一种用于山区河流弯道型浅滩整治的复式潜坝的制作方法

本发明涉及一种潜坝结构，具体涉及一种用于山区河流弯道型浅滩整治的复式潜坝。

背景技术：

我国西南地区丰富的水运资源对腹地区域的经济发展具有重要促进作用。西南水运以山区河流为主，具有坡陡流急的特征。河道内分布有石梁、深潭、凸咀，局部形态复杂，水流湍急、流态紊乱，急、险滩并存，对来往船舶的航行造成困扰，严重时可能危及生命财产安全。近几年运量的激增和船舶大型化的发展，对山区航道的通航安全提出了更高的要求。因此针对山区河流急、浅、险滩开展航道整治是必要的。

山区河流滩险众多，其中的弯道型浅滩具有代表性。请参见图1，位于河弯处的浅滩11受到弯道环流和扫弯水10的共同作用：弯道环流中的底流12将上游来的卵石推移质泥沙带向凸岸，造成凸岸淤浅碍航，请参见图2，凹岸侧因面流13顶冲河岸弯顶，形成强烈的扫弯水10，再加上弯道两岸分布的突咀、石梁等，水流汹险，下行船队通过此段容易碰撞或者扫尾出现海事事故。若想避免落弯触礁，船舶需要贴凸岸抱碛而下，但若抱碛过紧又有搁浅之虞。目前对这种弯道型浅滩的整治，采用的技术手段多为疏浚凸岸浅区14，并在凹岸弯道弯顶附近布置丁坝15，平面布置图见图3，横断面图见图4。丁坝的作用为调整水流流向，使顶冲点外移，既改善或消除扫弯水的不利影响，又能加大凸岸浅区的冲刷强度；凸岸浅区的疏浚可以调整断面流速分布，扩大过水面积，同时扩大船舶的可航水域。实际工程经验表明，丁坝加浅区疏浚的整治方法能有效改善通航条件，但其施工具有疏挖量大，周期长，对航行干扰较大的缺点。

随着研究的进一步深入，提出潜坝治滩的方法，如图5。现有潜坝9的布置主要起以下作用：首先减小了深槽部分的过水面积，将原流经深槽部分的水流挤压至对岸浅滩部分，调整断面流速分布以缓解或消除扫弯水；其次，浅滩部分的流速增大，冲刷力度相应提高，有利于维持航道稳定，同时潜坝上游的水位壅高，流速和比降减小，可改善此段船舶航行条件；最后底流受潜坝的拦截，沿潜坝迎水面上升转为面流，如图6，能够缓解或消除回流。在这种弯道型浅滩整治方法中，潜坝的结构形式十分关键。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于山区河流弯道型浅滩整治的复式潜坝，该复式潜坝结构工程量小、能缓解或消除扫弯水，提高浅滩部分的流速以冲刷浅区，有利于船舶通航。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于山区河流弯道型浅滩整治的复式潜坝，所述复式潜坝设置在原始河床上，沿河宽布置，位于凹岸侧深槽的上游，所述复式潜坝的坝顶平面由采用坡面连接的坝顶平面A和坝顶平面B组成，所述坝顶平面A靠近弯道凹岸侧，所述坝顶平面B处于规划航道处，所述坝顶平面B的高程为河段设计水位Z减去航道维护水深H，所述坝顶平面A的高程高于所述坝顶平面B的高程。

所述复式潜坝自坝顶至坝底由斜坡连接，迎水面坡度为1:1.5，背水面坡度为1:2.0，所述坡面的坡度为1:2。

在所述迎水面以及所述坝顶面上均设有防护结构。

所述复式潜坝采用散抛块石结构。

本发明具有的优点和积极效果是：

①通过改变河道断面过水面积，减小了凹岸侧流速，可削弱或消除扫弯水的不利影响；②增大凸岸流速，提高浅区冲刷力度；③潜坝阻挡使部分底流上升转化为表流，可减弱凹岸侧的泡漩水；④不同高程的坝顶平面，保证了航道水深，有利于通航安全；⑤本发明工程量小，节省材料，施工周期短，对航行干扰较小。与现有的弯道型浅滩整治技术相比，本发明在不改变河宽的提前下，通过在凹岸深槽上游布置潜坝的方式调整断面流速分布，以实现整治目标，具有工程量小，施工期短，对航行干扰较小的特点。

