人造漂浮物減速防衝刷方法
2023-07-30 04:17:21 1
專利名稱：人造漂浮物減速防衝刷方法
技術領域：
本發明涉及的是一種水利工程技術領域的方法，具體地說，是人造漂浮物減速防衝刷方法。
背景技術：
衝刷是經常遇到的一種災害性問題，如管道被淘刷懸空，造成管道變形、斷裂；橋墩衝刷引起橋梁倒塌；岸基衝刷引起河岸崩塌；壩後水流衝刷；我國沿海已有70％的砂質海岸現在出現侵蝕後退，大片沙灘不復存在，海濱浴場遭受侵蝕，旅遊場所被迫關閉。過去為了防止衝刷，常常使通過在衝刷發生的水流底部放置裝有卵石的竹籠或鐵籠，或直接放置大塊石，直接阻止水流對床面的衝刷。然而這些傳統辦法，在要保護和防止衝刷部位的流速並沒有減少，竹籠或鐵籠一旦腐蝕破壞，或放置的大塊石被衝走，防止衝刷的功能失效；另外，由於泥沙的掩埋，需要投放的石塊量大，工程費用高。因此，發明防止水流衝刷的有效方法具有極其重要的國民經濟價值。
經對現有技術文獻的檢索發現，中國申請(專利)號98121425.8，公開(公告)號1218129，公開(公告)日1999.06.02。專利名稱為水中結構物的防衝刷構件和防衝刷施工法，是一種具有一種水中結構物的防衝刷構件和使用這種防衝刷構件的防衝刷施工法，該構件由以下部分構成用編織物做成的網線線徑M與網眼的長邊N滿足公式3≤N/M≤20關係的袋體、穿過該袋體開口部附近的網眼的環形吊索、穿過穿。有吊索的網眼附近的網眼且將袋體的開口部封閉的紮緊繩。該專利不足之處在於1)對減少衝刷的機理不清楚，仍然屬於傳統的防衝刷方法；2)雖然該發明能夠使所述的結構物與床面緊密接觸，但是，由於在要保護和防止衝刷部位的流速並沒有減少，所述的結構物容易被強水流衝走，且由於水流的不斷衝刷會引起所述的結構物在泥沙中移動和部分掩埋，造成其防衝的功能失效，因此，需要工程費用高。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術中存在的不足，提供一種人造漂浮物減速防衝刷方法。使其用於防止水工建築物、河岸及海灘保護的衝刷，實施簡單，成本低，功效高。
本發明是通過以下技術方案來實現的，在散顆粒組成的河床或海床床面上，當某處的水流挾沙力大於上遊來流的含沙量時，該處就會發生衝刷或稱侵蝕，反之則發生淤積；水流流速是決定當地的水流挾沙力的主要因素，發生衝刷的直接原因是當地的水流速度太大，水流挾沙力高於實際來沙含量。要降低水流挾沙力就必須減少水流速度。本發明通過在床面發生衝刷或者防衝保護部位設置人造漂浮物，增加床面附近糙率，以減少當地水流的流速，減少當地水流挾沙力，從而達到避免或減少衝刷之目的。
人造漂浮物可以是耐磨的柔性的條帶狀物，設置在柔性的底墊網的網繩上。帶狀物的比重比水輕，無毒性，可以是聚氨酯或其它高分子製成。在靜止的水體中，帶狀物懸浮在水體中；當水體流動時，帶狀物向下遊漂移，其下端被固定在底墊網上。帶狀物也可以是耐磨的柔性柱體。
通過選擇帶狀物的比重、帶狀物間距和帶狀物長度等參數可使系統適用於所需用途。帶狀物的比重通常小於1，水流流速越大，所需的帶狀物的比重以越小為原則；帶狀物間距和帶狀物長度也取決於當地的水流強度，水流流速越高，水流的衝刷能力越強，水流流速越大，所需的帶狀物的間距以越小、帶狀物長度越長為原則。帶狀物間距通常為0.5-5倍帶狀物的寬度，帶狀物長度通常為0.5-1倍最大衝刷的深度。必要時，通過水力模型試驗確定。
底墊網由柔性纜繩編制而成，材料可以是尼龍繩或其它高分子材料，上面網眼分為主網眼和次網眼。主網眼用粗繩束編制，次網眼用細繩束編制；底墊網主網眼的每個格點上設置一個比重大的物塊，只要對環境沒有汙染和經濟合算，物塊的比重必須大於2，且比重越大越好，如鐵球，以固定底墊網在床面上，防止被水流衝走。
使用時，按照上述方法製造若干帶人造漂浮物和鐵球的底墊網，底墊網的塊數取決於要保護的床面面積的大小，用機械或人工將底墊網緊密鋪設在保護的床面上，人造漂浮物面向水面，鐵球置於床面，但水流流動時，人造漂浮物向下遊倒伏，有效增加床面附近的阻力，床面附近的水流速度顯著減小，從而顯著降低水流的挾沙力，達到避免或減少衝刷之目的。
與現有技術相比，本發明的基本原理是利用人造漂浮物，增加床面附近糙率，以減少當地水流的流速，減少當地水流挾沙力，從而達到避免或減少衝刷之目的。本發明可以廣泛應用於各類水工建築物基礎附近的防衝刷保護、橋墩附近的防衝刷保護、石油天然氣等管道的過江渡海基礎的防衝刷保護、河岸及海岸海灘的防衝刷保護等。由於人造漂浮物在水體中的飄動，增加了上層水體和下層水體的摻混，上層水體的氧氣能夠更多地進入水體的下層，因此本發明還可用於促進需氧和厭氧反應以控制水質。本發明的技術實施簡單，成本低，功效高。
具體實施例方式
結合本發明的內容提供以下實施例實施例1用尼龍繩做成的高強度耐磨的繩束編制一個柔性的底墊網，主網眼的尺寸為50釐米乘50釐米，用粗繩束編制，次網眼的尺寸為5釐米乘50釐米，用細繩束編制；在底墊網的每個主網眼格點上設置一個重5公斤的鐵球，鐵球置於底墊網的底部；人造漂浮物是具有柔性的聚氨酯做成的條帶，條帶的長度為1米，寬度2釐米，厚度3毫米，條帶的下端被固定設置在底墊網的所有網繩上，每隔5釐米設置一根。每片底墊網的尺寸為4米乘4米，共製作50片。
