一种利用丁坝实现的河道水位壅高调节方法

本发明涉及一种河道维护工程，具体涉及一种利用丁坝实现的河道水位壅高调节方法。

背景技术：

1、丁坝又称“挑流坝”，是一种一端与堤岸相接而另一端伸入到河道中的河工建筑物，因其平面形状像“丁”字，故而称作丁坝。由于丁坝具有壅高水位的功用，因而其被广泛应用于航道整治与引水灌溉工程中。现有丁坝通常为固定结构，因而它一旦建成其对河道的壅水效果便已定性。由于真实河道地形十分复杂，河流水情时刻变化，故而设计人员不可能充分考虑到影响工程实施效果的全部因素。因此丁坝建成后，其实际壅水效果与设计值之间会存在误差，难于达不到最理想状态。另外，许多河道的来流量具有明显的时段差异，因此固定结构的丁坝对某一来流量的壅水效果可能良好，但一旦来流量变化较大，其壅水效果便难于保证，可能壅水过甚，也可能壅水不足。换句话说，固定结构的丁坝不具备灵活可调性和多适应性，既不能通过后期的结构调改来消除设计误差，也不能在保证壅水效果的条件下适应来流量的变化。此外，在河道洪水期，固定结构的丁坝其存在可能致使水流更加湍急凶险，水位过高，引发洪水灾害。再者，洪水期水流湍急，冲击力大，容易导致固定结构的丁坝被冲刷损毁，使用寿命降低。

2、有鉴于此，如何更好地利用丁坝，使其可更加方便地实现水位调节以利于通航和引水灌溉成为本领域技术人员有待考虑解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种利用丁坝更好地实现水位调节控制，以方便河道通航和引水灌溉的新方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

3、一种利用丁坝实现的河道水位壅高调节方法，其特征在于，将丁坝坝体和河岸相接的一端设置为可转动结构，当无需壅高水位时，控制丁坝坝体处于河岸一侧；当需要壅高水位时，再将丁坝坝体旋转放入河道内实现水位壅高调节。

4、这样，将丁坝设计为可转动式结构，在枯水季节需要壅高水位以保证通航或者灌溉取水时，将丁坝旋转放入河道，实现河道水位壅高调节。当洪水季节水位较高无需丁坝调节时，可以将丁坝转动收起，将河道放宽，加快洪水排泄，同时避免洪水对坝体的冲蚀。故本发明能够根据季节和需要更好地实现水位壅高调节，更加利于河道通航保障和河道引水灌溉操作。

5、作为一种选择，本方法通过一种水平转动式丁坝系统实现，所述水平转动式丁坝系统，包括一个整体呈竖向设置的坝体，坝体和河岸相接的一端沿竖向设置有竖向转轴，所述竖向转轴可水平转动地安装在设置于河岸的基座台上，坝体转动范围内的河床底部水平设置；还包括坝体水平转动控制机构。

6、这样，在枯水季节需要壅高水位时，可以通过控制坝体水平转动，使其从河岸转动进入河道内，实现水位壅高。洪水季节不需要抬高水位时，可以控制坝体水平转动回河岸，将河道放宽，加快洪水排泄，同时避免洪水对坝体的冲蚀。该水平转动式丁坝系统，相对适合在河道底部方便平整为水平状的河道中实施应用。

7、进一步地，所述坝体水平转动控制机构，包括一端固定连接在坝体远离转轴一端两侧的两根拉索，还包括分别安装在坝体上下游两侧河岸上的两个水平设置的导向轮，两个导向轮内侧相邻位置处各设置有一个水平转动控制电机，水平转动控制电机主轴上安装有绞盘，两根拉索另一端分别绕过对应的导向轮后缠绕连接在对应的水平转动控制电机的绞盘上。

8、这样，通过上下两根拉索的收放，拉动坝体的外端实现水平转动，具有结构简单，控制稳定可靠的优点。同时该结构方便控制丁坝转动角度，当控制需要时，可以将丁坝定位为斜向挑流式丁坝结构。当然具体实施时，也可以通过其它坝体水平转动控制机构实现控制，例如直接在竖向转轴处安装能够控制转轴转动度数的装置，例如设置一个电机通过齿轮传动带动转轴旋转，但这种结构控制稳定性相对较差。

