CN216954515U - 一种河流水文测验的水工测流槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种河流水文测验的水工测流槽，涉及到水文测量领域，它包括小槽底板和水流导墙，小槽底板设置在两块大槽底板之间，小槽底板上设置有两水流导墙，两水流导墙相对设置形成测流槽，测流槽一侧设置有浮子式水位测量装置，测流槽上方设置有雷达式水位测量装置，浮子式水位测量装置和雷达式水位测量装置的下游设置有雷达测流探头，通过浮子式水位测量装置和雷达式水位测量装置分别测量低水位和中高水位的水位信息，再通过雷达测流探头测量流速，从而能够同时适应低水位和中高水位水文信息，即使是存在陡涨陡落和水面不平稳等现象的山区性河流以及河道不规则的测验断面也可广泛使用。

Description

一种河流水文测验的水工测流槽

技术领域

本实用新型属于水文测量领域，具体涉及一种河流水文测验的水工测流槽。

背景技术

水文是一切涉水事务管理的重要基础，在历年的防汛抗旱减灾、水资源开发利用管理、生态环境保护、水工程建设管理等经济社会发展中发挥了不可替代的作用。随着经济社会的快速发展，最严格水资源管理制度和河长制的实施，大水文发展观的提出和治水理念的不断完善，对水文工作提出了更高的要求，水文监测任务的增加与人力资源的不足之间的矛盾日益突出，提升水文测报能力、解放生产力是满足新时代发展的唯一途径。

水文站是水文信息采集的基本单元，受测验河段水流特性、地形地貌等限制，且各水文站测验河段水文特性均不同，使得各水文站水文测验特别是流量测验的测验条件、测验难度以及自动测验方法的差异性巨大。部分山区性河流在枯水期或常年处于低水位，水流流速较低，流量自动测验设备很难满足测验精度要求，通过建设水工堰槽，可以很好的解决低水流量测验问题，但还是存在很多的难点。

现有的水文站对中高水时水位测量精度不高。山区性河流中高水时，存在陡涨陡落和水面不平稳等现象，目前运用的水工堰槽多运用单一的水位观测设备进行测量水位变化，由于山区性河流特性，单点局部水位变化不具有代表性，尤其对河道不规则的测验断面，尤为明显。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种河流水文测验的水工测流槽。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种河流水文测验的水工测流槽，水工测流槽设置在两护岸之间，水工测流槽包括大槽底板、小槽底板和水流导墙，大槽底板设置有两块，且两块大槽底板分别设置在两护岸的内侧，小槽底板设置在两块大槽底板之间，小槽底板上设置有两水流导墙，两水流导墙相对设置形成测流槽，其中一个水流导墙的一侧设置有浮子式水位测量装置，测流槽上方设置有雷达式水位测量装置，浮子式水位测量装置和雷达式水位测量装置的下游设置有雷达测流探头，雷达测流探头可移动设置在测流槽上方一定距离处浮子式水位测量装置、雷达式水位测量装置和雷达测流探头均与远程控制单元连接，远程控制单元设置在水流导墙的一侧。

作为可选的，水流导墙包括从河流上游到下游依次连接的引水段导墙、顺直段导墙和泄水导墙，引水段导墙和顺直段导墙之间通过导墙转折处圆滑过渡，浮子式水位测量装置设置在顺直段导墙的一侧，雷达式水位测量装置设置在两水流导墙的顺直段导墙之间，雷达测流探头设置在两水流导墙的泄水导墙之间，远程控制单元设置在泄水导墙的一侧。

