專利名稱：河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體地說(shuō)，是一種河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置。
背景技術(shù)：
在可沖刷的河床或海床床面上，當(dāng)某處的水流挾沙力大于上游來(lái)流的含沙量時(shí)，該處就會(huì)發(fā)生沖刷或稱侵蝕，反之則發(fā)生淤積。沖刷與淤積是當(dāng)?shù)啬嗌乘斠期呄蚱胶獾慕Y(jié)果。沖刷是國(guó)內(nèi)外經(jīng)常遇到的一種災(zāi)害問(wèn)題，如河岸沖刷造成河岸崩坍和決堤、橋梁倒塌、海岸侵蝕、水工建筑物的報(bào)廢等等。隨長(zhǎng)江、黃河等大江大河入海泥沙的急劇減少，原有的泥沙沖淤平衡被破壞，從整體來(lái)講，長(zhǎng)江中下游的河岸侵蝕加劇，長(zhǎng)江口的海岸被侵蝕，長(zhǎng)江中下游沿程和近海的水工建筑物如取水建筑物、橋墩和過(guò)江管道等周圍的沖刷加劇。當(dāng)今入海泥沙的顯著減少和海平面的日益上升，直接引起河口淤積三角洲及其鄰近海域的海岸侵蝕與海床沖刷，特別是在我國(guó)灘涂地的開(kāi)發(fā)與保護(hù)、近海油氣資源的開(kāi)發(fā)利用中都存在許多重大的、急待解決的工程泥沙問(wèn)題，因此，有效的河床海床泥沙截留、促淤積、防沖刷方法是國(guó)家重大經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)2361671，
公開(kāi)日為2000年02月02日，專利申請(qǐng)?zhí)?8233050.2，專利名稱為護(hù)岸防洪防沖四面六邊透水框架，該專利是一種具有減速、導(dǎo)流、消能作用的江河護(hù)岸防洪防沖用透水構(gòu)件，由六根長(zhǎng)度相等或相近的框桿相互連接構(gòu)成四面六邊體框架，使用時(shí)，將多組捆扎成串的框架拋入近岸水中，構(gòu)筑成各種形式的堆積體，使水流通過(guò)框架堆積體后流態(tài)發(fā)生改變，將流體對(duì)岸坡的沖刷變?yōu)椴粵_或淤積，從而企圖達(dá)到保護(hù)堤岸、穩(wěn)定坡腳、減小沖刷坑深度、淤臨造灘、控導(dǎo)河勢(shì)等目的。其不足之處是1)由四面六邊體框架捆扎成串的框架拋入近岸水中所構(gòu)筑的堆積體附近一定造成局部沖刷，形成沖刷坑。沖刷坑的形成將不斷淹沒(méi)這些堆積體，裝置功用因此不斷損失；2)這種堆積體減少過(guò)流斷面面積、阻止水流的運(yùn)動(dòng)，在洪水期成為泄洪障礙物；3)這種堆積體將水流能量削減的同時(shí)，也削減了泥沙運(yùn)動(dòng)到堆積體附近的動(dòng)力，泥沙來(lái)源減少了，因此，促淤積效率不高。4)這種堆積體阻止水流的運(yùn)動(dòng)，調(diào)整原有水流運(yùn)動(dòng)向兩側(cè)偏離，改變?cè)兴鞯倪\(yùn)動(dòng)方向，也許造成兩側(cè)沖刷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種河床與海床上泥沙截留、促淤防沖之新裝置，使其阻水作用小，不滯洪，不削減泥沙運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力，不改變?cè)兴鞯倪\(yùn)動(dòng)方向，成為一種行洪效果好、側(cè)向流場(chǎng)改變小、沒(méi)有明顯局部沖刷的高效促淤積裝置。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括浮簾、浮體、過(guò)沙窗口、錨定構(gòu)件，浮體設(shè)在浮簾上緣，過(guò)沙窗口設(shè)在浮簾的底部，錨定構(gòu)件設(shè)在浮簾下緣。
所述的浮簾，其下緣每隔20-100厘米設(shè)有纜繩，浮簾的寬度與流速分布的均勻度成正比。
所述的浮簾，其下緣纜繩緊密系在錨定構(gòu)件的環(huán)上，或者浮簾下緣直接鑲?cè)脲^定構(gòu)件中。
所述的浮體是空心密封體，其目的是將浮簾漂浮在水體中，浮體的體積大小與水流流速的平方成正比、與浮簾的寬度和重量成反比。
所述的浮簾和浮體必須漂浮在水體中。
所述的過(guò)沙窗口，其高度分別與水深、流速和沙波尺度成正比，在淺水區(qū)域(水深小于1米)為2-10厘米，在深水區(qū)域(水深大于5米)為30-100厘米，其它水深區(qū)域(水深1-5米)為10-30厘米。
所述的錨定構(gòu)件最佳為圓柱形重梁，或者是一根方柱重梁，或者是樁柱。錨定構(gòu)件的重量必須足以固定河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，防止該裝置被水流沖走。
所述的錨定構(gòu)件，其軸向垂直于水流來(lái)流方向，使之橫躺在床面上。
