一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，包括以下步驟：(1)先按照航道走勢、規(guī)劃線形并依據(jù)河流的水文特征、河床物質(zhì)組成、沖淤演變特征確定航道整治水位及航道整治線寬度；(2)根據(jù)灘險(xiǎn)的礙航特征，整治線寬度確定丁壩的位置及長度；其特征在于，還包括以下步驟：(3)鋪設(shè)壩體結(jié)構(gòu)；在壩體背水坡鋪一層扭王字塊；(4)進(jìn)行壩頭護(hù)底；(5)進(jìn)行壩根護(hù)底；(6)設(shè)置護(hù)岸結(jié)構(gòu)。本發(fā)明特別適合山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，能提高丁壩壩根和壩頭的自身強(qiáng)度，能抵抗更強(qiáng)的水流沖擊力，延長整體壽命，并具有防止泥沙淤積、穩(wěn)固河床作用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、安全泄洪的特點(diǎn)。
【專利說明】一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于河流治理領(lǐng)域，具體涉及一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]丁壩是用于河流治理的水工建筑，因?yàn)樗欢伺c河(海)岸相接，另一端伸到水域中，與堤岸構(gòu)成“丁”字形，因此叫丁壩。丁壩的主要功能為保護(hù)河岸不受來流直接沖蝕而產(chǎn)生掏刷破壞，同時(shí)它也在改善航道、維護(hù)河相以及保護(hù)水生態(tài)多樣化方面發(fā)揮著作用。它能夠阻礙和削弱斜向波和沿岸流對海岸的侵蝕作用，促進(jìn)壩田淤積，形成新的海灘，達(dá)到保護(hù)海岸的目的。丁壩的壩體截面呈上窄下寬的梯形，一般由壩頭、壩身和壩根三個(gè)部分組成。
[0003]隨著流域經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，特別是在西部大開發(fā)過程中，水上交通的重要性不可忽視。到目前為止，水上運(yùn)輸任然是最經(jīng)濟(jì)、最環(huán)保的交通運(yùn)輸方式。特別是在中國中西部地區(qū)，鐵路公路運(yùn)輸成本大，又有長江黃金水道，所以對長江上游的開發(fā)越來越受到政府的重視。2014年4月，李克強(qiáng)總理在重慶主持召開座談會，研究依托黃金水道建設(shè)長江經(jīng)濟(jì)帶，為中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。會上指出“長江貨運(yùn)量已位居全球內(nèi)河第一，但還有很大潛力。要更加注重發(fā)揮水運(yùn)成本低、能耗少的競爭優(yōu)勢，加強(qiáng)航道疏浚治理，提高通航標(biāo)準(zhǔn)，推廣標(biāo)準(zhǔn)化船型，增強(qiáng)長江運(yùn)能?！?br> [0004]但是長江上游流域河道大都具有山區(qū)河流的特點(diǎn)，即比降大、洪水暴漲暴落、流速大、流態(tài)紊亂，卵礫石運(yùn)動劇烈，灘險(xiǎn)眾多等特點(diǎn)。在治理灘險(xiǎn)過程中，勢必會普遍使用丁壩這種航道整治建筑物，但是丁壩易水毀，壩頭和壩根是重點(diǎn)水毀部位。在做丁壩的防護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，為延長丁壩的使用壽命，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念受到了沖擊，必須提出新的設(shè)計(jì)思路來滿足工程建設(shè)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:如何提供一種適合山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，使得這種方法能提高丁壩壩根和壩頭的自身強(qiáng)度，能抵抗更強(qiáng)的水流沖擊力，延長整體壽命，并具有防止泥沙淤積、穩(wěn)固河床作用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、安全泄洪的特點(diǎn)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0007]一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，包括以下步驟:
