三角形量水堰的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三角形量水堰，用于小流域河川徑流流量的測(cè)量。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著三角形量水堰技術(shù)的不斷成熟，國內(nèi)外有關(guān)水利、水電、水運(yùn)工程的科研單位 及大專院校，在進(jìn)行水力學(xué)模型試驗(yàn)時(shí)，量測(cè)流量的設(shè)備大部分采用集水渠堰槽的薄壁矩 形、三角形量水堰。但是目前三角形量水堰的設(shè)計(jì)和應(yīng)用仍很不規(guī)范，存在諸多不合理現(xiàn) 象。尤其還沒有一種公開的片石混凝土三角形量水堰的實(shí)用測(cè)量裝置。
[0003] 本發(fā)明片石混凝土三角形量水堰具有高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性及操作方便省 力，占地面積及片石混凝土填筑量較小，工程造價(jià)較低，抗山洪沖刷能力強(qiáng)。故本發(fā)明對(duì)三 角形量水堰設(shè)計(jì)要求及技術(shù)進(jìn)行分析、討論和規(guī)范；對(duì)三角形量水堰的計(jì)算公示通過試驗(yàn) 比較、量綱分析法、稱量驗(yàn)證等方法，確定比較實(shí)用、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單的計(jì)算公式；對(duì)水力學(xué)模型 的構(gòu)建等具有現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種觀測(cè)實(shí)用的片石混凝土三角 形量水堰。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種三角形量水堰，包括集水堰槽、水尺和堰板，集水堰槽 有兩條平行的堰體構(gòu)成，集水堰槽的截面為矩形凹槽，在該集水堰槽的尾端內(nèi)側(cè)設(shè)有水尺 和堰板，其特征在于，在所述的集水堰槽的首端設(shè)有八字形齒墻，八字形齒墻圍成沉淀池； 該八字形齒墻的小口端與所述的集水堰槽兩條堰體對(duì)接；所述的集水堰槽和八字形齒墻均 用C35砼，其基礎(chǔ)采用C35細(xì)粒砼砌石；在所述的堰板的頂端中部設(shè)有V形堰口。
[0006] 所述的集水堰槽長(zhǎng)10米，高為1.5米，上口寬1.0米；所述的八字形齒墻寬0. 5米， 長(zhǎng)8米，底寬由大口端的米漸變到小口端的6米，其底端應(yīng)伸入基巖層，且基巖層無裂縫、無 裂紋、無風(fēng)化、夾層，確保小流域出口所有水進(jìn)入集水堰槽，從堰板的V形堰口流出；所述的 八字形齒墻用C35細(xì)粒砼砌石砌筑，在混凝土澆注時(shí)按比例摻入15-25%體積比的片石，片 石的粒徑控制在30cm以下；先放混凝土再放入片石，保證混凝土漿體充分包裹住，片石在 齒墻結(jié)構(gòu)空間中應(yīng)保證其布置均勻。
[0007] 所述的水尺設(shè)置在堰口上游的集水堰槽內(nèi)；所述的堰板垂直于集水堰槽末端設(shè) 置，堰板采用不銹鋼板制成，鋼板厚度〇. 7厘米，表面應(yīng)平整光滑，V形堰口為角頂向下的等 腰三角形缺口，頂角9可制成30度、45度、60度、90度或120度，V形堰口高50厘米，上口 寬1. 2米，堰板的兩邊均伸入集水堰槽內(nèi)側(cè)10厘米，V形堰口的邊緣削成銳緣，使之成薄壁 堰；集水堰槽底端高于下游河床40厘米，過堰水流消能效果較好。

::是三角形堰的頂角到堰底 的距離，冰為堰的寬度，▲為水頭高度，皮為重力加速度，:ft為V形堰口的頂角度數(shù)，獻(xiàn)為實(shí) 測(cè)水位（cm)，_:為河川徑流速度（m3 ?S i)。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明的一種片石混凝土三角形量水堰設(shè)計(jì)合理，堰體符合國 家標(biāo)準(zhǔn)堰水流要求。利用片石混凝土可大大降低修建量水堰的成本，減少混凝土澆注量， 工程造價(jià)較低；并且利用堰上水頭能精確測(cè)量流量，測(cè)量精度及準(zhǔn)確度高，而且操作方便省 力，抗山洪沖刷能力強(qiáng)。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的堰體結(jié)構(gòu)俯視示意圖； 圖2是凸1的左視圖(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90° ) 圖3是圖1的A-A剖視圖。
