河道局部河床和河道河床下切控制方法与流程

本发明涉及河道河床维护中的河道局部河床下切治理结构和方法，尤其涉及河道局部河床和河道河床下切控制方法。

背景技术：

1、河床下切指河床高程不断侵蚀下降。河床大幅度下切会导致堤防、桥梁、码头等涉河工程基础失稳，输油、供水、地铁等穿河建筑物暴露，对涉河工程安全造成严重影响。河床大幅度下切还会导致河道水位下降，感潮河道河床大幅度下切还会导致潮流入侵，咸潮上溯，影响城市供水安全。

2、目前主要通过修建潜坝、锁坝、护滩带、护底加糙等工程措施来抑制河床冲刷下切，具体可参见公开号为cn103590363a、名称为“下切性河段水位降幅的控制节点定位防护方法”的中国发明专利公开的在侧蚀节点布置潜锁坝、护滩带于支汊或洲滩上，在深蚀节点布置护底带或潜锁坝于主槽内的下切控制方法。

3、例如公开号为cn112144488a、名称为“防止河道下切破坏的多曲拱形透水台阶式消能二级坝”的中国发明专利申请公开的在河道的适当位置设置多曲拱形透水台阶式消能二级坝的下切控制方法，或者是例如公开号为cn108532537a、名称为“治理山区河流冲刷性河段河床下切的漂石阶梯结构布置方法”的中国发明专利申请公开的在待进行河床下切治理的山区河流冲刷性河段通过修建人工阶梯深潭，增大河流阻力，牺牲局部，抑制河床下切的控制方法，上述潜坝、锁坝之类的下切控制结构和方法一般具有较高的坝高，容易产生集中壅水情况，易在工程建筑物附近产生局部较大比降和较高流速，对航道和行洪均不利。

4、例如授权公告号为cn206570755u、名称为“生态型防冲壅水护底结构”的中国实用新型专利中公开的护底结构之类的下切控制结构，或者是公开号为cn115467290a、名称为“生态固床件、试验装置及其试验方法”的中国发明专利公开的在河床底壁上平铺柔性防护网，可以稳固河床受保护河段的侵蚀基准面，对河床变形具有良好的适应性，上述的护滩带、护底加糙之类的下切控制结构和方法则常出现塌陷、悬挂、架空和鼓包等破坏现象，减弱了护滩效果，需要开展后续维修工程。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供河道局部河床和河道河床下切控制方法。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种河道局部河床下切控制方法，在待进行河床下切治理的河流冲刷河段，进行全断面开挖，然后回填粒径大于该下切控制断面发生最大流速时的抗冲刷粒径的材料，回填至与河道河床下切控制断面原河床高程一致。

4、作为其中一种具体的实施方式，计算河道河床下切控制断面发生最大流速时的抗冲刷粒径d的方法如下，

5、

6、式中：d——折算粒径(m)，按球型折算；

7、v——水流流速(m/s)；

8、c——石块运动的稳定系数，取1.2；

9、g——重力加速度(m/s2)；

10、γs——河床沉积物或抗冲刷材料的容重(kn/m3)；

11、γ——水的容重(kn/m3)。

12、作为其中一种具体的实施方式，根据下切控制断面的地质构成，将抗冲刷粒径与河床沉积物粒径对比，当河床沉积物粒径大于抗冲刷粒径时，此时的河床沉积物埋深为开挖断面深度。

13、作为其中一种具体的实施方式，开挖断面宽度不小于100m，开挖断面长度为河道宽度。

14、作为其中一种具体的实施方式，开挖时，开挖断面与河道两岸及上下游河床分别用坡度衔接。

15、本发明还提供一种河道河床下切控制方法，包括如下步骤：

16、确定河道河床基本情况；

17、开展河道河床演变分析，确定河床下切严重的区域；

18、避开涉水工程安全保护范围后，确定需要采取河床下切控制措施的河道局部河床的断面位置；

19、采取上述的河道局部河床下切控制方法的步骤方法。

20、作为其中一种具体的实施方式，河床基本情况通过河道的水文、泥沙、地形、地质、涉河工程基础资料确定。

21、作为其中一种具体的实施方式，通过河道断面特征、深泓线纵剖面、河床冲淤变化进行河道河床演变分析，基于历年来河道水下地形资料对比了解河床下切过程，确定河床下切较严重的区域。