[0008](I)先按照航道走勢、規(guī)劃線形并依據(jù)河流的水文特征、河床物質(zhì)組成、沖淤演變特征確定航道整治水位及航道整治線寬度；
[0009](2)根據(jù)灘險(xiǎn)的礙航特征，整治線寬度確定丁壩的位置及長度；
[0010]其特征在于，還包括以下步驟:
[0011](3)鋪設(shè)壩體結(jié)構(gòu)；即確定丁壩的位置和長度后，在枯水季節(jié)時(shí)，先在該位置鋪設(shè)若干300kg左右大小的塊石堆積形成壩體，壩體迎水坡坡度為1:2左右，背水坡坡度為1:3左右；壩頂寬度為3m左右，在距離壩頭14m左右處逐漸變寬為5m左右，漸變距離為4m，壩頭以1:4左右的坡度放坡至河床；壩體表面高出水面，然后在壩體頂面現(xiàn)澆一層0.3m左右厚的混凝土 ；混凝土中向下插入設(shè)置若干鋼筋，鋼筋伸入塊石不小于0.5m左右，鋼筋直徑為16mm左右，鋼筋之間間距為0.25m左右；然后在壩體背水坡鋪一層扭王字塊；
[0012](4)設(shè)置護(hù)岸結(jié)構(gòu)。
[0013]上述技術(shù)方案中，對于現(xiàn)有技術(shù)做出突出貢獻(xiàn)的地方，主要在于壩體結(jié)構(gòu)的獨(dú)特設(shè)置，其中，先采用300kg左右大小的塊石堆積形成壩體，這樣，可以方便壩體的設(shè)置，同時(shí)使得壩體具有足夠的強(qiáng)度和水流沖擊抵抗力，保證壩體穩(wěn)定可靠，壩體的數(shù)據(jù)為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和水力實(shí)驗(yàn)獲取，適應(yīng)山區(qū)河流的水力條件，能夠提高壩體穩(wěn)定性并延長壩體壽命，壩體頂部現(xiàn)澆一層0.3m左右厚的混凝土，并插入鋼筋提高了壩體整體性，進(jìn)一步加強(qiáng)了壩體抗沖擊能力。特別是壩體背水坡鋪了一層扭王字塊，扭王字塊是海堤中經(jīng)常應(yīng)用作為護(hù)堤的一種構(gòu)件，用于此處，可以極大地提高壩體背水坡的抗沖刷性能，這樣當(dāng)壩體處于被淹沒狀態(tài)時(shí)，水流從壩體頂部翻越?jīng)_刷而下后，在壩體背水坡上形成跌水后，跌水沖刷到扭王字塊上，防止了背水坡被跌水沖刷破壞后進(jìn)而使得壩體被沖垮，極大地提高了壩體整體強(qiáng)度，并延長了使用壽命。
[0014]作為優(yōu)化，所述步驟3和步驟6之間還依次設(shè)置有步驟4和5，具體為:
[0015](4)進(jìn)行壩頭護(hù)底；即在壩頭位置底部的河床上向外延伸鋪設(shè)一層扭王字塊形成壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)俯視方向?yàn)樯嫌味碎L度小于下游端長度的矩形；
[0016](5)進(jìn)行壩根護(hù)底；即在壩根位置底部的河床上向兩側(cè)外部延伸鋪設(shè)一層扭王字塊形成壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)俯視方向?yàn)橛畟?cè)邊長小于背水側(cè)邊長的三角形。
[0017]這樣優(yōu)化后，能夠更好地提高丁壩抗沖擊能力，經(jīng) 申請人:經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和探索發(fā)現(xiàn)，對于山區(qū)河流，丁壩的壩頭和壩根處為受沖擊力最大的位置，此兩處位置最容易受河流沖擊而損壞，一般采用拋筑塊石進(jìn)行護(hù)底，但在山區(qū)河流大流速條件下很快就被沖走，故丁壩壩頭和壩根的護(hù)底范圍和護(hù)底材料的選擇困擾了幾十年。通過實(shí)驗(yàn)研究，采用扭王字塊構(gòu)進(jìn)行護(hù)底是較為合適的，可以避免壩體底部被淘刷，能提高其底部抗沖刷能力，避免被沖毀，延長了丁壩整體壽命。
[0018]再進(jìn)一步地，步驟4中，丁壩壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)的寬度(沿垂直于河岸方向的距離尺寸)可由下面公式進(jìn)行計(jì)算:
[0019]Bp/D50 = 18.14q*0.6J0.05(sin θ )
[0020]式中:Bp為防護(hù)寬度,單位為m ；D50為河床床砂中值粒徑,單位為m ;q*為單寬流量無量綱數(shù)，q*=^T； J為丁壩剛淹沒時(shí)水面比降；g為重力加速度，一般取9.8m/s2 ；q為單寬流量，單位m2/s ； Θ為水流沖刷角度，單位度；
