CN220908298U - 组合式扰流单元和生态护岸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合式扰流单元,包括一个迎水板和两个背水侧板，均为结构相同的防水硬质竖板，其上开设有透水孔，一端开设有竖向插槽，另一端则延伸设置有与竖向插槽相适配的插板，三个防水硬质竖板顺次排列并通过插板与相邻竖向插槽插装配合构成筒状马槎三棱柱体。本实用新型提供的生态护岸，由多组组合式扰流单元构成，其以消减近岸水流能量为主，通过扰流和导流改变水流近岸水量和流态，不改变边岸河床土质条件，对生态影响小，能够改变传统防护回流淘刷基底现象，解决江河堤岸河流堤岸斜冲顶冲段边坡滑塌、应急抢险、河势不稳等问题。

Description

组合式扰流单元和生态护岸

技术领域

本实用新型涉及水利工程中的河道治理、应急抢险领域，尤其是涉及一种组合式扰流单元和生态护岸。

背景技术

江河治理工程中，技术人员会结合不同时期的生产条件，针对水流斜冲、顶冲边岸、堤防、河道游荡摆动段等情况，采取一定的工程防护措施，达到使河道堤岸安全、水流平稳输送的目的。

现有防护体按照结构约束性质可分为刚性和柔性两种，前者多安装在河道平顺段，后者则位于河道的弯曲变形段，以适应堤岸变形。一般来说，刚性防护具有整体性好，抗冲能力强的优点，在约束水流、稳定岸坡、美化环境方面效果明显，但存在适应变形能力差的缺点，容易受河底冲刷变形、背坡土基变形影响，导致断裂、局部垮塌、滑移等，且对河流边岸自然岩土特性改变较大，对自然生态延续不利。柔性防护适应变形能力强，易施工，但是抗冲能力弱，在较大洪水时易发生局部塌落、夹带走失等。

近年来，在城市水景河道治理中，还出现了一些生态防护方式，如植生土袋、木排桩、空心植䓍砖护坡等。

无论上述哪一种防护结构，其防护的原理都是改变河床边岸土质特性，整体加固，依靠自身抵抗冲击或挑流离岸，较少通过防护结构主动改变近岸水流流态，利用河道多泥沙淤积自稳特点，达到稳定防护基底河床以维持总体流势的。

因此，普遍存在如下问题：硬化河床土质边坡，生态性差；稳定以加固边岸为主，局部水流冲刷加剧；工程施工复杂、成本高；工程区河流环境可逆性差。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种组合式扰流单元，同时提供一种生态护岸，具体可采取如下技术方案：

本实用新型所述的组合式扰流单元，包括一个迎水板和两个背水侧板，所述迎水板和背水侧板为结构相同的防水硬质竖板，所述防水硬质竖板上开设有透水孔，防水硬质竖板的一端开设有竖向插槽，另一端则延伸设置有与所述竖向插槽相适配的插板，三个防水硬质竖板顺次排列并通过所述插板与相邻竖向插槽插装配合构成筒状马槎三棱柱体，每个竖向插槽外侧的所述透水孔上则设置有用于固定相邻防水硬质竖板的连接件。

所述透水孔的直径为Φ30mm-50mm，采用矩形或梅花形均匀分布。

所述透水孔的开孔面积占所在防水硬质竖板总面积的26-42%。

所述防水硬质竖板为钢筋混凝土板，其内设置有Φ6@100钢筋网。

本实用新型所述的生态护岸，由上述任一所述组合式扰流单元构成，每个组合式扰流单元均设置在河床上，且所述迎水板均迎水设置，所述背水侧板则位于背水面。

所述组合式扰流单元成排设置在深槽区和近岸滩区，位于深槽区的组合式扰流单元的迎水板与槽边陡坡走向一致，并与水流方向呈30-90°夹角；位于近岸滩区的组合式扰流单元的迎水板与堤岸方向一致。

