CN86103185A - 可移动的单向阻尼式潜坝 - Google Patents

Abstract

可移动的单向阻尼式潜坝属于水利工程中用于阻水限流，引流疏竣的水坝。该水坝有一薄型软坝体，随往复流动的水流作用，在水下产生自动的单向阻尼，它全部可在地面制作，潜水员下水简单装配，存在的全过程无碍水面交通。该坝能有效地阻水限流，且可利用自然水流中原来使河床无规则变化的水力能，使之有规则地变化。该坝造价低廉、设坝灵活，移位方便，特别适合对感潮河流的综合治理及对一些海港的船槽疏竣。

Description

本发明属于水利工程中用于阻水限流和引流疏竣的水坝。

就阻水限流而言：现有的水利工程中多采用建筑水坝的方法，现有的水坝如：拦水大坝、水闸以及充水橡皮坝等。这类水坝都属于具有大面积防渗和防冲基础的固定型水工建筑，在阻水限流，尤其在蓄水断流方面它们有出色的能力。但这些水坝的不足之处是：工程量大、投资额大，且有碍于水面交通，尤其在不要求100%阻水限流的场合使用上述水坝，就非常不经济。

就船槽疏竣而言：目前广泛采用的是挖泥船一类的机械手段，需消耗大量人为提供的能源。用水坝拦蓄一定水量后对河流进行冲淤也是一种方法，但受到自然条件和地理位置的限制，从经济效益和实用价值的角度出发，事实上是极少采用的，再者，这种方法无法在河流各局部区域进行有效的集中冲淤。随着水运事业不断发展，航道、码头船槽的清淤问题一直是人们为之烦恼和付出巨大代价的难题。

本发明的目的正是为了克服现有水坝尤其是非截止型水坝及挖泥船一类机械的疏竣工具的上述不足，为水利工程提供一种类似于电子工程中二极管的水工工具，

本发明提供了一种概念上全新的，具有单向阻尼，可根据不同时期局部引流疏竣的需要而移位的非截止型装配式潜水坝。这种可移动的单向阻尼式潜坝（以下简称潜坝）结构简单，造价低廉，全部地面制作，仅由压桩船水面作业，潜水员水下装配，这种潜水坝潜在水面下，随水流方向的变化自动张闭，有效地进行定向阻水限流，与此同时调集水力能进行人为的冲淤疏竣。它存在的全过程无碍于水面交通。

本发明的关键是：整个潜坝系统是用一个或一个以上的潜坝单体组合而成，这些潜坝单体都有一薄型软坝体，软坝体上连接着若干条缆绳的一端，缆绳的另一端分别与若干根用来固定潜坝单体位置的基础桩上端相连。软坝体是由软质纤维类、韧性片块类及橡胶、尼龙、等一类材料编织、拼制而成，它的外形可以是伞状（多边形、弧形），也可以是袋状。缆绳是尼龙绳、钢丝索、金属链等一类韧性物品制成。

与现有技术相比较：本发明能调集自然水流中原来使河床无规则变化的水力能，使之有规则地变化，实现对河床的自动整形，为人们利用水力能疏竣，开辟了新途径;由于本发明无须大面积防冲、防渗基础，并全部地面制作、压桩船水面作业、潜水员水下装配，所以设坝灵活，位移方便，还可免去一般水利工程在上工程前的模拟试验环节;由于本发明用于小于100%的定向阻水限流，它的设置要避开航道和码头的船槽，因此，本发明的存在全过程不会有碍于水面交通，能对防汛排涝、增引上游来水、改善水质、保持上游水土等方面发挥综合治理的效果。综上所述，本发明结构合理，投资少，见效快，有较高的经济效益，是一多功能的水工工具。

附图1是本发明以伞状坝体为例的一个潜坝单体的结构示意图，图中若干根基础桩（1）的上端拴着若干条连接软坝体（4）的缆绳（3），基础桩（1）分布在水底的恰当位置将软坝体（4）定位在水下，其下端深深插入水底泥沙层内。为了能在不同方向的水流中使软坝体（4）可靠地张闭，可以设置一启张装置，一般可用浮球（2）经缆绳（3）与软坝体（4）在水下定位后朝向水面的一侧边沿相连接这样的结构。

附图2是若干如附图1所示的伞状潜坝单体组合成的可移动的单向阻尼式潜坝的结构及工作原理示意图。

图2的A和B分别是可移动的单向阻尼式潜坝在不同水流方向时，所处的设阻状态与撤阻状态的示意图，K-K为A的断面视图，P向为A的 视图。

图2中（1）是基础桩，（2）是浮球，（3）是缆绳，（4）是软坝体。S₁为水的缓流区，S₂为水的速流区，D₁为单位时间内将被淤积的断面;D₂为单位时间内将要被冲除的断面。

