CN1211538C - 用于水土流失控制和岸防工事的方法以及用于水土流失控制和岸防的结构 - Google Patents

Abstract

一种用于土壤侵蚀控制工事的方法，其能够通过使用钢缆和钢网而不需要大量的建设劳力和巨大成本来防止峡谷的床和岸免受山洪的侵蚀。该方法包括以下步骤：将至少两根纵向缆索(1)直接或间接地固定到固定物(2)上；通过使用至少两根间隔适当距离的横向缆索(5)来将许多个纵向缆索彼此固定；通过使用所述纵向缆索和连接到这些纵向缆索上的横向缆索或者锚固缆索将至少两张网(3)锚固住，其中该网(3)的数目对应于横向缆索的数目，通常使这些网与水流相对，从而这些网在从上游侧到下游侧的方向上以适当的间隔布置在山洪中。

Description

用于水土流失控制和岸防工事的方法 以及用于水土流失控制和岸防的结构

技术领域

本发明涉及一种容易且有效地对位于山间的山洪、河流等构筑水土流失控制和岸防工事且不会毁坏自然环境的方法和结构。

背景技术

山洪、溪流或河流的河床(下面称作“山洪河床”)往往受到由水流带来的泥沙和石头的侵蚀。尤其是在洪水泛滥的情况下，会产生迅速且强大的沙子和石头崩坍，并且它会极大地毁坏山洪河床。如果对这些侵蚀不采取任何措施的话，则山洪岸、河岸或堤岸(下面仅被称为“岸”)的底部会受到深深的破坏，并且山洪河床受到破坏。这使得该岸崩塌，因此使得大量泥土、沙子等沉积在该山洪河床上。这就进一步增加了产生沙子和石头崩坍的危险。

一般来说，为了防止山洪的岸和河床由于这种沙子和石头的崩坍而导致的塌陷，在流域中构筑了山洪工事例如拦沙坝工事、巩固工事、岸防工事等。

很久以前就已经广泛构筑的拦沙坝(坝)工事是在山洪河床上以适当的间隔横向于山洪设置一系列坝、栅栏等以使得泥土、沙子和砾石沉积在这一系列坝等的上游并且使山洪河床上升并巩固，从而削弱了水流以及任意沙石崩坍的力量。

巩固工事是通过使用砾石或混凝土来巩固山洪河床。岸防工事是用混凝土等覆盖岸的侧壁。通过进行这些工事，从而可以保护山洪的河床和岸不会被侵蚀。

但是，山洪河床在其流域中延伸过很长的距离，并且在它抵达下游时变得更加宽阔。因此，如果采用传统的方法来巩固山洪河床以削弱水流的力量的话，则必须构筑许多大型坝，并且岸的侧壁必须覆盖混凝土。由于这需要非常巨大的劳力和费用，所以这是一个问题。

本发明想要解决这个问题。本发明的目的在于提供一种通过使用钢缆和钢网来构筑用于防止山洪的河床和岸被侵蚀的工事的方法，其不需要大量的劳力或巨大的成本。由于钢网对水流以及类似的下流物的阻力较小，但是它对试图使它上升的任何力的阻力很大，所以它对解决该问题非常有效。

发明概述

为了解决上述问题，本发明的一个方面是一种用于防止山洪河床被侵蚀的水土保持工事的方法，它包括以下步骤：将至少两根纵向缆索直接或间接固定在固定物上(固定位置或地方)；通过至少两根横向缆索在适当的间隔处连接这些纵向缆索；并且提供至少两张网，该网的数目对应于横向缆索的数目，并且通过纵向缆索和横向缆索锚固住所述至少两张网，或者通过纵向缆索和连接在纵向缆索上的锚固缆索锚固住所述至少两张网，从而这些网在水流方向上以适当的间隔设置，并且这些网面向水流。

固定物可以是树木、岩石或人工结构体。

将纵向缆索间接固定在固定物上的步骤可以包括通过辅助缆索连接两个固定物以及将纵向缆索连接在辅助缆索上的步骤。

另外本发明的用于水土保持工事的方法可以包括将栅栏部件连接在这些网和/或纵向以及横向缆索上的步骤。每个栅栏部件可以是一系列由填充有石头的长条形蛇腹式铁丝网连接的混凝土构件。

