本发明专利技术公开了一种中小型河道生态复氧装置，包含布置在河道上的低水头重力坝，所述低水头重力坝上依次设置了至少两个分离墩，在低水头重力坝下游末端与分离墩之间设有挑射角为30°的锲形块挑流坎。本发明专利技术的中小型河道生态复氧装置，分离墩除了束窄水流的作用外，还有防水位淹没分离墩和增加水流扰动的作用，在垂面上，分离墩墩间宽度随高程增加而增加是“防止水位淹没分离墩”，防止形成的挑射流在横向连续，隔断空腔和外部的空气连接，造成复氧效果不佳；在水平面上，分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小是为了“增加水流垂向扰动”，使挑射流散开，增加与空气的接触面，提高复氧效果。
A small and medium sized river ecological reaeration device
【技术实现步骤摘要】
一种中小型河道生态复氧装置
本专利技术涉及一种中小型河道生态复氧装置，属于生态水工学领域。
技术介绍
河流污染是当前日益受到关注的环境问题之一，目前我国七大江河流域都已经受到不同程度的污染，全国主要城市的河道大部分也受到不同程度的污染，如何尽快解决城市河流的黑臭问题已成为城市环境工作的当务之急。溶解氧是反映水体污染状态的一个重要指标，受污染水体溶解氧浓度的大小也一定程度上反映了该水体自净能力的强弱。溶解氧是保持河湖水体生态平衡的主要因素之一。对于受污染严重的城市河湖水体而言，若能恢复其自身的复氧能力，则有助于完善其生态系统，并恢复其自净能力。基于输入动力的现有复氧技术在一定程度上能够解决河道复氧的问题，但由于能量储存设备和能量传输设备造价较高，且需专人维护，在僻远污染河道使用时存在所需购置成本较高、运行成本较大、与当地环境融合性较差等问题。“CN201711111312-一种河道阶梯式零动力复氧系统”没有考虑到水流掺气的效果，并且主要考虑的是形成的水幕落下后的掺气过程和效果，实施效果较差。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种中小型河道生态复氧装置，能实时给中小型河流补充氧气，该设施经济简单，运行方便。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术的中小型河道生态复氧装置，包含布置在河道上的低水头重力坝，所述低水头重力坝上依次设置了至少两个分离墩，在低水头重力坝下游末端与分离墩之间设有挑射角为30°的锲形块挑流坎。作为优选，所述分离墩下游面与低水头重力坝下游面在同一垂面，在水平面上，分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小，在垂面上，分离墩墩间宽度随高程增加而增加。作为优选，所述分离墩从顶部设有通向尾部的补气通道。作为优选，所述分离墩最宽处的宽度为h，相邻两个分离墩之间的宽度为H，H＝h。在本专利技术中，为提高复氧效果，本申请增加了三个关键的措施及相应的手段：①分离墩，该分离墩除了束窄水流的作用外，还有防水位淹没分离墩和增加水流扰动的作用，具体设计在申请书中“作为优选，所述分离墩下游面与低水头重力坝下游面在同一垂面，在水平面上，分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小，在垂面上，分离墩墩间宽度随高程增加而增加”中特别强调了。在垂面上，分离墩墩间宽度随高程增加而增加是“防止水位淹没分离墩”，防止形成的挑射流在横向连续，隔断空腔和外部的空气连接，造成复氧效果不佳；在水平面上，分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小是为了“增加水流垂向扰动”，使挑射流散开，增加与空气的接触面，提高复氧效果。②挑流坎，使挑射流在空气中与空气充分接触，延长其接触时间，提高水中掺气量。③补气通道，补气通道连接挑流空腔与外部空气，在水流挑射出挑坎后，形成挑射流，将挟带空腔中空气，如果空腔中空气少了，则掺气效果就差很多，因此需要给空腔补气。有益效果：本专利技术的中小型河道生态复氧装置，结构简单，维护方便，可梯级布置，并能够结合当地环境形成河道挑流景观，具有一定的推广价值；分离墩除了束窄水流的作用外，还有防水位淹没分离墩和增加水流扰动的作用，在垂面上，分离墩墩间宽度随高程增加而增加是“防止水位淹没分离墩”，防止形成的挑射流在横向连续，隔断空腔和外部的空气连接，造成复氧效果不佳；在水平面上，分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小是为了“增加水流垂向扰动”，使挑射流散开，增加与空气的接触面，提高复氧效果。