直角型阶梯段3。

上游的水平段1呈水平布置，水平段1的主体长度为0.6m，宽度与过水渠的宽度相同，为0.605m。水平段1作用是引导下泄而来的水流快速进入中游的之字型阶梯段2。

中游的之字型阶梯段2。之字型阶梯段2由12级结构相同的阶梯自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构，即共24阶相同结构的斜角三角型台阶，且24阶斜角三角型台阶自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构；锯齿状横向坡脚结构的水平坡脚为1.42°。每一阶台阶的最大高度0.045m、最小高度0.015m，每一阶台阶的长度为0.06m。中游的之字型阶梯段2作用是提高下泄而来的水流的能量耗散率，有利于对阶梯上游的渗气减蚀保护，进而起到泄水消能的作用。

下游的直角型阶梯段3。直角型阶梯段3由6阶直角型台阶构成，且6阶直角型台阶自上而下连续相接构成一体，其中，每一阶台阶的高度0.03m，每一阶台阶的长度为0.06m；下游的直角型阶梯段3用以防止自中游之字型阶梯段2下泄而来的水流发生歪斜跳跃，使得下泄水流的水平能量分布。

本应用例的之字型阶梯坝的宽度与过水渠的宽度相同，为0.605m，总体高度为0.96m。

实验效果：

由于之字型阶梯段构成锯齿状横向坡脚结构的存在使得坝体表面粗糙，水流自上而下存在横向非均衡的压差，这种表面变形使得水流在下泄途中发生由左至右再由右至左的振荡运动，这样的水流运动会伴随卷吸空气进入水体，产生气旋，使水流掺气的发生相对于目前已有的阶梯形式更为提前，实验发现此时过流渠中的无渗气长度相较于常用的阶梯结构减少30％。

下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时，产生左右横向方向运动，有利增加了水流沿程水头损失，同时由于上下两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不一样，使得下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时发生明显的剪切作用，实验发现，通过设置之字型阶梯坝使过水渠过水时的能量耗散率约为10.5％。

应用例2

本应用例将之字型阶梯坝应用在建设长8m、宽0.605m、高1.35m的过水渠的中，过水渠包括过水渠侧壁4以及底板，其中底板由之字型阶梯坝构建。底板包括水平段1、之字型阶梯段2和下游直角型阶梯段3。

水平段1位于上游。将水平段1呈水平布置，水平段1的主体长度为0.6m，宽度与过水渠的宽度相同，为0.605m，水平段1作为排水进口段，其作用是引导下泄而来的水流快速进入之字型阶梯段2。

之字型阶梯段2位于中游。之字型阶梯段2由16级结构相同的阶梯自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构；即16级阶梯包括32阶相同结构的斜角三角型台阶，且32阶斜角三角型台阶自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构；其水平坡脚为2.84°，每一阶台阶的最大高度0.06m、最小高度0.00m，每一阶台阶的长度为0.06m。之字型阶梯段2的作用是提高下泄而来的水流的能量耗散率，有利于对阶梯上游的渗气减蚀保护，进而起到泄水消能的作用。

直角型阶梯段3位于下游，直角型阶梯段由6阶直角型台阶构成，且6阶直角型台阶自上而下连续相接构成一体，其中，每一阶台阶的高度0.03m，每一阶台阶的长度为0.06m；用以防止自中游的之字型阶梯段下泄而来的水流发生歪斜跳跃，使得下泄水流的水平能量分布。

本应用例的之字型阶梯坝的宽度与过水渠的宽度相同，为0.605m，总体高度为0.96m。

实验效果：

由之字型阶梯段2形成的锯齿状横向坡脚结构使得坝体表面粗糙，水流自上而下存在横向非均衡的压差，这种表面变形使得水流在下泄途中发生由左至右再由右至左的振荡运动，这样的水流运动会伴随卷吸空气进入水体，产生气旋，使水流掺气的发生相对于目前已有的阶梯形式更为提前，实验发现此时过流渠中的无渗气长度相较于常用的阶梯减少40％。

下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时，产生左右横向方向运动，有利增加了水流沿程水头损失，同时由于上下两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不一样，使得下泄而来的水流在经过锯齿状横向坡脚结构时发生明显的剪切作用，实验发现，通过设置之字型阶梯坝使得过水渠过水时的能量耗散率约为10.5％。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (9)