本发明的另一个方面是一种用于保护岸、河堤、堤坝等不会被侵蚀的岸防工事的方法，该方法包括以下步骤：沿着山洪的岸、河堤、堤坝或者其外侧设置至少两个固定物；提供一张网，从而该网沿着山洪的水流方向延伸，并且将该网的上侧连接在固定物上，从而该网悬挂在岸、河堤或堤坝的表面上；并且将网的下侧固定在设在山洪河床上的第二固定物上。

第一固定物可以是人工结构体或树木，并且第二固定物可以是人工结构体或岩石。

本发明用于构筑岸防工事的方法还可以包括以下步骤：将至少两根纵向缆索直接或间接连接在第三固定物上，并且通过纵向缆索和连接在该纵向缆索上的锚固缆索来锚固该网。第三固定物可以是树木、岩石或人工结构体。

本发明的又一个方面是一种用于防止山洪的河床和岸被侵蚀的水土保持以及岸防工事的方法，该方法包括以下步骤：将至少两根纵向缆索直接或间接固定在第一固定物上；设置至少两张网，从而这些网在山洪的水流方向上以适当的间隔设置，并且通过纵向缆索以及与这些纵向缆索相连的锚固缆索来锚固这些网，从而这些网面向水流；沿着山洪岸或其外侧设置至少两个第二固定的固定物；将这些网的上侧固定在第二固定物上，从而这些网悬挂在山洪岸的表面上；并且将这些网的下侧连接在设在山洪河床上的第三固定物上或者连接在其中一根纵向缆索上。

用于构筑水土保持以及岸防工事的方法可以包括以下步骤，在将这些网的上侧固定在第二固定物之前设置锚固在第二固定物和第三固定物或者其中一根纵向缆索之间的辅助部件。该辅助锚固部件可以是一种使用木杆、混凝土杆或塑料杆的杆帘或栅栏形式的覆盖件，或者可以是一张布。

第一固定物可以是树木、岩石或人工结构体；第二固定物可以是人工结构体或树木；并且第三固定物可以是人工结构体或岩石。

根据本发明，由于由钢网制成的锚固部件用作山洪河床和/或岸等以便进行水土保持和/或岸防，所以它们能够保护山洪河床和岸等，且无须大量的劳动或巨大的费用。

附图的简要说明

图1为本发明的第一实施方案的示意图，即一种用于水土保持工事的结构；

图2为本发明的第二实施方案的示意图，即一种用于水土保持工事的结构；

图3为本发明的第三实施方案的示意图，即一种用于岸防工事的结构；

图4为本发明的第四实施方案的示意图，即一种用于岸防工事的结构；

图5为本发明的第五实施方案的示意图，即一种用于水土保持以及岸防工事的结构；

图6为本发明的第六实施方案的示意图，即一种用于水土保持以及岸防工事的结构。

优选实施方案的详细说明

现在参照附图对本发明的优选实施方案进行说明。在这些实施方案中，使用钢缆和钢网等(由钢丝或铁丝制成的网等，在下面被称为“网”)以便容易且有效地保护山洪河床不受侵蚀。

在图1和2中说明了本发明的第一实施方案即一种用于水土保持工事的构筑方法和结构。

图1为第一实施方案的结构的示意图，显示出用于水土保持工事的构筑方法和结构。图1显示出多根纵向缆索1、两个固定物(在该实施方案中为树木)2、两个要被锚固的部件3、辅助缆索4以及两根横向缆索5。

纵向缆索1连接在辅助钢缆4上，该缆索4固定在位于相对的河堤或岸处的固定物2上。因此纵向缆索1通过辅助缆索4固定在固定物2上。每个要被锚固的部件3为网，该网是本发明的特征部分，并且该网与纵向缆索1(在该实施方案中为三根缆索)以及一根横向缆索5连接用来覆盖山洪河床。

