CN111827199A - 一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于城镇河道水动力改善的深槽‑浅滩结构，包括深槽和浅滩；深槽设置在河道的其中一侧，深槽自河道的原河床下凹；浅滩设置在河道的与深槽相对的另一侧，浅滩包括垂直于河道护岸布置的石笼丁坝，石笼丁坝的上、下游两侧均设置有弧形木桩墙，两个弧形木桩墙的一端均与石笼丁坝的坝头处固定连接、另一端均与河道护岸固定连接，在石笼丁坝的上、下游两侧形成坝前区域和坝后区域，坝前区域内填充浅滩土体形成坝前浅滩、坝后区域内填充浅滩土体形成坝后浅滩。本发明结构稳定，构造简单，水动力改善效果显著，可以在很大程度上减少对河岸带的开发破坏，同时有效改善河道水动力，实现水流条件多样化与生物栖息地多样化。

Description

一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构

技术领域

本发明涉及河道整治、水环境治理技术，特别涉及一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构。

背景技术

随着21世纪初房地产开发市场兴起以来，城镇的开发建设利用强度日益增加，使得城镇河网区内很多河流被随意填埋，造成区域水系萎缩，形成了较多的断头浜；为服务城镇地块开发利用与路网建设，河网区河流多被裁弯取直，形成了众多的顺直河道。上述情况都导致了河流系统水动力条件的单一，河水流动迟缓，污染物扩散能力差，只能形成贫乏不稳定的生态系统，自然恢复能力缺失。

深槽-浅滩原本为天然蜿蜒河道中水流冲刷形成的河床结构，深槽通常是鱼类的保护区和有机物储存区，浅滩的砂砾底层可作为很多水生无脊椎动物的主要栖息地，也是鱼类觅食的主要场所。然而天然河道经裁弯取直后，原有的深槽-浅滩结构逐渐消失，使得河床平整，导致深槽内的水头蓄积区和浅滩的水能消散区丧失，大大减少了水生动物的栖息地以及产卵场所，严重损害河流健康。因此，可通过在河道中人工构筑深槽-浅滩结构，一方面增加河床表面积，使低流速的浅滩区域、深槽静水区域与深槽-浅滩跌水区域相结合，形成适合不同生物栖息的多样化生境条件，具有良好的生态学意义；另一方面增强污染物在河流中的迁移扩散能力，具有良好的环境效益。

然而，结构稳定性问题是传统深槽-浅滩结构面临的最大问题。长期受到较强冲刷会导致浅滩解体，河流纵剖面比降过小会导致浅滩处泥沙淤积，比降过大会造成深槽处河床下切，不利于河道稳定。

发明内容

本发明专利的目的是针对城镇河网区河道水动力条件单一的问题，结合传统深槽-浅滩结构稳定性较差的局限，提供一种结构稳定，构造简单，水动力改善效果显著的深槽-浅滩结构。在城镇河道中构建此深槽-浅滩结构，可以在很大程度上减少对河岸带的开发破坏，同时有效改善河道水动力，实现水流条件多样化与生物栖息地多样化。

本发明所采用的技术方案是：一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，包括：

深槽，所述深槽设置在所述河道的其中一侧，所述深槽自所述河道的原河床下凹；以及，

浅滩，所述浅滩设置在所述河道的与所述深槽相对的另一侧，所述浅滩包括石笼丁坝，所述石笼丁坝垂直于河道护岸布置，所述石笼丁坝的坝根与所述河道护岸固定连接、坝头自所述河道护岸延伸至所述河道内；所述石笼丁坝的上、下游两侧均设置有弧形木桩墙，两个所述弧形木桩墙的一端均与所述石笼丁坝的坝头处固定连接、另一端均与所述河道护岸固定连接，在所述石笼丁坝的上游侧形成坝前区域、在所述石笼丁坝的下游侧形成坝后区域；所述坝前区域内填充浅滩土体形成坝前浅滩、所述坝后区域内填充浅滩土体形成坝后浅滩。

进一步地，所述深槽呈倒四棱柱体结构，在所述河道的横断面上呈等腰梯形形状；所述深槽的槽底与所述河道的原河床高程相差0.5m～1m，所述深槽的槽底长2m～3m、宽0.5m～1m；所述深槽的四壁具有40°～50°的坡度。