所述的錨定構(gòu)件，沿其軸向均勻地設(shè)有系纜繩的環(huán)，環(huán)間距與浮簾下緣纜繩的間距相同。
為節(jié)約成本，本發(fā)明或者包括浮簾、浮體、錨定構(gòu)件，浮體設(shè)在浮簾上緣，錨定構(gòu)件設(shè)在浮簾下緣，當(dāng)所述的浮簾下緣通過(guò)纜繩系在錨定構(gòu)件的環(huán)上，浮簾下緣離錨定構(gòu)件有距離，該距離分別與水深、流速和沙波尺度成正比，在淺水區(qū)域(水深小于1米)為2-20厘米，在深水區(qū)域(水深大于5米)為60-400厘米，其它水深區(qū)域(水深1-5米)為20-60厘米；所述的浮簾、浮體和錨定構(gòu)件的其他結(jié)構(gòu)特征與以上描述相同。
根據(jù)水流中流速與泥沙濃度的垂線分布特點(diǎn)，通過(guò)本發(fā)明將大部分水流底部來(lái)流導(dǎo)向水流上部，小部分水流底部來(lái)流通過(guò)浮簾過(guò)沙窗口進(jìn)入浮簾的背水面，在浮簾背水面形成一個(gè)橫軸旋渦。浮簾上游來(lái)沙通過(guò)浮簾底部的過(guò)沙窗口，進(jìn)入并淤積在該低流速旋渦區(qū)內(nèi)，因而起到上游來(lái)沙的底沙截留、促淤積和裝置下游防沖刷的作用。由于泥沙的比重比水大，當(dāng)水流的流速小于泥沙在床面上的起動(dòng)流速時(shí)，泥沙顆粒靜止在床面上，隨水流速度的增大，泥沙在床面上將開(kāi)始作滾動(dòng)、滑動(dòng)或跳躍運(yùn)動(dòng)，甚至懸浮在水體中和水流一起運(yùn)動(dòng)。從泥沙的垂線濃度發(fā)布來(lái)看，泥沙通常在水流的底部運(yùn)動(dòng)，泥沙濃度在水面低，越接近床面泥沙濃度越高。從水流的流速、切應(yīng)力發(fā)布和脈動(dòng)強(qiáng)度垂線發(fā)布來(lái)看，水流的底部流速小、上部流速大，切應(yīng)力和脈動(dòng)強(qiáng)度卻在水流底部大而水流上部小。根據(jù)水流和泥沙濃度分布的此特點(diǎn)，將浮簾的下緣捆綁在一個(gè)安放在床面的錨定構(gòu)件(如重梁)上，整個(gè)裝置不會(huì)被水流沖走；浮簾的上緣捆綁有一個(gè)浮體(浮標(biāo)或浮筒)，使浮簾能夠漂浮在水流中；浮簾的下部在離底部一定高度的位置開(kāi)有窗口，上游泥沙能夠從該窗口進(jìn)入下游。固定安放在床面的浮簾在水流的推力下，向下游傾斜，水流的大部份底部來(lái)流被浮簾導(dǎo)向水流上部，只有小部份通過(guò)浮簾的過(guò)沙窗口進(jìn)入浮簾的背水面。在浮簾的背水面存在一個(gè)橫軸大旋渦，浮簾上游的底部來(lái)沙通過(guò)浮簾的過(guò)沙窗口進(jìn)入并淤積在該大旋渦區(qū)內(nèi)，最終隨時(shí)間推移在該旋渦區(qū)內(nèi)淤積成一個(gè)沙丘。
本發(fā)明的有益效果是1)裝置附近不會(huì)明顯地產(chǎn)生局部沖刷坑；2)裝置對(duì)河勢(shì)干擾和阻水作用均小，不影響過(guò)流；3)用于阻水作用小，沒(méi)有減少原有泥沙運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，裝置上游來(lái)沙的運(yùn)動(dòng)速度和強(qiáng)度不被減少。因此，本發(fā)明的泥沙截留和促淤積效率高。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本發(fā)明包括浮簾1、浮體2、過(guò)沙窗口3、錨定構(gòu)件4，浮體2設(shè)在浮簾1上緣，過(guò)沙窗口3設(shè)在浮簾1的底部，錨定構(gòu)件4設(shè)在浮簾1下緣。
所述的浮簾1，其下緣每隔20-100厘米設(shè)有纜繩，浮簾1的寬度與流速分布的均勻度成正比。
所述的浮簾1，其下緣纜繩緊密系在錨定構(gòu)件4的環(huán)上，或者浮簾1下緣直接鑲?cè)脲^定構(gòu)件4中。
所述的浮體2是空心密封體，其目的是將浮簾1漂浮在水體中，浮體2的體積大小與水流流速的平方成正比、與浮簾1的寬度和重量成反比，所述的浮簾1和浮體2必須漂浮在水體中。
所述的過(guò)沙窗口3，其高度分別與水深、流速和沙波尺度成正比，在淺水區(qū)域(水深小于1米)為2-10厘米，在深水區(qū)域(水深大于5米)為30-100厘米，其它水深區(qū)域(水深1-5米)為10-30厘米。
所述的錨定構(gòu)件4最佳為圓柱形重梁，或者是一根方柱重梁，或者是樁柱。錨定構(gòu)件4的重量必須足以固定河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，防止該裝置被水流沖走。
所述的錨定構(gòu)件4，其軸向垂直于水流來(lái)流方向，使之橫躺在床面上。
所述的錨定構(gòu)件4，沿其軸向均勻地設(shè)有系纜繩的環(huán)，環(huán)間距與浮簾1下緣纜繩的間距相同。