在本发明中，纵向缆索1、辅助缆索4、横向缆索5以及要被锚固的部件3的材料并不限于特定的一种材料，其可以是任意一种具有所要求强度并且耐久的尤其是防水的材料。例如，纵向缆索1、辅助缆索4以及横向缆索5可以是钢缆，并且这些网可以是钢丝网。如果这些网被正确锚固的话，则从市场可以买到的钢缆和钢丝网的强度足以用这些钢缆来锚固住这些网，从而这些钢缆没有受到任何自然力的剪切，或者从而锚固的部件不会在自然力的作用下偏移很大，以使得大量沉积在该部件中的石头下流。

这些缆索可以选自由JIS G 3525等所规定的那些缆索，这些缆索根据它们的表面有或没有经过处理以及它们的绞合方法和它们的直径而具有各种不同的断裂强度。因此，可以通过考虑各种条件例如在要构建本发明的结构的地方中的沙子、砾石和石头的尺寸、山洪的水流速度等来选择这些缆索。

可以使用完全固定或不可移动的树木或岩石或者人工结构体例如混凝土构件来作为固定物2。

在该实施方案中，使用树木作为固定物2。用作固定物的这些树木不必是大树木，但是它们必须是具有广泛延伸到一定程度的根部的树木。如果对两棵树木(如在该实施方案中一样)的强度是否足以支承本发明的结构存在疑问的话，则可以将辅助缆索4连接在两棵以上的树木上。该措施可以应用在下面所述的其它实施方案上。特别是，树木可以有效地用作在用于山洪的水土保持以及岸防工事中的固定物2。

可以以任意已知的方式例如通过环绕树木、通过将它系在树木上以及通过使用紧固件来将辅助缆索4固定在固定物2上。可以使用已知的夹具等来方便地将纵向缆索1和辅助缆索4连接在一起。另外，可以使用任何已知的方法用纵向缆索锚固住要被锚固的部件3。总之，如果能够利用缆索的理想强度并且如果被锚固的部件和在山洪河床中的沙子和石头不会向下流，则可以使用任何方法。

一般来说，沙子从山洪河床中流出，并且在那里沉积有许多大大小小的坚硬砾石。在该实施方案中，用一些作为被锚固部件3的网来覆盖山洪河床以使砾石停止向下流，从而形成天然稳定的山洪河床，同时连接在稳定固定物上的纵向缆索1设置在山洪的里面和外面并且通过横向缆索5彼此相连，从而通过这些纵向和横向缆索1、5来锚固并固定这些网。

虽然被捕获在这些网中的砾石、沙子和石头的尺寸和形状不同并且不是一致的，但是如果正确地选择网眼尺寸的话则几乎所有砾石等将啮合网的网眼。因此，在总体上大大地限制了砾石等的向下流动。另外，一旦这些网安装好了，则从上游流下的其他砾石沉积在这些网上。因此由这些网覆盖的砾石等进一步固定在山洪河床上，从而形成稳定的山洪河床。如果需要形成更稳定的山洪河床的话，则可以重叠该结构的两张或多张网。在那种情况下，必须增加作为固定物的树木的数量。

根据该实施方案，上述结构防止沉积在山洪河床中的砾石向下流，从而使得山洪河床稳定并且防止它被侵蚀。

如果在安装了这些网的山洪河床中的砾石数量少于所要求的数量，则可以人工地将岩石、木材等放置在那里。

图2为本发明第二实施方案的示意图，用来说明用于山洪或河流的水土保持工事的方法和结构。该第二实施方案与第一实施方案的不同之处在于，固定物2位于山峰一侧上，并且使用了栅栏部件6来代替辅助缆索4，用于通过纵向缆索1锚固住要被锚固的部件3。

在图2中，纵向缆索1与以适当的间隔连接到该纵向缆索1上的横向缆索5锚固住这些部件(网)3。锚固住部件3的纵向缆索1与位于山峰的一侧上的固定物连接，山洪或河流在该山峰侧旁边流过。纵向缆索可以在位于山腰处的固定物之外延伸，并且延伸过山顶，从而它们还可以固定在位于该山的相反侧(未示出)上一个可选的固定物或多个固定物上。