当水流方向从左至右流动时，浮球（2）运动，牵引软坝体（4）开启，在水流的冲击下，软坝体（4）很快张开鼓足，整个潜坝处于设阻状态。

当水流方向从右至左流动时，软坝体（4）受水流压迫而躺倒，此时该潜坝处于撤阻状，河流恢复原来的过水断面，潜坝不起作用。

从K-K剖视图和P向

视图中可以看出：软坝体（4）的形状是多样的、因地而异的，各个潜坝单体的定位方式也可以是多样的。

当需要潜坝位移时，只要潜水员下水，解除缆绳（3）与基础桩（1）的系结，将软坝体（4）及其附属缆绳（3）逐个起上水面，运至须设坝的地区，由压桩船压下若干根基础桩（1），由潜水员下水再次安装即可。原处的基础桩（1）可以暂时不用拔除，留作需要时将软坝体（4）重新返回使用。

为了有助于对本发明的理解，附图3与附图4提供了本发明的两种较为实用的实施例。

作为本发明在中小型感潮河流上的综合治理方案实例，附图3示意了涨潮时可移动的单向阻尼式潜坝，在这类河流中阻水限流时的水下分布情况。这类河流一般多经过港口城市，并多属非强潮河流，它们所要解决的问题大致有三方面：清淤、水源保护和防汛排涝。

涨潮时，潮水从河口涌入河流，所有潜坝单体（5）的坝体顶流张启，对涨潮水形成一定的区域阻尼。此时主航道（6）和码头水域仍然对船只通行无阻，由此形成小于百分之百的阻水限流格局。并限制了进潮量，压低了河流各设潜坝区尾部（上游方向）的平均上升水位，从而在设阻的各水段的过水断面中，潮流变位能减量为动能增量，产生相对来说的“高速水流”，破坏了泥沙随潮水往复运动时在该处淤积程度的动态平衡，使该处船槽稳定在一个更深的动态平衡上。

退潮时，流向河口的水流，迫使潜坝单体（5）的坝体躺倒，潜坝单体（5）处撤阻状态，河流过水断面复原，先前被削减了的进潮水量很快退完，而退潮时间不变，则势必有增引上游来水的趋势，不会发生涨潮时被冲起的泥沙到河流上游方向去淤积成灾的情况。只要上游来水不变，或略有增加，河流过水断面不会缩小。

上述的方案对中小型感潮河流的潮情影响（压低下游平均上涨水位，增引上游来水）一般可以人为控制得较为显著些。这样，引导潮能清淤的总效果就会更显著。这种方案对已被港口城市严重污染的河流中下游的水质改善和防汛排涝都是有利的。

作为本发明在大型感潮河流及河口海湾的港区水域清淤方案实例，附图4示意了退潮时潜坝在港区水域（E）附近阻水限流时的水下分布情况。

涨潮时不设阻，潮水按常规猛烈冲刷水域（E），涌入河流。

退潮时潜坝单体（5）的坝体顶流张启，对退潮水形成一定的区域阻尼，引导含沙量较高、流速较缓、主要来自上游的后期退潮水尽可能不流经码头及其水域（E），以减少泥沙在该水域（E）的淤积。只要合理布局潜坝，保证流经水域（E）的平均涨潮流量适当大于流经该处的退潮流量，就能使水域（E）中的船槽深度的动态平衡向更深的方向发展。

上述实施方案对潮情的影响一般甚微，但造成水域（E）的冲淤和止淤效果较大。

Claims (3)

1、一种可移动的单向阻尼式潜坝，含有若干根基础桩，其特征在于有一透水差、薄型的软坝体(4)，其周围连接了若干条缆绳(3)，这些缆绳(3)的另一端系结在固定于水底适当位置的若干根基础桩(1)上端，将软坝体(4)定位在水下，构成一潜坝单体(5)，并由一个以上这种潜坝单体(5)组合而成。

2、按照权利要求1所述的可移动的单向阻尼式潜坝，其特征在于所述的软坝体（4）可以是用软质纤维、韧性片块、橡胶，经编织拼制而成，其外形可以是伞状的，也可以是袋状的。

3、按照权利要求1、2所述的可移动的单向阻尼式潜坝，其特征在于所述的缆绳（3）是麻绳、人造纤维绳、钢丝索、铁链。

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