[0021]丁壩壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)的長度(順?biāo)鞣较虻木嚯x尺寸)可由下面公式進(jìn)行計(jì)算:
[0022]Lp/D50 = 14.3q*l oJo l5(sin0)
[0023]式中:Lp為防護(hù)長度,單位為m ；D50為河床床砂中值粒徑,單位為m ;q*為單寬流量無量綱數(shù)，q*=^=T； J為丁壩剛淹沒時(shí)水面比降；g為重力加速度，一般取9.8m/s2 ；q為單寬流量，單位m2/s ； Θ為水流沖刷角度，單位度；其中以壩中軸線為界，壩下游防護(hù)長度為0.6LP ;壩上游防護(hù)長度為0.4LP。
[0024]這樣優(yōu)化后，充分考慮了主要影響因素流量Q、河道比降J、河床床沙組成D、水流沖刷角度Θ的影響，且為無量綱計(jì)算方法，能反映河床沖刷的實(shí)際情況。
[0025]進(jìn)一步地，步驟5中，壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)寬度(沿垂直于河岸方向的距離尺寸)應(yīng)為壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)寬度的0.8倍；壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度(沿水流方向的距離尺寸)應(yīng)為壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)長度的0.6倍；以壩中軸線為界，壩下游防護(hù)長度為0.6倍壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度；壩上游防護(hù)長度為0.4倍壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度；上下游均形成防護(hù)三角區(qū)。
[0026]這樣優(yōu)化后，充分考慮了壩上游和壩下游的實(shí)際沖刷范圍，避免了工程材料的浪費(fèi)，節(jié)約工程投資。
[0027]作為另一優(yōu)化，所述步驟6中，護(hù)岸結(jié)構(gòu)由干砌塊石護(hù)坡和現(xiàn)澆混凝土平臺所組成；設(shè)置護(hù)岸結(jié)構(gòu)時(shí)首先對護(hù)岸范圍內(nèi)的土體進(jìn)行削坡，坡度為1:3 ;然后進(jìn)一步對坡面進(jìn)行平整，夯實(shí)；再進(jìn)一步鋪設(shè)300g/m2的土工布；再鋪設(shè)IOcm厚的碎石墊層；最后干砌50cm厚的塊石并在上方澆筑形成現(xiàn)澆混凝土平臺。
[0028]這樣優(yōu)化后，減少了水流對河岸的淘刷，有利于岸坡穩(wěn)定，且可以種上景觀植物，既可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又可以給予船舶駕駛?cè)藛T視覺享受。
[0029]綜上所述，本發(fā)明特別適合山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，能提高丁壩壩根和壩頭的自身強(qiáng)度，能抵抗更強(qiáng)的水流沖擊力，延長整體壽命，并具有防止泥沙淤積、穩(wěn)固河床作用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境、安全泄洪的特點(diǎn)。具體地說本發(fā)明還具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
[0030]1、通過采用丁壩結(jié)構(gòu)，對壩頭、壩根等重點(diǎn)水毀部位進(jìn)行了加強(qiáng)，能避免高速的水流將壩體底部掏空，抗沖性增大，使用壽命延長。
[0031]2、通過采用丁壩結(jié)構(gòu)，有效縮窄了過水?dāng)嗝?，避免航道?nèi)泥沙回淤，航道水深及航道寬度有所提高，增加船舶通過能力，提高貨運(yùn)量。
[0032]3、通過采用丁壩結(jié)構(gòu)，歸順了水流，增加了斷面輸沙率，本發(fā)明能夠使河道沖淤基本平衡，防止泥沙淤積，能夠避免河道防洪標(biāo)準(zhǔn)的提高。
[0033]4、通過采用丁壩結(jié)構(gòu)，減少了水流對河床兩側(cè)的淘刷，使河床的穩(wěn)固性得到加強(qiáng)。