[0011] 附圖標(biāo)記說明：1、八字形齒墻，2、沉淀池，3、集水堰槽，4、水尺，5、堰板，6、水位線， 7、集水堰槽的堰體，51、堰板上的V形堰口。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 參見圖1-圖3,本發(fā)明一種三角形量水堰，包括集水堰槽3、水尺4和三角形堰板 5,集水堰槽3有兩條平行的堰體7構(gòu)成，集水堰槽3的截面為矩形凹槽，在該集水堰槽3的 尾端內(nèi)側(cè)設(shè)有水尺4和堰板5,在堰板5的頂端中部設(shè)有V形堰口 51。為了防止量水堰前 河道兩岸沖刷破壞，影響量水堰的正常運(yùn)行工作，采用堰前八字形齒墻1對(duì)堰前河道兩岸 進(jìn)行保護(hù)。即在所述的集水堰槽3的首端設(shè)有八字形齒墻1，八字形齒墻1圍成沉淀池2 ; 該八字形齒墻1的小口端與所述的集水堰槽3兩條堰體對(duì)接；所述的集水堰槽3和八字形 齒墻1均用C35砼，其基礎(chǔ)采用C35細(xì)粒砼砌石。
[0013] 所述的集水堰槽3長(zhǎng)10米，高為1.5米，上口寬1.0米；所述的八字形齒墻1寬 0.5米，長(zhǎng)8米，底寬由大口端的7米漸變到小口端的6米，其底端應(yīng)伸入基巖層，且基巖層 無裂縫、無裂紋、無風(fēng)化、夾層，確保小流域出口所有水進(jìn)入集水堰槽3，從堰板5的V形堰口 51流出；所述的八字形齒墻1用C35細(xì)粒砼砌石砌筑，在混凝土澆注時(shí)按比例摻入15-25% 體積比的片石，片石的粒徑控制在30cm以下；先放混凝土再放入片石，保證混凝土漿體充 分包裹住，片石在齒墻結(jié)構(gòu)空間中應(yīng)保證其布置均勻。
[0014] 所述的水尺4設(shè)置在堰口上游的集水堰槽3內(nèi)；所述的堰板5垂直于集水堰槽3 末端設(shè)置，堰板5采用不銹鋼板制成，鋼板厚度0. 7厘米，表面應(yīng)平整光滑，V形堰口 51為 角頂向下的等腰三角形缺口，頂角9可制成30°、45°、60°、90°或120°，一般為90°。 V形堰口 51的高50厘米，上口寬1.2米，堰板5的兩邊均伸入集水堰槽3內(nèi)側(cè)10厘米，V 形堰口 51的邊緣削成銳緣，使之成薄壁堰；集水堰槽3底端高于下游河床40厘米，過堰水 流消能效果較好。其特點(diǎn)是，在較小流量時(shí)仍有較大水頭，具有較高量測(cè)精度，適于測(cè)定較 小流量?？衫盟呷斯び^測(cè)水位或安裝自計(jì)水位計(jì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)水位。
[0015] 為確保過堰水流流速均勻平穩(wěn)，測(cè)站選擇在河槽順直，岸坡平穩(wěn)，河床平緩的河道 內(nèi)，沉淀池2的八字形齒墻1長(zhǎng)8米，底寬由大口端的7米漸變到小口端的6米。沉淀池2 內(nèi)水流流態(tài)平穩(wěn)，可順利將水引入集水堰槽3,以便精確測(cè)定水位。所述的水尺4設(shè)置在堰 板5上游的集水堰槽3內(nèi)。
[0016] 如圖3所示，對(duì)于三角形量水堰，當(dāng)上游水頭高度變化時(shí)，堰口液流的寬度也同時(shí) 隨著變化。因此，三角形堰的流量計(jì)算公式應(yīng)和V形堰口 51的頂角0有關(guān)。
[0017] 三角形量水堰流量,計(jì)算公式為
[0018]
:是三角形堰的頂角 到堰底的距離，為堰的寬度，為水頭高度，兌為重力加速度，波為三角量水堰的頂角度 數(shù)，_為實(shí)測(cè)水位（cm)，_為河川徑流速度（m3 ?si)。
[0019] 三角形量水堰頂角9為60°時(shí)，上述量水堰流量_的計(jì)算公式中：
。計(jì)算機(jī)輸入公式為
量水堰工程選擇在河道下游近匯河口處，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀?、水文、植被等資料，采用水文 比擬法計(jì)算出該河道徑流結(jié)果，其設(shè)計(jì)洪峰根據(jù)研究河道水系已建工程分析的設(shè)計(jì)洪峰以 及下墊面的植被、降水等因素的相似性，點(diǎn)匯洪峰流量~流域面積關(guān)系圖。在量水堰控制不 到的河道區(qū)域，采取地下水徑流計(jì)算法計(jì)算該斷面處的地下徑流量。量水堰應(yīng)坐落于基巖 層上，地基承載性能良好，不存在地基不穩(wěn)定及沉降變形問題，也不存在地基凍脹問題。基 礎(chǔ)埋深應(yīng)經(jīng)河床最大沖刷深度計(jì)算后確定，并應(yīng)大于當(dāng)?shù)刈畲髢鐾辽疃?。量水堰堰高按?10~30年一遇洪水流量水位高程設(shè)計(jì)。
