本實用新型涉及一種潛壩結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于山區(qū)河流彎道型淺灘整治的復(fù)式潛壩。

背景技術(shù)：

我國西南地區(qū)豐富的水運資源對腹地區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展具有重要促進作用。西南水運以山區(qū)河流為主，具有坡陡流急的特征。河道內(nèi)分布有石梁、深潭、凸咀，局部形態(tài)復(fù)雜，水流湍急、流態(tài)紊亂，急、險灘并存，對來往船舶的航行造成困擾，嚴(yán)重時可能危及生命財產(chǎn)安全。近幾年運量的激增和船舶大型化的發(fā)展，對山區(qū)航道的通航安全提出了更高的要求。因此針對山區(qū)河流急、淺、險灘開展航道整治是必要的。

山區(qū)河流灘險眾多，其中的彎道型淺灘具有代表性。請參見圖1，位于河彎處的淺灘11受到彎道環(huán)流和掃彎水10的共同作用：彎道環(huán)流中的底流12將上游來的卵石推移質(zhì)泥沙帶向凸岸，造成凸岸淤淺礙航，請參見圖2，凹岸側(cè)因面流13頂沖河岸彎頂，形成強烈的掃彎水10，再加上彎道兩岸分布的突咀、石梁等，水流洶險，下行船隊通過此段容易碰撞或者掃尾出現(xiàn)海事事故。若想避免落彎觸礁，船舶需要貼凸岸抱磧而下，但若抱磧過緊又有擱淺之虞。目前對這種彎道型淺灘的整治，采用的技術(shù)手段多為疏浚凸岸淺區(qū)14，并在凹岸彎道彎頂附近布置丁壩15，平面布置圖見圖3，橫斷面圖見圖4。丁壩的作用為調(diào)整水流流向，使頂沖點外移，既改善或消除掃彎水的不利影響，又能加大凸岸淺區(qū)的沖刷強度；凸岸淺區(qū)的疏?？梢哉{(diào)整斷面流速分布，擴大過水面積，同時擴大船舶的可航水域。實際工程經(jīng)驗表明，丁壩加淺區(qū)疏浚的整治方法能有效改善通航條件，但其施工具有疏挖量大，周期長，對航行干擾較大的缺點。

隨著研究的進一步深入，提出潛壩治灘的方法，如圖5?，F(xiàn)有潛壩9的布置主要起以下作用：首先減小了深槽部分的過水面積，將原流經(jīng)深槽部分的水流擠壓至對岸淺灘部分，調(diào)整斷面流速分布以緩解或消除掃彎水；其次，淺灘部分的流速增大，沖刷力度相應(yīng)提高，有利于維持航道穩(wěn)定，同時潛壩上游的水位壅高，流速和比降減小，可改善此段船舶航行條件；最后底流受潛壩的攔截，沿潛壩迎水面上升轉(zhuǎn)為面流，如圖6，能夠緩解或消除回流。在這種彎道型淺灘整治方法中，潛壩的結(jié)構(gòu)形式十分關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種用于山區(qū)河流彎道型淺灘整治的復(fù)式潛壩，該復(fù)式潛壩結(jié)構(gòu)工程量小、能緩解或消除掃彎水，提高淺灘部分的流速以沖刷淺區(qū)，有利于船舶通航。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種用于山區(qū)河流彎道型淺灘整治的復(fù)式潛壩，所述復(fù)式潛壩設(shè)置在原始河床上，沿河寬布置，位于凹岸側(cè)深槽的上游，所述復(fù)式潛壩的壩頂平面由采用坡面連接的壩頂平面A和壩頂平面B組成，所述壩頂平面A靠近彎道凹岸側(cè)，所述壩頂平面B處于規(guī)劃航道處，所述壩頂平面B的高程為河段設(shè)計水位Z減去航道維護水深H，所述壩頂平面A的高程高于所述壩頂平面B的高程。

所述復(fù)式潛壩自壩頂至壩底由斜坡連接，迎水面坡度為1:1.5，背水面坡度為1:2.0，所述坡面的坡度為1:2。

在所述迎水面以及所述壩頂面上均設(shè)有防護結(jié)構(gòu)。

所述復(fù)式潛壩采用散拋塊石結(jié)構(gòu)。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：

①通過改變河道斷面過水面積，減小了凹岸側(cè)流速，可削弱或消除掃彎水的不利影響；②增大凸岸流速，提高淺區(qū)沖刷力度；③潛壩阻擋使部分底流上升轉(zhuǎn)化為表流，可減弱凹岸側(cè)的泡漩水；④不同高程的壩頂平面，保證了航道水深，有利于通航安全；⑤本實用新型工程量小，節(jié)省材料，施工周期短，對航行干擾較小。與現(xiàn)有的彎道型淺灘整治技術(shù)相比，本實用新型在不改變河寬的提前下，通過在凹岸深槽上游布置潛壩的方式調(diào)整斷面流速分布，以實現(xiàn)整治目標(biāo)，具有工程量小，施工期短，對航行干擾較小的特點。