本發(fā)明工作時(shí)，必須設(shè)置在水面下所指定的床面的固定位置上，必須設(shè)置在促淤積和防止沖刷部位的上游。對(duì)于有往復(fù)流存在的海床，在促淤積和防止沖刷部位的兩旁都要設(shè)置本發(fā)明。對(duì)于需要河床海床泥沙截留、促淤積防沖刷范圍廣的區(qū)域，可以采用多排多列河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，每個(gè)裝置正對(duì)水流，以獲取大面積促淤防沖。
權(quán)利要求
1.一種河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征在于，包括浮簾(1)、浮體(2)、過(guò)沙窗口(3)、錨定構(gòu)件(4)，浮體(2)設(shè)在浮簾(1)上緣，過(guò)沙窗口(3)設(shè)在浮簾(1)的底部，錨定構(gòu)件(4)設(shè)在浮簾(1)下緣。
2.一種河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征在于，包括浮簾(1)、浮體(2)、錨定構(gòu)件(4)，浮體(2)設(shè)在浮簾(1)上緣，錨定構(gòu)件(4)設(shè)在浮簾(1)下緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的浮簾(1)，其下緣每隔20-100厘米設(shè)有纜繩，浮簾(1)的寬度與流速分布的均勻度成正比，浮簾(1)必須漂浮在水體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的浮簾(1)，其下緣纜繩緊密系在錨定構(gòu)件(4)的環(huán)上，或者浮簾(1)下緣直接鑲?cè)脲^定構(gòu)件(4)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的浮體(2)是空心密封體，浮體(2)的體積大小與水流流速的平方成正比、與浮簾(1)的寬度和重量成反比，浮體(2)必須漂浮在水體中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的過(guò)沙窗口(3)，其高度分別與水深、流速和沙波尺度成正比，在水深小于1米的區(qū)域?yàn)?-10厘米，在水深大于5米的區(qū)域?yàn)?0-100厘米，在水深1-5米的區(qū)域?yàn)?0-30厘米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的錨定構(gòu)件(4)為圓柱形重梁，或者是一根方柱重梁，或者是樁柱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或7所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的錨定構(gòu)件(4)，其軸向垂直于水流來(lái)流方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或7或8所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，所述的錨定構(gòu)件(4)，沿其軸向均勻地設(shè)有系纜繩的環(huán)，環(huán)間距與浮簾(1)下緣纜繩的間距相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置，其特征是，當(dāng)所述的浮簾(1)下緣通過(guò)纜繩系在錨定構(gòu)件(4)的環(huán)上，浮簾(1)下緣離錨定構(gòu)件(4)有距離，該距離分別與水深、流速和沙波尺度成正比，在水深小于1米的區(qū)域?yàn)?-20厘米，在水深大于5米的區(qū)域?yàn)?0-400厘米，水深1-5米的區(qū)域?yàn)?0-60厘米。
全文摘要
一種屬于水利工程技術(shù)領(lǐng)域的河床與海床泥沙截留、促淤積防沖刷的裝置。本發(fā)明包括浮簾、浮體、過(guò)沙窗口、錨定構(gòu)件，浮體設(shè)在浮簾上緣，過(guò)沙窗口設(shè)在浮簾的底部，錨定構(gòu)件設(shè)在浮簾下緣。本發(fā)明阻水作用小，不滯洪，不削減泥沙運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力，不改變?cè)兴鞯倪\(yùn)動(dòng)方向，成為一種行洪效果好、側(cè)向流場(chǎng)改變小、沒(méi)有明顯局部沖刷的高效促淤積裝置。
文檔編號(hào)E02B8/00GK1687530SQ200510026599
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者喻國(guó)良 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)