感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，包括由兩側(cè)堤岸圍成的河道本體，所述河道本體上設(shè)有若干拋石壓腳堆，所述各拋石壓腳堆沿堤岸方向間錯布置，使河道本體內(nèi)形成“S”型的河槽。本實用新型通過河道本體內(nèi)間錯布置的拋石壓腳堆，可達(dá)到在小流量，特別是感潮河段、往復(fù)潮流工況下，把河槽束窄成“S”型，加大河槽流速及水深，豐富水流流態(tài)，提供更多樣的堤岸腳動植物棲息環(huán)境，改善河道生態(tài)景觀效果。本實用新型可應(yīng)用于小流量工況下的河流整治。
【專利說明】感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及河道整治，特別是涉及一種小流量工況下的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道。

【背景技術(shù)】
[0002]壓腳是河道整治設(shè)計中防止堤腳淘刷、保障堤岸安全的重要措施，目前公知的壓腳為拋石壓腳，亦稱為拋石壓腳帶，沿堤岸腳呈帶狀分布。拋石壓腳帶分為平河床和高河床兩種基本形式，各有其適用性和局限性。
[0003](I)平河床拋石壓腳帶:其拋石面與河床高程一致，拋石呈連續(xù)扁平帶狀設(shè)置于堤岸腳，尺寸根據(jù)堤岸條件而定，通常厚度0.5?1.0m,寬度1.5?2.5m，拋石帶后抵堤岸擋墻腳。由于拋石面與設(shè)計河床等高，本壓腳方式在起到防止洪水對堤岸腳淘刷、防止堤腳凌空、壓重堤腳防滑移等功能的情況下，對水流無阻礙，但由于堤腳水流流速慢，往往在堤腳拋石帶上形成淤泥岸灘，覆蓋拋石帶，小流量工況下，水流呈淺碟狀在河床中部流動，景觀單調(diào)，水深淺，流速慢，流態(tài)單一，拋石帶浸沒與水面之下，與外界水體交換量較小，故其生態(tài)景觀效果差。
[0004](2)高河床拋石壓腳帶:在部分地質(zhì)條件較差的河段，特別是在利用舊堤岸結(jié)構(gòu)加固改造的情況下，由于顧忌開挖堤腳再拋石工法，可能損害堤岸安全，往往直接沿堤腳拋石或者干砌石形成連續(xù)帶狀壓腳。該方法雖然增加了堤岸腳配重，但存在小流量下，水流被束窄成近于直線狀在河床中部流動，枯水時景觀單調(diào)，加之水流流程短，流態(tài)單一，此外，拋石間縫隙過大，對水體無過濾凈化功能，故其生態(tài)景觀效果差。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了克服上述技術(shù)問題，本實用新型的目的在于提供一種改善河道生態(tài)景觀效果的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道。
[0006]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，包括由兩側(cè)堤岸圍成的河道本體，所述河道本體上設(shè)有若干拋石壓腳堆，所述各拋石壓腳堆沿堤岸方向間錯布置，使河道本體內(nèi)形成“S”型的河槽。該河道的結(jié)構(gòu)除了在保障堤岸壓腳防水流淘刷、配重防滑移基本功能的情況下，摒棄傳統(tǒng)拋石壓腳連續(xù)帶狀布置的思維，在堤岸間采用間錯式拋石壓腳堆，使得小流量工況下，水流沿間錯的拋石壓腳堆間呈舒緩的“S”形蜿蜒流動，流程得以加長，流速加快，從而刷深了中部河槽，形成“ S ”形河槽。水流在“ S ”形河槽中不斷改變方向，流態(tài)更加豐富。而拋石壓腳堆間的堤腳則由于水流速度低，在壓腳堆與堤腳間形成近于三角形的淤積區(qū)，大部分時間浸于水下的淤積區(qū)與水下河槽及間斷出露的拋石堆共同形成生態(tài)豐富的河道，較之連續(xù)的拋石壓腳帶，可形成更豐富的動植物棲息環(huán)境。
[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每個拋石壓腳堆順堤岸方向布置長度為堤岸高的0.5?2倍。