进一步地，所述浅滩相比所述深槽更靠近所述河道上游。

进一步地，所述石笼丁坝由网笼框架和填充在所述网笼框架内的砾石组成；所述网笼框架的孔径小于3cm，所述砾石的粒径为5cm～15cm。

进一步地，所述石笼丁坝的高度介于常水位与洪水位之间，所述石笼丁坝的长度≤1/3河宽。

进一步地，所述坝前浅滩和所述坝后浅滩的顶面低于常水位，并距常水位0.5m～1m。

进一步地，所述坝前浅滩和所述坝后浅滩内均种植有植物。

进一步地，所述弧形木桩墙由多个木桩彼此之间紧密连接形成，所述木桩插入河床中的深度大于30cm，所述木桩的顶部与所述坝前浅滩和所述坝后浅滩的顶面齐平。

进一步地，所述弧形木桩墙与所述浅滩土体之间铺设一层土工布。

进一步地，在一段河道中，设置多组所述深槽-浅滩结构，同侧河岸相邻的所述深槽之间或所述浅滩之间的距离为3倍～5倍河宽。

本发明的有益效果是：

(1)将深槽-浅滩成对交错配置，符合天然河流实际情况，增加了河流的纵向蜿蜒性和横断面多样性，对于改善河流水动力条件、构建多样化的动植物栖息地具有重要作用。

(2)采用河道内挖方与堆砌的方式构造深槽-浅滩，节约成本，施工操作简单，避免了工程大量占地的情况与外来材料可能造成的河水污染风险。

(3)在浅滩处设置石笼丁坝，可借助丁坝的挑流特性，在丁坝附近形成复杂的流场，增加河水流态多样性，并在河流对侧形成高流速区，避免深槽发生淤积。另一方面，石笼丁坝可以缓和浅滩所受的水流冲刷，增强浅滩稳定性。此外，石笼丁坝本身具有一定的透水性和稳定性，且其高度处于常水位与洪水位之间，因此在丰水期能够满足城镇安全行洪的要求。

(4)将浅滩边缘设为弧线形，符合浅滩周围河水实际流动形态；用木桩墙和土工布围住浅滩外侧，可固定浅滩的形态并起到滤水保土的作用。

(5)在浅滩上种植香蒲与芦苇可固定其表面泥沙，并形成浅滩植物掩蔽区，以提高水生动物栖息地质量。此外，香蒲与芦苇对于河水中的污染物质具有一定的拦截与富集作用，对于城镇河水水质提升具有良好作用。

(6)位于浅滩上的香蒲与芦苇提升了河道的美观性，提升了城镇河道的景观价值，可吸引鸟类在河岸带进行摄食、筑巢和繁育。

附图说明

图1：本发明适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构示意图；

图2：本发明适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构俯视图；

图3：具有水动力改善型深槽-浅滩结构的河道横断面示意图；

附图标注：

1——深槽； 2——坝后浅滩；

3——坝前浅滩； 4——弧形木桩墙；

5——石笼丁坝； 6——香蒲；

7——芦苇； 8——河道护岸；

9——常水位； 10——陆域侧岸坡边线；

11——水域侧岸坡边线； 12——原河床轮廓线；

13——改造后河床轮廓线； 14——土工布。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如附图1至图3所示，一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，包括深槽1和浅滩。

所述深槽1设置在所述河道的其中一侧，临近河道水域侧岸坡边线11。所述深槽1自所述河道的原河床下凹，整体呈近似倒四棱柱体结构，在所述河道横断面上呈近似等腰梯形形状。所述深槽1的槽底与所述河道的原河床高程相差0.5m～1m，所述深槽1的槽底长2m～3m、宽0.5m～1m；所述深槽1的四壁具有40°～50°的坡度。

所述浅滩设置在所述河道的与所述深槽1相对的另一侧，相比所述深槽1更靠近所述河道上游。所述浅滩与河道岸坡相贴合，外侧由弧形木桩墙4所围以保持浅滩形状；所述浅滩被一垂直于河道护岸8的石笼丁坝5分成两个近似扇形的部分，按照水流方向分为坝前浅滩3和坝后浅滩2。

所述石笼丁坝5的坝根与所述河道护岸8固定连接、坝头自所述河道护岸8延伸至所述河道内。所述石笼丁坝5由网笼框架和填充在所述网笼框架内的砾石组成，所述网笼框架的孔径小于3cm，所述砾石的粒径为5cm～15cm。所述石笼丁坝5的高度介于常水位9与洪水位之间，所述石笼丁坝5的长度≤1/3河宽。

所述石笼丁坝5的上、下游两侧均设置有弧形木桩墙4，两个所述弧形木桩墙4的一端均与所述石笼丁坝5的坝头处固定连接、另一端均与所述河道护岸8固定连接，在所述石笼丁坝5的上游侧形成坝前区域、在所述石笼丁坝5的下游侧形成坝后区域。所述木桩墙由多个木桩彼此之间紧密连接形成，所述木桩插入河床中的深度大于30cm，所述木桩的顶部与所述坝前浅滩3和所述坝后浅滩2的顶面齐平。

