一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰制造技术

本发明专利技术公开了一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，包括左侧堰体、复式矩形堰口、右侧堰体、基底、水位监测装置孔；所述左侧堰体、右侧堰体和基底形成所述复式矩形堰口，所述复式矩形堰口包括第一层薄壁堰口、第二层砌砖堰口，所述水位监测装置孔位于流量堰上游的河床中并固定水位监测装置。第一层薄壁堰口用于山区、隧道区、溪沟河流小流量的监测，第二层砌砖堰口采用水泥砌砖修筑，用于汛期大流量的监测，整个复式薄壁堰口采用水位的测量计算得到流量数据，不需要人工监测，节省了大量的人力成本。提高了流量堰的科学合理性和流量监测的准确性，精确的监测到溪沟水的流量及其变化规律，为山区工程建设提供科学准确的水文地质数据。

【技术实现步骤摘要】
一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰
本专利技术涉及水力学测流
，尤其涉及一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰。
技术介绍
近年来，随着山区高速铁路、高速公路隧道工程建设大力开展，为了防止隧道工程建设过程中出现重大突涌水事故，在工程建设过程中需对山区隧道工程勘察特别是岩溶地区的水文地质进行专项勘察，而在隧道穿过的山区小流域内地下水、地表水的监测尤为重要。目前野外山区地表、地下沟流水流量测流方法如测深杆、流速仪或者目测结合估测流量，精度太差，达不到相关监测工作的要求，也有一些室内流量堰(如三角堰、矩形堰)的结构较为单一，不能精确测量到旱季或汛期的水位流量变化，不能为山区工程建设提供可靠的水文地质数据。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种适用于山区河沟水流量长期实时准确监测的复式矩形流量堰。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例采用的技术方案是，一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，包括左侧堰体、右侧堰体、基底、水位监测装置孔；所述左侧堰体与右侧堰体为对称结构，所述左侧堰体包括紧邻河沟岸的矩形结构及呈阶梯型的矩形结构；所述左侧堰体、右侧堰体和基底形成复式矩形堰口，所述复式矩形堰口包括第一层薄壁堰口、第二层砌砖堰口；所述水位监测装置孔位于所述复式矩形堰口的上游并用于固定一水位监测装置。优选地，所述第一层薄壁堰口采用不锈钢板制作成薄壁堰口。所述不锈钢板的厚度为3mm～5mm；所述第二层砌砖堰口的厚度为9cm～11cm。优选地，所述水位监测装置孔中埋设不锈钢管，所述不锈钢管的管身上均匀设置小孔，所述不锈钢管中安装所述水位监测装置。本专利技术的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术的监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，来监测山区河沟不同时期的流量；利用左侧堰体和右侧堰体形成复式矩形堰口，所述复式矩形堰口采用两层堰口结构，第一层薄壁堰口用于山区、隧道区、溪沟河流小流量的监测，第二层砌砖堰口采用水泥砌砖修筑，用于汛期大流量的监测，整个复式薄壁堰口的提高了流量堰的科学合理性和流量监测的准确性；堰体修建在溪沟地段的基岩上可有效抵抗汛期山洪的冲刷，在堰体后方形成一个蓄水池，以保障水流平缓的流出堰口，形成自然跌水，在蓄水池中挖设固定水位监测装置的水位监测装置孔，水位监测装置可监测水位、水温、电导率等多种数据，利用监测的水位数据进行流量计算，可得到精确的流量数据，为山区工程建设提供可靠的水文地质监测数据。附图说明图1是本专利技术实施例复式矩形流量堰的结构示意图；图2是本专利技术实施例复式矩形流量堰的施工方法流程示意图。其中：左侧堰体1、复式矩形堰口2、右侧堰体3、基底4、水位监测装置孔5、第一层薄壁堰口21、第二层砌砖堰口22、水位监测装置6、不锈钢管7、小孔71。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。请参考图1，本专利技术的实施例提供了一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，包括左侧堰体1、右侧堰体3、基底4、水位监测装置孔5；所述左侧堰体1与右侧堰体3为对称结构，所述左侧堰体1包括紧邻河沟岸的矩形结构及呈阶梯型的矩形结构；所述左侧堰体1、右侧堰体3和基底4形成复式矩形堰口2，所述复式矩形堰口2包括第一层薄壁堰口21、第二层砌砖堰口22，第一层薄壁堰口21承受压力小，可用于山区、隧道区、溪沟河流旱季小流量的监测，而第二层砌砖堰口22强度较大，可承受较大的水压力，适用于汛期流量大时流量的监测，复式的矩形堰口提高了流量堰的适用范围，为流量监测的准确性提供了保证；所述水位监测装置孔5位于所述复式矩形堰口2上游并用于固定一水位监测装置6，所述水位监测装置6在所述复式矩形流量堰后方形成的蓄水池中，监测水位、水温、电导率等多种数据，不需要人工监测，可以节省了大量的人力成本，利用监测的水位变化计算流量，可得到精确的流量数据，为工程建设中水文地质的调查提供可靠地依据。