一种缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于山区河流水沙运动减灾技术领域，特别涉及一种缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法。
【背景技术】
[0002]山区河流的支流平时无水或水流量较小，但由于山区河流的支流的比降较大，一遇暴雨便容易形成大量水流，出现洪水，且洪水过程陡涨猛落、洪水量与水位变幅显著，这样的水流具有很强的挟沙能力。山区河流流经的区域多为山地或高原地带，河谷狭窄弯曲、坡面陡峻，在暴雨多发季节，常常会出现滑坡、泥石流等地质灾害，加之构成山区河流河床的床沙多为河流两岸的岩石风化破碎后的砾石以及卵石挟沙物质，床沙颗粒粗、级配分布宽，因此，暴雨后山区河流的支流中极易在短时间内产生大量的高含沙水流，出现强输沙现象。特别是对于受到过地震灾害影响的地区，地震导致河谷两岸产生大量的松散固体物质，这些松散固体物质会移动并聚集到山区河流的河道中，一遇暴雨，这些松散固体颗粒物质会严重加剧山区河流的支流的强输沙现象。
[0003]当山区河流的支流在短时间内出现强输沙现象时，大量的高含沙水流在短时间内从支流汇入干流，由于干支流交汇区中水流分离区以及顶托作用的存在，干流的挟沙能力有限，因此干流难以甚至无法将支流的来沙全部带走，导致泥沙淤积在干支流交汇区。若支流强输沙现象的持续时间较长，干支流交汇区的泥沙淤积问题将会持续加重，最终在干支流交汇区形成冲积扇、河口浅滩、江心滩或江心洲等，它们会严重压缩干流河道，束窄干流过流断面，使得干流的有效过水面积减小，行洪能力降低，甚至会引起干流的流路发生突变，这些都会导致原有堤防的防洪能力降低，影响河道的行洪安全。强输沙现象引起的干支流交汇区及其上下游河段的河床地形和水流条件的改变，严重时会形成堵江坝和堰塞湖，淹没上游农田、公路、铁路、以及沿河建筑物等，造成大范围的灾害。目前尚无关于山区河流干支流交汇区在强输沙条件下的减灾措施的报道，若能开发出缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法，对于山区河流河道的行洪安全将产生积极的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目是提供一种缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法，以缓解山区河流交汇区支流的强输沙现象对河道行洪安全以及河道形态产生的负面影响，提高山区河流河道的行洪安全性。
[0005]本发明所述缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法，步骤如下:
[0006]①勘测支流(I)在中水期时，与干流交汇的支流的集中流路的位置，勘测支流在洪水期时，与干流交汇的支流的集中流路的位置以及洪水消退后干支流交汇区泥沙的最大淤积厚度；
[0007]②根据步骤①的勘测情况，在所述支流中设置至少两排阻水墩，阻水墩的数量为至少3个，各阻水墩的位置应满足以下条件:支流在中水期时各阻水墩位于支流的集中流路位置之外，且支流在洪水期时各阻水墩位于支流的集中流路位置之内。
[0008]上述方法中，所述支流的集中流路是指支流河道中输移水沙通量的主要区域，支流集中流路断面的水沙通量占支流河道断面水沙总通量的60%及以上。
[0009]上述方法中，各阻水墩的位置的选取原则如下:支流在中水期时各阻水墩位于支流的集中流路位置之外，以使支流中水期时支流来流中携带的泥沙能顺利通过阻水墩，同时支流在洪水期时各阻水墩位于支流的集中流路位置之内，以减缓支流来流中泥沙运动速度。
[0010]上述方法中，相邻两排阻水墩中的任一排中的各阻水墩对应于另一排中的各阻水墩之间的空隙布置。
[0011]上述方法中，所述阻水墩的高度为步骤①所述洪水消退后干支流交汇区泥沙的最大淤积厚度的至少2倍。
[0012]上述方法中，所述支流中距离干支流交汇口最近的阻水墩与干支流交汇口的距离D1为干支流交汇口处支流宽度B的至少2倍；所述支流中距离干支流交汇口最近的阻水墩与干支流交汇口的距离D1优选为为干支流交汇口处支流宽度B的2?10倍。
