感潮河段間錯壓腳束形生態河道的製作方法
2023-04-24 11:13:51 4
感潮河段間錯壓腳束形生態河道的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種感潮河段間錯壓腳束形生態河道，包括由兩側堤岸圍成的河道本體，所述河道本體上設有若干拋石壓腳堆，所述各拋石壓腳堆沿堤岸方向間錯布置，使河道本體內形成「S」型的河槽。本發明通過河道本體內間錯布置的拋石壓腳堆，可達到在小流量，特別是感潮河段、往復潮流工況下，把河槽束窄成「S」型，加大河槽流速及水深，豐富水流流態，提供更多樣的堤岸腳動植物棲息環境，改善河道生態景觀效果。本發明可應用於小流量工況下的河流整治。
【專利說明】感潮河段間錯壓腳束形生態河道
【技術領域】
[0001]本發明涉及河道整治，特別是涉及一種小流量工況下的感潮河段間錯壓腳束形生態河道。
【背景技術】
[0002]壓腳是河道整治設計中防止堤腳淘刷、保障堤岸安全的重要措施，目前公知的壓腳為拋石壓腳，亦稱為拋石壓腳帶，沿堤岸腳呈帶狀分布。拋石壓腳帶分為平河床和高河床兩種基本形式，各有其適用性和局限性。
[0003](I)平河床拋石壓腳帶:其拋石面與河床高程一致，拋石呈連續扁平帶狀設置於堤岸腳，尺寸根據堤岸條件而定，通常厚度0.5?1.0m,寬度1.5?2.5m，拋石帶後抵堤岸擋牆腳。由於拋石面與設計河床等高，本壓腳方式在起到防止洪水對堤岸腳淘刷、防止堤腳凌空、壓重堤腳防滑移等功能的情況下，對水流無阻礙，但由於堤腳水流流速慢，往往在堤腳拋石帶上形成淤泥岸灘，覆蓋拋石帶，小流量工況下，水流呈淺碟狀在河床中部流動，景觀單調，水深淺，流速慢，流態單一，拋石帶浸沒與水面之下，與外界水體交換量較小，故其生態景觀效果差。
[0004](2)高河床拋石壓腳帶:在部分地質條件較差的河段，特別是在利用舊堤岸結構加固改造的情況下，由於顧忌開挖堤腳再拋石工法，可能損害堤岸安全，往往直接沿堤腳拋石或者幹砌石形成連續帶狀壓腳。該方法雖然增加了堤岸腳配重，但存在小流量下，水流被束窄成近於直線狀在河床中部流動，枯水時景觀單調，加之水流流程短，流態單一，此外，拋石間縫隙過大，對水體無過濾淨化功能，故其生態景觀效果差。
【發明內容】
[0005]為了克服上述技術問題，本發明的目的在於提供一種改善河道生態景觀效果的感潮河段間錯壓腳束形生態河道。
[0006]本發明所採用的技術方案是:
一種感潮河段間錯壓腳束形生態河道，包括由兩側堤岸圍成的河道本體，所述河道本體上設有若干拋石壓腳堆，所述各拋石壓腳堆沿堤岸方向間錯布置，使河道本體內形成「 S 」型的河槽。該河道的結構除了在保障堤岸壓腳防水流淘刷、配重防滑移基本功能的情況下，摒棄傳統拋石壓腳連續帶狀布置的思維，在堤岸間採用間錯式拋石壓腳堆，使得小流量工況下，水流沿間錯的拋石壓腳堆間呈舒緩的「S」形蜿蜒流動，流程得以加長，流速加快，從而刷深了中部河槽，形成「S」形河槽。水流在「S」形河槽中不斷改變方向，流態更加豐富。而拋石壓腳堆間的堤腳則由於水流速度低，在壓腳堆與堤腳間形成近於三角形的淤積區，大部分時間浸於水下的淤積區與水下河槽及間斷出露的拋石堆共同形成生態豐富的河道，較之連續的拋石壓腳帶，可形成更豐富的動植物棲息環境。
[0007]作為上述技術方案的進一步改進，所述每個拋石壓腳堆順堤岸方向布置長度為堤岸高的0.5?2倍。[0008]作為上述技術方案的進一步改進，所述同側堤岸相鄰的拋石壓腳堆間距為1.5?3倍堤岸聞。
[0009]作為上述技術方案的進一步改進，所述每個拋石壓腳堆垂直堤岸的寬度為河道本體寬度的1/4?1/3。
[0010]作為上述技術方案的進一步改進，所述拋石壓腳堆高於河道的低潮位。
