自動控制水位涵堰的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動控制水位涵堰，該自動控制水位涵堰包括兩側墻以及連接于兩側墻之間的涵頂板和涵底壩，涵頂板與涵底壩之間形成供水流通過的虹吸通道，在虹吸通道的兩端分別形成上游河道和下游河道，虹吸通道具有朝向上游河道的入水口和朝向下游河道的出水口，虹吸通道具有一頂端，頂端高于虹吸通道任意位置，且頂端高于入水口，并低于河道的溢水位。當上游河道水位高于頂端時，則開始發生虹吸作用，上游河道內的水通過虹吸通道逐漸排出，直至水位降低至入水口處，虹吸作用消失，從而實現自動溢洪，且整個過程中不需要人工參與，而且不需要借助外部的電力等資源，因此有效地降低了成本。
【專利說明】自動控制水位涵堰
【技術領域】
[0001]本發明涉及水利工程領域，尤其涉及一種自動控制水位涵堰。
【背景技術】
[0002]城市內的景觀河道或者內河在枯水期需要關閉堰閘以對河流進行節流蓄水，蓄水后的河流能起到美化環境、調節城市濕度等作用；而在豐水期或汛期時則需要開閘放水，以防止內澇。目前，一般通過安排工作人員上壩來進行開閘或關閘工作，不僅增加了人力成本，而且對于經常在堰壩上工作的人員而言具有一定的危險性。
[0003]因此，提供一種能夠有效地實現自動控制水位堰閘十分重要。但是，目前的自動控制水位堰閘存在以下缺陷:(I)堰閘及其控制裝置在自動運轉的過程中依賴電力等外部資源，并且經常需要安排技術人員進行保養維修，成本較高；(2)當河流水位暴漲時，不能實現自動溢洪，依然需要人工開閘放水；(3)現有水利工程設計中，溢洪道和放水口一般都是分開設計，可以說相當于兩個工程項目，工程和維修成本較高。
【發明內容】
[0004]本發明的主要目的在于解決現有自動控制水位堰閘不能實現自動溢洪，且成本較高的技術問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種自動控制水位涵堰，該自動控制水位涵堰包括兩相對設置的、且分別設于河道兩側的側墻，以及連接于兩側墻之間、且上下層疊設置的涵頂板和涵底壩；所述涵頂板與涵底壩之間具有間隔，且形成供水流通過的虹吸通道；在所述虹吸通道的兩端分別形成上游河道和下游河道，所述虹吸通道具有朝向上游河道的入水口和朝向下游河道的出水口 ；所述虹吸通道具有一頂端，所述頂端高于虹吸通道任意位置，且所述頂端高于所述入水口，并低于河道的溢水位。
[0006]優選地，所述涵頂板上設有至少一氣孔和用于控制所述氣孔開啟或關閉的開關閥。
[0007]優選地，所述虹吸通道的頂端至入水口處設為上游通道，所述氣孔設于所述涵頂板的用于形成所述上游通道的位置。
[0008]優選地，所述氣孔至少為兩個時，至少兩所述氣孔相對于水平面的高度不相同。
[0009]優選地，所述氣孔與外圍抽氣機連接。
[0010]優選地，所述虹吸通道沿水流方向的截面呈倒置的U形或半圓形設置。
[0011]優選地，所述虹吸通道的頂端至入水口處設為上游通道，所述虹吸通道的頂端至出水口處設為下游通道，所述上游通道沿水流方向的截面弧度大于所述下游通道沿水流方向的截面弧度。
[0012]本發明提供的自動控制水位涵堰包括兩側墻以及連接于兩側墻之間的涵頂板和涵底壩，涵頂板與涵底壩之間形成供水流通過的虹吸通道，在虹吸通道的兩端分別形成上游河道和下游河道，虹吸通道具有朝向上游河道的入水口和朝向下游河道的出水口，虹吸通道具有一頂端，頂端高于虹吸通道任意位置，且頂端高于入水口，并低于河道的溢水位。當上游河道水位高于頂端時，則開始發生虹吸作用，上游河道內的水通過虹吸通道逐漸排出，直至水位降低至入水口處，虹吸作用消失，從而實現自動溢洪，且整個過程中不需要人工參與，而且不需要借助外部的電力等資源，因此有效地降低了成本。此外，上述自動控制水位涵堰既能起到溢洪道的作用，也可起到放水的作用，因此避免了現有技術中同時設置溢洪道和放水口的設計，進一步降低了工程和維修成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明自動控制水位涵堰第一實施例的結構示意圖；
[0014]圖2為本發明自動控制水位涵堰第一實施例中水位的一狀態結構示意圖；
[0015]圖3為本發明自動控制水位涵堰第一實施例中水位的另一狀態結構示意圖；
