本發明涉及一種潛壩結構，具體涉及一種用于山區河流彎道型淺灘整治的復式潛壩。

背景技術：

我國西南地區豐富的水運資源對腹地區域的經濟發展具有重要促進作用。西南水運以山區河流為主，具有坡陡流急的特征。河道內分布有石梁、深潭、凸咀，局部形態復雜，水流湍急、流態紊亂，急、險灘并存，對來往船舶的航行造成困擾，嚴重時可能危及生命財產安全。近幾年運量的激增和船舶大型化的發展，對山區航道的通航安全提出了更高的要求。因此針對山區河流急、淺、險灘開展航道整治是必要的。

山區河流灘險眾多，其中的彎道型淺灘具有代表性。請參見圖1，位于河彎處的淺灘11受到彎道環流和掃彎水10的共同作用：彎道環流中的底流12將上游來的卵石推移質泥沙帶向凸岸，造成凸岸淤淺礙航，請參見圖2，凹岸側因面流13頂沖河岸彎頂，形成強烈的掃彎水10，再加上彎道兩岸分布的突咀、石梁等，水流洶險，下行船隊通過此段容易碰撞或者掃尾出現海事事故。若想避免落彎觸礁，船舶需要貼凸岸抱磧而下，但若抱磧過緊又有擱淺之虞。目前對這種彎道型淺灘的整治，采用的技術手段多為疏浚凸岸淺區14，并在凹岸彎道彎頂附近布置丁壩15，平面布置圖見圖3，橫斷面圖見圖4。丁壩的作用為調整水流流向，使頂沖點外移，既改善或消除掃彎水的不利影響，又能加大凸岸淺區的沖刷強度；凸岸淺區的疏浚可以調整斷面流速分布，擴大過水面積，同時擴大船舶的可航水域。實際工程經驗表明，丁壩加淺區疏浚的整治方法能有效改善通航條件，但其施工具有疏挖量大，周期長，對航行干擾較大的缺點。

隨著研究的進一步深入，提出潛壩治灘的方法，如圖5。現有潛壩9的布置主要起以下作用：首先減小了深槽部分的過水面積，將原流經深槽部分的水流擠壓至對岸淺灘部分，調整斷面流速分布以緩解或消除掃彎水；其次，淺灘部分的流速增大，沖刷力度相應提高，有利于維持航道穩定，同時潛壩上游的水位壅高，流速和比降減小，可改善此段船舶航行條件；最后底流受潛壩的攔截，沿潛壩迎水面上升轉為面流，如圖6，能夠緩解或消除回流。在這種彎道型淺灘整治方法中，潛壩的結構形式十分關鍵。

技術實現要素：

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種用于山區河流彎道型淺灘整治的復式潛壩，該復式潛壩結構工程量小、能緩解或消除掃彎水，提高淺灘部分的流速以沖刷淺區，有利于船舶通航。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種用于山區河流彎道型淺灘整治的復式潛壩，所述復式潛壩設置在原始河床上，沿河寬布置，位于凹岸側深槽的上游，所述復式潛壩的壩頂平面由采用坡面連接的壩頂平面A和壩頂平面B組成，所述壩頂平面A靠近彎道凹岸側，所述壩頂平面B處于規劃航道處，所述壩頂平面B的高程為河段設計水位Z減去航道維護水深H，所述壩頂平面A的高程高于所述壩頂平面B的高程。

所述復式潛壩自壩頂至壩底由斜坡連接，迎水面坡度為1:1.5，背水面坡度為1:2.0，所述坡面的坡度為1:2。

在所述迎水面以及所述壩頂面上均設有防護結構。

所述復式潛壩采用散拋塊石結構。

本發明具有的優點和積極效果是：

①通過改變河道斷面過水面積，減小了凹岸側流速，可削弱或消除掃彎水的不利影響；②增大凸岸流速，提高淺區沖刷力度；③潛壩阻擋使部分底流上升轉化為表流，可減弱凹岸側的泡漩水；④不同高程的壩頂平面，保證了航道水深，有利于通航安全；⑤本發明工程量小，節省材料，施工周期短，對航行干擾較小。與現有的彎道型淺灘整治技術相比，本發明在不改變河寬的提前下，通過在凹岸深槽上游布置潛壩的方式調整斷面流速分布，以實現整治目標，具有工程量小，施工期短，對航行干擾較小的特點。