22、作为其中一种具体的实施方式，回填的材料可为块石、卵石、建筑废弃物中的单种材料或多种材料组合。

23、作为其中一种具体的实施方式，河道发生长距离的河床下切需要控制时，设置多个河道河床下切控制断面来实现对整个下切河段的控制，河道顺直处的开挖断面宽度大于河道弯道处的开挖断面宽度。

24、本发明具有如下有益效果：

25、①对河道河床下切控制断面开挖并回填大于其抗冲刷粒径的石头、卵石、建筑废弃物(混凝土块、水泥块、碎石块等，无或低污染性)等材料，防护了河床，加大了河床阻力，使得该断面成为了河床冲刷下切的“阻隔断面”，可有效控制或减缓河床下切；②回填后的河道河床下切控制断面高程与原河床高程一致，与其上下游河床衔接平顺，避免了局部水力集中现象，对航道和行洪影响小；③开挖出来的可利用的河床沙石资源可用于工程建设，实现了河道砂石资源开发利用与河道安全的统筹协调；④如采用建筑废弃物(混凝土块、水泥块、碎石块等，无或低污染性)等回填，则能实现建筑垃圾的再生利用。

技术特征：

1.河道局部河床下切控制方法，其特征在于：在待进行河床下切治理的河流冲刷河段，进行全断面开挖，然后回填粒径大于该下切控制断面发生最大流速时的抗冲刷粒径的材料，回填至与河道河床下切控制断面原河床高程一致。

2.根据权利要求1所述的河道局部河床下切控制方法，其特征在于：计算河道河床下切控制断面发生最大流速时的抗冲刷粒径d，

3.根据权利要求1所述的河道局部河床下切控制方法，其特征在于：根据下切控制断面的地质构成，将抗冲刷粒径与河床沉积物粒径对比，当河床沉积物粒径大于抗冲刷粒径时，此时的河床沉积物埋深为开挖断面深度。

4.根据权利要求1所述的河道局部河床下切控制方法，其特征在于：开挖断面宽度不小于100m，开挖断面长度为河道宽度。

5.根据权利要求1所述的河道局部河床下切控制方法，其特征在于：开挖时，开挖断面与河道两岸及上下游河床分别用坡度衔接。

6.河道河床下切控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的河道河床下切控制方法，其特征在于：河床基本情况通过河道的水文、泥沙、地形、地质、涉河工程基础资料确定。

8.根据权利要求6所述的河道河床下切控制方法，其特征在于：通过河道断面特征、深泓线纵剖面、河床冲淤变化进行河道河床演变分析，基于历年来河道水下地形资料对比了解河床下切过程，确定河床下切严重的区域。

9.根据权利要求6所述的河道河床下切控制方法，其特征在于：回填的材料为块石、卵石、建筑废弃物中的单种材料或多种材料组合。

10.根据权利要求6所述的河道河床下切控制方法，其特征在于：河道发生长距离的河床下切需要控制时，设置多个河道河床下切控制断面来实现对整个下切河段的控制，河道顺直处的开挖断面宽度大于河道弯道处的开挖断面宽度。

技术总结
本发明涉及河道局部河床和河道河床下切控制方法，其中河道局部河床下切控制方法，在待进行河床下切治理的河流冲刷河段，进行全断面开挖，然后回填粒径大于该下切控制断面发生最大流速时的抗冲刷粒径的材料，回填至与河道河床下切控制断面原河床高程一致。对河道河床下切控制断面开挖并回填大于其抗冲刷粒径的材料，防护了河床，加大了河床阻力，使得该断面成为了河床冲刷下切的“阻隔断面”，可有效控制或减缓河床下切。

技术研发人员：胡朝阳,朱振洋,王星莉,陈能志,王新强,付开雄,何承农,倪伟
受保护的技术使用者：福建省水利水电勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12