[0013]上述方法中，所述阻水墩的横截面的形状为圆形、椭圆形或者矩形，由于截面为圆形的阻水墩对水流阻力最小，因此阻水墩的形状优选为圆柱形，当阻水墩的横截面为圆形时，阻水墩横截面的直径为干支流交汇口处支流宽度B的5%?10%。
[0014]上述方法中，优选在所述支流中设置2?5排阻水墩。
[0015]上述方法中，各阻水墩之间的排列形式可为三角形、梯形、平行四边形等形状，各阻水墩的具体位置、相邻两排阻水墩之间的距离、各阻水墩的排列形式根据实际支流河道的地形、以及支流中水期和洪水期时支流的集中流路的位置进行确定。
[0016]上述方法的步骤①中，在勘测支流在中水期与干流交汇的支流的集中流路的位置，支流洪水期与干流交汇的支流的集中流路的位置、以及洪水消退后干支流交汇区泥沙的最大淤积厚度时，勘测的期限至少为一年。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]1、本发明提供了一种缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法，该方法通过在干支流交汇区与干流交汇的支流河道中设置多个阻水墩来调节支流洪水期支流来流携带的泥沙汇入干流的过程，起到减缓泥沙运动速度的作用，以减少泥沙在干支流交汇区的淤积或者使泥沙的淤积位置提前并改善泥沙淤积体的形态，从而缓解支流强输沙现象对河道的行洪安全和河道形态产生的负面影响，提高山区河流河道的行洪安全性。
[0019]2、由于本发明所述方法中至少设置两排阻水墩，且相邻两排阻水墩中的任一排中的各阻水墩对应于另一排中的各阻水墩之间的空隙布置(交错布置)，多个阻水墩相互配合，在支流强输沙情况下能够有效地拦挡泥沙，试验表明，本发明所述方法能有效缓解泥沙淤积体对干流河道的挤占作用，有效提高干流河道的过水面积，从而提高干流河道的行洪能力。
[0020]3、由于本发明所述方法中阻水墩设置在中水期支流的集中流路位置之外，因此在低输沙率的枯水期及中水期支流河道中的水流和泥沙的顺利通行的影响较小，不会对河流生态产生不利影响。
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述方法在支流中设置的阻水墩的示意图，图中箭头指向为水流方向；
[0022]图2为实施例中使用的泥沙的粒径分布曲线；
[0023]图3为实施例中铺设泥沙后的物理模型的干支流交汇区的示意图；
[0024]图4为实施例所述物理模型中支流在中水期时的集中流路的位置示意图；
[0025]图5为实施例所述物理模型中支流在洪水期时的集中流路的位置示意图；
[0026]图6为实施例中在物理模型中设置的阻水墩的位置示意图；
[0027]图7为图6中的各阻水墩的详细位置示意图；
[0028]图8为实施例中形成的泥沙淤积体的等值线地形图，其中，图(a)为设置阻水墩时的等值线地形图，图(b)为未设置阻水墩时的等值线地形图，图中的横纵坐标表示泥沙淤积体的相对横纵坐标位置；
[0029]图9为实施例中形成的泥沙淤积体在干支流交汇区的轮廓图，其中，曲线m表示设置阻水墩时泥沙淤积体的轮廓，曲线η表示未设置阻水墩时泥沙淤积体的轮廓；
[0030]图10为图9中虚线所示的断面处的泥沙淤积体的形态以及原始河床床面的形态，图中，曲线a表示原始河床的断面形态，曲线b表示设置阻水墩时泥沙淤积体的断面形态，曲线c表示未设置阻水墩时泥沙淤积体的断面形态，图中的横纵坐标表示泥沙淤积体的相对横纵坐标位置；
[0031]图中，I一支流，2—干流，3—阻水墩、3-1—第一阻水墩、3-2—第二阻水墩、3-3—第三阻水墩，4一支流中水期时支流集中流路的位置，5—支流洪水期时支流集中流路的位置，6—泥沙，B—干支流交汇口处支流的宽度，D1—支流中距离干支流交汇口最近的阻水墩与干支流交汇口的距离，D2—第一阻水墩与支流右岸的距离，D3—第二阻水墩与支流左岸的距离，D4—第三阻水墩与支流右岸的距离，D5—第一排阻水墩与第二排阻水墩之间的距离，Cl1 一第一阻水墩与第二阻水墩间的距离，d2—第一阻水墩与第三阻水墩间的距离、d3—第二阻水墩与第三阻水墩间的距离。
【具体实施方式】
[0032]以下通过实施例并结合附图对本发明所述缓解山区河流干支流交汇区泥沙淤堵的方法作进一步说明。
[0033]实施例
[0034]本实施例中，以某山区河流的干支流交汇区的实际河段为原型，构建物理模型，该物理模型与实际河段比