进一步地，所述第一层薄壁堰口21采用不锈钢板23形成薄壁堰口。所述不锈钢板的厚度为3mm～5mm，优选4mm；所述第二层砌砖堰口的厚度为9cm～11cm，优选10cm。进一步地，所述水位监测装置孔5中埋设不锈钢管7，所述不锈钢管7的管身上均匀设置小孔71，所述不锈钢管7中安装所述水位监测装置6。在不锈钢管7中安装所述水位监测装置6，可有效保护所述水位监测装置6；不锈钢管7的管身上的小孔71可保证不锈钢管7中的水位与流量堰后方形成的蓄水池中的水位一致，保证水位监测装置6监测水位的准确性。进一步地，所述不锈钢管71的外径为5cm，壁厚4mm；所述水位监测装置8监测步长为5min。水位监测的精度可达1mm，通过监测水位的变化计算流量，可直接在野外读取水位监测装置6测得相关的数据，使得流量的监测数据更为准确及时。进一步地，所述复式矩形流量堰的流量根据堰前水位H与最大堰顶高度h1的大小采用不同公式计算，所述堰前水位H小于最大堰顶高度h1采用公式(1)计算流量，所述堰前水位H大于最大堰顶高度h1采用公式(2)计算流量；其中：Q为流量，m3/s；m为流量系数；B1为第一层薄壁堰口的宽度，m；B2为第二层砌砖堰口的宽度，m；g为重力加速度；H为堰前水位，m；P1为第一层薄壁堰口对应的小堰上游坎高，m；h1为最大堰顶高度，m；P2为第二层砌砖堰口对应的大堰上游坎高，m。根据堰前水位的高度采用不同公式计算流量，可精确测量山沟、河、溪在旱季水量小时的流量和汛期的流量。本专利技术实施例还提供了一种监测山区河沟水流量的复式矩形堰的施工方法，包括以下步骤：(1)将堰体分为三部分，分别为左侧堰体1、复式矩形堰口2、右侧堰体3，在河床4右侧放置木板5，在木板4上铺设柔性引流隔水膜5将水流引至河床4的右侧，并密封隔水膜5与河床4的连接处；木板4上铺设柔性引流隔水膜5可防止水流从木板5中渗透至河床4左侧，保证河床4左侧处于无水状态，柔性引流隔水膜5可随水流方向移动，保证水流的顺畅；(2)待河床4左侧干枯后修建左侧堰体1，所述左侧堰体1的基底为钢筋混凝土结构，修建在河床4的基岩上，其堰身采用河床卵石混合水泥砂浆灌注而成；混凝土结构的基底保证了堰体的稳固性，堰身就地取材使用河床卵石与水泥砂浆混合灌注，节省材料成本；(3)紧邻所述左侧堰体1修建复式矩形堰口2，所述复式矩形堰口2包括两层，从下往上依次为第一层薄壁堰口21、第二层砌砖堰口22；所述复式矩形堰口3的基底6为钢筋混凝土结构，修建在河床2的基岩上，基低6修建时在河床2基岩上钻孔安置钢筋及模板，并在所述第一层薄壁堰口21处安装所述不锈钢板，进行混凝土筑底；待混凝土凝固后拆除模板；复式矩形堰口2便于对山区河、溪、沟水流量不同时期的流量监测；(4)待所述左侧堰体1、复式矩形堰口2干固后，在水流上游紧邻所述复式矩形堰口2处挖设固定水位监测装置的水位监测装置孔，然后将河床4右侧所述木板3及铺设其上的柔性引流隔水膜5置于河床4左侧，将水流引至河床4左侧，并密封隔水膜5与河床4连接处；(5)待河床4右侧干枯后修建右侧堰体3，所述右侧堰体3的基底为钢筋混凝土结构，修建在河床基岩上，其堰身采用河床卵石混合水泥砂浆灌注而成；(6)待所述右侧堰体3干固后，取出所述木板3及隔水膜5；水流于所述复式矩形堰口2中流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，其特征是，包括左侧堰体、右侧堰体、基底、水位监测装置孔；所述左侧堰体与右侧堰体为对称结构，所述左侧堰体包括紧邻河沟岸的矩形结构及呈阶梯型的矩形结构；所述左侧堰体、右侧堰体和基底形成复式矩形堰口，所述复式矩形堰口包括第一层薄壁堰口、第二层砌砖堰口，所述水位监测装置孔位于所述复式矩形堰口上游并用于固定一水位监测装置。

【技术特征摘要】
1.一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，其特征是，包括左侧堰体、右侧堰体、基底、水位监测装置孔；所述左侧堰体与右侧堰体为对称结构，所述左侧堰体包括紧邻河沟岸的矩形结构及呈阶梯型的矩形结构；所述左侧堰体、右侧堰体和基底形成复式矩形堰口，所述复式矩形堰口包括第一层薄壁堰口、第二层砌砖堰口，所述水位监测装置孔位于所述复式矩形堰口上游并用于固定一水位监测装置。2.根据权利要求1所述的一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，其特征是，所述第一层薄壁堰口采用不锈钢板制作成薄壁堰口。3.根据权利要求2所述的一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，其特征是，所述不锈钢板的厚度为3mm～5mm；所述第二层砌砖堰口的厚度为9cm～11cm。4.根据权利要求1所述的一种监测山区河沟水流量的复式矩形流量堰，其特征是，所述水位监测装置孔中埋设不锈钢管，所述不锈钢管的管身上均匀设置小孔，所述不锈钢管中安装所述水位...

【专利技术属性】
技术研发人员：万军伟，常威，王宗星，王艺霖，项立磊，胡庐峰，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42