[0034]5、通過采用丁壩結(jié)構(gòu)，在護(hù)坡上種植綠色植物，既可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，又可以給予船舶駕駛?cè)藛T視覺享受。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖2為本發(fā)明壩體的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038]具體實(shí)施時(shí):如圖1和圖2所示，一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，包括以下步驟:
[0039](I)先按照航道走勢、規(guī)劃線形并依據(jù)河流的水文特征、河床物質(zhì)組成、沖淤演變特征確定航道整治水位及航道整治線寬度；
[0040](2)根據(jù)灘險(xiǎn)的礙航特征，整治線寬度確定丁壩的位置及長度；[0041]上述步驟I和2為現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)，不在此詳述。
[0042]本發(fā)明對于現(xiàn)有技術(shù)做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的地方，在于還包括以下步驟:
[0043](3)鋪設(shè)壩體結(jié)構(gòu)；即確定丁壩的位置和長度后，在枯水季節(jié)時(shí)，先在該位置鋪設(shè)若干300kg大小的塊石I堆積形成壩體,壩體迎水坡2坡度為1:2，背水坡3坡度為1:3 ；壩頂4寬度為3m，在距離壩頭14m處逐漸變寬為5m，漸變距離為4m，壩頭5以1:4的坡度放坡至河床；壩體表面高出水面，然后在壩體頂面現(xiàn)澆一層0.3m厚的混凝土 6 ;混凝土 6中向下插入設(shè)置若干鋼筋7，鋼筋7伸入塊石I不小于0.5m，鋼筋7直徑為16_，鋼筋7之間間距為0.25m ;然后在壩體背水坡3鋪一層扭王字塊8 ；
[0044](4)進(jìn)行壩頭護(hù)底；即在壩頭位置底部的河床上向外延伸鋪設(shè)一層扭王字塊形成壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)9，所述壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)9俯視方向?yàn)樯嫌味碎L度小于下游端長度的矩形；
[0045](5)進(jìn)行壩根護(hù)底；即在壩根位置底部的河床上向兩側(cè)外部延伸鋪設(shè)一層扭王字塊形成壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)10，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)10俯視方向?yàn)橛畟?cè)邊長小于背水側(cè)邊長的三角形；
[0046](6)設(shè)置護(hù)岸結(jié)構(gòu)，護(hù)岸結(jié)構(gòu)由干砌塊石護(hù)坡和現(xiàn)澆混凝土平臺所組成；設(shè)置護(hù)岸結(jié)構(gòu)時(shí)首先對護(hù)岸范圍內(nèi)的土體進(jìn)行削坡，坡度為1:3 ;然后進(jìn)一步對坡面進(jìn)行平整，夯實(shí)；再進(jìn)一步鋪設(shè)300g/m2的土工布；再鋪設(shè)IOcm厚的碎石墊層；最后干砌50cm厚的塊石并在上方澆筑形成現(xiàn)澆混凝土平臺11。
[0047]其中，步驟4中，丁壩壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)的寬度(沿垂直于河岸方向的距離尺寸)可由下面公式進(jìn)行計(jì)算:
[0048]Bp/D50 = 18.14q*0.6J0 05 (sin θ )
[0049]式中:Bp為防護(hù)寬度,單位為m ;D5(I為河床床砂中值粒徑,單位為m ;q*為單寬流量無量綱數(shù)，
【權(quán)利要求】
1.一種山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，包括以下步驟: (1)先按照航道走勢、規(guī)劃線形并依據(jù)河流的水文特征、河床物質(zhì)組成、沖淤演變特征確定航道整治水位及航道整治線寬度； (2)根據(jù)灘險(xiǎn)的礙航特征，整治線寬度確定丁壩的位置及長度； 其特征在于，還包括以下步驟: (3)鋪設(shè)壩體結(jié)構(gòu)；即確定丁壩的位置和長度后，在枯水季節(jié)時(shí)，先在該位置鋪設(shè)若干300kg大小的塊石堆積形成壩體，壩體迎水坡坡度為1:2，背水坡坡度為1:3 ;壩頂寬度為3m，在距離壩頭14m處逐漸變寬為5m，漸變距離為4m，壩頭以1:4的坡度放坡至河床；壩體表面高出水面，然后在壩體頂面現(xiàn)澆一層0.3m厚的混凝土 ；混凝土中向下插入設(shè)置若干鋼筋，鋼筋伸入塊石不小于0.5m，鋼筋直徑為16mm，鋼筋之間間距為0.25m ;然后在壩體背水坡鋪一層扭王字塊。