[0011]作為上述技術方案的進一步改進，所述拋石壓腳堆頂高程低於河道平均高潮水位的 10 ?20cm。
[0012]作為上述技術方案的進一步改進，所述拋石壓腳堆的拋石縫隙填充砂性土。由於在感潮河段，河道水位每天在高潮位和低潮位間往復循環升降，對束窄的「S」形河道不斷進行衝刷的同時，間錯式的拋石壓腳堆會不斷浸沒和出露於水面，壓腳堆中填充砂性土後，砂性土中的孔隙會在不斷漲潮浸沒時吸收水，落潮出露時緩慢滲出水，起到過濾功能；同時砂性土的填充還可增加拋石壓腳堆的重量，利於進一步增強堤岸穩定性。
[0013]作為上述技術方案的進一步改進，所述砂性土的滲透係數介於I?5m/d。
[0014]本發明的有益效果是:本發明通過河道本體內間錯布置的拋石壓腳堆，可達到在小流量，特別是感潮河段、往復潮流工況下，把河槽束窄成舒緩的「S」形，加大河槽流速及水深，豐富水流流態，提供更多樣的堤岸腳動植物棲息環境，改善河道生態景觀效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖和實施方式對本發明進一步說明。
[0016]圖1是本發明的平面布置圖；
圖2是圖1中的A向剖面圖；
圖3是圖1中的B向剖面圖。
[0017]圖中，I為堤岸，2為拋石壓腳堆，3為砂性土，4為平均高潮水位，5為平均低潮位，6為設計洪水位。
【具體實施方式】
[0018]如圖1-圖3所示的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，包括由兩側堤岸I圍成的河道本體，河道本體上設有若干拋石壓腳堆2，各拋石壓腳堆2沿堤岸I方向間錯布置，使河道本體內形成「S」型的河槽。不同於傳統的連續帶狀拋石壓腳，本實施例的拋石壓腳堆2呈間錯式布置，拋石壓腳堆2在順堤岸I方向進行斷開，順堤岸I方向布置長度約為堤岸I高的0.5?2倍，同一側堤岸I相鄰的拋石壓腳堆2間距約為1.5?3倍堤岸I高；拋石壓腳堆2高度設置為略低於平均高潮水位10?20cm。以珠江廣州河段為例，平均高潮位為珠基0.7?0.Sm，相應的拋石堆頂高程取0.6m。拋石壓腳堆2垂直堤岸I寬度佔河道寬的1/4?1/3。根據土力學原理，以增加高、寬的方式形成的拋石壓腳堆2，與較薄的拋石帶相t匕，按土壓力計算公式，拋石壓腳堆2能形成更大的土壓力，增加堤岸腳向河道滑移的抗滑力，而拋石壓腳堆2之間則形成空間效應，亦可對壓腳堆間堤岸I起到限制滑動的功能。
[0019]優選的，各拋石壓腳堆2間充填有砂性土 3，拋石頂面及側面需整平。因為堤岸腳處於水陸交接的特殊部位，其滲透過濾性是生態河道的重要組成部分，傳統堤岸水工設計中重安全輕生態，對壓腳生態潛力的利用不佳，拋石間空隙過大，水體進出速度過快，無法有效過濾淨化水質。本實施例將提高、恢復堤岸拋石壓腳的生態功能作為重要目標，在拋石壓腳堆2間充填具有滲透能力的砂性土 3。
[0020]砂性土 3是指含砂粒較多，具有一定粘性的土。為了產生有效的過濾淨化效果，在孔隙率達到30%的拋石堆中充填料的滲透係數K即不能太大也不能太小，滲透係數過大，水流快進快出，滲透係數過小，水體難以滲入滲出，均無法有效過濾淨化水質。通過砂性土的級配調適，可將其滲透係數調至I?5m/d，與感潮河段5?7小時的漲退潮歷時相匹配，在每次漲退潮期間，完成填料孔隙水與河道水體間的交換。本實施例的河道中水體流動及交換過程如下:
(I)溯源水流與浸沒充水:拋石壓腳堆2高於低潮位(以珠江廣州河段為例，平均低潮位為珠基-0.4?-0.Sm，相應的拋石堆腳高程取-0.5m),因此，低潮位期間，拋石壓腳堆2相當部分是出露於水面。一方面隨著漲潮，潮水沿著拋石壓腳堆2間蜿蜒曲流，溯源而上；另一方面，拋石壓腳堆2的出露部分隨著水位上漲，逐漸被浸沒。
