一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)，包括：沿河中心主流位置設(shè)置的多個樁墩結(jié)構(gòu)組成的雙排串列樁墩群；其中，所述雙排串列樁墩群為兩個樁墩結(jié)構(gòu)為一組，且串列排列若干組的結(jié)構(gòu)。本實用新型公開的結(jié)構(gòu)，通過河道主槽內(nèi)的樁群與水流的三維交互作用，對樁群周圍的河床產(chǎn)生局部沖刷，進一步加深和穩(wěn)定河道的深泓線，引導(dǎo)更多的水流歸順河道深泓，從而遠離河岸或河道內(nèi)的重要保護區(qū)域，實現(xiàn)了河勢的控導(dǎo)及河道主流的穩(wěn)定。
【專利說明】一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及水利工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié) 構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了穩(wěn)定河勢、確保兩岸安全，在河道整治工程中常采用河道護岸控導(dǎo)整治措施。 目前常用的河勢控導(dǎo)工程是在堤岸附近或河道淺灘區(qū)設(shè)置護坡、護岸、丁壩等水工建筑物， 通過兩岸的控導(dǎo)工程來實現(xiàn)對河勢的控制。在設(shè)置堤防的河流，以護坡、護岸、丁壩等水工 建筑物組成護灘控導(dǎo)工程，采用"以壩護彎、以彎導(dǎo)流"的整治模式，主要利用擋水、挑流、 束窄過流等控導(dǎo)水流，用岸灘護導(dǎo)工程改變河道的水流流向，控導(dǎo)水流、穩(wěn)定河勢和保護岸 灘，從而保護河岸或河道內(nèi)的重點區(qū)域。實踐證明，在河床穩(wěn)定性較強的河道，傳統(tǒng)技術(shù)可 較為直接、有效地實現(xiàn)對河勢的控導(dǎo)。護岸控導(dǎo)措施在險工治理工程上的成功地運用，提高 了治河工程的功能效用，有效地保護河岸穩(wěn)定和防洪堤的安全。
[0003] 但對于頻繁發(fā)生洪水且河床抗沖性較差的河道，水流對河岸的侵蝕和沖刷極為突 出，常造成河岸崩塌而主流脫溜和河勢改變，造成壩岸工程頻繁搶險的被動局面，危及堤防 和城鎮(zhèn)村莊的安全，常常給沿岸地區(qū)的人民生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重的災(zāi)害與巨大的經(jīng)濟損失。 在新疆地區(qū)一些游蕩性河道兩岸堤防十分薄弱，甚至沒有堤防，如何穩(wěn)定主流是亟待解決 的技術(shù)問題。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型的目的是提供一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)，通過河道主槽內(nèi) 的樁群與水流的三維交互作用，對樁群周圍的河床產(chǎn)生局部沖刷，進一步加深和穩(wěn)定河道 的深泓線，引導(dǎo)更多的水流歸順河道深泓，從而遠離河岸或河道內(nèi)的重要保護區(qū)域，實現(xiàn)了 河勢的控導(dǎo)及河道主流的穩(wěn)定。
[0005] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)，包括：
[0007] 沿河中心主流位置設(shè)置的多個樁墩結(jié)構(gòu)組成的雙排串列樁墩群；
[0008] 其中，所述雙排串列樁墩群為兩個樁墩結(jié)構(gòu)為一組，且串列排列若干組的結(jié)構(gòu)。
[0009] 由上述本實用新型提供的技術(shù)方案可以看出，通過在河中心主流位置設(shè)置雙排串 列樁墩群，對于河灘寬闊、主流不穩(wěn)定的河床，利用連續(xù)串列的樁墩建筑物與水流對河床地 形的塑造作用，沿順流方向形成連續(xù)的沖刷坑來穩(wěn)定河道的深泓線位置通過樁墩群加強對 主流的控導(dǎo)作用，并對河床地形再塑造形成連續(xù)的沖刷坑來穩(wěn)定河道的深泓線位置，達到 加強對主流的控導(dǎo)作用，提高主槽的過流與輸沙能力、減少泥沙淤積，從而有效控制游蕩型 河道主流的流路，實現(xiàn)了河勢的控導(dǎo)及河道主流的穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要 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實用新型的一些實施 例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖 獲得其他附圖。