綜上所述，本實用新型通過采用高低不同的兩段壩頂平面，對工程河段斷面流速分布進行調(diào)整，使掃彎水得以緩解，航道淺區(qū)沖刷力度得以增加，進而使彎道段通航水流條件得到明顯改善。并且本實用新型不改變河道寬度，具有工程量小，施工期對航行干擾較小的特點。

附圖說明

圖1是彎道型淺灘平面示意圖；

圖2是圖1的橫斷面示意圖；

圖3是彎道型淺灘丁壩整治平面示意圖；

圖4是圖3的橫斷面示意圖；

圖5是彎道型淺灘潛壩整治平面示意圖；

圖6是圖5的縱剖面示意圖；

圖7是復(fù)式潛壩橫斷面示意圖；

圖8是復(fù)式潛壩的俯視圖；

圖9是復(fù)式潛壩的正視圖。

圖中：1、原始河床，2、壩頂平面A，3、坡面，4、壩頂平面B，5、迎水面，6、背水面，7、凹岸側(cè)深槽，8、規(guī)劃航道，9、潛壩，10、掃彎水，11、淺灘，12、底流，13、面流，14、疏浚凸岸淺區(qū)，15、丁壩。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參見圖5～圖9，一種用于山區(qū)河流彎道型淺灘整治的復(fù)式潛壩，設(shè)置的位置與現(xiàn)有整治技術(shù)中潛壩9的設(shè)置的位置相同，設(shè)置在原始河床1上，沿河寬布置，位于凹岸側(cè)深槽7的上游，所述復(fù)式潛壩的壩頂平面由采用坡面3連接的壩頂平面A2和壩頂平面B4組成，所述壩頂平面A2靠近彎道凹岸側(cè)，所述壩頂平面B4處于規(guī)劃航道8處，所述壩頂平面B4的高程為河段設(shè)計水位Z減去航道維護水深H，所述壩頂平面A2的高程高于所述壩頂平面B4的高程。

在本實施例中，所述復(fù)式潛壩自壩頂至壩底由斜坡連接，迎水面5的坡度為1:1.5，背水面6的坡度為1:2.0，所述坡面3的坡度為1:2?？紤]到卵石推移質(zhì)輸沙對壩體的磨蝕作用，在所述迎水面5以及所述壩頂面上均設(shè)有防護結(jié)構(gòu)。所述復(fù)式潛壩采用散拋塊石結(jié)構(gòu)，水流作用下的塊石粒徑可按下式計算：

式中：d—塊石等容粒徑(m)；V_f—建筑物處的最大表面流速(m/s)。

為保證散拋塊石的穩(wěn)定，施工所選取的塊石粒徑應(yīng)大于以上公式的計算值。

上述復(fù)式潛壩的施工需要根據(jù)設(shè)計要求，考慮壩位附近的水深、流速、波浪等因素對塊石產(chǎn)生的漂移影響。施工期選擇枯水期為佳，分層拋筑潛壩時應(yīng)同步監(jiān)測壩位、壩頂高程和坡腳沖刷情況，防止位移、超高和和河床沖刷。

上述復(fù)式潛壩的壩長根據(jù)設(shè)計流量下過流面積及斷面流速分布做初步估算，壩面寬度可根據(jù)所處河段的流速選取，通常為2～5m。壩體應(yīng)砌嵌牢固，做理坡和壩面平整。壩體坡腳依據(jù)床面起伏態(tài)勢與其平順過渡。山區(qū)河流河床沖刷變形幅度較小，故潛壩采取一般性護底措施即可。

本實用新型的工作原理：

(a)假定上游來流量恒定為Q，深槽附近布置潛壩不會引起水位明顯抬高；

(b)建潛壩前，工程河段的過流面積為S，其中河段左岸淺灘部分過流面積約為1/3S；右岸深槽段過流面積約2/3S；

(c)建潛壩后，假定潛壩阻水面積約為淺灘過流面積的一半，即1/6S，工程河段過流面積變?yōu)?/6S，其中左岸淺灘部分的過流面積仍為1/3S；因潛壩建在深槽段，故右岸深槽段過流面積減小為1/2S；

(d)建潛壩后，受潛壩阻擋損失的流量將分配至淺灘部分與深槽部分，若按照過流面積分配，淺灘部分增加的流量為1/6Q·2/5，流速增加1/5(Q/S),與建潛壩前的斷面平均流速Q(mào)/S相比，淺灘段流速增幅達到20％。

盡管上面結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。