[0020] 設(shè)計(jì)方案根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》及《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī) 范》，主體工程包括量水堰堰體和量水堰堰板等工程。量水堰施工場(chǎng)地應(yīng)較為集中，兩岸階 地較為開闊，根據(jù)河道枯水季節(jié)安排施工。施工時(shí)考慮河道的正常徑流，采用河道新開引水 渠接合口徑較大管道導(dǎo)流。
[0021] 堰體開挖時(shí)，滲水量較大，需采取排水措施，選用離心栗排水。
[0022] 根據(jù)工程的選取位置、施工條件、工程規(guī)模和建設(shè)期限，主體工程必須在汛期前完 工。工期前準(zhǔn)備輸電線架設(shè)和河道內(nèi)臨時(shí)施工道路的修整、臨時(shí)房屋的修建等。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三角形量水堰，包括集水堰槽3、水尺4和堰板5,集水堰槽3有兩條平行的堰體 7構(gòu)成，集水堰槽3的截面為矩形凹槽，在該集水堰槽3的尾端內(nèi)側(cè)設(shè)有水尺4和堰板5,其 特征在于，在所述的集水堰槽3的首端設(shè)有八字形齒墻1，八字形齒墻1圍成沉淀池2 ;該八 字形齒墻1的小口端與所述的集水堰槽3兩條堰體對(duì)接；所述的集水堰槽3和八字形齒墻 1均用C35砼，其基礎(chǔ)采用C35細(xì)粒砼砌石；在所述的堰板5的頂端中部設(shè)有V形堰口 51。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形量水堰，其特征在于，所述的集水堰槽3長(zhǎng)10米，高為 1. 5米，上口寬I. 0米；所述的八字形齒墻1寬0. 5米，長(zhǎng)8米，底寬由大口端的7米漸變到 小口端的6米，其底端應(yīng)伸入基巖層，且基巖層無裂縫、無裂紋、無風(fēng)化、夾層，確保小流域 出口所有水進(jìn)入集水堰槽3,從堰板5的V形堰口 51流出；所述的八字形齒墻1用C35細(xì) 粒砼砌石砌筑，在混凝土澆注時(shí)按比例摻入15-25%體積比的片石，片石的粒徑控制在30cm 以下；先放混凝土再放入片石，保證混凝土漿體充分包裹住，片石在齒墻結(jié)構(gòu)空間中應(yīng)保證 其布置均勻。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形量水堰，其特征在于，所述的水尺4設(shè)置在堰口上游的 集水堰槽3內(nèi)；所述的堰板5垂直于集水堰槽3末端設(shè)置，堰板5采用不銹鋼板制成，鋼板 厚度0.7厘米，表面應(yīng)平整光滑，V形堰口 51為角頂向下的等腰三角形缺口，頂角0可制 成30度、45度、60度、90度或120度，V形堰口高50厘米，上口寬1.2米，堰板5的兩邊均 伸入集水堰槽3內(nèi)側(cè)10厘米，V形堰口的邊緣削成銳緣，使之成薄壁堰；集水堰槽3底端高 于下游河床40厘米，過堰水流消能效果較好。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角形量水堰，其特征在于，所述的三角形量水堰流量計(jì)，與是三角形堰的頂角到堰 底的距離，_為堰的寬度，A為水頭高度，容為重力加速度，#為V形堰口的頂角度數(shù)，魏為 實(shí)測(cè)水位（cm)，資為河川徑流速度（m3 ?s4。
【專利摘要】一種三角形量水堰，包括集水堰槽、水尺和堰板，集水堰槽有兩條平行的堰體構(gòu)成，集水堰槽的截面為矩形凹槽，在該集水堰槽的尾端內(nèi)側(cè)設(shè)有水尺和堰板，其特征在于，在所述的集水堰槽的首端設(shè)有八字形齒墻，八字形齒墻圍成沉淀池；該八字形齒墻的小口端與所述的集水堰槽兩條堰體對(duì)接；所述的集水堰槽和八字形齒墻均用C35砼，其基礎(chǔ)采用C35細(xì)粒砼砌石；在所述的堰板的頂端中部設(shè)有V形堰口。本發(fā)明片石混凝土三角形量水堰結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，占地面積及片石混凝土填筑量較小,工程造價(jià)較低；并且利用堰上水頭能精確測(cè)量流量，測(cè)量精度及準(zhǔn)確度高，而且操作方便省力，抗山洪沖刷能力強(qiáng)。
【IPC分類】E02B7/16, G01F1/52
【公開號(hào)】CN105133549
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510550616
【發(fā)明人】王順利, 劉賢德, 金銘, 張學(xué)龍, 牛赟, 敬文茂, 成彩霞
【申請(qǐng)人】甘肅省祁連山水源涵養(yǎng)林研究院
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月1日