2.如權(quán)利要求1所述的山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，其特征在于，所述步驟3和步驟6之間還依次設(shè)置有步驟4和5，具體為: (4)進(jìn)行壩頭護(hù)底；即在壩頭位置底部的河床上向外延伸鋪設(shè)一層扭王字塊形成壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)俯視方向?yàn)樯嫌味碎L度小于下游端長度的矩形； (5)進(jìn)行壩根護(hù)底；即在壩根位置底部的河床上向兩側(cè)外部延伸鋪設(shè)一層扭王字塊形成壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)俯視方向?yàn)橛畟?cè)邊長小于背水側(cè)邊長的三角形。
3.如權(quán)利要求2所述 的山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，其特征在于， 步驟4中，丁壩壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)的寬度可由下面公式進(jìn)行計(jì)算:
Bp/D50 = 18.14q*O6JOO5(Sin0) 式中:BP為防護(hù)寬度,單位為m ;D5(I為河床床砂中值粒徑,單位為m ;q*為單寬流量無量綱數(shù)，J為丁壩剛淹沒時(shí)水面比降成為重力加速度，一般取9.8m/s2 ；q為單寬流量，單位m2/s ； Θ為水流沖刷角度，單位度； 丁壩壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)的長度可由下面公式進(jìn)行計(jì)算:
Lp/D50 = 14.3q*l oJo l5(sin0) 式中:LP為防護(hù)長度,單位為m ；D50為河床床砂中值粒徑,單位為m ;q*為單寬流量無量綱數(shù)，q*=7fe； J為丁壩剛淹沒時(shí)水面比降成為重力加速度，一般取9.8m/s2 ；q為單寬流量，單位m2/s ； Θ為水流沖刷角度，單位度；其中以壩中軸線為界，壩下游防護(hù)長度為0.6LP ;壩上游防護(hù)長度為0.4LP。
4.如權(quán)利要求3所述的山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，其特征在于，步驟5中，壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)寬度應(yīng)為壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)寬度的0.8倍；壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度應(yīng)為壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)長度的0.6倍；以壩中軸線為界，壩下游防護(hù)長度為0.6倍壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度；壩上游防護(hù)長度為0.4倍壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度；上下游均形成防護(hù)三角區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的山區(qū)河流丁壩航道整治防護(hù)方法，其特征在于，所述步驟6中，護(hù)岸結(jié)構(gòu)由干砌塊石護(hù)坡和現(xiàn)澆混凝土平臺所組成；設(shè)置護(hù)岸結(jié)構(gòu)時(shí)首先對護(hù)岸范圍內(nèi)的土體進(jìn)行削坡，坡度為1:3 ;然后進(jìn)一步對坡面進(jìn)行平整，夯實(shí)；再進(jìn)一步鋪設(shè)300g/m2的土工布；再鋪設(shè)IOcm厚的碎石墊層；最后干砌50cm厚的塊石并在上方燒筑形成現(xiàn)燒混凝土平臺。
【文檔編號】E02B3/06GK104005367SQ201410273673
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】劉勇, 胡小慶, 陳建, 解中柱, 張璠, 張毅, 張帥帥, 王濤, 蘇麗, 劉陳 申請人:長江重慶航運(yùn)工程勘察設(shè)計(jì)院