將帶人造漂浮物和鐵球的底墊網緊密鋪設在橋墩周圍的床面上，人造漂浮物面向水面，鐵球置於床面，在橋墩周圍的床面上沿水流方向鋪設10塊，沿橋位方向鋪設5塊，直徑1米的圓柱型橋墩處於保護措施的中心，形成長40米寬20米的防衝刷保護區。
實施例2用尼龍繩做成的高強度耐磨的繩束編制一個柔性的底墊網，主網眼的尺寸為50釐米乘50釐米，用粗繩束編制，次網眼的尺寸為5釐米乘5釐米，用細繩束編制；在底墊網的每個主網眼格點上設置一個重5公斤的鐵球，鐵球置於底墊網的底部；人造漂浮物是具有柔性的聚氨酯做成的柱體，柱體的長度為1米，截面直徑0.5釐米，柱體的下端被固定設置在底墊網的所有網繩上，每隔5釐米設置一根。每片底墊網的尺寸為4米乘4米，共製作5000片。
將帶人造漂浮物和鐵球的底墊網緊密鋪設在海底輸油管道周圍的床面上，人造漂浮物面向水面，鐵球置於床面，在海底輸油管道周圍的床面上沿海底輸油管道方向鋪設1000塊，垂直於海底輸油管道方向鋪設5塊，海底輸油管道處於保護措施的中心，形成長4000米寬20米的防衝刷保護區。
實施例3用尼龍繩做成的高強度耐磨的繩束編制一個柔性的底墊網，主網眼的尺寸為1米乘1米，用粗繩束編制，次網眼的尺寸為10釐米乘10釐米，用細繩束編制；在底墊網的每個主網眼格點上設置一個重10公斤的鐵球，鐵球置於底墊網的底部；人造漂浮物是具有柔性的聚氨酯做成的柱體，柱體的長度為2米，截面直徑0.5釐米，柱體的下端被固定設置在底墊網的所有網繩上，每隔5釐米設置一根。每片底墊網的尺寸為4米乘4米，共製作1000片。
將帶人造漂浮物和鐵球的底墊網緊密鋪設在大壩護坦下遊的床面上，人造漂浮物面向水面，鐵球置於床面，在大壩護坦下遊的床面上沿河道方向鋪設100塊，河道斷面方向鋪設10塊，保護措施的設置起於大壩護坦尾，形成長400米寬40米的防衝刷保護區。
由以上3個實施例可以看出本發明的技術實施簡單，成本低，功效高，是一種經濟的方法。
權利要求
1.一種人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵在於，通過在床面發生衝刷或者防衝保護部位設置人造漂浮物，增加床面附近糙率，以減少當地水流的流速，減少當地水流挾沙力，從而達到避免或減少衝刷之目的，人造漂浮物是耐磨的柔性的條帶狀物，設置在柔性的底墊網的網繩上，帶狀物的比重比水輕，當水體流動時，帶狀物向下遊漂移，其下端被固定在底墊網上。
2.根據權利要求1所述的人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵是，帶狀物的比重小於1。
3.根據權利要求1所述的人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵是，帶狀物間距和帶狀物長度取決於水流強度，水流流速越高，水流的衝刷能力越強，則帶狀物間距越小、帶狀物長度越長。
4.根據權利要求3所述的人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵是，帶狀物間距為0.5-5倍帶狀物的寬度，帶狀物長度為0.5-1倍最大衝刷的深度。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵是，帶狀物或者採用耐磨的柔性柱體代替。
6.根據權利要求1所述的人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵是，底墊網採用柔性纜繩編制而成，上面網眼分為主網眼和次網眼，主網眼用粗繩束編制，次網眼用細繩束編制。
7.根據權利要求1或6所述的人造漂浮物減速防衝刷方法，其特徵是，底墊網主網眼的每個格點上設置一個比重大的物塊，物塊的比重必須大於2，且比重越大越好，以固定底墊網在床面上，防止被水流衝走。
全文摘要
一種水利工程技術的人造漂浮物減速防衝刷方法，通過在床面發生衝刷或者防衝保護部位設置人造漂浮物，增加床面附近糙率，以減少當地水流的流速，減少當地水流挾沙力，從而達到避免或減少衝刷之目的，人造漂浮物是耐磨的柔性的條帶狀物，均勻設置在柔性的底墊網的網繩上，帶狀物的比重比水輕，當水體流動時，帶狀物向下遊漂移，其下端被固定在底墊網上。本發明可以廣泛應用於各類水工建築物基礎附近的防衝刷保護、橋墩附近的防衝刷保護、石油天然氣等管道的過江渡海基礎的防衝刷保護、河岸及海岸海灘的防衝刷保護等。本發明還可用於促進需氧和厭氧反應以控制水質。本發明的技術實施簡單，成本低，功效高。
文檔編號E02B3/04GK1746431SQ20051002965
公開日2006年3月15日 申請日期2005年9月15日 優先權日2005年9月15日
發明者喻國良 申請人:上海交通大學