一类低水噪声低水花的拦河坝装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术低水噪声低水花拦河坝装置，用于对通常河道实施拦水后而抬高上游河段的水位，并能有效地把上游河水顺拦河装置跌落时产生出的噪声和激发出的水花泡沫控制到最小，其特点是通过合理地排列组合和分别控制一系列大小形状各异的充水或充气囊（Ａ、Ａ′……Ｅ７）中的注水量或气量，使它们的顶部形成一个能合理导引河水流过的立体曲面，让流过的河水尽可能平稳而不产生出湍流、形成不起陡然的大跌水和激起大水花，并使装置出水口的水速与下段河道的水速不产生出过大的速度差而发生大的水跃，由此就能把烦人的落水噪声和激发出的水花泡沫控制在工程上可容忍的限度内。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及拦河坝的结构组成及水的流形曲面。 技术背景目前拦阻河道水流，并能灵活可控地抬高其上游水位的方法有多种其中最简单的方法之一,就是在需抬高水位河段的下游河道两岸边各 开凿或用水泥浇注出一对竖直滑槽，同时在该两岸滑槽间的河道中，横向 垂直于水流方向顺槽一块块地放下如木板等拦阻物，就能可变地拦阻河道 中水流而形成不同的上游水位。但该方法的缺点是，当上游水从其顶上溢 流出时，将很快趺落下来形成水落噪声和水花，同时该简易方法也只适用 于水面不宽的小河或水沟等水利设施。另一种方法是在需抬高水位河段的下游河道中设置一个橡胶充水囊， 通过向囊中充入不同的水量，使其形成不同的高度，从而就能连续可控地 把上游水位抬高到预定的水位高度。由于从橡胶水囊的制作和其受力结构 等因素考虑，该橡胶充水囊往往都会被做成圆柱体形状，垂直于水流方向 横卧在河道中央，以此直接对上游来水形成阻挡。所以当上游河水从其顶 上溢流出后，同样也会很快趺落下来形成溅水和湍流,产生出噪声和水花。总之，现在还没有一种很好的方法来解决拦河坝溢流水下落而产生出 的落水噪声和水花问题，因此目前的河流拦水工程一般都会伴生出烦人的 落水噪声和水花，而且在河水水质不太好的情况下，这些水花还会激起大 量经久不衰的泡沫覆盖整个河面，并随流而下，给都市景观和环境带来很 大的伤害。
技术实现思路
本技术的目的是充分利用水的流形原理，从理想和实用两个角 度出发，提供出多种可供选择的解决拦河坝落水噪声和激发出水花泡沫等 问题的实施方案来。本技术的基本方案和原理是通过巧妙排列组合和分别控制一系 列大小形状各异的充水或充气囊(可由橡胶等材料做成)中的注水量或气 量，使其顶部形成一个能合理导引河水流过的立体曲面，并且还可在其顶 上覆盖光滑导流垫，尽可能使流过其上的河水不产生出湍流、形成不起陡 然的大趺水和激起大水花，以及使出水口的水速与下段河道的水速不会产 生过大的速度差而发生大的水跃，由此就能把烦人的水落噪声和激发出的 水花泡沬，控制在工程上可容忍的阀值限度内，让河水尽可能安静平稳地 流向下游。总之，应用本技术，在现有橡胶拦河坝设施的基础上，不需增 加太多的成本投资，就可很好地解决目前困扰都巿内河流拦河工程的前述 棘手问题，并且还能为都巿河面增添出一道新的、优美的水流景观。附图说明图1是本技术拦河坝装置按尽可能形成理想流形曲面前提下各 大小充水或充气囊位置排列的一种实施方案顶视图图2是本技术拦河坝装置以实用为前提在能满足水噪声和水花 小于一定容忍阀值条件下对各大小充水或充气囊进行位置排列的一种实 施方案顶视图图3是本技术拦河坝装置各大小充水或充气囊顶部加盖了导流垫 时的侧面剖视图图4是本技术拦河坝装置另一种以实用为前提不加盖导流垫而按大、中、小相互交错排列各充水或充气囊形成弧形阶梯状导流斜面的实施 方案侧面剖视图图中A、 A' 、 B、 B' 、 Bl、 B2、 B3、 C、 C' 、 Cl、 C2、 C3、 C4、 D、 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5、 D6、 E、 El、 E2、 E3、 E4、 E5、 E6、 E7均为充水囊 或充气囊，M为导流垫，l为上段河道，2为下段河道。