CN1004435B - 阻水限流的柔性坝 - Google Patents

Abstract

一种阻水限流的柔性坝是由多个单独的潜在水下的柔性坝体排列组成的群体，每个单独的柔性坝体的坝身用绳索系在固定于水底的桩上，根据需要，该柔性坝以不同的方向设置在航道附近进行阻水限流，利用潮汐的能量对航道冲淤疏竣，该柔性坝无论在施工时还是正常工作时都不影响航运，该柔性坝投资低廉、施工简便、设量灵活，可以从某处拆下来移到另一处安装。

Description

阻水限流的柔性坝

本发明是水利工程和航道工程中的一种柔性坝。

现有的水工设施多采用建筑水坝、旱地施工的技术手段，水坝类型有：拦水大坝、水闸充水橡皮坝等，在SU-618-480中还揭示了一种非封闭型的阻水限流柔性坝。这些水坝都属于具有大面积防渗和防冲基础的固定型水工建筑设施，在阻水限流，尤其在蓄水断流方面有它们出色的能力，但这些水坝的不足之处是：工程量大、投资额大、有碍水面交通，尤其在不要求河流全断面阻水限流的一些场合使用上述水坝，就很不经济。

就船槽疏竣而言，目前广泛采用的是挖泥船一类的机械技术手段，需消耗大量人为提供的能源，并且，用这种手段挖泥后，不能制止该处船槽的再淤积。用水坝拦蓄一定水量后对河流进行冲淤也是一种技术手段，但受到自然条件和地理位置的限制，从经济效益和实用价值角度出发，事实上极少采用。为此，随着水运事业不断发展，航道和码头船槽的清淤问题一直是人们为之烦恼和付出巨大代价的难题。

本发明的目的正是为了克服现有水坝及挖泥船一类机械疏竣工具的上述不足，提供了一种能解决上述问题的水工设施，它同时主要是一种能够大规模调集潮汐能源做“挖泥功”的水下设施（以下简称潜坝）。

本发明的关键是：本发明的水坝为一组潜坝系统，它由一个以上单独的可移动潜坝单体组成，每个潜坝单体分别由绳索系在固定于水底的若干根桩上。绳索系在每个潜坝单体的柔性坝体周围。柔性坝体是由软质纤维类，韧性片块类及橡胶、尼龙等一类材料编织、拼制而成，它的外形可以是伞状（多边形、弧形），也可以是袋状。绳索是尼龙绳、钢丝索、金属链等一类柔韧性的链索。

图1是本发明以伞状坝体为例的一个潜坝单体的结构示意图，图2是由若干伞状潜坝单体组合而成的潜坝系统结构及工作原理示意图，图3和图4示意了二种较为实用的应用实施例，以助于对本发明的理解。

图2中，〔A〕为潜坝张启时设阻状态示意图，〔B〕为潜坝倒伏时撤阻状态示意图，〔P〕为〔A〕的俯视图，〔K-K为〔A〕的沿〔K-K〕线视图。

图1中，若干根桩〔1〕的上端栓着若干根连接柔性坝体〔4〕的绳索〔3〕，它下端深深插入水底泥沙层内，为了能在不同方向的水流中使柔性坝体〔4〕可靠地张闭，可以增设一辅助启张装置，一般可以用浮球〔2〕经绳索〔3〕与柔性坝体〔4〕在水下定位后朝向水面（上方）的一侧边沿连接这样的结构装置。本发明柔性坝体〔4〕不限于如该图所示的这种矩形，也可以是其它形状。

图2中，当水流〔Q〕的箭头由左至右时（如〔A〕所示），浮球〔2〕运动，牵动柔性坝体〔4〕张启，之后再在水流〔Q〕的冲击下，柔性坝体〔4〕很快张开鼓足，整个潜坝系统处于设阻状态，使局部（水的速流区〔S₂〕）水流速度增加;流经水的缓流区〔S₁〕和水的速流区〔S₂〕的流量总和与原来相比较将减少，限制了原来应有流量。当水流〔Q〕的箭头由右至左时（如〔B〕所示），柔性坝体〔4〕被水流〔Q〕压迫而躺倒，此时潜坝系统处于撤阻状态，恢复原来的过水断面（潜坝系统不起作用）。从断面视图〔K-K〕中可以看出：柔性坝体〔4〕的形状不是单一的，从俯视图〔P〕中可以看出：柔性坝体〔4〕由绳索〔3〕定位的方式也不是单一的。当需要潜坝单体〔6〕位移时，只要潜水员下水，解除绳索〔3〕与桩〔1〕的系结，将柔性坝体〔4〕及其绳索〔3〕起上水面，拖至需要设坝的位置，由压桩船压下若干根桩〔1〕，由潜水员再次下水安装即可，原处的桩〔1〕可以暂时不用拨除，留作以后需要时，将柔性坝体〔4〕重新返回使用，按这样的方法，就可以在不同的水域巡回使用潜坝进行工作。潜坝的可移动性是它作为挖泥工具的一个必要条件，这一点由潜坝单体〔6〕的结构来保证。

图3作为本发明在中小型潮汐河流中的综合治理方案的应用实施例，示意了涨潮时，潜坝系统在这类河流中设阻进行阻水限流时的水下分布情况。这类河流大多经过港口城市，受潮汐影响一般不很大，这类河流要解决的问题大致有三个方面：航道清淤，水源保护和防汛排涝。