[0009]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述同側(cè)堤岸相鄰的拋石壓腳堆間距為1.5?3倍堤岸聞。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述每個拋石壓腳堆垂直堤岸的寬度為河道本體寬度的1/4?1/3。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述拋石壓腳堆高于河道的低潮位。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述拋石壓腳堆頂高程低于河道平均高潮水位的 10 ?20cm。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述拋石壓腳堆的拋石縫隙填充砂性土。由于在感潮河段，河道水位每天在高潮位和低潮位間往復(fù)循環(huán)升降，對束窄的“S”形河道不斷進(jìn)行沖刷的同時，間錯式的拋石壓腳堆會不斷浸沒和出露于水面，壓腳堆中填充砂性土后，砂性土中的孔隙會在不斷漲潮浸沒時吸收水，落潮出露時緩慢滲出水，起到過濾功能；同時砂性土的填充還可增加拋石壓腳堆的重量，利于進(jìn)一步增強(qiáng)堤岸穩(wěn)定性。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述砂性土的滲透系數(shù)介于I?5m/d。
[0015]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過河道本體內(nèi)間錯布置的拋石壓腳堆，可達(dá)到在小流量，特別是感潮河段、往復(fù)潮流工況下，把河槽束窄成舒緩的“S”形，加大河槽流速及水深，豐富水流流態(tài)，提供更多樣的堤岸腳動植物棲息環(huán)境，改善河道生態(tài)景觀效果O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0017]圖1是本實用新型的平面布置圖；
[0018]圖2是圖1中的A向剖面圖；
[0019]圖3是圖1中的B向剖面圖。
[0020]圖中，I為堤岸，2為拋石壓腳堆，3為砂性土，4為平均高潮水位，5為平均低潮位，6為設(shè)計洪水位。

【具體實施方式】
[0021]如圖1-圖3所示的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，包括由兩側(cè)堤岸I圍成的河道本體，河道本體上設(shè)有若干拋石壓腳堆2，各拋石壓腳堆2沿堤岸I方向間錯布置，使河道本體內(nèi)形成“S”型的河槽。不同于傳統(tǒng)的連續(xù)帶狀拋石壓腳，本實施例的拋石壓腳堆2呈間錯式布置，拋石壓腳堆2在順堤岸I方向進(jìn)行斷開，順堤岸I方向布置長度約為堤岸I高的0.5?2倍，同一側(cè)堤岸I相鄰的拋石壓腳堆2間距約為1.5?3倍堤岸I高；拋石壓腳堆2高度設(shè)置為略低于平均高潮水位10?20cm。以珠江廣州河段為例，平均高潮位為珠基0.7?0.Sm，相應(yīng)的拋石堆頂高程取0.6m。拋石壓腳堆2垂直堤岸I寬度占河道寬的1/4?1/3。根據(jù)土力學(xué)原理，以增加高、寬的方式形成的拋石壓腳堆2，與較薄的拋石帶相t匕，按土壓力計算公式，拋石壓腳堆2能形成更大的土壓力，增加堤岸腳向河道滑移的抗滑力，而拋石壓腳堆2之間則形成空間效應(yīng)，亦可對壓腳堆間堤岸I起到限制滑動的功能。
[0022]優(yōu)選的，各拋石壓腳堆2間充填有砂性土 3，拋石頂面及側(cè)面需整平。因為堤岸腳處于水陸交接的特殊部位，其滲透過濾性是生態(tài)河道的重要組成部分，傳統(tǒng)堤岸水工設(shè)計中重安全輕生態(tài)，對壓腳生態(tài)潛力的利用不佳，拋石間空隙過大，水體進(jìn)出速度過快，無法有效過濾凈化水質(zhì)。本實施例將提高、恢復(fù)堤岸拋石壓腳的生態(tài)功能作為重要目標(biāo)，在拋石壓腳堆2間充填具有滲透能力的砂性土 3。
[0023]砂性土 3是指含砂粒較多，具有一定粘性的土。為了產(chǎn)生有效的過濾凈化效果，在孔隙率達(dá)到30%的拋石堆中充填料的滲透系數(shù)K即不能太大也不能太小，滲透系數(shù)過大，水流快進(jìn)快出，滲透系數(shù)過小，水體難以滲入滲出，均無法有效過濾凈化水質(zhì)。通過砂性土的級配調(diào)適，可將其滲透系數(shù)調(diào)至I?5m/d，與感潮河段5?7小時的漲退潮歷時相匹配，在每次漲退潮期間，完成填料孔隙水與河道水體間的交換。本實施例的河道中水體流動及交換過程如下:
