CN109778798A - 多级孔管堰分流放淤方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级孔管堰分流放淤方法，1、在河流主槽需要放淤区上游开挖引水沟道至堤根洼地落淤区，引水沟道轴线与河流主槽水流方向夹角呈锐角；2、在河流主槽需要放淤区下游开挖排水沟道至堤根洼地落淤区，排水沟道轴线与河流主槽水流方向夹角呈锐角；3、在堤根洼地落淤区内顺大堤方向间隔设置多排孔管堰，每排孔管堰均沿堤根洼地落淤区横向排列布置；堤根洼地落淤区内、位于引水沟道上游侧和排水沟道下游侧的孔管堰由不透水立管构成不透水孔管堰，其余孔管堰由透水立管构成透水孔管堰，透水立管的迎水面和背水面管壁开设有过水孔。本发明利用高含沙河水淤积来抬高堤根低洼区间，“以水治水”，达到防止危及河流下游堤防及防洪安全目的。

Description

多级孔管堰分流放淤方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程中的多泥沙河流向外引流放淤工程，尤其是涉及多级孔管堰分流放淤方法。

背景技术

多泥沙河流的河床多出现泥沙淤积现象，为保证河道运行安全，必须进行放淤以加固大堤。现以我国黄河为例，黄河下游河道是举世闻名的地上悬河，河底高出两侧地面3m～9m，同时下游左右堤防之间河宽最大达25km，主河槽游荡摆动，“横河”、“斜河”及“顺堤行洪”现象多有发生，给黄河防洪带来了很大的隐患。

为解决河床泥沙淤积现象，目前主要采取在大堤背水侧放淤加固大堤的措施，即在大堤背水侧顺堤修筑连续围封的格子围堤，通过泥浆船将高含沙河水抽放进入一个个串连的子围堤池，待泥沙沉淀后，将堤池中清水放掉，逐级分期加高。上述淤背固堤效果好，又利用了河道内泥沙，成为下游堤防加固的主要措施。但是，对于多泥沙河流部分河段出现“槽高、滩低、堤根洼”的现象，即如图7所示的“二级悬河”，“二级悬河”的不利形态易导致中常洪水漫滩，行洪时形成斜河、横河、顺堤行洪等不利大堤安全的河势。为缓解因“二级悬河”不利形态造成的对堤防安全的威胁，在堤防临河侧采用修建防护坝挑流离岸的控导措施，但堤根低洼的地势没有改变。

发明内容

本发明目的在于提供一种多级孔管堰分流放淤方法，消减在中常洪水情况下可能导致的水流顶冲、斜冲大堤和顺堤行洪现象发生的概率。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述的多级孔管堰分流放淤方法，包括下述步骤：

步骤1、在河流主槽需要放淤区的上游开挖引水沟道至堤根洼地落淤区，所述引水沟道轴线与所述河流主槽水流方向的夹角呈锐角；

步骤2、在河流主槽所述需要放淤区的下游开挖排水沟道至所述堤根洼地落淤区，所述排水沟道轴线与河流主槽水流方向的夹角呈锐角；

步骤3、在堤根洼地落淤区内顺大堤方向间隔设置多排孔管堰，每排所述孔管堰均沿堤根洼地落淤区横向排列布置；每排孔管堰均由多个立管构成；堤根洼地落淤区内、位于引水沟道上游侧和排水沟道下游侧的孔管堰均由不透水立管构成不透水孔管堰，其余孔管堰均由透水立管构成透水孔管堰，所述透水立管的迎水面和背水面管壁均开设有过水孔。

所述不透水孔管堰的不透水立管下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端高出水面的高度≥0.5m。

每排所述透水孔管堰均由高排管组成的不溢流区和低排管组成的顶溢流区构成；每排透水孔管堰中的所述高排管横向长度占该排透水孔管堰横向长度的2/3，所述低排管横向长度占该排透水孔管堰横向长度的1/3；高排管与低排管均与水流方向呈≥60°夹角，高排管与低排管连接处的凹面朝向下游侧；组成高排管的所述透水立管的过水孔开孔率>组成低排管的所述透水立管的过水孔开孔率。