作为可选的，两泄水导墙底部靠近顺直段导墙的一端设置有消能跌坎，消能跌坎的下游形成扩散段消能池。

作为可选的，两水流导墙的引水段导墙之间设置有第一防冲石笼，两水流导墙的泄水导墙之间设置有第二防冲石笼。

作为可选的，两顺直段导墙之间连接有钢测桥，其中一顺直段导墙的一侧设置有人工水尺。

作为可选的，小槽底板上均匀设置有若干排水孔。

作为可选的，两护岸外侧均设置有雷达测流支架，两雷达测流支架之间通过可移动的测流钢绞线连接，雷达测流探头设置在测流钢绞线上。

作为可选的，两护岸上均开设有观测道路。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种河流水文测验的水工测流槽，通过浮子式水位测量装置、雷达式水位测量装置和雷达测流探头相结合，通过浮子式水位测量装置和雷达式水位测量装置分别测量低水位和中高水位的水位信息，再通过雷达测流探头测量流速，从而能够同时适应低水位和中高水位水文信息，即使是存在陡涨陡落和水面不平稳等现象的山区性河流以及河道不规则的测验断面也可广泛使用。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构平面示意图；

图2为A-A的剖面示意图；

图3为B-B的剖面示意图；

图4为水文数据收集的流程示意图。

图中：1-引水段导墙，2-第一防冲石笼，3-导墙转折处，4-顺直段导墙，5-浮子式水位测量装置，6-钢测桥，7-人工水尺，8-雷达式水位测量装置，9-泄水导墙，10-扩散段消能池，11-第二防冲石笼，12-护岸，13-大槽底板，14-雷达测流支架，15-雷达测流探头，16-测流钢绞线，17-小槽底板，18-排水孔，19-远程控制单元，20-观测道路，21-灌浆钢管桩，22-水位计井筒，23-引水管，24-水位计基础，25-水位计悬臂，26-消能跌坎。

具体实施方式

本实用新型提供了一种南方山区性河流水文测验的水工测流槽，下面结合附图进行详细、清楚和完整的描述。

在本实施例中，如图1～3所示，一种河流水文测验的水工测流槽，水工测流槽设置在两护岸12之间，水工测流槽包括大槽底板13、小槽底板17、和水流导墙，大槽底板13设置有两块，且两块大槽底板13分别设置在两护岸12的内侧，小槽底板17设置在两块大槽底板13之间，小槽底板17上设置有两水流导墙，两水流导墙相对设置形成测流槽，其中一个水流导墙的一侧设置有浮子式水位测量装置5，测流槽上方设置有雷达式水位测量装置8，浮子式水位测量装置5和雷达式水位测量装置8的下游设置有雷达测流探头15，浮子式水位测量装置5、雷达式水位测量装置8和雷达测流探头15均与远程控制单元19连接，雷达测流探头15可移动设置在测流槽上方一定距离处，远程控制单元19设置在水流导墙的一侧。

在本实施例中，如图1和图2所示，水流导墙包括从河流上游到下游依次连接的引水段导墙1、顺直段导墙4和泄水导墙9，引水段导墙1和顺直段导墙4之间通过导墙转折处3圆滑过渡，浮子式水位测量装置5设置在顺直段导墙4的一侧，雷达式水位测量装置8设置在两水流导墙的顺直段导墙4之间，雷达测流探头15设置在两水流导墙的泄水导墙9之间，远程控制单元19设置在泄水导墙9的一侧。

在本实施例中，如图1～2所示，两泄水导墙9底部靠近顺直段导墙4的一端设置有消能跌坎26，消能跌坎26的下游形成扩散段消能池10。

在本实施例中，如图1所示，两水流导墙的引水段导墙1之间设置有第一防冲石笼2，两水流导墙的泄水导墙9之间设置有第二防冲石笼11。

在本实施例中，如图1和图3所示，两顺直段导墙4之间连接有钢测桥6，其中一顺直段导墙4的一侧设置有人工水尺7。

在本实施例中，如图1所示，小槽底板17上均匀设置有若干排水孔18，若干排水孔。

在本实施例中，如图1～4所示，两护岸12外侧均设置有雷达测流支架14，两雷达测流支架14之间通过可移动的测流钢绞线16连接，雷达测流探头15设置在测流钢绞线16上。

