可移動的單向阻尼式潛壩的製作方法

2023-08-02 17:08:06 2

專利名稱:可移動的單向阻尼式潛壩的製作方法
本發明屬於水利工程中用於阻水限流和引流疏竣的水壩。
就阻水限流而言現有的水利工程中多採用建築水壩的方法，現有的水壩如攔水大壩、水閘以及充水橡皮壩等。這類水壩都屬於具有大面積防滲和防衝基礎的固定型水工建築，在阻水限流，尤其在蓄水斷流方面它們有出色的能力。但這些水壩的不足之處是工程量大、投資額大，且有礙於水面交通，尤其在不要求100%阻水限流的場合使用上述水壩，就非常不經濟。
就船槽疏竣而言目前廣泛採用的是挖泥船一類的機械手段，需消耗大量人為提供的能源。用水壩攔蓄一定水量後對河流進行衝淤也是一種方法，但受到自然條件和地理位置的限制，從經濟效益和實用價值的角度出發，事實上是極少採用的，再者，這種方法無法在河流各局部區域進行有效的集中衝淤。隨著水運事業不斷發展，航道、碼頭船槽的清淤問題一直是人們為之煩惱和付出巨大代價的難題。
本發明的目的正是為了克服現有水壩尤其是非截止型水壩及挖泥船一類機械的疏竣工具的上述不足，為水利工程提供一種類似於電子工程中二極體的水工工具，本發明提供了一種概念上全新的，具有單向阻尼，可根據不同時期局部引流疏竣的需要而移位的非截止型裝配式潛水壩。這種可移動的單向阻尼式潛壩(以下簡稱潛壩)結構簡單，造價低廉，全部地面製作，僅由壓樁船水面作業，潛水員水下裝配，這種潛水壩潛在水面下，隨水流方向的變化自動張閉，有效地進行定向阻水限流，與此同時調集水力能進行人為的衝淤疏竣。它存在的全過程無礙於水面交通。
本發明的關鍵是整個潛壩系統是用一個或一個以上的潛壩單體組合而成，這些潛壩單體都有一薄型軟壩體，軟壩體上連接著若干條纜繩的一端，纜繩的另一端分別與若干根用來固定潛壩單體位置的基礎樁上端相連。軟壩體是由軟質纖維類、韌性片塊類及橡膠、尼龍、等一類材料編織、拼制而成，它的外形可以是傘狀(多邊形、弧形)，也可以是袋狀。纜繩是尼龍繩、鋼絲索、金屬鏈等一類韌性物品製成。
與現有技術相比較本發明能調集自然水流中原來使河床無規則變化的水力能，使之有規則地變化，實現對河床的自動整形，為人們利用水力能疏竣，開闢了新途徑;由於本發明無須大面積防衝、防滲基礎，並全部地面製作、壓樁船水面作業、潛水員水下裝配，所以設壩靈活，位移方便，還可免去一般水利工程在上工程前的模擬試驗環節;由於本發明用於小於100%的定向阻水限流，它的設置要避開航道和碼頭的船槽，因此，本發明的存在全過程不會有礙於水面交通，能對防汛排澇、增引上遊來水、改善水質、保持上遊水土等方面發揮綜合治理的效果。綜上所述，本發明結構合理，投資少，見效快，有較高的經濟效益，是一多功能的水工工具。
附圖1是本發明以傘狀壩體為例的一個潛壩單體的結構示意圖，圖中若干根基礎樁(1)的上端拴著若干條連接軟壩體(4)的纜繩(3)，基礎樁(1)分布在水底的恰當位置將軟壩體(4)定位在水下，其下端深深插入水底泥沙層內。為了能在不同方向的水流中使軟壩體(4)可靠地張閉，可以設置一啟張裝置，一般可用浮球(2)經纜繩(3)與軟壩體(4)在水下定位後朝向水面的一側邊沿相連接這樣的結構。
附圖2是若干如附圖1所示的傘狀潛壩單體組合成的可移動的單向阻尼式潛壩的結構及工作原理示意圖。
圖2的A和B分別是可移動的單向阻尼式潛壩在不同水流方向時，所處的設阻狀態與撤阻狀態的示意圖，K-K為A的斷面視圖，P向為A的
視圖。
圖2中(1)是基礎樁，(2)是浮球，(3)是纜繩，(4)是軟壩體。S1為水的緩流區，S2為水的速流區，D1為單位時間內將被淤積的斷面;D2為單位時間內將要被衝除的斷面。
當水流方向從左至右流動時，浮球(2)運動，牽引軟壩體(4)開啟，在水流的衝擊下，軟壩體(4)很快張開鼓足，整個潛壩處於設阻狀態。
當水流方向從右至左流動時，軟壩體(4)受水流壓迫而躺倒，此時該潛壩處於撤阻狀，河流恢復原來的過水斷面，潛壩不起作用。
從K-K剖視圖和P向