[0011] 圖1為本實用新型實施例提供的一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0012] 圖2為本實用新型實施例提供的一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)平面布置 示意圖；
[0013] 圖3為本實用新型實施例提供的雙排串列樁群試驗中20根樁墩結(jié)構(gòu)的沖深示意 圖；
[0014] 圖4為本實用新型實施例提供的雙排串列樁群試驗中中心線縱剖面圖。

【具體實施方式】
[0015] 下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清 楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實 施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲 得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護范圍。
[0016] 本實用新型實施例的方案著眼于河道樁墩引起水流沖刷局部河床、刷深主槽歸導(dǎo) 主流，利用多樁與水流之間的相互作用，引起河床沖刷形成的連續(xù)沖刷坑，從而增加河道的 深泓點水深。河道內(nèi)的樁墩沖刷是水流與河床相互作用的結(jié)果，樁墩、基樁等建筑物改變了 局部水流運動結(jié)構(gòu)，在建筑物周圍一定范圍內(nèi)會發(fā)生河床變形，產(chǎn)生沖刷。
[0017] 對于河灘寬闊、主流不穩(wěn)定的河床，利用連續(xù)串列的樁墩建筑物與水流對河床地 形的塑造作用，沿順流方向形成連續(xù)的沖刷坑來穩(wěn)定河道的深泓線位置通過樁墩群加強對 主流的控導(dǎo)作用，并對河床地形再塑造形成連續(xù)的沖刷坑來穩(wěn)定河道的深泓線位置，達到 加強對主流的控導(dǎo)作用，提高主槽的過流與輸沙能力、減少泥沙淤積，從而有效控制游蕩型 河道主流的流路。
[0018] 當(dāng)水流通過樁墩時，水流過流斷面頸縮，來流在樁墩的頂沖處水面產(chǎn)生局部壅高、 局部壓強增大，在樁柱迎水面前沿產(chǎn)生向下流動沖刷河床。同時，水流沿柱面向河道中心 側(cè)轉(zhuǎn)流，斷面上流速發(fā)生扭曲，產(chǎn)生很強的剪切作用，從而產(chǎn)生一系列馬蹄形旋渦。當(dāng)水流 繞過柱面兩側(cè)后發(fā)生分離時又不斷釋放出尾流旋渦。這些復(fù)雜的旋渦結(jié)構(gòu)導(dǎo)致水流強烈脈 動，沖刷橋臺附近的床面泥沙，掀起的床沙都被旋渦挾帶流走，最終形成樁墩附近局部沖刷 坑。
[0019] 另外，雙排樁的左右排列形式利用兩排樁之間的相互影響，加深與穩(wěn)定樁間的沖 刷坑。沿水流方向串列的前后排列形式使水流連續(xù)與樁墩作用，將前后樁形成的沖刷坑連 接在一起，形成主流深泓線。
[0020] 實施例
[0021] 圖1為本實用新型實施例提供的一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)的示意圖。 如圖1所示,該結(jié)構(gòu)主要包括：
[0022] 沿河中心主流位置設(shè)置的多個樁墩結(jié)構(gòu)組成的雙排串列樁墩群；
[0023] 其中，所述雙排串列樁墩群為兩個樁墩結(jié)構(gòu)為一組，且串列排列若干組的結(jié)構(gòu)。
[0024] 進一步的，每一組中兩個樁墩結(jié)構(gòu)的間距為3D至6D，串列排列的組與組的之間間 距為4D至8D ;所述D表示樁墩結(jié)構(gòu)的直徑或?qū)蔷€長度。
[0025] 進一步的，所述樁墩結(jié)構(gòu)的橫截面形態(tài)包括：圓形、正方形或長方形。
[0026] 進一步的，樁墩結(jié)構(gòu)的固定方式包括：深埋式、淺埋式、懸空擾流式。
[0027] 進一步的，所述樁墩結(jié)構(gòu)為塑料、竹子、木頭、混凝土樁和/或鐵組成。
[0028] 為了便于進一步理解本實用新型，下面結(jié)合附圖2-4做進一步說明。
[0029] 本實用新型實施例中，雙排串列樁墩群的主要特征形式為雙排串列的透水建筑物 的形式，樁墩群按一定間隔排列形式設(shè)置在河中心主流位置，通過水流刷深樁群局部河床 形成穩(wěn)定的沖刷帶，促進更多水流歸槽，穩(wěn)定主流方向，減少河道內(nèi)主流的擺動。
[0030] 如圖2所示，雙排串列樁墩群沿河中心主流位置設(shè)置，所述雙排串列樁墩群為兩 個樁墩結(jié)構(gòu)為一組，且串列排列若干組的結(jié)構(gòu)（圖2中的數(shù)量僅為便于表示，在實際工作中 可根據(jù)情況進行設(shè)置）。