可用作固定物2的人工结构体的尺寸、位置、材料等可以根据具体情况来选择。由于可能存在没有合适树木或者可用作固定物的树木数量不够的情况，因为是在固定位置处所具有的树木数量不够的陡峭峡谷上，所以建议使用这样的安装固定物2例如立方形或圆柱形混凝土构件等。

如果认为在第一实施方案中仅仅使用网不足以防止在网中的砾石由于山洪的快速水流而向下流的话，则可以在这些网的上表面上面或下表面下面垂直于山洪的水流设置厚重的栅栏部件6。每个栅栏部件6可以是一系列由填充有石头的长条形蛇腹形铁丝网连接的混凝土构件，并且它可以通过这些网和/或纵向和横向缆索1、4被锚固以更有效地防止这些砾石向下流。

如果只设有一个栅栏部件6的话，则许多砾石将固定在它那里，并且在一根或多根纵向缆索上会施加过大的负载。为了防止这个问题，最好沿着山洪以适当的间隔安装多个栅栏部件并且将它们锚固在这些网或纵向缆索上。

根据本发明的第一和第二实施方案，可以完全或部分巩固宽大的山洪河床。可以考虑到，实施这些实施方案的工事不会产生环境掠夺。另外，由于在山洪河床覆盖这些网之后，由这些砾石形成的几乎所有的凹形和凸形的形状可以被保持住，则这种山洪河床还能够削弱山洪的水流的力量。

另外，根据本发明，容易防止正好位于坝、栅栏等下游的山洪河床受到迅速下落的水流的水压的侵蚀(即，防止“侵蚀现象”)。

可以使用山脊、树木、人工结构体和坝来提供稳定的固定物，它可以以和使用缆索的拦沙坝等相同的方式承受施加在纵向缆索上的巨大张力，如在一篇现有技术文献(日本专利申请No.10-519215或WO98/17869)中所披露的一样。该现有技术文献的内容在这里被引用作为参考。

如果只使用一个要被锚固的部件3，则该部件必须较长。因此，最好使用两个或多个部件，并且沿着从上游到下游的方向设置它们。这些要被锚固的部件3可以通过联结缆索(未示出)相连。在那种情况下，石头等可以在这些部件之间流动。但是，作用在这些部件上的力得到分布。因此这个分布防止了本发明的结构塌陷。

现在参照图3和4对本发明用于山洪岸、河岸或堤岸的岸防工事的方法和结构的其他实施方案进行说明。

图3为本发明用于构筑岸防工事的方法和结构的示意图。在图3中，作为要被锚固的网3在它们的顶侧处连结在设在山洪的岸处的稳定固定物7(或堤岸的外面)上，从而这些网悬挂在山洪的表面上，并且在它们的下侧处连结在位于山洪河床中其他固定物7′上，从而这些网固定在该表面上。固定物7′可以是重物，例如岩石，只要它们能够用作固定物。

在该第三实施方案中，该结构的目的在于保护岸。因此被锚固件3沿着岸边布置。换句话说，这些网3的纵向方向与山洪的流动方向平行。

由于岸具有各种形状，所以网的形状可以是与岸形状一致的形状。如果这些网目的在于保护如上所述的岸的话，则这些网优选是沿着山洪布置的较长的网。

根据该第三实施方案，在将这些网设置覆盖在该表面上之后，沙子、石头和砾石便沉积在这些网的背面的后面和周围。这些砾石等不会向下流，因此有效地防止了岸被侵蚀。

如果通过上述方法没有将这些网充分固定在岸上(例如，如果岸的土壤是柔软的泥土，或者如果水流的速度很大)，则必须设置一些其它的固定物2。在那种情况下，可以选择位于岸边的两棵或多棵树作为固定物2，并且可以将纵向缆索连结在这些固定物2之间。纵向缆索可以锚固住部件3，从而被锚固的部件悬吊在岸的表面上。

图4为用于阐述本发明用于岸防工事的方法和结构的第四实施方案的示意图。该第四实施方案类似于第三实施方案，但是不同之处在于使用纵向缆索1来将部件3固定在固定物上。

在第三实施方案(图3)的方法中，在洪水的情况下，网后面的沙子和砾石将会在大量迅速流动的水的作用下向下流动。为了防止这个问题，已经想到使用在第一实施方案(图1)中所使用的纵向缆索1。