所述坝前区域内填充浅滩土体形成坝前浅滩3、所述坝后区域内填充浅滩土体形成坝后浅滩2，所述浅滩土体为所述深槽1开挖所得的河道底土。在所述浅滩土体与所述木桩墙之间铺设一层土工布14。所述坝前浅滩3和所述坝后浅滩2的顶面低于常水位9，并与常水位9相距0.5m～1m；所述坝前浅滩3和所述坝后浅滩2上分别种植香蒲6和芦苇7，分别按照20株/m²与15株/m²的密度种植。

在一段河道中，多组深槽-浅滩结构交错设置，同侧河岸相邻的所述深槽1之间或所述浅滩之间的距离为3倍～5倍河宽。

河道陆域侧岸坡边线10和水域侧岸坡边线11如图1所示，工程实施时，首先沿水域侧岸坡边线11进行开挖，构造深槽1，深槽1的四壁均具有一定的坡度以保持槽的形状。随后在对岸偏上游处平整河道护岸8，建设契合护岸坡度的石笼丁坝5，其坝顶高于常水位9。接着在石笼丁坝5两侧通过木桩密打形成弧形木桩墙4，并在弧形木桩墙4的靠岸侧紧贴弧形木桩墙4铺设土工布14，木桩与土工布14在河床中的插入深度至少为30cm。最后，在弧形木桩墙4、石笼丁坝5与河道护岸8所围成的的两个扇形空间中填入深槽1开挖所得的河床底土，形成坝前浅滩3与坝后浅滩2，其顶部均与弧形木桩墙4保持相同高度，在坝前浅滩3与坝后浅滩2上分别以20株/m²与15株/m²的密度种植香蒲6与芦苇7。

通过在城镇河道中构造此深槽-浅滩结构，原本单一的河道横断面形状得以改变，原河床轮廓线12经深槽1与浅滩的构建变得复杂多样，形成复杂多样的改造后河床轮廓线13。河水流经此结构时，会形成深槽水头蓄积区与浅滩水能消散区，改善了原本单一的水动力条件，形成了多样的生物栖息场所，对于提高城镇河流环境与生态效益具有重要意义。此外，弧形木桩墙4、石笼丁坝5、土工布14等结构的设置提高了深槽1与浅滩的结构稳定性，可有效防止砂土累积导致的深槽淤积与水流长期冲刷导致的浅滩解体情况。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，包括：

深槽(1)，所述深槽(1)设置在所述河道的其中一侧，所述深槽(1)自所述河道的原河床下凹；以及，

浅滩，所述浅滩设置在所述河道的与所述深槽(1)相对的另一侧，所述浅滩包括石笼丁坝(5)，所述石笼丁坝(5)垂直于河道护岸(8)布置，所述石笼丁坝(5)的坝根与所述河道护岸(8)固定连接、坝头自所述河道护岸(8)延伸至所述河道内；所述石笼丁坝(5)的上、下游两侧均设置有弧形木桩墙(4)，两个所述弧形木桩墙(4)的一端均与所述石笼丁坝(5)的坝头处固定连接、另一端均与所述河道护岸(8)固定连接，在所述石笼丁坝(5)的上游侧形成坝前区域、在所述石笼丁坝(5)的下游侧形成坝后区域；所述坝前区域内填充浅滩土体形成坝前浅滩(3)、所述坝后区域内填充浅滩土体形成坝后浅滩(2)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述深槽(1)呈倒四棱柱体结构，在所述河道的横断面上呈等腰梯形形状；所述深槽(1)的槽底与所述河道的原河床高程相差0.5m～1m，所述深槽(1)的槽底长2m～3m、宽0.5m～1m；所述深槽(1)的四壁具有40°～50°的坡度。

3.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述浅滩相比所述深槽(1)更靠近所述河道上游。

4.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述石笼丁坝(5)由网笼框架和填充在所述网笼框架内的砾石组成；所述网笼框架的孔径小于3cm，所述砾石的粒径为5cm～15cm。

5.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述石笼丁坝(5)的高度介于常水位(9)与洪水位之间，所述石笼丁坝(5)的长度≤1/3河宽。

6.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述坝前浅滩(3)和所述坝后浅滩(2)的顶面低于常水位(9)，并距常水位(9)0.5m～1m。

7.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述坝前浅滩(3)和所述坝后浅滩(2)内均种植有植物。

8.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述弧形木桩墙(4)由多个木桩彼此之间紧密连接形成，所述木桩插入河床中的深度大于30cm，所述木桩的顶部与所述坝前浅滩(3)和所述坝后浅滩(2)的顶面齐平。

9.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，所述弧形木桩墙(4)与所述浅滩土体之间铺设一层土工布(14)。

10.根据权利要求1所述的一种适用于城镇河道水动力改善的深槽-浅滩结构，其特征在于，在一段河道中，设置多组所述深槽-浅滩结构，同侧河岸相邻的所述深槽(1)之间或所述浅滩之间的距离为3倍～5倍河宽。

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