在本实施例中，如图1所示，两护岸12上均开设有观测道路20

在本实施例中，如图1～3所示，本实用新型水工测流槽通过水流导墙将流经的河流划分成收缩段、喉道顺直段、扩散消能段和防冲段。流经测流槽的水流从引导段水墙1进入到测流槽内，随着引水段导墙1将水流汇聚在一起，防冲石笼2有效防护河床的稳定，导墙转折处3采用圆弧设计，有效的保证水面平整，并使水流平稳的进入两顺直段导墙4之间的喉道顺直段。水流进入喉道顺直段，经过顺直段导墙4水流逐渐均匀平稳，由浮子式水位测量装置5通过引水管23通过连通器原理将水导入水位计井筒22中，采用浮子式设备监测水位，即使水面结冰情况，依然可监测水位变化。同时在浮子式水位测量装置5平台上设置有水位计悬臂25，水位计悬臂25靠近测流槽中心的一端设置有雷达式水位测量装置8，通过发生雷达波到达水面监测水位变化。雷达式水位测量装置8与浮子式水位测量装置5监测的水位数据经后台分析得出具有代表性的水位数据，同时通过采用人工水尺7人工校核水位，保证数据的准确性，提高水位测量精度。

在本实施例中，第一防冲石笼2是在收缩段基础上，加强对上游河道的防护，采用柔性石笼铺设河床，确保测验河段的稳定。

在本实施例中，喉道顺直段是测流关键部位，分别对小水、中水和高水有相应的测验方式，中小水采用建立水位流量单值化方式通过水位推流，高水采用雷达表面测流方式通过雷达测流装置测流。

在本实施例中，顺直段导墙4采用钢筋混凝土现浇，要求表面平整光滑，尽量减小糙率，为建水位流量单值化和水力学推流提供一个良好的测流环境。经水力学计算和多年测流槽实验，顺直段导墙4喉道宽度要严格保持一致，确保水流水面平稳，且顺直段导墙长度不得小于喉道宽度的5倍。

在本实施例中，泄水导墙采用钢筋混凝土现浇，呈八字口向下游扩散，综合考虑出口消能和高水阻水因素，导墙扩散角度为1:3。确保各个水位量级的消能和阻水问题。

在本实施例中，两岸护岸12宜采用混凝土现浇，表面平整且光滑，尽量减小糙率，为雷达表面测流创造一个良好的测流环境。两岸护岸12长度应布设整个测流槽河段，护岸高度高于历史最高水位，确保测流槽内可监测全流量。

在本实施例中，顺直段导墙4墙后河床采用石笼铺砌，要求平整，横向坡度设置不小于1％，纵向坡度维持原始河床比降，且不小于0.2％。从安全经济的前提下，保证测验河段稳定安全，同时使测验断面更加规则整齐，提高中高水测验精度。

在本实施例中，根据浮子式水位测量装置5监测水位后，通过人工率定建立水位流量单值化关系，根据水位直接可推出流量。经过护岸12和大槽底板13整治，测验断面比较规则，具体的，当高水位时，两岸的雷达测流支架14带动拉测流钢绞线16上移，上面设置有可沿测流钢绞线16移动的雷达测流探头15，可自动进行监测水面流速，雷达测流探头15测得高水位水面的流速，由通过断面和雷达式水位测量装置8与浮子式水位测量装置5监测水位从而推算出流量，远程控制单元19包括有充电装置和远程传输设备，充电装置用于给雷达测流支架14和雷达测流探头15的移动提供电源，当高水水位发生特殊变化时，远程控制单元19内远程传输设备接受到水位指令，经后台设置多条测验垂线，可移动雷达测流探头15在测流钢绞线16自动在多条垂线上进行测流；当中低水水位流速较小时，远程控制单元19内远程传输设备接受到水位指令，经后台设置减少测验垂线数量或不运行，可移动雷达测流探头15自动减少垂线数量或待机使用。增加了流量测验的机动性和灵活性，同时也提高的了流量测验精度。测站人员通过观测道路20到钢测桥6，进行测验和检修工作，为后期测验人员运行维护提供便利。水流经过喉道顺直段后随着泄水导墙9进入扩散段消能池10，由于出槽时水流流速较大，尤其中高水位时，水流中携带了大量滚石和漂浮物，水流经过消能跌坎26导流，经过两次改变水流流向，到达扩散段消能池10，通过流速将滚石和漂浮物冲出测流段，流向已与下游河床保持一致，避免了对下游河床的冲刷，同时对出口处的河床铺设第二防冲石笼11，保证测验河段稳定。雷达式水位测量装置8和浮子式水位测量装置5分别采用雷达式自记水位计与浮子式自记水位计，整合各自优点，形成互相对比校核，提高各个变幅情况下水位测量精度，配合人工水尺校核水位，同时解决了部分地区冬季水面结冰水位测验问题。经水力学计算和多年测流槽实验，水位测量断面位置宜设在距出口喉道顺直段总长0.4倍处，此处水流较为平稳均匀。

