本實(shí)用新型為一種航道整治建筑物，具體涉及一種適用于沙質(zhì)河床分汊段淺灘航道整治的建筑物。

背景技術(shù)：

沖積河流沙質(zhì)河床河道中航道整治建筑物常采用丁壩型式，丁壩也稱為丁字壩，是河道整治、航道整治及海岸防護(hù)工程中最常用的一種水工建筑物，是一端與河岸相連、另一端伸向河槽的壩形建筑物，在平面上與河岸連接成丁字形。在治河工程中，丁壩通過挑流、導(dǎo)流以保護(hù)河岸免受沖刷；在航道整治工程中，則通過束窄河槽、束水攻沙而滿足航深；在海岸防護(hù)工程中，丁壩通過削弱斜向波和沿岸流對海岸的侵蝕作用以保護(hù)海岸。具體而言，常規(guī)丁壩一般由壩頭、壩身和壩根三部分組成。常規(guī)丁壩的種類很多，按平面形狀分類有直線形、勾頭形和丁字形等。就構(gòu)筑丁壩的材料而言，整治工程中最常用的是塊石類丁壩，包括混凝土丁壩、鐵絲蛇籠丁壩、拋石丁壩和復(fù)合式丁壩等。

在河流中，江心洲把河道分為2個(gè)（或多個(gè)汊道），并在汊道的上下游形成上深漕河下深槽，兩深槽之間的部位為淺灘。長江中下游存在較多的多分汊河段，從城陵磯至江陰1150km河段內(nèi)，有分汊河段41處，總長789km。其中，沙質(zhì)河床分汊河段水沙條件復(fù)雜，洲灘消長頻繁，主支汊變化顯著，主槽擺動(dòng)頻繁，河岸易發(fā)生崩塌使河道拓寬，江心洲和低灘發(fā)育，礙航問題尤為突出。隨著三峽水庫運(yùn)行及長江上游梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度，水庫攔截大量泥沙，樞紐“清水”下泄導(dǎo)致壩下游河道自上而下發(fā)生長距離的沖刷下切，同時(shí)河勢也發(fā)生不同程度的調(diào)整，礙航問題可能進(jìn)一步加劇。因此需要采取工程措施（修筑丁壩、順壩或者疏浚）以穩(wěn)定洲灘、調(diào)整分流比、減緩比降、改善流態(tài)，保證船舶通航安全。