[0016]圖4為本發明自動控制水位涵堰第一實施例中水位的又一狀態結構示意圖；
[0017]圖5為本發明自動控制水位涵堰第二實施例的結構示意圖；
[0018]圖6為本發明自動控制水位涵堰第三實施例的結構示意圖；
[0019]圖7為本發明自動控制水位涵堰第三實施例中水位的一狀態結構示意圖；
[0020]圖8為本發明自動控制水位涵堰第三實施例中水位的另一狀態結構示意圖；
[0021]圖9為本發明自動控制水位涵堰第三實施例中水位的又一狀態結構示意圖；
[0022]本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0023]應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0024]本發明提供一種自動控制水位涵堰，參照圖1，圖1為本發明自動控制水位涵堰第一實施例的結構示意圖，在一實施例中，該自動控制水位涵堰包括兩相對設置的、且分別設于河道兩側的側墻10，以及連接于兩側墻10之間、且上下層疊設置的涵頂板20和涵底壩30 ;涵頂板20與涵底壩30之間具有間隔，且形成供水流通過的虹吸通道40 ;在虹吸通道40的兩端分別形成上游河道50和下游河道60,虹吸通道40具有朝向上游河道50的入水口41和朝向下游河道60的出水口 42 ;虹吸通道40具有一頂端，頂端高于虹吸通道40任意位置，且頂端高于入水口 41，并低于河道的溢水位。
[0025]上述河道由兩河堤形成，本實施例中，上述兩側墻10可以為河堤，也可以分別貼設于兩河堤上的墻體。上述涵頂板20設于涵底壩30的上方，且涵頂板20的兩端分別與兩側墻10連接，涵底壩30的兩端分別與兩側墻10連接。上述虹吸通道40頂端的高度可以根據實際需要進行設置，優選地，只要略低于河道的溢水位即可。
[0026]自動控制水位涵堰的工作原理如下:當上游河道50水流溢漲或蓄滿時，如圖2所示，上游河道50的水位高于上述虹吸通道40的頂端位置，因此水流從入水口 41進入虹吸通道40，并蓄滿整個虹吸通道40，水流從出水口 42流出，這即為虹吸現象。在虹吸作用下，上游河道50的水流不斷地通過虹吸通道40流入下游河道60，上游河道50的水位不斷下降，如圖3所示，當上游河道50的水位介于虹吸通道40的頂端與入水口 41之間時，在虹吸作用下，上游河道50內的水流仍然通過虹吸通道40排至下游河道60。直至上游河道50的水位下降至低于入水口 41的位置時，如圖4所示，空氣進入虹吸通道40內，虹吸作用消失，水流停止排放，從而實現了上游河道50水滿后自動溢洪的目的。當上游河道50內的水位逐漸升高且位于涵底壩30的最高點之下時，虹吸現象未產生，虹吸通道40內無水流通過，直至上游河道50內的水位升高至虹吸通道40的頂端之上時，虹吸現象再一次產生，如此反復，始終能夠保持上游河道50內的水位位于虹吸通道40的頂端與入水口 41之間。由于本發明提供的自動控制水位涵堰在實現自動溢洪的過程中不需要人工參與，而且不需要借助外部的電力等資源，因此有效地降低了成本。此外，上述自動控制水位涵堰既能起到溢洪道的作用，也可起到放水的作用，因此避免了現有技術中同時設置溢洪道和其他專用放水口的設計，進一步降低了工程和維修成本。
[0027]進一步地，參照圖5，圖5為本發明自動控制水位涵堰第二實施例的結構示意圖，涵頂板20上設有至少一氣孔21和用于控制氣孔21開啟或關閉的開關閥22。本實施例中，氣孔21的數量、大小和位置可以根據實際需要進行設置。例如，可以在虹吸通道40的頂端處(即涵頂板20上靠近虹吸通道40頂端的位置)設置一個氣孔21或多個氣孔21，也可以分別在虹吸通道40中的某幾個不同高度處分別設置一個或多個氣孔21，優選地，氣孔21至少為兩個時，至少兩氣孔21相對于水平面的高度不相同。上述開關閥22可以為一與氣孔21形狀、大小適配的塞子，也可以為螺絲等，工作人員可以通過扳手等工具將氣孔21開啟或關閉，也可以采用其他方式設置，只要能使得開關閥22能夠控制氣孔21的開啟或關閉即可。虹吸通道40的頂端至入水口 41處設為上游通道，優選地，氣孔21設于上游通道中，即設于涵頂板20的用于形成上游通道的位置，通過將氣孔21設于上游通道中，可以通過控制氣孔21的開啟或關閉調節上游河道50的最低水位。