涨潮时，潮水经河口涌入河流，所有潜坝单体〔6〕的柔性坝体〔4〕顶流张启，对涨潮水形成一定的区域性阻尼，此时主航道〔7〕和码头〔8〕附近水域仍然对船只通行无阻。由潜坝形成的局部阻水将有效地限制了进潮流量，压低了河流各设潜坝区尾部（上游方向）的平均上升水位，从而在设阻的各水段的过水断面中，局部（水的速流区〔S₂〕）水流速度增加，产生相对来说的“高速水流”，在该局部的“高速水流”中，非但泥沙不易沉积造成航道的淤积，还可以冲起原来已经淤积的水底泥沙，拓展航道，如图2中断面视图〔K-K〕所示，对于筑有护坡驳岸〔5〕的河流，在水的速流区〔S₂〕中，航道的拓展主要是向深的方向发展，此时在水的缓流区〔S₁〕中，由于水速比原来降低，将有所淤积，通过现场试验，总可以做到使得被冲除断面〔D₂〕大于淤积断面〔D₁〕。

退潮时，潮水退出河口，水流迫使潜坝单体〔6〕中的柔性坝体〔4〕躺倒，潜坝系统处于撤阻状态，河流过水断面复原，涨潮时被削减了的进潮水量很快退完，而退潮延续时间不变，则势必有增引上游来水的趋势，这将增加对整条河流广泛的止淤和冲淤的能力。

不难看出上述的“限制进潮流量-增引上游来水趋势”同时对河流的水源保护和防汛排涝都是有利的。

图4作为本发明在大型潮汐河流及河口港区清淤方案的应用实施例，示意了退潮时，潜坝系统在港区水域〔E〕旁阻水限流时的水下分布情况。其主要目的是使相当部分在涨潮时流经港区水域〔E〕的水流〔Q〕在退潮时不再经过港区水域〔E〕。-通过这样的调整往复水流〔Q〕量的方法来达到竣深港区水域〔E〕的目的。

涨潮时不设阻，所有潜坝单体〔6〕中的柔性坝体〔4〕全部倒伏于水低，潮水按常规猛烈冲刷港区水域〔E〕后涌入河流。由于涨潮水速较急，有可能在港区水域〔E〕中冲起的泥沙量设为M₁，并被涨潮水带走。

退潮时设阻，所有潜坝单体〔6〕中的柔性坝体〔4〕顶流张启，对流速较缓的退潮水形成一定的区域阻尼，只要潜坝单体〔6〕的分布密度足够大时（可以直接由现场实验来决定），就可以使相当部分的涨潮时途径港区水域〔E〕的潮流在退潮时不再途经港区水域〔E〕，这样，流速较缓的退潮水在港区水域〔E〕将重新将其随带的泥沙沉积下来，其泥沙沉积量设为M₂。

显然，通过潜坝系统的上述工作，完全可以做到使M₂＜M₁，这样，港区水域〔E〕的平均水底标高就会逐步降低（水深增加），水越深，涨潮时被潮水冲起的泥沙量M₁就越少，当发展到M₂＝M₁时，港区水域〔E〕的水深就相对稳定在一个新的深度上。

由于本发明能够在往复的水流中自动地产生单向阻尼效应，利用潮汐的能量对航道进行冲淤、止淤，实现潮能对航道的自动整形，并保持航道长期稳定，这为人们利用水能疏竣航道开辟了新途径，就这个意义来说，本发明也是一种潮能利用装置，在中小型潮汐河流中，还能兼顾引来水改善水质和限制进潮防汛排涝。

由于本发明无须大面积防冲防渗基础，并全部地面制作，压桩船水面作业，潜水员下水简单装配，因此它的最大特点是设置灵活，位移方便，以后不需要潮坝时可以全部拆除，既不会留下痕迹，也不会损坏潜坝，还可运至其它地方再次使用。-可移动性，是作为挖泥工具的一个必要条件。

由于本发明的直接功能是专用于对局部水流的定向阻水限流，它的间接功能是疏竣航道，因此它的设置必须是避开主航道，这样无论是对本发明进行施工装配，还是让本发明正常工作，都绝对不存在阻航问题，更谈不上需要断航施工的可能。这些都决定了本发明的制造、施工、装配工程量与一般的水坝相比较是较小的。

综上所述，本发明是一结构简单、制造方便、施工装配简易、工程量较小、投资较少、见效较快、有较高经济效益的多功能水工设施，它主要用于“潮汐挖泥”。

Claims (3)

1、一种阻水限流的柔性坝，坝体〔4〕由柔性材料做成，该坝体〔4〕由绳索〔3〕系在固定于水底的若干根桩〔1〕上，组成一个单独的潜坝单体〔6〕，其特征在于：该柔性坝是由一个以上的上述潜坝单体〔6〕排列组成，绳索〔3〕系在每个潜坝单体〔6〕的柔性坝体〔4〕的周围。

2、按照权利要求1所述的阻水限流的柔性坝，其特征在于所述的每个潜坝单体〔6〕的柔性坝体〔4〕是用软质纤维、韧性片块、橡胶一类材料，经编织拼制而成，其外形是伞状的，或是袋状的。

3、按照权利要求1和2所述的阻水限流的柔性坝，其特征在于所述的绳索〔3〕是尼龙绳、钢丝索、金属链一类柔韧性链索。

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