9、进一步地，所述水平转动控制电机为自锁电机。方便实现自动控制以利于丁坝定位。

10、进一步地，坝体位于河岸一端还具有一段超出转轴位置的延伸段，所述坝体水平转动控制机构还包括沿竖向设置于转轴内侧河岸上的多个挡桩，挡桩沿坝体延伸段的转动路径布置为弧形，挡桩下端设置有升降基座实现挡桩的升降控制，挡桩升起时其下游侧侧面能够和转动到该位置的坝体延伸段上游侧侧面相贴。

11、这样，当坝体转动至对应角度位置固定时，可以调整对应位置的挡桩升起，使得下游侧侧面和坝体延伸段上游侧相贴，利用杠杆作用分散受力，平衡坝体受水流冲击的力矩，更好地保护坝体转轴以及水平转动控制电机，延长设备使用寿命。

12、进一步地，所述坝体底部设置有一排滚轮。这样更加方便坝体的水平转动。

13、作为坝体结构的一种优化选择，所述坝体中部位置设置有一个矩形的槽孔，槽孔前后贯通且其内竖向设置有一排水平排布的转页，转页的上下两端中部设置有转页转轴并安装在槽孔上下两侧的内腔壁上，各转页转轴上还固定设置有一个被动齿轮，各被动齿轮均和可水平滑动地安装在坝体上的一根齿条啮合，齿条的一端设置有一个固定于坝体的转页电机，转页电机的主轴上安装有主动齿轮和齿条啮合。

14、这样，坝体转动时，可以控制转页转动打开以透水，降低水流阻力，方便顺利地实现坝体的转动调节控制。同时坝体转动到位后，在需要时，也可以控制转页转动透水，实现不透水式丁坝和透水式丁坝之间的切换控制。

15、进一步地，还包括控制中心，所述竖向转轴上安装有角度传感器，角度传感器和控制中心相连，控制中心内设置有转页控制模块，转页控制模块和所述转页电机相连并用于在坝体的转动调节过程中，控制各转页跟随转动保持为顺水流方向。

16、这样，在坝体转动过程中，依靠角度传感器检测坝体转动角度反馈控制各转页跟随转动，使得各转页始终保持为宽度方向和水流方向完全一致，最大程度的使得水流能够顺畅通过，降低水流阻力，降低坝体转动控制的难度。

17、作为坝体结构的另一种优化选择，所述坝体中部位置向上设置有一个矩形的开槽，开槽内间隔设置有多个竖向立柱，开槽内还设置有多个水平布置的插块，插块长度和开槽长度匹配且其上具有多个竖向的插孔并对应插接在竖向立柱上。

18、这样，可以通过增加或减少插块，调节坝体的高度，实现坝体在潜水式丁坝和不潜水式丁坝之间的转换控制，并能够根据需要调节其潜水深度。

19、作为另一种选择，本方法通过一种竖向转动式丁坝系统实现，所述竖向转动式丁坝系统，包括一个整体呈竖向设置的坝体，坝体和河岸相接的一侧的上端具有一个水平向外延伸的转柄，转柄通过水平转轴可竖向转动地安装在设置于河岸的基座台上；还包括坝体竖向转动控制机构。

20、这样，在枯水季节需要壅高水位时，可以通过控制坝体绕水平转轴竖向转动，使其从河岸转动进入河道内，实现水位壅高。洪水季节不需要抬高水位时，可以控制坝体向上转动回河岸，将河道放宽，加快洪水排泄，同时避免洪水对坝体的冲蚀。该竖向转动式丁坝系统，由于无需水平旋转，更加适合在河道底部不方便平整为水平状的河道中实施应用。

21、进一步地，所述坝体竖向转动控制机构，包括一根顺坝体长度方向设置的拉杆，拉杆一端铰接在坝体远离河岸一侧上端部位向上凸起的一个连接座上，拉杆另一端铰接在河岸上的一根水平设置的连接杆上，连接杆安装在河岸上的限位支座上水平设置的限位孔内，限位支座用于限定连接杆只能沿坝体长度方向滑动，连接杆一侧表面顺长度方向设置有传动齿，还包括一个竖向转动控制电机，竖向转动控制电机的主轴上安装有控制齿轮并和连接杆远离坝体一端的传动齿啮合。