在沖積河流沙質(zhì)河床分汊段淺灘河段設(shè)置丁壩后，河槽縮窄，過水面積減小，流速加大，沖深原有床面，從而達(dá)到“束水攻沙”的效果。如圖1所示，河道中設(shè)置丁壩10后，行近水流在抵達(dá)丁壩時(shí)，受丁壩阻擋，丁壩迎水面形成下潛流，淘刷壩身底部河床；下潛流與集中繞流相互作用在壩頭形成馬蹄形漩渦，沖刷壩頭形成沖刷坑；另外，當(dāng)丁壩漫水時(shí)，除一部分形成下潛流外，另一部分水體將漫過壩頂，也會(huì)在壩頂發(fā)生邊界層分離，形成壩頂下游的尾渦。壩頭集中繞流、下潛流及壩頭后方豎軸漩渦的綜合作用使得壩頭發(fā)生局部沖刷而引起丁壩發(fā)生間接水毀；與此同時(shí)，壩頭及漫水丁壩壩頂集中繞流及形成的漩渦也會(huì)引起壩頭塊石剝落，進(jìn)而引起丁壩發(fā)生直接水毀。當(dāng)丁壩出現(xiàn)水毀潰缺，則灘勢形態(tài)可能會(huì)迅速惡化，甚至引起河流變遷改道，危及船只安全，釀成海損事故。由于長江干流流量大，流速急，造成采用的整治建筑物受損或破壞的問題較為突出，直接影響整治效果并增加維護(hù)難度，清水沖刷也對航道整治技術(shù)提出了更高的要求。丁壩的設(shè)置也會(huì)破壞堤岸的生態(tài)環(huán)境，水生植物無法生長，水生動(dòng)物也失去了棲息場所，底質(zhì)的改變也極大地破壞了底棲動(dòng)物的棲息環(huán)境，水體的自凈能力下降。因此，丁壩對航道進(jìn)行“束水攻沙”以滿足航深的同時(shí)，也破壞脅迫了河流生態(tài)系統(tǒng)，壩頭沖刷坑的形成給航道整治建筑物穩(wěn)定帶來了新的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供沖積河流沙質(zhì)河床分汊段淺灘航道整治丁壩構(gòu)筑物，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。這種丁壩構(gòu)筑物可以更好地發(fā)揮固灘治導(dǎo)的效果，并且穩(wěn)定性好，壽命長，同時(shí)可為浮游生物、魚類等水生生物提供良好的棲息場所。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種沖積河流沙質(zhì)河床分汊段淺灘航道整治丁壩構(gòu)筑物，所述丁壩構(gòu)筑物一端與河岸相連、另一端伸向河槽，在平面上與河岸連接成丁字形，所述丁壩構(gòu)筑物上設(shè)有防護(hù)結(jié)構(gòu)；所述防護(hù)結(jié)構(gòu)包括鋪設(shè)在壩根周邊底部的壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)、鋪設(shè)在壩身周邊底部的壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)、鋪設(shè)在壩頭周邊底部的壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)和鋪設(shè)在壩頭底部以下，垂直方向自壩頭底部向河床延伸的壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)；所述防護(hù)結(jié)構(gòu)由若干框架鉸鏈排鋪排而成，所述框架鉸鏈排由若干透水框架相連而成，所述透水框架為六邊四面體透水框架，相鄰?fù)杆蚣艿慕佑|角處采用鋼筋彎成圓圈互相鉸接連接形成框架鉸鏈排；所述透水框架至少一面采用三角形框架加密。丁壩構(gòu)筑物上設(shè)置的防護(hù)結(jié)構(gòu)用于維系丁壩穩(wěn)定，壩頭處受沖刷最厲害，因此在壩頭設(shè)置兩個(gè)防護(hù)結(jié)構(gòu)，分別為壩頭底部周圍設(shè)置的壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)，和壩頭底部向河床內(nèi)延伸的壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)壩頭的保護(hù)。防護(hù)結(jié)構(gòu)采用透水框架鉸鏈排結(jié)構(gòu)對水流有明顯的減速作用，有利于泥沙減速促淤。對于防護(hù)結(jié)構(gòu)局部受水流沖擊較大的透水框架面采用加密結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)穩(wěn)定性。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述透水框架迎水的一面采用所述三角形框架加密。迎水面受河流沖擊壓力大，采用加密結(jié)構(gòu)增強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)的抗沖擊能力，保證丁壩的穩(wěn)定性。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述透水框架貼近河床的一面所述采用三角形框架加密。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)和壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)垂直于水平面的高度不超過丁壩高度的1/2。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)和壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的底部拋投50-80cm的塊石。拋投的塊石起到固定作用，使得防護(hù)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)橥杆蚣茏呤Ф绊懚伟踩巴ê桨踩?。進(jìn)一步的，拋投塊石后，位于壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)和壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)底部的透水框架采用三角形框架加密。透水框架加密面的三角形框架內(nèi)切圓直徑小于拋投塊石的粒徑，可以避免拋投塊石的脫落，進(jìn)一步增強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)和壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)與水流自由接觸側(cè)采用孔徑為15~20cm的網(wǎng)兜圍起。僅在迎水面設(shè)置結(jié)構(gòu)加密時(shí)，可采用網(wǎng)兜圍住防護(hù)結(jié)構(gòu)的方法避免拋投的塊石脫落。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)、壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)的上游部分鋪設(shè)長度小于下游部分鋪設(shè)長度，所述鋪設(shè)長度指防護(hù)結(jié)構(gòu)沿水流方向延伸的長度。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步優(yōu)選，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)的迎水面的鋪設(shè)寬度小于背水面的鋪設(shè)寬度，所述寬度指防護(hù)結(jié)構(gòu)垂直于水流方向延伸的長度。