所述高排管的所述透水立管下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端高出水面的高度≥0.5m；所述低排管的所述透水立管下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端位于水面以下；高排管的透水立管上端超出低排管的透水立管上端0.7m以上，以保证稳定和挟沙过流。

相邻排的所述透水孔管堰的所述高排管与所述低排管左右交错布置。

开设在所述透水立管上的所述过水孔的开孔率≤透水立管表面积的30%；位于透水立管上部1/4高度的过水孔开设密度>位于透水立管下部3/4高度的过水孔开设密度。

所述透水立管的所述过水孔分布于管壁的迎水面和背水面90°弧线区内。

本发明优点在于利用河流高含沙河水淤积来抬高堤根低洼区间，“以水治水”，达到防止大洪水时“顺堤行洪”和滩区坡面雨水形成堤根“河中河”、危及河流下游堤防及防洪安全目的。本发明与现有人工放淤固堤方法相比，其优点主要体现在以下方面：

1、从高到低引流放淤，利用了自然水能，节省了机械抽水动力费用；

2、利用透水立管不同的高低分布维持了流量和挟沙的输送，同时又减小了流速，动水落淤动态下实施，一次淤积范围广，节省时间；

3、孔管堰以可移动的透水立管（PE管）分为高排管区和低排管区替代现有的围堰和子堤，可重复利用，节省投资和工期；

4、整体施工对周围环境影响小；

5、孔管堰采用管状结构体，受力条件好，材料普遍，管体轻、方便施工、施工效率高，造价低。

附图说明

图1是本发明所述多级孔管堰分流放淤的平面布置示意图。

图2是图1的A-A向剖面结构示意图。

图3是图1的B-B向剖面结构示意图。

图4是图1的C-C向剖面结构示意图。

图5是图1的D-D向剖面结构示意图。

图6是本发明开设在所述透水立管上的过水孔分布示意图。

图7是本发明所述“二级悬河”的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

如图1-6所示，本发明所述的多级孔管堰分流放淤方法，包括下述步骤：

步骤1、在河流主槽1需要放淤区的上游开挖引水沟道2至堤根洼地落淤区3，引水沟道1轴线与河流主槽1水流方向的夹角呈小于45°锐角平顺连接，开挖断面尺寸由确定的引水流量、引水时对应的水位、土质成份等综合确定，向堤根洼地落淤区3输送高含沙水流；

步骤2、在河流主槽1需要放淤区的下游开挖排水沟道4至堤根洼地落淤区3，排水沟道4轴线与河流主槽1水流方向的夹角呈小于45°锐角平顺连接，开挖断面尺寸由确定的引水流量、排水坡降、土质成份等综合确定；

步骤3、在堤根洼地落淤区3内顺大堤5方向间隔设置多排孔管堰，每排孔管堰均沿堤根洼地落淤区3横向排列布置；每排孔管堰均由多个立管（PE管）构成；堤根洼地落淤区3内、位于引水沟道2上游侧和排水沟道4下游侧的孔管堰均由不透水立管6构成不透水孔管堰，其余孔管堰均由透水立管7构成透水孔管堰，透水立管7的迎水面和背水面管壁均开设有过水孔8。

不透水孔管堰的不透水立管6下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端高出水面的高度≥0.5m。

如图4、5所示，每排透水孔管堰均由高排管组成的不溢流区9和低排管组成的顶溢流区10构成；每排透水孔管堰中的高排管横向长度占该排透水孔管堰横向长度的2/3，低排管横向长度占该排透水孔管堰横向长度的1/3；高排管与低排管均与水流方向呈≥60°夹角，高排管与低排管连接处的凹面朝向下游侧；组成高排管的透水立管7的过水孔8开孔率>组成低排管的透水立管7的过水孔8开孔率。相邻排的透水孔管堰的不溢流区9和顶溢流区10左右交错布置。

高排管的透水立管7下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端高出水面的高度≥0.5m；低排管的透水立管7下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端位于水面以下；高排管的透水立管7上端超出低排管的透水立管7上端0.7m以上，以保证稳定和挟沙过流。