1.一种之字型阶梯坝，其特征在于，包括：

设置于上游的水平段，所述水平段为排水进口段，所述水平段的正面投影角度呈直角阶梯型结构，用于平衡下泄水流的能量分布；

设置于中游的之字型阶梯段，且所述之字型阶梯段位于所述水平段的下游；所述之字型阶梯段包括若干相同结构的斜角三角型台阶，且所述若干斜角三角型台阶自上而下交错排列相互连接构成锯齿状横向坡脚结构，所述锯齿状横向坡脚结构的上下相邻两阶锯齿状横向坡脚结构倾斜方向不同，用以使下泄的水流在流经此段时发生左右剪切晃动和非均衡的压差，产生气旋，使下泄的水流提前进行掺气减蚀保护，增加水流沿程水头损失，起到泄洪消能的作用；

设置于下游的直角型阶梯段，且所述直角型阶梯段位于所述之字型阶梯段的下游；所述直角型阶梯段包括若干直角型台阶，且所述若干直角型台阶自上而下连续相接构成一体，用以防止自中游的所述之字型阶梯段下泄的水流发生歪斜跳跃，达到平衡左右压差的效果；

所述水平段、所述之字型阶梯段和所述直角型阶梯段自上而下连续相接为整体式的之字型阶梯坝。

2.根据权利要求1所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述水平段为不大于4阶的直角阶梯型结构。

3.根据权利要求2所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述水平段的第1阶直角型阶梯面连接下泄水流的来流渠道，且所述第1阶可根据来流渠道调整阶梯角度和长度；所述水平段的第2阶至第4阶呈水平布置，且第2阶至第4阶相对于其底板的垂直高度与所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶相对于其底板的垂直高度相等。

4.根据权利要求1所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述之字型阶梯段包括至少相同结构的4级阶梯，其中，1级阶梯由2阶相同的斜角三角型台阶自上而下连续交错排列构成。

5.根据权利要求1所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶的水平斜角和垂直高度需根据实际工程应用中之字型阶梯坝的长度和水深调整，其中，所述水平斜角的范围为1°-20°；所述垂直高度的范围为2cm-5cm；水平长度的范围为2cm-5cm。

6.根据权利要求5所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶的水平斜角面可根据实际的水流强度调整斜角面的角度，所述斜角面的角度调整范围为1°-20°。

7.根据权利要求1所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述直角型阶梯段的直角型台阶相对于其底板的垂直高度与所述之字型阶梯段的斜角三角型台阶相对于其底板的垂直高度相等。

8.根据权利要求7所述的之字型阶梯坝，其特征在于，所述直角型阶梯段包括至少4阶直角型台阶。

9.一种权利要求1-8任一项所述的之字型阶梯坝的施工方法，其特征在于，包括：

步骤1：在坝体表面开挖出溢洪道道体的斜坡面，在坡面上、中、下游扎设用于成型直角型台阶的钢筋笼，浇筑混凝土形成直角型台阶，完成上游水平段和下游直角型阶梯段施工；

步骤2：将中游的每一阶直角型台阶的底板上的混凝土凿除掉，形成用于安装斜角三角型台阶的凹槽；

步骤3：在凹槽内用混凝土浇筑多个相同结构的斜角三角型结构，作为之字形阶梯段所用的斜角三角型台阶；在每个凹槽内安装一阶斜角三角型台阶，每相邻两个斜角三角型台阶交错布置，为一级斜角三角型台阶；

步骤4：对斜角三角型台阶底部进行钻孔植筋，将植筋与溢洪道中游底板的钢筋焊接，使斜角三角型台阶固定到凹槽内；

步骤5：将斜角三角型台阶与凹槽固定后，在每两个斜角三角型台阶之间的缝隙内填充密封树脂，并在表面涂抹水泥砂浆，使每一级斜角三角型台阶形成一个整体并固定在凹槽内，完成之字型阶梯段施工；

步骤6：在之字形阶梯段与上游水平段、下游直角型阶梯段之间的缝隙内填充密封树脂，并在表面涂抹水泥砂浆，得到之字型阶梯坝，并对之字型阶梯坝进行养护。

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