[0028]參照圖6，圖6為本發明自動控制水位涵堰第三實施例的結構示意圖，本實施例中以設置兩個氣孔21為例進行說明，其中一個氣孔21設于虹吸通道40的頂端，設為第一氣孔211 ;另一個氣孔21大體設于上游通道的底部或中部位置，設為第二氣孔212，且第二氣孔212的位置低于涵底壩30的最高處。
[0029]自動控制水位涵堰工作原理如下:當上游河道50的水位高于第一氣孔211時，如圖1所示，無論第一氣孔211和第二氣孔212處于開啟狀態還是關閉狀態，虹吸通道40均發生虹吸效應。上游河道50的水位逐漸下降，直至下降至第一氣孔211處，若此時第一氣孔211開啟，則空氣通過第一氣孔211進入虹吸通道40內，虹吸作用消失，上游河道50內的水流停止流入下游河道60，上游河道50水位逐漸上漲，直至超過虹吸通道40的頂端為止，虹吸作用再次產生，如此反復，在第一氣孔211的作用下將上游河道50內的水位限制在第一氣孔211以上。若此時第一氣孔211關閉，則虹吸作用繼續，如圖8所示，上游河道50的水位在虹吸作用下繼續下降，直至下降至第二氣孔212處；若此時第二氣孔212開啟，如圖9所示，則空氣通過第二氣孔212進入虹吸通道40內，虹吸作用消失，上游河道50內的水流停止流入下游河道60，上游河道50水位逐漸上漲，直至超過虹吸通道40的頂端為止，虹吸作用再次產生，如此反復，由于第二氣孔212的位置低于涵底壩30的最高處，因此在第二氣孔212的作用下將上游河道50內的水位限制在第二氣孔212以上；若此時第二氣孔212關閉，則虹吸作用繼續，上游河道50的水位在虹吸作用下繼續下降，直至下降至入水口41處，在入水口 41的作用下將上游河道50的水位限制在入水口 41以上。
[0030]進一步地，氣孔21與外圍抽氣機連接。當上游河道50水位高于入水口 41且低于虹吸通道40的頂端時，若此時希望產生虹吸作用，則可將氣孔21與抽氣機連接，通過抽氣機將虹吸通道40內的空氣抽凈，從而使得虹吸通道40內產生虹吸作用。當豐水期或汛期來臨之前，此時上游河道50的水位還不足以高于虹吸通道40的頂端，則可以通過抽氣機認為的產生虹吸作用，從而提前將上游通道的水位限制在最低水位，避免了河水突然暴漲而發生洪澇災害。
[0031]上述虹吸通道40的具體形狀可以根據實際需要進行設置，例如，虹吸通道40沿水流方向的截面可以呈倒置的U形或半圓形設置或其他水力條件理想的曲線。虹吸通道40的頂端至入水口 41處設為上游通道，虹吸通道40的頂端至出水口 42處設為下游通道，優選地，上游通道沿水流方向的截面弧度大于下游通道沿水流方向的截面弧度。更為優選地，下游通道呈平面設置。
[0032]以上僅為本發明的優選實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種自動控制水位涵堰，其特征在于，包括兩相對設置的、且分別設于河道兩側的側墻，以及連接于兩側墻之間、且上下層疊設置的涵頂板和涵底壩；所述涵頂板與涵底壩之間具有間隔，且形成供水流通過的虹吸通道；在所述虹吸通道的兩端分別形成上游河道和下游河道，所述虹吸通道具有朝向上游河道的入水口和朝向下游河道的出水口 ；所述虹吸通道具有一頂端，所述頂端高于虹吸通道任意位置，且所述頂端高于所述入水口，并低于河道的溢水位。
2.如權利要求1所述的自動控制水位涵堰，其特征在于，所述涵頂板上設有至少一氣孔和用于控制所述氣孔開啟或關閉的開關閥。
3.如權利要求2所述的自動控制水位涵堰，其特征在于，所述虹吸通道的頂端至入水口處設為上游通道，所述氣孔設于所述涵頂板的用于形成所述上游通道的位置。
4.如權利要求3所述的自動控制水位涵堰，其特征在于，所述氣孔至少為兩個時，至少兩所述氣孔相對于水平面的高度不相同。
5.如權利要求2所述的自動控制水位涵堰，其特征在于，所述氣孔與外圍抽氣機連接。
6.如權利要求1所述的自動控制水位涵堰，其特征在于，所述虹吸通道沿水流方向的截面呈倒置的U形或半圓形設置。
7.如權利要求1所述的自動控制水位涵堰，其特征在于，所述虹吸通道的頂端至入水口處設為上游通道，所述虹吸通道的頂端至出水口處設為下游通道，所述上游通道沿水流方向的截面弧度大于所述下游通道沿水流方向的截面弧度。
【文檔編號】E02B7/18GK104153326SQ201410366146
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】曾皋波 申請人:曾皋波