本實(shí)用新型中，防護(hù)結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)范圍根據(jù)丁壩設(shè)置后的水流流速計(jì)算沖刷坑范圍確定，具體需根據(jù)當(dāng)?shù)貋硭畞砩撑c河床邊界條件綜合分析，并根據(jù)模型試驗(yàn)最終確定。鋪設(shè)范圍的分析、模型試驗(yàn)均可采用現(xiàn)有技術(shù)的方法實(shí)現(xiàn)，本實(shí)用新型中不再贅述。

根據(jù)前述方法先確定壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)的鋪設(shè)范圍（包括垂直于水面方向的高度、沿水流方向的長度、垂直于水流方向的寬度）后，其他防護(hù)結(jié)構(gòu)的具體鋪設(shè)尺寸可按如下方式確認(rèn)：

上游、下游壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)長度分別為壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)長度的0.5倍、0.6倍，寬度為壩頭下防護(hù)寬度的0.2~0.4倍；壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)寬度與壩身寬度一致，迎水面長度（沿水流方向）為壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)長度的0.2倍，背水面寬度（沿水流方向）為壩頭下防護(hù)長度的0.3倍；壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)往外延伸長度為壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)長度的0.3倍。

本實(shí)用新型實(shí)施后，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）具有高穩(wěn)定性。利用透水框架連接成鉸鏈排鋪設(shè)而成的防護(hù)結(jié)構(gòu)極大的減弱了壩頭的擾流，并阻斷了壩頭下潛流，消散壩頭后方豎軸漩渦，使得常規(guī)丁壩中最容易受到河流沖擊而發(fā)生水毀的壩頭和壩根不沖反淤，航道丁壩穩(wěn)定性大大提高，延長了丁壩的使用壽命。

（2）防護(hù)結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好。透水框架鉸鏈排結(jié)構(gòu)克服了散拋石料和構(gòu)件滾失的缺點(diǎn)，具備鉸鏈排和模袋混凝土的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，框架鉸鏈排處拋投的50~80cm厚塊石起到固定作用，使得透水框架鉸鏈排結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，且不會(huì)因?yàn)榭蚣茏呤Ф绊懞降勒谓ㄖ锇踩巴ê桨踩?/p>

（3）具有更好的固灘促淤整治效果。透水框架鉸鏈排結(jié)構(gòu)只是調(diào)整分汊段淺灘丁壩周圍的水流，對整治建筑物的導(dǎo)流并無太大影響，且透水框架具有明顯的減速作用，有利于泥沙減速促淤，有利于分汊段淺灘邊灘穩(wěn)定。整體而言，航道整治效果與常規(guī)整治建筑物的一樣甚至更好。

（4）生態(tài)效應(yīng)。分汊段淺灘丁壩周圍透水框架體內(nèi)部高流速和低流速區(qū)域交錯(cuò)分布，格局明顯，有利于各種水生物的附著和生存，有利于魚類的戲水和覓食。同時(shí)框架體的內(nèi)部存在著高低紊動(dòng)強(qiáng)度交錯(cuò)分布現(xiàn)象，低紊動(dòng)區(qū)域有利于水生物停留和吸附，強(qiáng)紊動(dòng)帶又提供給魚類戲水空間。無論縱向紊動(dòng)強(qiáng)度，還是橫向、垂向的紊動(dòng)強(qiáng)度都存在強(qiáng)弱連續(xù)轉(zhuǎn)換水域，可以滿足多種生物特性需求?？涨豢梢蕴峁┥锒惚艽笮蜕锊妒车目臻g。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)航道整治建筑物周圍水流結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，10為現(xiàn)有技術(shù)的丁壩；