[0024](I)溯源水流與浸沒充水:拋石壓腳堆2高于低潮位(以珠江廣州河段為例，平均低潮位為珠基-0.4?-0.Sm,相應(yīng)的拋石堆腳高程取-0.5m),因此，低潮位期間，拋石壓腳堆2相當(dāng)部分是出露于水面。一方面隨著漲潮，潮水沿著拋石壓腳堆2間蜿蜒曲流，溯源而上；另一方面，拋石壓腳堆2的出露部分隨著水位上漲，逐漸被浸沒。
[0025](2)造槽水流與出露滲水:漲潮至高潮位后，河道水位隨即進(jìn)入退潮過程，拋石壓腳堆2逐漸出露水面，一方面對退潮流形成導(dǎo)控，退潮流被限制在拋石壓腳堆2間的河道，根據(jù)水力學(xué)原理，較之于直線流程，退潮時段過程中上游河段同樣體積水體流過時，路程加長，流速將加快，形成造槽流量，減少了河槽淤積，甚至刷深河槽，利于河道維護(hù)。而拋石壓腳堆2間的堤腳則由于水流速度低，在壓腳堆與堤腳間形成近于三角形的淤積區(qū)，大部分時間浸于水下的淤積區(qū)與水下河槽及間斷出露的拋石壓腳堆2共同形成生態(tài)豐富的河道。另一方面，隨著拋石壓腳堆2出露高程的增加，拋石縫隙中砂性土 3中的孔隙水逐漸滲出。從浸沒充水至出露滲水，完成一次過濾循環(huán)。砂性土的孔隙比可達(dá)到e=0.8，結(jié)合拋石壓腳堆30%的孔隙率計算，則每立方米拋石壓腳堆2中的孔隙空間為0.13立方米，每次循環(huán)含水量的變化約3?5%，即折算為每立方米拋石壓腳堆2和砂性土 3由浸沒飽和狀態(tài)至出露水面狀態(tài)而滲出的水量為10?20升，平均15升。
[0026]廣州為不規(guī)則半日潮，每天出現(xiàn)高潮和低潮位各兩次，因此，每立方米拋石壓腳堆2和砂性土 3中水體的滲出過濾量為30升，雖然每天的滲出量不大，但與潮汐進(jìn)退相匹配的緩慢滲進(jìn)滲出，每公里河道的過濾量為80立方米/天，累計達(dá)2.9萬立方米/年。結(jié)合水草、螺貝類等動植物搭配管理，每次滲流循環(huán)，對C0D、TN、TP消減可以達(dá)到10%?15%，SS去除率可以達(dá)到20%?30%，因此，拋石壓腳堆2對河道水質(zhì)的累計改善效果還是相當(dāng)可觀的。
[0027](3)行洪:河道設(shè)計洪水位明顯高于拋石壓腳堆2頂高程，加之常水量對河槽的刷深，抵消了因升高拋石面而減少的部分，因此，本實施例對河道整體行洪過流斷面不會造成顯著的負(fù)面影響。
[0028]以上所述只是本實用新型優(yōu)選的實施方式，其并不構(gòu)成對本實用新型保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，包括由兩側(cè)堤岸圍成的河道本體，其特征在于:所述河道本體上設(shè)有若干拋石壓腳堆，所述各拋石壓腳堆沿堤岸方向間錯布置，使河道本體內(nèi)形成“ S ”型的河槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述每個拋石壓腳堆順堤岸方向布置長度為堤岸高的0.5?2倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述同側(cè)堤岸相鄰的拋石壓腳堆間距為1.5?3倍堤岸高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述每個拋石壓腳堆垂直堤岸的寬度為河道本體寬度的1/4?1/3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述拋石壓腳堆高于河道的低潮位。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述拋石壓腳堆頂高程低于河道平均高潮水位的10?20cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述拋石壓腳堆的拋石縫隙填充砂性土。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感潮河段間錯壓腳束形生態(tài)河道，其特征在于:所述砂性土的滲透系數(shù)介于I?5m/d。
【文檔編號】E02B3/02GK203834420SQ201420115338
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月13日
【發(fā)明者】蔡劍波, 黎友添, 李承海, 余明稹, 單聯(lián)君, 譚澤新, 鄭杰元, 張欣, 李亞生 申請人:廣州市市政工程設(shè)計研究院