[0031] 本實用新型實施例中，從現(xiàn)場施工、結(jié)構(gòu)強度等方面考慮，單個樁墩結(jié)構(gòu)的直徑 (或?qū)蔷€長度）D可以設(shè)定以1?2m。根據(jù)模型試驗效果驗證，樁間距離過大則沖刷坑各 自獨立，難以形成帶狀沖刷；樁間距離過小，則樁間水流流速受到較大阻力，同樣沖刷效果 不理想。每一組中兩個樁墩結(jié)構(gòu)的間距為3D?6D，串列排列的組與組的之間間距為4D? 8D〇
[0032] 另外，天然條件下，河道邊界并不是順直的，主流方向沿河道也是彎曲下行的。因 此，實際施工中可根據(jù)天然主流的曲折方向平順布置。
[0033] 單個樁墩結(jié)構(gòu)橫截面形態(tài)可以采用圓形、正方形或長方形。通常情況可采用圓形， 一方面可減少局部水流中的能量損失，有利于水流較為平順地通過樁群，減少樁體所受的 水流沖擊力，另一方面從樁體本身的制造工藝、樁體本身抗拉、壓、剪力和抗變形方面也更 佳。
[0034] 樁墩結(jié)構(gòu)的材料一般以混凝土為主要材料，也可采用其它材料，可選用的樁體材 料包括塑料樁、竹樁、木樁、混凝土樁、鐵樁等。在實際施工中，可利用鉆孔、振動、水力沖孔 等工藝將預(yù)制或澆注混凝土樁直接插入河床深處。
[0035] 根據(jù)河道內(nèi)的樁墩結(jié)構(gòu)固定方式，樁的形式可分為深埋樁、淺埋樁、懸空擾流樁等 幾種形式。深埋樁采用在河床上通過鉆孔或打樁等方法的深埋固定在河道床面，其結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定主要依靠樁柱的基礎(chǔ)埋深。懸空擾流樁則是樁柱懸浮在水流之中，底部與床面未采用固 定的聯(lián)接方式，而是通過樁柱上段露出水面的部分與其它固定建筑物聯(lián)接。淺埋樁介于兩 者之間，底部通過較淺的埋深固定，上段則類似擾流樁的固定聯(lián)接。
[0036] 根據(jù)泥沙物理模型沖刷效果論證，雙排串列樁宜采用深埋樁的形式，床面以上的 樁既可以是出露水面的高樁，也可以是樁頂?shù)陀谒娴臐摌缎问健?br> [0037] 另一方面，為了驗證本實施例所提供的控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)，而進行 了試驗。該試驗中采用泥沙物理模型試驗技術(shù)論證了雙排串列樁群的沖刷效果。根據(jù)模 型相似設(shè)計原則采用正態(tài)系列泥沙模型試驗，系列模型是一種利用泥沙運動不相似的模型 通過外延取得試驗成果的一種方法，通過利用一系列的不完全相似的模型取得相似試驗成 果；其作法是借助于不同比尺的正態(tài)系列模型，通過延伸系列模型試驗結(jié)果預(yù)測床面附近 的沖刷坑。試驗均遵循《河工模型試驗規(guī)程》SL 99-2012、《水工（常規(guī)）模型試驗規(guī)程》SL 155-2012。
[0038] 本次試驗方案考慮的影響因素包括樁墩結(jié)構(gòu)間距、樁墩結(jié)構(gòu)的埋深程度（包括深 埋樁、淺埋樁和懸空擾流樁）、樁群排列方式等，詳見表1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種控導(dǎo)河勢及穩(wěn)定河道主流的結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括： 沿河中心主流位置設(shè)置的多個樁墩結(jié)構(gòu)組成的雙排串列樁墩群； 其中，所述雙排串列樁墩群為兩個樁墩結(jié)構(gòu)為一組，且串列排列若干組的結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，每一組中兩個樁墩結(jié)構(gòu)的間距為3D至 6D，串列排列的組與組的之間間距為4D至8D ;所述D表示樁墩結(jié)構(gòu)的直徑或?qū)蔷€長度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述樁墩結(jié)構(gòu)的橫截面形態(tài)包括：圓 形、正方形或長方形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，樁墩結(jié)構(gòu)的固定方式包括：深埋式、 淺埋式、懸空擾流式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述樁墩結(jié)構(gòu)為塑料、竹子、木頭、混 凝土樁和/或鐵組成。
【文檔編號】E02B3/02GK204097961SQ201420502953
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】胡健, 曹文洪, 張國新, 商峰, 戴清 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院