在图4中，由于纵向缆索1连结在固定在稳定的或不可移动的固定物(树木)上的辅助缆索4上，所以纵向缆索1通过辅助缆索4固定在固定物2上。沿着山洪布置的纵向缆索设置在山洪的水中或者在位于其上的空间中。与在第一实施方案中的那些类似的要被锚固的物体3通过纵向缆索1和锚固缆索8被锚固住。因此这些部件3更牢固地固定在岸上。

根据本发明的这个方法，由于岸的底部(包括堤岸)被有效保护不受侵蚀，所以该岸被保护免受侵蚀和塌陷。

图5的示意图显示出本发明用于水土保持工事以及岸防工事的方法和结构的第五实施方案。图5中的结构具有图1中所示的结构和图3中所示的结构。

在图5中，用来保护山洪河床的要被锚固的两个部件3连接在纵向缆索1和锚固缆索8上，而用来保护岸的要被锚固的两个其它部件3在它们的顶侧与固定物7连接，并且在它们的下侧处与位于山洪河床中的其中一根纵向缆索1或固定的固定物7′(可以用作固定物的重物，例如岩石)连接。

因此，根据该实施方案的方法，通过使用用于锚固不仅用于山洪河床的部件3而且用于岸的部件3的纵向缆索1，从而山洪河床和岸都受到更稳定的保护。

图6为本发明用于水土保持工事和岸防工事的第六实施方案的示意图。在该第六实施方案中，其结构几乎和在第五实施方案中的结构相同，但是不同之处在于，被锚固的辅助部件9在用来保护岸的两个被锚固部件3覆盖它之前或之后覆盖着岸。

在第五实施方案(图5)中，如果岸的土壤为易碎的，则该岸可以被流过网3(部件)的水流侵蚀。为了防止这种情况发生，已经想到在要被锚固的部件3之前或之后的位置处使用要被锚固的辅助部件9。

在图6中，每个要被锚固的辅助部件9具有两根将位于部件9上方的两个固定物7连接在其中一根纵向缆索1上的缆索，以及多根以预定的间隔垂直地连接在这两根缆索上的木杆。木杆的长度优选大于该两根缆索的距离，从而使它们牢牢地连接在这两根缆索上。

在用于覆盖岸的要被锚固的部件3被设置之前或之后，将要被锚固的辅助部件9设置在岸的表面上。

根据该实施方案，由于要被锚固的辅助部件9和要被锚固的部件3都覆盖着岸，所以即使其土壤是易碎的，该岸也受到很好的保护以不受侵蚀。

每个辅助部件9的木杆可以用类似于第二实施方案中的栅栏部件6的栅栏部件代替，它由耐腐蚀材料或混凝土或塑料杆制成。虽然在图6中所示的辅助部件9是一种杆帘形式的覆盖件，但它可以是尺寸与要被锚固部件3相同的布。可以使用任意可以保护岸的材料来用于所述覆盖件或片材。

根据本发明用于水土保持以及岸防工事的方法的这个实施方案，由于使用钢网来保护山洪河床和岸，所以植物可以在这些网的网眼中生长。因此，该结构可以更牢靠地保护床和岸不受侵蚀，并且可以近似具有自然条件下的岸的外貌。

根据本发明用于水土保持以及岸防工事的方法的这个实施方案，由于使用网作为要被锚固的部件，所以可以根据山洪河床和岸的土壤以及山洪的速度来适当地选择这些网的网眼尺寸，以便控制侵蚀并且接近山洪在其自然条件中的外貌。

Claims (13)

1.一种用于控制山洪和防止山洪河床不受侵蚀的方法，包括以下步骤：

将至少两根纵向缆索固定在至少一个固定物上；

通过至少两根横向缆索以适当的间隔连接这些纵向缆索；

设置至少两张网，网的数目对应于横向缆索的数目；以及

通过所述纵向缆索和横向缆索将所述至少两张网锚固住，从而(i)这些网以适当的间隔布置在山洪的水流方向上，并且(ii)每张网设置在山洪河床上，从而网的网眼与山洪河床上的砾石以及来自网的上游区域的砾石啮合。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个固定物为树木、岩石和人工结构体中的一种。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述纵向缆索通过辅助缆索固定到两个固定物上。