所述组合式扰流单元沿水平方向连续布置或者分散片状布置，同时在竖向设置有一块或进行多块叠置。

所述组合式扰流单元在深槽区和近岸滩区的水流集中作用区域均至少设置有两排，且近岸滩区的组合式扰流单元排数多于深槽区的组合式扰流单元排数。

本实用新型提供的组合式扰流单元，可以提前预制、现场拼装，其结构稳定、易于拆除，通过井格结构干扰水流进行消能，使近岸水流改变为相对缓流区，并分挑主流，上述井格结构还能够实现落淤自充填，进一步增加结构稳定性。本实用新型提供的生态护岸，由多组组合式扰流单元构成，其以消减近岸水流能量为主，通过扰流和导流改变水流近岸水量和流态，不改变边岸河床土质条件，对生态影响小，能够改变传统防护回流淘刷基底现象，解决江河堤岸河流堤岸斜冲顶冲段边坡滑塌、应急抢险、河势不稳等问题。

本实用新型的工作原理主要包括：

1）紊流能量涡动传递原理

自然界的水流都是紊流状态，其能量是依靠涡动传递的，改变涡动分布状态，就改变了能量的分布。组合式扰流单元从三面多维空间将近岸行进的大涡体分解为小涡体，经进出多次扰动涡体演进，使大涡拟序集中能量向分散均匀化转变，从而减弱大涡集中水流在边岸的出现，防止对河床土体颗粒的超标挟带扰动。

2）控导分流

连续的组合式扰流单元沿水流方向导引水流，防水硬质竖板的透水孔分流部分水体，形成近岸缓流与主流的分区渐变。

3）结构自稳

防水硬质竖板组合后为柱式三角形马槎结构，适应变形，倾倒后功能仍能正常发挥，自稳定性好。

4）生态维持

组合式扰流单元构成的生态护岸不改变河床土质结构，空间均有通透区域，能够保障水生物活动的连续性。

附图说明

图1是本实用新型所述扰流生态护岸的连续布置示意图。

图2是本实用新型所述扰流生态护岸分散片状布置示意图。

图3是图1、图2中防水硬质竖板的结构示意图。

图4是图3所示防水硬质竖板的组合结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型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，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

如图1-3所示，本实用新型所述的生态护岸，由多个组合式扰流单元1构成。每个组合式扰流单元1均包括一个迎水板2和两个背水侧板3，迎水板2和背水侧板3均为防水硬质竖板，可采用钢筋混凝土板、钢板等。本实施例中为结构相同的钢筋混凝土竖板（见图2），内置Φ6@100钢筋网，提前在预制场预制加工。通常情况下，钢筋混凝土竖板均为板体长0.8-1.2m、宽0.5-1m、厚0.1-0.15m的长方体，其上开设有直径为Φ30mm-50mm的透水孔4，透水孔4按照矩形或梅花形均匀分布，其总的开孔面积占所在钢筋混凝土竖板总面积的26-42%。为了实现插装组合，每个钢筋混凝土竖板的一侧竖边靠近边缘处开设有一个竖向插槽5，竖向插槽5长度为0.5m，宽度为0.12-0.17m，距离板边缘的最小边距为5cm；钢筋混凝土竖板相对于竖向插槽5的另一端则延伸设置有与该竖向插槽5相适配的插板6，三个钢筋混凝土竖板顺次排列并通过上述插板6与相邻竖向插槽5插装配合构成筒状马槎三棱柱体，即可构成一个组合式扰流单元1。为了增加牢固性，在每个竖向插槽5外侧的透水孔4上还穿设捆绑有用于固定相邻钢筋混凝土竖板的钢丝绳7（即连接件）。上述组合式扰流单元1的适应变形能力强，抗翻倒性强，即使变形也不影响其对水流的减速效果。

本实用新型所述生态护岸中的每一个组合式扰流单元1均设置在河床上，且迎水板2迎水设置，背水侧板3则位于背水面侧向设置。具体地，位于深槽区M的组合式扰流单元的迎水板2与槽边陡坡走向一致，并与水流方向呈30-90°夹角；位于近岸滩区N的组合式扰流单元1的迎水板2与堤岸方向一致。上述组合式扰流单元1成排设置，且以近岸滩区N为主，深槽区M为辅；可连续布置，也可分散片状布置；可自由组合成直线型、曲线型、长条中空型、半圆围护型等多种形态（见图1、2）。每组组合式扰流单元1的顺水流长度由主流宽度、冲坡保护范围综合判定，宽度由流量、水深综合判定。通常情况下，组合式扰流单元1在深槽区M和近岸滩区N的水流集中作用区域均至少设置有两排，且近岸滩区N的组合式扰流单元1排数多于深槽区M的组合式扰流单元1排数。