综上所述，本发明通过采用高低不同的两段坝顶平面，对工程河段断面流速分布进行调整，使扫弯水得以缓解，航道浅区冲刷力度得以增加，进而使弯道段通航水流条件得到明显改善。并且本发明不改变河道宽度，具有工程量小，施工期对航行干扰较小的特点。

附图说明

图1是弯道型浅滩平面示意图；

图2是图1的横断面示意图；

图3是弯道型浅滩丁坝整治平面示意图；

图4是图3的横断面示意图；

图5是弯道型浅滩潜坝整治平面示意图；

图6是图5的纵剖面示意图；

图7是复式潜坝横断面示意图；

图8是复式潜坝的俯视图；

图9是复式潜坝的正视图。

图中：1、原始河床，2、坝顶平面A，3、坡面，4、坝顶平面B，5、迎水面，6、背水面，7、凹岸侧深槽，8、规划航道，9、潜坝，10、扫弯水，11、浅滩，12、底流，13、面流，14、疏浚凸岸浅区，15、丁坝。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参见图5～图9，一种用于山区河流弯道型浅滩整治的复式潜坝，设置的位置与现有整治技术中潜坝9的设置的位置相同，设置在原始河床1上，沿河宽布置，位于凹岸侧深槽7的上游，所述复式潜坝的坝顶平面由采用坡面3连接的坝顶平面A2和坝顶平面B4组成，所述坝顶平面A2靠近弯道凹岸侧，所述坝顶平面B4处于规划航道8处，所述坝顶平面B4的高程为河段设计水位Z减去航道维护水深H，所述坝顶平面A2的高程高于所述坝顶平面B4的高程。

在本实施例中，所述复式潜坝自坝顶至坝底由斜坡连接，迎水面5的坡度为1:1.5，背水面6的坡度为1:2.0，所述坡面3的坡度为1:2。考虑到卵石推移质输沙对坝体的磨蚀作用，在所述迎水面5以及所述坝顶面上均设有防护结构。所述复式潜坝采用散抛块石结构，水流作用下的块石粒径可按下式计算：

式中：d—块石等容粒径(m)；V_f—建筑物处的最大表面流速(m/s)。

为保证散抛块石的稳定，施工所选取的块石粒径应大于以上公式的计算值。

上述复式潜坝的施工需要根据设计要求，考虑坝位附近的水深、流速、波浪等因素对块石产生的漂移影响。施工期选择枯水期为佳，分层抛筑潜坝时应同步监测坝位、坝顶高程和坡脚冲刷情况，防止位移、超高和和河床冲刷。

上述复式潜坝的坝长根据设计流量下过流面积及断面流速分布做初步估算，坝面宽度可根据所处河段的流速选取，通常为2～5m。坝体应砌嵌牢固，做理坡和坝面平整。坝体坡脚依据床面起伏态势与其平顺过渡。山区河流河床冲刷变形幅度较小，故潜坝采取一般性护底措施即可。

本发明的工作原理：

(a)假定上游来流量恒定为Q，深槽附近布置潜坝不会引起水位明显抬高；

(b)建潜坝前，工程河段的过流面积为S，其中河段左岸浅滩部分过流面积约为1/3S，；右岸深槽段过流面积约2/3S；

(c)建潜坝后，假定潜坝阻水面积约为浅滩过流面积的一半，即1/6S，工程河段过流面积变为5/6S，其中左岸浅滩部分的过流面积仍为1/3S；因潜坝建在深槽段，故右岸深槽段过流面积减小为1/2S；

(d)建潜坝后，受潜坝阻挡损失的流量将分配至浅滩部分与深槽部分，若按照过流面积分配，浅滩部分增加的流量为1/6Q·2/5，流速增加1/5(Q/S),与建潜坝前的断面平均流速Q/S相比，浅滩段流速增幅达到20％。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。