[0021](2)造槽水流與出露滲水:漲潮至高潮位後，河道水位隨即進入退潮過程，拋石壓腳堆2逐漸出露水面，一方面對退潮流形成導控，退潮流被限制在拋石壓腳堆2間的河道，根據水力學原理，較之於直線流程，退潮時段過程中上遊河段同樣體積水體流過時，路程加長，流速將加快，形成造槽流量，減少了河槽淤積，甚至刷深河槽，利於河道維護。而拋石壓腳堆2間的堤腳則由於水流速度低，在壓腳堆與堤腳間形成近於三角形的淤積區，大部分時間浸於水下的淤積區與水下河槽及間斷出露的拋石壓腳堆2共同形成生態豐富的河道。另一方面，隨著拋石壓腳堆2出露高程的增加，拋石縫隙中砂性土 3中的孔隙水逐漸滲出。從浸沒充水至出露滲水，完成一次過濾循環。砂性土的孔隙比可達到e=0.8，結合拋石壓腳堆30%的孔隙率計算，則每立方米拋石壓腳堆2中的孔隙空間為0.13立方米，每次循環含水量的變化約3?5%，即折算為每立方米拋石壓腳堆2和砂性土 3由浸沒飽和狀態至出露水面狀態而滲出的水量為10?20升，平均15升。
[0022]廣州為不規則半日潮，每天出現高潮和低潮位各兩次，因此，每立方米拋石壓腳堆2和砂性土 3中水體的滲出過濾量為30升，雖然每天的滲出量不大，但與潮汐進退相匹配的緩慢滲進滲出，每公裡河道的過濾量為80立方米/天，累計達2.9萬立方米/年。結合水草、螺貝類等動植物搭配管理，每次滲流循環，對C0D、TN、TP消減可以達到10%?15%，SS去除率可以達到20%?30%，因此，拋石壓腳堆2對河道水質的累計改善效果還是相當可觀的。
[0023](3)行洪:河道設計洪水位明顯高於拋石壓腳堆2頂高程，加之常水量對河槽的刷深，抵消了因升高拋石面而減少的部分，因此，本實施例對河道整體行洪過流斷面不會造成顯著的負面影響。
[0024]以上所述只是本發明優選的實施方式，其並不構成對本發明保護範圍的限制。
【權利要求】
1.一種感潮河段間錯壓腳束形生態河道，包括由兩側堤岸圍成的河道本體，其特徵在於:所述河道本體上設有若干拋石壓腳堆，所述各拋石壓腳堆沿堤岸方向間錯布置，使河道本體內形成「 S 」型的河槽。
2.根據權利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述每個拋石壓腳堆順堤岸方向布置長度為堤岸高的0.5?2倍。
3.根據權利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述同側堤岸相鄰的拋石壓腳堆間距為1.5?3倍堤岸高。
4.根據權利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述每個拋石壓腳堆垂直堤岸的寬度為河道本體寬度的1/4?1/3。
5.根據權利要求1所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述拋石壓腳堆高於河道的低潮位。
6.根據權利要求5所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述拋石壓腳堆頂高程低於河道平均高潮水位的10?20cm。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述拋石壓腳堆的拋石縫隙填充砂性土。
8.根據權利要求7所述的感潮河段間錯壓腳束形生態河道，其特徵在於:所述砂性土的滲透係數介於I?5m/d。
【文檔編號】E02B3/02GK103938579SQ201410095413
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】黎友添, 蔡劍波, 李承海, 餘明稹, 單聯君, 譚澤新, 鄭傑元, 張欣, 李亞生 申請人:廣州市市政工程設計研究院