施工时，应根据河流河势、来水来沙的分布特征及区域河床地质情况，结合局部冲刷，选定位置及布置方式。主要是选址、分区分组定向、组合式扰流单元选配设计、预制钢筋混凝土竖板、现场安装或吊装等几部分。具体按照以下步骤进行：

1）首先选定河道边岸斜冲、顶冲区，适当居上游起点；

2）确定防护区的分区分组定向位置，布置分区走向；

3）根据选定防护区的水文、地质、出险等情况，设计组合式扰流单元的尺寸和布置图；

4）在工地或预制厂预制钢筋混凝土竖板；

5）对选定位置的河床适当整治，保证其为平整或较缓坡面，之后在旱地进行现场放线、拼接组合式扰流单元，或水中船上吊装安放组合式扰流单元，或抢险时在岸坡投放组合式扰流单元。

具体地，在无水情况下施工，首先进行安放位河床基底粗平整施工，在平整场地上，画线布置每个组合式扰流单元所在的方格，之后按既定位置，对应放置预制钢筋混凝土竖板，调整迎水面的位置，进行拼装；在水中施工时，首先完成组合式扰流单元的拼装，然后从岸上控制放线吊装每个组合式扰流单元。每个区域均按以上顺序施工，直至完成。上述每个画线方格中，均可根据水流情况多层叠放。

本实用新型所述的生态护岸，采用多个组合式扰流单元联合作用的方式，提供了动态干扰水流内部紊动能分布的方法，通过孔状防护板柱体对近岸水流涡动能量的干扰和分解，改变近岸水流体紊动能分布，壅高水面，减弱水流对边岸的冲击破坏实现近岸区域水流量能坦化，缓流落淤，保护边岸，解决了传统防护被动、底部冲淘、生态性不足的问题，能对水体局部作用量化调节。其所使用的组合式扰流单元，结构简单，具有良好的自稳性，以及倾倒后仍能正常工作的性能，可预制、可拼装、易拆除，工程有可逆性，生态性较好。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

Claims (8)

1.一种组合式扰流单元，其特征在于：包括一个迎水板和两个背水侧板，所述迎水板和背水侧板为结构相同的防水硬质竖板，所述防水硬质竖板上开设有透水孔，防水硬质竖板的一端开设有竖向插槽，另一端则延伸设置有与所述竖向插槽相适配的插板，三个防水硬质竖板顺次排列并通过所述插板与相邻竖向插槽插装配合构成筒状马槎三棱柱体，每个竖向插槽外侧的所述透水孔上则设置有用于固定相邻防水硬质竖板的连接件。

2.根据权利要求1所述的组合式扰流单元，其特征在于：所述透水孔的直径为Φ30mm-50mm，采用矩形或梅花形均匀分布。

3.根据权利要求1所述的组合式扰流单元，其特征在于：所述透水孔的开孔面积占所在防水硬质竖板总面积的26-42%。

4.根据权利要求1所述的组合式扰流单元，其特征在于：所述防水硬质竖板为钢筋混凝土板，其内设置有Φ6@100钢筋网。

5.一种生态护岸，其特征在于：由权利要求1-4中任一所述组合式扰流单元构成，每个组合式扰流单元均设置在河床上，且所述迎水板均迎水设置，所述背水侧板则位于背水面。

6.根据权利要求5所述的生态护岸，其特征在于：所述组合式扰流单元成排设置在深槽区和近岸滩区，位于深槽区的组合式扰流单元的迎水板与槽边陡坡走向一致，并与水流方向呈30-90°夹角；位于近岸滩区的组合式扰流单元的迎水板与堤岸方向一致。

7.根据权利要求6所述的生态护岸，其特征在于：所述组合式扰流单元沿水平方向连续布置或者分散片状布置，同时在竖向设置有一块或进行多块叠置。

8.根据权利要求7所述的生态护岸，其特征在于：所述组合式扰流单元在深槽区和近岸滩区的水流集中作用区域均至少设置有两排，且近岸滩区的组合式扰流单元排数多于深槽区的组合式扰流单元排数。