实施本技术的最佳方式图l所示本技术拦河坝装置实施例，是一种按尽可能形成理想三 维流形曲面前提下对各大小充水或充气囊位置排列的方案，从该顶视图可 看出，通过分别控制充水或充气囊(A)、 (Bl)、 (B2)、 (B3)、 (Cl)、 (C2)、 (C3 )、 ( C4 )、 ( Dl )、 ( D2 )、 ( D3 )、 ( D4 )、 ( D5 )、 ( D6 )、 ( El )、 ( E2 )、 ( E3 )、 (E4)、 (E5)、 (E6)、 (E7)中的注入水量或气量(在实践中，具体所采用 水囊或气囊的数量和排位等参数，应根据河道现场具体情况而确定)，就 可使各充水或充气囊顶部或者是顶起的光滑导流垫(M)(釆用导流垫可使水流形变得更加平稳)形成一种尽可能符合平稳水流条件的立体半束管水 道曲面。这样做的依据和目的在于，利用该形状产生的先窄管而后宽管效 应，将有效消减坝顶水下落时的重力加速效应，使上段河道(1)的河水 在通过本技术拦河坝装置下落时，其流速将自动由一个平稳的加速过 程平滑过渡为减速过程，并最终使下落到底的出口水流速度与下段河道 (2)的水流速度相同。这样就不会因出口水流速度与下段河道(2)水流速度两者之间存在速度差，而形成跃水，产生出湍流，激起噪声和水花。 图2所示本技术拦河坝装置实施例，是一种以实用为前提，在满 足水噪声和水花小于一定容忍阀值条件下，为简少大小充水或充气囊的形状类型和数量，便于产品制作安装、简化控制系统复杂性、降低使用维护 管理成本，而釆用的充水或充气囊形状、位置的排列方案顶视图。该方案的特点是，通过由大到小排列各条充水或充气囊，使各条充水或充气囊顶部或者顶起的光滑导流垫(M)(采用导流垫可使水流形变得更加平稳)形成一个能引导水流缓慢下降的斜面，所以上段河道(1)的河水自顶下落到底时其水流速度增加不会太大，因而出水口水流速度与下段河道(2) 水流速度两者间速度差也不会太大，形成不了大的水跃，造成不了大的湍 流，因此激起的水花和噪声就可控制在能容忍的闳值限度内。图3为在本技术拦河坝装置各大小充水或充气囊顶部加盖了导 流垫(M)(可由橡胶等材料做成，若河道较宽，可铺设多个)时的剖视图， 由图可以看出，把充水或充气囊(A)、 (B)、 (C)、 (D)、 (E)沿水流方向 由大到小进行排列，通过向其注入不同的水量或气量，就将使覆盖在上面 的柔性光滑导流垫(M)弯曲成一个尽可能符合理想流形的曲线，当河水 沿其光滑表面流过时，就不会产生出太大的水头损失和在重力作用下发生 陡然的自由下落，从而也就不会形成大的湍流和大的趺水、溅水，产生出 超过容忍阀值限度的噪声和水花。同时，对于导流垫(M)还应根据不同 的情况，把其一端(既可是其的上游端，也可是其的下游端)锚固在专门 的底板、定位桩、定位钉、充水或充气囊及河岸墙等物件上。图4是另一种以实用为前提的本技术拦河坝装置实施例侧面剖 视图，它的主要特点是不加盖导流垫(M)(这样可进一步降低成本和便于 使用维护)，而是通过把各充水或充气囊(A)、 (A' )、 (B)、 (B' )、 (C)、 (C' )、 (D)、 (E)按大、中、小相互交错排列的方式，形成起一个弧形 阶梯状的导流斜面。虽然，河水在沿各充水或充气囊非理想流形上表面流 过和下落时，或多或少都会形成一些水跃，并产生水头损失和形成湍流， 但这些不利情况都被一级级小弧形阶梯曲面微分化了 ，而不会产生出太大 的水花和噪声，这也包括河水流出最后一级出口时与下段河道(2)水流 速所产生的速度差，都因此而不会形成大的水跃,产生出大的水花和噪声。所以，本方案工作原理实质就是通过多级微分的方式，化解掉拦水坝整 体巨大的落差势能，从而就巧妙地把激起的水花和噪声控制在可容忍的阀 值限度内。总的说来，由于本技术装置中的充水或充气囊数量多、大小形状 各不相同、注入水量或气量也不一致，且还必须考虑不同的拦水高度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类低水噪声低水花的拦河坝装置，在于由一系列大小形状各异的充水或充气囊以及还可加上覆盖其顶的导流垫构成，其特征是这些充水或充气囊按确定的数量和位置关系进行有序排列组合，并且还可在其顶上覆盖一个或多个导流垫，在它们的顶部或顶上覆盖的导流垫形成出一个能按设计目的引导河水流过的三维流形立体曲面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周学军，
申请(专利权)人：周学军，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]