CN113139230B - 城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法，在所述偏流河道的拦河坝上游侧河道内，按照设计的距离布置潜坝，所述潜坝的坝身两端与河道两岸留有一定距离用于河道过流；通过潜坝对拦河坝上游河道的局部束窄作用，增大潜坝坝身两端的水流流速，改变潜坝至拦河坝区间的泥沙淤积分布规律，即：使得容易产生淤积的拦河坝坝根处的流速增大以减少或消除泥沙淤积。本发明优点在于消除拦河坝前的泥沙淤积施工简单、适用范围广，具有较好的经济效益，特别适用于上游径流量不大的城市中小型偏流河道，保证了坝后城市蓄水区的水面清澈。同时，设计者只需搜集计算河道上游径流量、河道宽度、河床底高程等数据，即可方便实际工程中的设计运用。

Description

城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法

技术领域

本发明涉及城市中小型偏流河道，尤其是涉及城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法。

背景技术

水作为城市的灵魂，在城市化建设进程中发挥着越来越重要的作用。城市河道综合治理中除了发挥本身水利功能外，其美学功能以及生态功能也越来越被人们重视。河道拦蓄后，扩大的水面改善了两岸的水环境和生态环境，美化了城市面貌，成为新的城市景观亮点，绿色走廊，休闲场所，宜居之地。因此，当代的城市中小型河道的生态治理规划设计中常常采用河道拦蓄工程（液压坝、橡胶坝等）来营造坝后蓄水区以改善城市亲水条件；同时在河岸一侧预留排水箱涵或者排水闸，来保障河道内的大部分泥沙能够正常下泄至城市下游河段。但值得注意的是，随着拦蓄建筑物（主要为坝，以下称之为拦河坝）的修建蓄水，原有河段不可避免的成为了偏流河道，拦河坝前的流速大大减小导致坝前、坝根处泥沙淤积问题频发，特别是河道水体含沙量较大的河流，这一淤积问题更加严重，严重影响了拦河坝的正常升降、维护及结构安全。因此，当规划城市拦蓄工程时，必须考虑解决后期的拦河坝前的泥沙淤积问题，避免拦河坝被泥沙淤死、堵塞，发生升降、维护困难现象。

发明内容

本发明目的在于提供一种城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法，达到减少拦河坝前淤积，避免其受泥沙堆积、堵塞而难以开启、运行。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

本发明所述城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法，在所述偏流河道的拦河坝上游侧河道内，按照设计的距离布置潜坝，所述潜坝的坝身两端与河道两岸留有一定距离用于河道过流；通过潜坝对拦河坝上游河道的局部束窄作用，增大潜坝坝身两端的水流流速，改变潜坝至拦河坝区间的泥沙淤积分布规律，即：使得容易产生淤积的拦河坝坝根处的流速增大以减少或消除泥沙淤积。

所述潜坝中点到所述拦河坝坝身之间的垂直距离D、潜坝坝顶相对于其下部河床底的高度H、潜坝坝身左端与河道左岸之间的宽度B1、潜坝坝身右端与河道右岸之间的宽度B2，按照下述公式计算:

公式1；

公式2；

公式3；

公式4；

B3=B1+B2                                公式5；

H2= H+H1                                 公式6；

上式1~6中：

Q是河道上游径流量，exp是指数函数，B3是潜坝开口宽度,B3=（B1+B2），

H1是河床底高程，H2是潜坝坝顶高程，H2= H+H1，m是潜坝开口比。

所述潜坝坝身纵向中线与所述拦河坝坝身纵向中线逆时针夹角θ= 0º。

本发明优点在于消除拦河坝前的泥沙淤积施工简单、适用范围广，具有较好的经济效益，特别适用于上游径流量不大的城市中小型偏流河道，保证了坝后城市蓄水区的水面清澈。本发明在减小城市拦河坝前的泥沙淤积的同时，不会对城市环境造成破坏，且潜坝施工简单，潜坝后期可与河道人工岛、栈桥等进行结合，具有较好的社会、环境效益。同时，实际设计过程中，设计者只需搜集计算河道上游径流量、河道宽度、河床底高程等数据，即可方便实际工程中的设计运用。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明实施例潜坝减淤设计方案平面布置示意图。

图3是本发明实施例未布置潜坝时拦河坝前的泥沙淤积分布图。

图4是本发明实施例布置潜坝后拦河坝前的泥沙淤积分布图。

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、2所示，本发明所述城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法，现以实际工程中为例作进一步说明:

如图1、2所示，已知某城市的偏流河道1的总宽B=110m、偏流河道上游径流量Q为72m³/s，拦河坝2前河床底高程H1=1979m,则潜坝3减淤设计方案各参数为：

一，首先依据公式1计算潜坝3中点距拦河坝2坝身之间的垂直距离D：

D=3.1×exp(72/37.86)+14.057 ≈35m；

再根据公式2计算潜坝3坝顶相对于其下部河床底的高度H：

；

二，由公式3计算潜坝3开口宽度：

；

三，由公式4、5，计算潜坝3左、右两岸的开口宽度B3：

B3=30=B1+B2，且m=B2/B1=2，得出B1=10m，B2=20m；

四，本实施例潜坝3坝身与拦河坝2坝身所成角度θ=0度，即潜坝3平行于拦河坝2布置；由公式6可知，潜坝3坝顶高程H2=2+1979=1981m。

如图3、图4所示，由本实例无潜坝3时的拦河坝2前淤积泥沙4分布图、布置潜坝3后的拦河坝前淤积泥沙4分布图可知：当按上述计算结果在拦河坝2前布置潜坝3之后，拦河坝2坝身处的泥沙淤积消失，保证了坝后城市蓄水区5的水面清澈。

Claims (2)

1.一种城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法，其特征在于：在所述偏流河道的拦河坝上游侧河道内，按照设计的距离布置潜坝，所述潜坝的坝身两端与河道两岸留有一定距离用于河道过流；通过潜坝对拦河坝上游河道的局部束窄作用，增大潜坝坝身两端的水流流速，改变潜坝至拦河坝区间的泥沙淤积分布规律，即：使得容易产生淤积的拦河坝坝根处的流速增大以减少或消除泥沙淤积；

所述潜坝中点到所述拦河坝坝身之间的垂直距离D、潜坝坝顶相对于其下部河床底的高度H、潜坝坝身左端与河道左岸之间的宽度B1、潜坝坝身右端与河道右岸之间的宽度B2，按照下述公式计算:

公式1；

公式2；

公式3；

公式4；

B3=B1+B2  公式5；

H2= H+H1 公式6；

上式1~6中：

Q是河道上游径流量，exp是指数函数，B3是潜坝开口宽度，B为河道总宽，H1是河床底高程，H2是潜坝坝顶高程。

2.根据权利要求1所述的城市中小型偏流河道潜坝减淤设计方法，其特征在于：所述潜坝坝身纵向中线与所述拦河坝坝身纵向中线逆时针夹角θ= 0º。

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