雷达测流探头15为自行走雷达表面测流系统，根据监测的高水位水面流速，通过水位和断面情况，推算出流量。雷达测流装置通过两岸支架拉钢绞线，钢绞线上设自行走雷达测流探头来实现水面流速监测。测流探头要高于历史最高水位2m。雷达测流装置设置为水位监测断面处。自行走雷达测流探头可根据水位情况灵活设置测验垂线数量，提高流量测验精度，同时降低了投资成本。

为避免测流槽在天然河道上暴涨暴落、漂浮物和泥沙含量大的影响，本测流槽中水通过人工率定建立水位流量关系方式推流，同时合理的收缩消能段设计，以及引水段导墙1和顺直段导墙4间导墙转折处3采用圆弧状设计，有效的将急流和紊流进行消能并平稳的导入顺直段测流，大大提高测流精度。经过长期的实验，测流槽槽底坡度设计为维持原始坡降且不小于0.2％，有效的与原始河床结合，并提高测流槽的冲砂性。小槽底板13上均匀设置排水孔18,减小板底扬压力，有效保证高水时测流槽安全。

为了保证测流槽能够监测各个量级水位的流量，将水位测量装置、雷达测流装置和测流槽完美结合起来，可通过一个水位数据，为各个变幅的水位提供流量监测参数，一方面减少更多的测验仪器的投入，另一方面保证了测流精度。

为了保证测流槽和测流河段的稳定，在测流槽的收缩段内设置第一防冲石笼2、在水流出口设置消能跌坎26从而形成扩散段消能池10以及在测流槽的出口端设置第二防冲石笼11，消能加防护结合方式，同时测流槽整段均采用钢筋混凝土硬化，大大保证了测验河段的稳定，创造了一个良好的测验条件。扩散消能段主要包括泄水导墙和消能池。其作用对出槽水流进行消能，避免出槽水流对下游河道或岸坡冲刷等影响。消能池能减小出槽水流流速，避免对下游的冲刷。顺直段与消能池间设置不小于0.3m高差跌坎，入消能池段处设计为斜面，不设置后端消能坎，水流经过跌坎改变流向，再由消能池底板改变流向，流入石笼放冲段。此处设计一方面解决中高水时滚石、漂浮物淤积问题，一方面解决中高水时水流气蚀水面翻滚影响测验问题。

在本实施例中，第二防冲石笼11是在扩散消能段10的基础上，加强对下游河道的防护，采用柔性石笼铺设河床，确保测验河段的稳定。

在本实施例中，如图1所示，收缩段主要包括引水段导墙1和第一防冲石笼2，其作用有效将中小水汇聚，针对比降大和流速大水流时，第一防冲石笼2有效的对河床防护，确保水流平稳进入喉道顺直段。

在本实施例中，引水段导墙1采用钢筋混凝土现浇，要求表面平整光滑，尽量减小糙率。经水力学计算和多年测流槽实验，引水段导墙1与水流方向夹角不得大于45°，确保水流平稳进入喉道顺直段的同时，水流冲力对两岸导墙的作用减少到最合理状况，确保测流槽的安全性和耐久性。