視圖中可以看出軟壩體(4)的形狀是多樣的、因地而異的，各個潛壩單體的定位方式也可以是多樣的。
當需要潛壩位移時，只要潛水員下水，解除纜繩(3)與基礎樁(1)的繫結，將軟壩體(4)及其附屬纜繩(3)逐個起上水面，運至須設壩的地區，由壓樁船壓下若干根基礎樁(1)，由潛水員下水再次安裝即可。原處的基礎樁(1)可以暫時不用拔除，留作需要時將軟壩體(4)重新返回使用。
為了有助於對本發明的理解，附圖3與附圖4提供了本發明的兩種較為實用的實施例。
作為本發明在中小型感潮河流上的綜合治理方案實例，附圖3示意了漲潮時可移動的單向阻尼式潛壩，在這類河流中阻水限流時的水下分布情況。這類河流一般多經過港口城市，並多屬非強潮河流，它們所要解決的問題大致有三方面清淤、水源保護和防汛排澇。
漲潮時，潮水從河口湧入河流，所有潛壩單體(5)的壩體頂流張啟，對漲潮水形成一定的區域阻尼。此時主航道(6)和碼頭水域仍然對船隻通行無阻，由此形成小於百分之百的阻水限流格局。並限制了進潮量，壓低了河流各設潛壩區尾部(上遊方向)的平均上升水位，從而在設阻的各水段的過水斷面中，潮流變位能減量為動能增量，產生相對來說的「高速水流」，破壞了泥沙隨潮水往復運動時在該處淤積程度的動態平衡，使該處船槽穩定在一個更深的動態平衡上。
退潮時，流向河口的水流，迫使潛壩單體(5)的壩體躺倒，潛壩單體(5)處撤阻狀態，河流過水斷面復原，先前被削減了的進潮水量很快退完，而退潮時間不變，則勢必有增引上遊來水的趨勢，不會發生漲潮時被衝起的泥沙到河流上遊方向去淤積成災的情況。只要上遊來水不變，或略有增加，河流過水斷面不會縮小。
上述的方案對中小型感潮河流的潮情影響(壓低下遊平均上漲水位，增引上遊來水)一般可以人為控制得較為顯著些。這樣，引導潮能清淤的總效果就會更顯著。這種方案對已被港口城市嚴重汙染的河流中下遊的水質改善和防汛排澇都是有利的。
作為本發明在大型感潮河流及河口海灣的港區水域清淤方案實例，附圖4示意了退潮時潛壩在港區水域(E)附近阻水限流時的水下分布情況。
漲潮時不設阻，潮水按常規猛烈衝刷水域(E)，湧入河流。
退潮時潛壩單體(5)的壩體頂流張啟，對退潮水形成一定的區域阻尼，引導含沙量較高、流速較緩、主要來自上遊的後期退潮水儘可能不流經碼頭及其水域(E)，以減少泥沙在該水域(E)的淤積。只要合理布局潛壩，保證流經水域(E)的平均漲潮流量適當大於流經該處的退潮流量，就能使水域(E)中的船槽深度的動態平衡向更深的方向發展。
上述實施方案對潮情的影響一般甚微，但造成水域(E)的衝淤和止淤效果較大。
權利要求
1.一種可移動的單向阻尼式潛壩，含有若干根基礎樁，其特徵在於有一透水差、薄型的軟壩體(4)，其周圍連接了若干條纜繩(3)，這些纜繩(3)的另一端繫結在固定於水底適當位置的若干根基礎樁(1)上端，將軟壩體(4)定位在水下，構成一潛壩單體(5)，並由一個以上這種潛壩單體(5)組合而成。
2.按照權利要求
1所述的可移動的單向阻尼式潛壩，其特徵在於所述的軟壩體(4)可以是用軟質纖維、韌性片塊、橡膠，經編織拼制而成，其外形可以是傘狀的，也可以是袋狀的。
3.按照權利要求
1、2所述的可移動的單向阻尼式潛壩，其特徵在於所述的纜繩(3)是麻繩、人造纖維繩、鋼絲索、鐵鏈。
專利摘要
可移動的單向阻尼式潛壩屬於水利工程中用於阻水限流，引流疏竣的水壩。該水壩有一薄型軟壩體，隨往複流動的水流作用，在水下產生自動的單向阻尼，它全部可在地面製作，潛水員下水簡單裝配，存在的全過程無礙水面交通。該壩能有效地阻水限流，且可利用自然水流中原來使河床無規則變化的水力能，使之有規則地變化。該壩造價低廉、設壩靈活，移位方便，特別適合對感潮河流的綜合治理及對一些海港的船槽疏竣。
文檔編號E02B7/20GK86103185SQ86103185
公開日1987年1月24日 申請日期1986年5月5日
發明者梁嘉麟 申請人:梁嘉麟導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan