一種人工復式河道及使用人工復式河道增強水質的方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及水利工程領域，具體涉及一種人工復式河道及使用人工復式河道增強水質的方法。
【背景技術】
[0002]壅水指因水流受阻而產生的水位升高現象。如在河流中建造閘、壩或橋墩，或有冰凌阻塞時，均能引起壅水。又如兩河流匯合相通，一河盛漲時，則在另一河中也會引起壅水。
[0003]在河流物理結構中，復式河道是指有河漫灘的河道。在復式河道中，灘地處區別于主河道的水深以及河槽底部的粗糙程度，影響了水體流向通過能力，并且在非洪水期，漫灘地及周圍水陸交錯帶常常生長大量植物，尤其是各類水生植物，上述兩種物理因素和生物因素，以及綜合而形成的濕地系統對于凈化河流污染物，提升河流水質發揮了重要作用。
[0004]洪水期間，在復式河道中，河漫灘被淹沒后，由于主河槽和灘地有不同的水深和糙率，復式河道的“水位-流量”關系將和單一河道有所不同。而且當水流漫灘時，由于主槽水流與灘地水流的相互作用，河槽斷面過水能力通常會降低。特別是水流剛剛漫灘時，由于斷面形狀的突變，加上灘地糙率一般與主河槽不一樣，斷面水情復雜。
[0005]隨著國民經濟快速增長，人民生活水平的提高，我國江、河、湖、庫等水體存在污染物排放過量、富營養化，生態破壞嚴重等水質問題。
[0006]現有河道在挾移泥沙的水流作用下，常處于變化狀態，使河道的水文形式發生變化，產生河漫灘形成慢等問題。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本申請提供一種人工復式河道，所述人工復式河道包括多個“H”型水工預制件、橫向固定件、垂向固定件，所述“H”型水工預制件包括柱椎體、橫梁、橫向導流孔、縱向導流孔、垂向導流孔、橫向連接孔、垂向固定孔，所述橫向固定件通過橫向連接孔橫向固定“H”型水工預制件，所述垂向固定件通過垂向固定孔垂向固定“H”型水工預制件。
[0008]進一步，所述水工預制件的橫向導流孔設置于所述柱椎體的寬邊方向，用于促進水流紊流化、湍流化，所述縱向導流孔設置于所述柱椎體的窄邊方向，，用于疏導水流快速通過，所述垂向導流孔設置于所述水工預制件的中部，用于促進水流紊流化、湍流化。
[0009]進一步，所述水工預制件的柱椎體包括頂部三棱柱、四棱柱、底部三棱柱，所述頂部三棱柱與底部三棱柱均為不規則三棱柱，且對稱設置，所述頂部三棱柱、底部三棱柱的正面為向內傾斜的三角形，側面為梯形，所述頂部三棱柱用于阻水壅水，所述頂部三棱柱的側棱與四棱柱平行的邊用于分隔擾動水流;所述底部三棱柱埋設于底泥，用于柱椎體的固定，所述四棱柱與縱向導流孔相交的面，用于阻擋水流。
[0010]進一步，所述水工預制件的柱椎體有四個。
[0011]進一步，所述水工預制件的橫梁由上橫梁和下橫梁組成，上橫梁用于阻水壅水，下橫梁上沿埋設后與底泥持平。
[0012]進一步，所述復式河道的“H”型水工預制件的材料為硅藻土材料。
[0013]進一步，所述復式河道的橫向固定件為繩索或棒狀物。
[0014]進一步，所述復式河道的垂向固定件為鐵釬或粧木。
[0015]本申請還提出一種使用人工復式河道增強水質的方法，包括如下步驟:
[0016]S1、選定河流斷面，按河槽和岸坡地勢設置人工復式河道，形成一體化壅水結構；
[0017]S2、河流水位發生變化，壅水結構通過柱椎體和橫梁有效壅水，改善水質；
[0018]S3、河水流過預制件進入人工復式河道的下游，河水中大顆粒物發生沉降堆積，沉降凈水，促進河漫灘結構形成。
[0019]進一步，所述步驟SI包括如下子步驟:
[0020]步驟SlOl:選定河流斷面后，按河槽和岸坡地勢依次埋設連接“H”型水工預制件；
[0021]步驟S102:各“H”型水工預制件橫向上用橫向固定件通過橫向連接孔連接，垂向上用垂向固定件通過垂向固定孔連接，形成一體化壅水結構；
[0022]步驟S103: —體化壅水結構將河道分為斷面上游、壅水斷面和斷面下游。
[0023]由以上技術方案可見，本申請具有以下的技術效果:
[0024](I)使用硅藻土材質的“H”型水工預制件于河流橫截面處形成人工復式河道，實現人工壅水效果，以改變河流橫截面前后“水位-流量”關系，從而改變該段河流水流特征，利于水環境質量提升。
[0025](2)通過構筑壅水斷面，提升斷面過水流速，增加紊流，促進水體溶解氧恢復，加速水體自凈過程。
[0026](3)通過構筑壅水斷面，在斷面后，發生水流減速，水流中泥沙等固體懸浮物發生沉積，一方面直接凈化水體，提升水質，另一方面，為下游漫灘形成提供顆粒物基礎。
[0027](4)硅藻土材質的水工構筑物，顯著區別于河槽底質和漫灘二元結構，可模塊化設置，還可以按照需要裁撤，恢復河道自然屬性。
【附圖說明】
[0028]為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0029]圖1是人工復式河道的結構示意圖。
[0030]圖2是“H”型水工預制件的主視圖。
[0031 ]圖3是“H”型水工預制件的側視圖。
[0032]圖4是“H”型水工預制件的俯視圖。
【具體實施方式】
[0033]為了使本領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。
[0034]下面結合本申請附圖進一步說明本申請的具體實現。
[0035]本申請提出一種人工復式河道I，如圖1所示，所述人工復式河道I包括“H”型水工預制件11、橫向固定件12、垂向固定件13，所述橫向固定件12為繩索或棒狀物，所述垂向固定件13為鐵纖或粧木。所述“H”型水工預制件包括柱椎體111、橫梁112、橫向導流孔113、縱向導流孔114、垂向導流孔115、橫向連接孔116、垂向固定孔117，如圖2、圖3、圖4所示。所述橫向固定件12通過橫向連接孔116橫向固定“H”型水工預制件11，所述垂向固定件13通過垂向固定孔117垂向固定“H”型水工預制件11。
[0036]具體地，所述水工預制件11設置為H型，是考慮到在迎水面上，既能一定程度上阻擋水流通過，又因存在導流水道利于過水不至于制造較大的阻水面，避免在豐水期和洪水期易于被沖毀。
[0037]如圖3所示，所述“H”型水工預制件11的橫向導流孔113設置于所述柱椎體111的寬邊方向，用于促進水流紊流化、湍流化，如圖2所示，所述縱向導流孔114設置于所述柱椎體111的窄邊方向，與水流的方向一致，用于疏導水流快速通過，如圖4所示，所述垂向導流孔115設置于所述水工預制件11的中部，用于促進水流紊流化、湍流化，由“H”型水工預制件11的上部向下看時，呈現“十”字形的過水通道，這有利于水流擾動形成紊流，利于水體自然富氧等自凈過程的進行。
[0038]具體地，如圖2所示，所述水工預制件11的柱椎體111包括頂部三棱柱1111、四棱柱1112、底部三棱柱1113，所述頂部三棱柱1111與底部三棱柱1113均為不規則三棱柱，且對稱設置，所述頂部三棱柱1111、底部三棱柱1113的正面為向內傾斜的三角形，側面為梯形，如圖4所示，所述頂部三棱柱1111用于阻水壅水，所述頂部三棱柱1111的側棱11111與四棱柱1112平行的邊用于分隔擾動水流;所述底部三棱柱1113埋設于底泥，用于棱椎體111的固定，類比了牙齒的固著于牙齦的穩定結構，使得本水工預制件埋設于底泥后，更加牢固耐水流沖擊;所述四棱柱1112與縱向導流孔114相交的面，用于阻擋水流。
[0039]更具體地，具體設置時，選擇合適河道，并確定河流橫斷面，斷面處一般具有一定厚度泥狀底質，這便于埋設水工預制件11，且斷面處應處趨于平直的河段處，過彎處水流本身易發生紊流、湍流和亂流，就不必設置該水工預制件11。
[0040]所述水工預制件11的柱椎體111有四個，所述水工預制件11的橫梁112由上橫梁1121和下橫梁1122組成，上橫梁1121用于阻水壅水，下橫梁1122上沿埋設后與底泥持平。所述“H”型水工預制件的材料為硅藻土材料，在另一實施例中，所述“H”型水工預制件由硅藻土材料、摻雜粘土和一定比例的如煤粉、煤矸石等具一定燃燒熱值的材料，高溫烘烤加工而成。
[0041 ] 具體地，所述硅藻土的密度為1.9-2.3g/cm3，堆密度0.34-0.65g/cm3，比表面積40-65m/g，孔體積0.45-0.98m，吸水率是自身體積的2_4倍，熔點1650°C-1750 °C，在電子顯微鏡下可以觀察到特殊多孔的構造，這種微孔結構是硅藻土具有特征理