附图说明图1生态复氧工程设施三维示意图。图2挑流坎剖面图。图3分离墩三维示意图。图4补气通道三维示意图图5挑射流纵向剖面示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。本专利技术的中小型河道生态复氧装置，包含布置在河道上的低水头重力坝2，所述低水头重力坝2上依次设置了至少两个分离墩4，分离墩4高度设计为20cm，所述分离墩4最宽处的宽度为h，相邻两个分离墩4之间的宽度为H，H＝h，在低水头重力坝2下游末端与分离墩4之间设有挑射角为30°的锲形块挑流坎3，优选挑流坎3为直角三角形锲形块，低水头重力坝2的高度小于1m，坝和分离墩4表面采用鹅卵石铺设。在本专利技术中，所述分离墩4下游面与低水头重力坝2下游面在同一垂面，在水平面上，分离墩4间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小，在垂面上，分离墩4墩间宽度随高程增加而增加。分离墩4墩间宽度随高程增加而增加，有利于较大流量水流下泄。分离墩4墩间宽度沿河道纵向向下游逐渐减小，有利于增加水体的垂向紊动，增加挑射水流纵向厚度。在本专利技术中，所述分离墩4所述分离墩4从顶部设有通向尾部的补气通道5，补气通道5连接外部大气和挑射流底部空腔，有利于挑射流底部空腔中有充足的空气。一种基于河道景观的生态复氧工程措施的工作原理：在河道上设置低坝和分离墩4，来流经过分离墩4束窄，经过挑流坎3挑射后流入下游河道。低水头重力坝2的设置使抬高水位，分离墩4将河道束窄，经过分离墩4的水流流速增加，由于分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小(侧收缩)，水流在流动的过程中，受水流与分离墩侧壁作用产生的冲击波的影响，水的质点在竖直方向上产生的强烈紊动，一方面，经过挑流坎形成的挑射流散裂范围较大，与空气接触面积增加，水流能够卷挟的空气量增加(如图5，标注9为无侧收缩时形成的挑射流水舌)；再者，挑射流在河道纵向上的覆盖范围增加，挑射流与河道水流撞击产生的能够脱离自由表面7的水分子增加，水分子6随后落入河道后挟带空气的量变大。为保障水流与空气充分掺气的时长，在分离墩末端设置挑流坎3，经过分离墩束窄后的水流在挑流坎作用下，形成挑射流，挑射流水舌10存在空腔8，为保障挑射流水舌下缘12与空腔8中足够多的空气充分掺混(水流挟卷空气掺混，产生负压)，设置补气通道5，补气通道连接空腔与外界，在外界正常气压和空腔负压压差的作用下，通过补气通道形成外界向空腔的空气流动，从通道出口13向空腔8供气，保证空腔8中空气充足(如图5)。正常情况下，中小型河道中来流流量变化较小，当来流流量增加时，防止水流淹没补气通道入口，在垂面上，设计分离墩墩间宽度随高程增加而增加，即：随着高层增加，单位高度上过水断面面积增加，单位高度过水断面上过水流量增加。在河道上，可梯级布置多个本专利所述河流生态复氧设施，与河道的连通工程联合使用，则即能够增加河道水流中溶解氧，有助于完善其生态系统，并恢复其自净能力；同时在河道中产生“小瀑布”现象，有利于发展当地多元化的河道景观。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中小型河道生态复氧装置，其特征在于：包含布置在河道上的低水头重力坝，所述低水头重力坝上依次设置了至少两个分离墩，在低水头重力坝下游末端与分离墩之间设有挑射角为30°的锲形块挑流坎。/n
【技术特征摘要】
1.一种中小型河道生态复氧装置，其特征在于：包含布置在河道上的低水头重力坝，所述低水头重力坝上依次设置了至少两个分离墩，在低水头重力坝下游末端与分离墩之间设有挑射角为30°的锲形块挑流坎。
2.根据权利要求1所述的中小型河道生态复氧装置，其特征在于：所述分离墩下游面与低水头重力坝下游面在同一垂面，在水平面上，分离墩间过水断面宽度沿河道纵向向下游逐渐减小，在垂面上，分离墩墩间宽度随高程增加而增加。
3.根据权利要求1所述的中小型河道生态复氧装置，其特征在于：所述分离墩从顶部设有通向尾部的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，李世恩，石莎，陈柏全，姚莉，
申请(专利权)人：南昌工程学院，
类型：发明
国别省市：江西;36
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