綜上所述，本發明通過采用高低不同的兩段壩頂平面，對工程河段斷面流速分布進行調整，使掃彎水得以緩解，航道淺區沖刷力度得以增加，進而使彎道段通航水流條件得到明顯改善。并且本發明不改變河道寬度，具有工程量小，施工期對航行干擾較小的特點。

附圖說明

圖1是彎道型淺灘平面示意圖；

圖2是圖1的橫斷面示意圖；

圖3是彎道型淺灘丁壩整治平面示意圖；

圖4是圖3的橫斷面示意圖；

圖5是彎道型淺灘潛壩整治平面示意圖；

圖6是圖5的縱剖面示意圖；

圖7是復式潛壩橫斷面示意圖；

圖8是復式潛壩的俯視圖；

圖9是復式潛壩的正視圖。

圖中：1、原始河床，2、壩頂平面A，3、坡面，4、壩頂平面B，5、迎水面，6、背水面，7、凹岸側深槽，8、規劃航道，9、潛壩，10、掃彎水，11、淺灘，12、底流，13、面流，14、疏浚凸岸淺區，15、丁壩。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參見圖5～圖9，一種用于山區河流彎道型淺灘整治的復式潛壩，設置的位置與現有整治技術中潛壩9的設置的位置相同，設置在原始河床1上，沿河寬布置，位于凹岸側深槽7的上游，所述復式潛壩的壩頂平面由采用坡面3連接的壩頂平面A2和壩頂平面B4組成，所述壩頂平面A2靠近彎道凹岸側，所述壩頂平面B4處于規劃航道8處，所述壩頂平面B4的高程為河段設計水位Z減去航道維護水深H，所述壩頂平面A2的高程高于所述壩頂平面B4的高程。

在本實施例中，所述復式潛壩自壩頂至壩底由斜坡連接，迎水面5的坡度為1:1.5，背水面6的坡度為1:2.0，所述坡面3的坡度為1:2。考慮到卵石推移質輸沙對壩體的磨蝕作用，在所述迎水面5以及所述壩頂面上均設有防護結構。所述復式潛壩采用散拋塊石結構，水流作用下的塊石粒徑可按下式計算：

式中：d—塊石等容粒徑(m)；V_f—建筑物處的最大表面流速(m/s)。

為保證散拋塊石的穩定，施工所選取的塊石粒徑應大于以上公式的計算值。

上述復式潛壩的施工需要根據設計要求，考慮壩位附近的水深、流速、波浪等因素對塊石產生的漂移影響。施工期選擇枯水期為佳，分層拋筑潛壩時應同步監測壩位、壩頂高程和坡腳沖刷情況，防止位移、超高和和河床沖刷。

上述復式潛壩的壩長根據設計流量下過流面積及斷面流速分布做初步估算，壩面寬度可根據所處河段的流速選取，通常為2～5m。壩體應砌嵌牢固，做理坡和壩面平整。壩體坡腳依據床面起伏態勢與其平順過渡。山區河流河床沖刷變形幅度較小，故潛壩采取一般性護底措施即可。

本發明的工作原理：

(a)假定上游來流量恒定為Q，深槽附近布置潛壩不會引起水位明顯抬高；

(b)建潛壩前，工程河段的過流面積為S，其中河段左岸淺灘部分過流面積約為1/3S，；右岸深槽段過流面積約2/3S；

(c)建潛壩后，假定潛壩阻水面積約為淺灘過流面積的一半，即1/6S，工程河段過流面積變為5/6S，其中左岸淺灘部分的過流面積仍為1/3S；因潛壩建在深槽段，故右岸深槽段過流面積減小為1/2S；

(d)建潛壩后，受潛壩阻擋損失的流量將分配至淺灘部分與深槽部分，若按照過流面積分配，淺灘部分增加的流量為1/6Q·2/5，流速增加1/5(Q/S),與建潛壩前的斷面平均流速Q/S相比，淺灘段流速增幅達到20％。

盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍的情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。