开设在透水立管7上的过水孔8开孔率≤透水立管表面积的30%；位于透水立管7上部1/4高度的过水孔8开设密度>位于透水立管7下部3/4高度的过水孔8开设密度。

如图6所示，透水立管7的过水孔8分布于管壁的迎水面和背水面90°弧线区内。

本发明工作原理简述如下：

本发明利用水流的挟沙能力与水流流速的高次方呈正相关关系，改变水流分布条件会影响其挟沙量。通过堰流和孔流不同特点，实现输沙和落淤的统一。

低排管组成的顶溢流区10，上部溢流，相当于薄壁堰溢流，过流量大，挟沙能力强。透水孔管堰底层孔流，在上、下游水位差及流速作用下过流，过流流速小，挟沙能力弱，使泥沙全断面沉淀。

本发明提出并利用了孔管堰将水流分区形成不同流态的新方法，即利用多沙河水及河滩地势自然落淤的方法。

本发明提出了新的孔管堰技术：在淤积区过流洼地中，通过布置孔管堰顶溢流区10来保障一定的流量和流速，通过其不同位置分布保证挟沙的均匀性，通过孔流减小过流断面底流流速使泥沙落淤，实现来沙的持续性和落沙的均匀性。即：位于透水立管7上部1/4高度的过水孔8开设密度>位于透水立管7下部3/4高度的过水孔8开设密度。

工程可逆：每排孔管堰的立管可在达到落淤要求后拨出，不改变河床天然土质岩性成份；取代石料、混凝土等材料，完全利用无污染工业塑料制品材料（PE管）实现落淤，生态。

Claims (7)

1.一种多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤1、在河流主槽需要放淤区的上游开挖引水沟道至堤根洼地落淤区，所述引水沟道轴线与所述河流主槽水流方向的夹角呈锐角；

步骤2、在河流主槽所述需要放淤区的下游开挖排水沟道至所述堤根洼地落淤区，所述排水沟道轴线与河流主槽水流方向的夹角呈锐角；

步骤3、在堤根洼地落淤区内顺大堤方向间隔设置多排孔管堰，每排所述孔管堰均沿堤根洼地落淤区横向排列布置；每排孔管堰均由多个立管构成；堤根洼地落淤区内、位于引水沟道上游侧和排水沟道下游侧的孔管堰均由不透水立管构成不透水孔管堰，其余孔管堰均由透水立管构成透水孔管堰，所述透水立管的迎水面和背水面管壁均开设有过水孔。

2.根据权利要求1所述的多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：所述不透水孔管堰的不透水立管下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端高出水面的高度≥0.5m。

3.根据权利要求1或2所述的多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：每排所述透水孔管堰均由高排管组成的不溢流区和低排管组成的顶溢流区构成；每排透水孔管堰中的所述高排管横向长度占该排透水孔管堰横向长度的2/3，所述低排管横向长度占该排透水孔管堰横向长度的1/3；高排管与低排管均与水流方向呈≥60°夹角，高排管与低排管连接处的凹面朝向下游侧；组成高排管的所述透水立管的过水孔开孔率>组成低排管的所述透水立管的过水孔开孔率。

4.根据权利要求3所述的多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：所述高排管的所述透水立管下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端高出水面的高度≥0.5m；所述低排管的所述透水立管下端埋入地面以下的深度≥0.5m、上端位于水面以下；高排管的透水立管上端超出低排管的透水立管上端0.7m以上，以保证稳定和挟沙过流。

5.根据权利要求3所述的多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：相邻排的所述透水孔管堰的所述高排管与所述低排管左右交错布置。

6.根据权利要求1所述的多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：开设在所述透水立管上的所述过水孔的开孔率≤透水立管表面积的30%；位于透水立管上部1/4高度的过水孔开设密度>位于透水立管下部3/4高度的过水孔开设密度。

7.根据权利要求1所述的多级孔管堰分流放淤方法，其特征在于：所述透水立管的所述过水孔分布于管壁的迎水面和背水面90°弧线区内。