22、这样，通过竖向转动控制电机带动控制齿轮和传动齿啮合传动，使得连接杆水平移动，并通过拉杆作用于坝体，带动坝体翻转，实现坝体的抬起和放下控制，结构简单，控制便捷，且利用了杠杆原理，通过放大力臂减小受力，使得控制过程更加省力且稳定。当然具体实施时，也可以通过其它坝体竖向转动控制机构实现控制，例如直接在水平转轴处安装能够控制转轴转动度数的装置，例如设置一个电机通过齿轮传动带动转轴旋转，这种结构更简单，但控制稳定性相对较差。

23、进一步地，拉杆长度大于坝体长度，使得连接杆和拉杆铰接位置位于坝体的转柄内侧的河岸上。这样更好地放大力臂减小受力，进一步提高控制稳定性。

24、进一步地，传动齿位于连接杆上端的一侧表面上且低于上端面设置。

25、这样更好地保护传动齿不和限位支座的限位块接触。

26、进一步地，限位支座的限位孔内腔上下侧表面设置有滚轮和连接杆表面接触。

27、这样，连接杆和限位支座之间接触面为滚动配合，更加方便连接杆的滑动。

28、进一步地，连接杆长度大于坝体长度和拉杆长度之和，限位支座距离水平转轴距离等于或大于坝体长度和拉杆长度之和。

29、这样，能够通过拉杆将坝体拉动翻转180度，使其整体拉倒至河岸上，更好地保持稳定性。

30、进一步地，限位支座有两个，所述竖向转动控制电机及其控制齿轮位于两座限位支座之间。这样可以更好地保证稳定性。

31、进一步地，所述竖向转动控制电机为自锁电机。方便实现自动控制以利于丁坝定位。

32、进一步地，坝体的下游侧相邻处还竖向固定设置有多个挡桩，挡桩沿坝体长度方向间隔排布设置，挡桩上游侧表面和坝体下游侧表面相贴。

33、这样，可以靠挡桩支撑并抵挡坝体所受河水的冲击力，保证坝体自身结构的稳定可靠，以及保证坝体转动控制过程的稳定可靠。

34、进一步地，部分挡桩设置在河岸上的坝体转动范围内，各挡桩上端面高度沿坝体转动时远离河岸一端转动路径设置为弧形。

35、这样，可以在坝体整个转动路径中更好地依靠挡桩承力，提高转动过程控制稳定性。

36、作为坝体结构的一种优化选择，所述坝体中部位置设置有一个矩形的槽孔，槽孔前后贯通且其内竖向设置有一排水平排布的转页，转页的上下两端中部设置有转页转轴并安装在槽孔上下两侧的内腔壁上，各转页转轴上还固定设置有一个被动齿轮，各被动齿轮均和可水平滑动地安装在坝体上的一根齿条啮合，齿条的一端设置有一个固定于坝体的转页电机，转页电机的主轴上安装有主动齿轮和齿条啮合。

37、这样，坝体转动时，可以控制转页转动打开以透水，降低水流阻力，方便顺利地实现坝体的转动调节控制。同时坝体转动到位后，在需要时，也可以控制转页转动透水，实现不透水式丁坝和透水式丁坝之间的切换控制。

38、进一步地，还包括控制中心，控制中心和各电机相连。这样更方便实现控制。

39、作为坝体结构的另一种优化选择，所述坝体中部位置向上设置有一个矩形的开槽，开槽内间隔设置有多个竖向立柱，开槽内还设置有多个水平布置的插块，插块长度和开槽长度匹配且其上具有多个竖向的插孔并对应插接在竖向立柱上，各立柱上对应每个插块安装后的上表面位置处还设置有螺孔，所述螺孔用于安装螺栓对装好的插块实现固定。

40、这样，可以通过增加或减少插块，调节坝体的高度，实现坝体在潜水式丁坝和不潜水式丁坝之间的转换控制，并能够根据需要调节其潜水深度。

41、综上所述，本发明具有能够更好地实现水位调节控制，以方便河道通航和引水灌溉的优点。