4.一种用于控制山洪和防止山洪河床不受侵蚀的方法，包括以下步骤：

将至少两根纵向缆索固定在至少一个固定物上；

设置至少两张网；以及

通过所述纵向缆索和连接在这些纵向缆索上的锚固缆索将所述网锚固住，从而(i)这些网以适当的间隔布置在山洪的水流方向上，并且(ii)每张网设置在山洪河床上，从而网的网眼与山洪河床上的砾石以及来自网的上游区域的砾石啮合。

5.一种用于控制山洪和防止山洪河床不受侵蚀的结构，它包括：

至少一个固定物；

至少两根连接在所述至少一个固定物上的纵向缆索；

至少一根以适当的间隔连接所述纵向缆索的横向缆索；以及

至少一张网，该网的数量对应于横向缆索的数量，该网被所述纵向缆索和横向缆索锚固住，从而(i)所述至少一张网以适当的间隔布置在山洪的水流方向上，并且(ii)所述至少一张网设置在山洪河床上，从而网的网眼与山洪河床上的砾石以及来自网的上游区域的砾石啮合。

6.如权利要求5所述的结构，其中，所述至少两根纵向缆索直接连接在所述至少一个固定物上。

7.如权利要求5所述的结构，还包括至少一个连接在所述至少一张网上的栅栏部件。

8.如权利要求7所述的结构，其中，所述至少一个栅栏部件是一系列由填充有石头的长条形蛇腹形铁丝网连接的混凝土构件。

9.一种用于控制山洪和防止山洪河床不受侵蚀的结构，它包括：

至少一个固定物；

至少两根连接在所述至少一个固定物上的纵向缆索；

至少一张网；以及

锚固缆索，用于把所述至少一张网连接到所述纵向缆索上，从而(i)所述至少一张网以适当的间隔布置在山洪的水流方向上，并且(ii)所述至少一张网设置在山洪河床上，从而网的网眼与山洪河床上的砾石以及来自网的上游区域的砾石啮合。

10.一种用于控制山洪和防止山洪河床和岸不受侵蚀的方法，包括以下步骤：

将至少两根纵向缆索固定在至少一个第一固定物上；

通过所述纵向缆索和连接到该纵向缆索上的锚固缆索锚固住至少两张第一网，从而(i)该第一网以适当的间隔布置在山洪的水流方向上，并且(ii)每张第一网设置在山洪河床上，从而网的网眼与山洪河床上的砾石以及来自网的上游区域的砾石啮合；

在山洪的侧边设置至少两个稳定的第二固定物；

将至少两张第二网在其上侧处连接到所述第二固定物上，从而该第二网悬挂在岸的表面上；以及

将所述第二网在其下侧处连接到第三固定物上，该第三固定物固定在岸、山洪河床和任一根所述纵向缆索中的至少一个上。

11.一种用于控制山洪和防止山洪河床和岸不受侵蚀的结构，它包括：

至少一个第一固定物；

至少两根连接在所述至少一个第一固定物上的纵向缆索；

至少一张第一网，其被所述纵向缆索和连接在这些纵向缆索上的锚固缆索锚固住，从而(i)所述至少一张第一网以适当的间隔布置在山洪的水流方向上，并且(ii)所述至少一张第一网设置在山洪河床上，从而网的网眼与山洪河床上的砾石以及来自网的上游区域的砾石啮合；

至少两个设置在山洪的侧边的稳定的第二固定物；

至少一张第二网，该第二网在其上侧处连接到所述第二固定物上，从而该至少一张第二网悬挂在岸的表面上；以及

第三固定物，该第三固定物固定在岸、山洪河床和任一根所述纵向缆索中的至少一个上，用于固定所述至少一张第二网的下侧。

12.如权利要求11所述的结构，还包括被锚固在所述第二固定物和第三固定物之间的辅助部件，该辅助部件是一张布和一杆帘形式的覆盖件中的一种。

13.如权利要求11所述的结构，其中，所述第一、第二和第三固定物为树木、岩石和人工结构体中的一种。

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