在本实施例中，具体的，钢测桥6采用轻钢结构，其作用为后期测验人员日常测验和运维提供便利。

在本实施例中，收缩段、喉道顺直段、扩散消能段导水墙和喉道顺直段底板上下游齿墙均采用灌浆钢管桩基础，施工时无需大面积开挖，通过双钢管打入持力层，对钢管内灌注细石混凝土，顶部与导水墙钢筋连成整体，双钢管间距不大于1m，采用无缝钢管。避免了大面积基础开挖、临时围堰和基坑降水问题，大大降低施工难度和节省了投资。

为了保证基础安全，对存在不良地质情况下采用灌浆钢管桩21与引水段导墙1、顺直段导墙4以及泄水导墙9结合建设，钢管桩间距不大于1m，采用细石混凝土灌浆，上部与导墙内部钢筋有效连接。克服山区性河流施工交通不便带来的问题，无需大面开挖降水和围堰，大大减少投资。

需要说明的是，浮子式水位测量装置5、雷达式水位测量装置8以及雷达测流探头15均为可市购产品，其安装以及选型知识为本领域技术人员能直接获取的现有知识，此处不做赘述。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种河流水文测验的水工测流槽，所述水工测流槽设置在两护岸(12)之间，其特征在于：所述水工测流槽包括大槽底板(13)、小槽底板(17)和水流导墙，所述大槽底板(13)设置有两块，且两块所述大槽底板(13)分别设置在两护岸(12)的内侧，所述小槽底板(17)设置在两块大槽底板(13)之间，所述小槽底板(17)上设置有两水流导墙，两所述水流导墙相对设置形成测流槽，其中一个所述水流导墙的一侧设置有浮子式水位测量装置(5)，所述测流槽上方设置有雷达式水位测量装置(8)，所述浮子式水位测量装置(5)和雷达式水位测量装置(8)的下游设置有雷达测流探头(15)，所述浮子式水位测量装置(5)、雷达式水位测量装置(8)和雷达测流探头(15)均与远程控制单元(19)连接，所述雷达测流探头(15)可移动设置在测流槽上方，所述远程控制单元(19)设置在水流导墙的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，所述水流导墙包括从河流上游到下游依次连接的引水段导墙(1)、顺直段导墙(4)和泄水导墙(9)，所述引水段导墙(1)和顺直段导墙(4)之间通过导墙转折处(3)圆滑过渡，所述浮子式水位测量装置(5)设置在顺直段导墙(4)的一侧，所述雷达式水位测量装置(8)设置在两水流导墙的顺直段导墙(4)之间，所述雷达测流探头(15)设置在两水流导墙的泄水导墙(9)之间，所述远程控制单元(19)设置在泄水导墙(9)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，两所述泄水导墙(9)底部靠近顺直段导墙(4)的一端设置有消能跌坎(26)，所述消能跌坎(26)的下游形成扩散段消能池(10)。

4.根据权利要求2所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，两所述水流导墙的引水段导墙(1)之间设置有第一防冲石笼(2)，两所述水流导墙的泄水导墙(9)之间设置有第二防冲石笼(11)。

5.根据权利要求2所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，两所述顺直段导墙(4)之间连接有钢测桥(6)，其中一所述顺直段导墙(4)的一侧设置有人工水尺(7)。

6.根据权利要求1所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，所述小槽底板(17)上均匀设置有若干排水孔(18)。

7.根据权利要求1所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，两所述护岸(12)外侧均设置有雷达测流支架(14)，两所述雷达测流支架(14)之间通过可移动的测流钢绞线(16)连接，所述雷达测流探头(15)设置在测流钢绞线(16)上。

8.根据权利要求1所述的一种河流水文测验的水工测流槽，其特征在于，两所述护岸(12)上均开设有观测道路(20)。

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