圖2為沖積河流沙質(zhì)河床分汊段淺灘航道示意圖；

其中，1為本實(shí)用新型的丁壩構(gòu)筑物；

圖3為本實(shí)用新型的丁壩構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)示意圖主視圖；

圖4為本實(shí)用新型的壩頭底部透空框架鉸鏈排布置示意圖俯視圖；

圖5為本實(shí)用新型的壩體周圍透空框架鉸鏈排鋪設(shè)示意圖俯視圖；

圖6為本實(shí)用新型的壩體橫截面?zhèn)纫晥D結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為一面加密的透水框架立體圖；

圖8為兩面加密的透水框架立體圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

圖2為沖積河流沙質(zhì)河床分汊段淺灘航道示意圖，在分汊段設(shè)置本實(shí)用新型的航道整治丁壩構(gòu)筑物1。

如圖2、3所示的航道整治丁壩構(gòu)筑物1，所述丁壩1一端與河岸相連、另一端伸向河槽，在平面上與河岸連接成丁字形，所述丁壩構(gòu)筑物上設(shè)有防護(hù)結(jié)構(gòu)2；如圖3~圖5所示，所述防護(hù)結(jié)構(gòu)2包括鋪設(shè)在壩根周邊底部的壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、鋪設(shè)在壩身周邊底部的壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22、鋪設(shè)在壩頭周邊底部的壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)23和鋪設(shè)在壩頭底部以下，垂直方向自壩頭底部向河床延伸的壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)24；所述防護(hù)結(jié)構(gòu)2由若干框架鉸鏈排鋪排而成，透水框架3結(jié)構(gòu)圖如圖7、8所示，所述透水框架3為六邊四面體透水框架；所述框架鉸鏈排由若干透水框架3相連而成，相鄰?fù)杆蚣?的接觸角處采用鋼筋彎成圓圈互相鉸接連接形成框架鉸鏈排。

所述透水框架3迎水的一面和貼近河床的一面采用三角形框架31加密。對于一面迎水一面貼近河床的透水框架3，采用如圖8所示的兩面加密結(jié)構(gòu)，一個(gè)加密面位于迎水面，一個(gè)加密面貼近河床。

如圖6所示，壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22和壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)23垂直于水平面的高度不超過丁壩高度的1/2。

如圖4、圖5所示，所述壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)23、壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)24上游部分鋪設(shè)長度小于下游部分鋪設(shè)長度，所述長度指沿水流方向的長度。所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22迎水面的鋪設(shè)寬度小于背水面的鋪設(shè)長度，所述寬度指垂直于水流方向的長度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例和實(shí)施例1的不同之處僅在于，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22和壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)24內(nèi)的底部拋投50-80cm的塊石32。拋投的塊石32起到固定作用，使得防護(hù)結(jié)構(gòu)2更加穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)橥杆蚣?走失而影響丁壩安全及通航安全。拋投塊石32后，位于壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22和壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)24外三層框架鉸鏈排底部的透水框架3采用三角形框架31加密；透水框架3加密面的三角形框架31內(nèi)切圓直徑小于拋投塊石32的粒徑。可以避免拋投塊石32的脫落，進(jìn)一步增強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

實(shí)施例3

本實(shí)施例和實(shí)施例1的不同之處僅在于，所述壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22和壩頭下防護(hù)結(jié)構(gòu)24底部拋投50-80cm的塊石32。將壩根防護(hù)結(jié)構(gòu)21、壩身防護(hù)結(jié)構(gòu)22和壩頭防護(hù)結(jié)構(gòu)23與水流自由接觸側(cè)用孔徑為15~20cm的網(wǎng)兜圍起，避免拋投的塊石脫落。