本發(fā)明屬于河流治理領(lǐng)域，具體涉及一種交錯(cuò)埋管型透水丁壩結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

丁壩是用于河道治理的一類(lèi)水工建筑物，其河岸一端與堤岸相接呈“丁”字形，因而得名“丁壩”。丁壩有多種河道治理功能，一方面它可保護(hù)河岸不受來(lái)流直接沖蝕以避免掏刷破壞，同時(shí)它也有改善航道、保護(hù)河相和維護(hù)水生態(tài)多樣化等多種功用。丁壩分為不透水丁壩和透水丁壩?，F(xiàn)有的透水丁壩多為水力插板透水丁壩和井柱樁透水丁壩，這兩種透水丁壩相較于非透水丁壩，其水流結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，主流在壩頭分離后，不僅會(huì)產(chǎn)生豎軸漩渦，還會(huì)產(chǎn)生近底平軸漩渦。從壩體間穿過(guò)的水流在下游側(cè)靠進(jìn)壩軸斷面處的流速較大，一方面會(huì)導(dǎo)致河床沖刷嚴(yán)重，威脅到工程結(jié)構(gòu)安全，另一方面對(duì)壩后的回水區(qū)及流速減小范圍造成不穩(wěn)定干擾，影響泥沙沉降和淤積造灘。

現(xiàn)有的關(guān)于透水丁壩技術(shù)方案中，已經(jīng)授權(quán)的發(fā)明專(zhuān)利zl201310521749.6采用的是若干組截面為正方形，水平方向布置的透水孔，一方面會(huì)導(dǎo)致透水孔產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，威脅丁壩的結(jié)構(gòu)安全，另一方面，水平布置的透水孔對(duì)于透壩水流的消能作用較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有透水丁壩的缺陷，本發(fā)明提供了一種最小程度上能減小壩頭處沖刷，削弱壩后漩渦，穩(wěn)定透水水流，同時(shí)降低丁壩下游底層流速的加固交錯(cuò)埋管型透水丁壩。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種交錯(cuò)埋管型透水丁壩，所述丁壩包括壩身、板樁、壩頭連系梁和壩頭底板，其中，

所述壩身為實(shí)體結(jié)構(gòu)，壩頭俯視為半圓形，整體呈圓臺(tái)狀；所述板樁設(shè)置于丁壩壩身的底部，其中，在壩身的上游側(cè)和下游側(cè)所述板樁與壩軸線平行布置，和壩踵和壩址相接，在壩頭處，板樁與壩軸線垂直布置，且壩頭圓弧基底與板樁相切，垂直相鄰的板樁之間通過(guò)壩頭連系梁連接，提高丁壩壩基的穩(wěn)定性，所述壩頭連系梁設(shè)置于壩頭底板的底部；

所述壩身內(nèi)部包埋有鋼管，所述鋼管兩兩一組，每組鋼管在水平面投影規(guī)則地呈“八”字形，在豎直平面內(nèi)，相鄰兩組鋼管上下兩層呈交錯(cuò)狀埋設(shè)，兩組鋼管的四個(gè)鋼管軸線交于丁壩下游側(cè)一點(diǎn)，其中，在一組鋼管中，上游側(cè)兩鋼管管口水平距離大于下游側(cè)兩鋼管管口水平距離；在豎直平面內(nèi)相鄰布置的兩組鋼管在下游側(cè)，相鄰兩鋼管的管口之間的厚度大于一倍管徑。

優(yōu)選地，在板樁的頂端留有接頭，板樁與丁壩壩基通過(guò)混凝土現(xiàn)澆連接。

所述壩頭連系梁與相鄰兩垂直板樁呈45度夾角連接，所述壩頭底板與板樁和壩頭連系梁現(xiàn)澆連接。

其中，所述鋼管直徑小于1m，大于3d，d為所在河段中可能出現(xiàn)的最大礫石粒徑。

優(yōu)選地，所述鋼管的軸線在水平面上投影與順?biāo)鞣较虺?0°至30°的夾角，所述鋼管的軸線在豎直平面內(nèi)的投影與水平方向呈5°至20°之間的夾角。

更具體地，上層鋼管管口在上游面一側(cè)較高，在下游面一側(cè)較低；所述的下層鋼管管口在上游面一側(cè)較低，在下游面一側(cè)較高，從而形成交錯(cuò)埋管。

優(yōu)選地，所述鋼管上游面管口頂端位置的處的水深應(yīng)大于臨界淹沒(méi)深度，同時(shí)下游面鋼管管口底端位置應(yīng)至少高于壩基面1m以上，其中，臨界深度為d為過(guò)水鋼管的內(nèi)徑，單位m；v為所在河流可能出現(xiàn)的最大速度，m/s；c為與進(jìn)水口幾何形狀有關(guān)的參數(shù)，一般參照《水電站進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定的取值，一般取0.55。

優(yōu)選地，所述板樁一般為鋼筋混凝土板樁。在鋼管附近采用抗沖耐磨性較好的摻雜粉煤灰混凝土。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的埋管型透水丁壩通過(guò)埋設(shè)呈交錯(cuò)狀，在水平面投影呈“八”字型的埋管群，使之相比于普通透水丁壩，能更好對(duì)透壩水流消能，穩(wěn)定水流，削弱壩后漩渦，同時(shí)降低丁壩下游底層流速，促進(jìn)泥沙沉降以淤積造灘；

(2)通過(guò)三面包圍布置的板樁基礎(chǔ)及連系梁現(xiàn)澆連接，大大提高了丁壩在動(dòng)水中的整體穩(wěn)定性和耐久性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例丁壩的布置俯視圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例丁壩上游側(cè)立面圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例丁壩下游側(cè)立面圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例丁壩壩基示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例丁壩按照?qǐng)D1中a-a剖面圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明專(zhuān)利的具體實(shí)施方式，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍并不僅僅局限于本實(shí)施方式的描述。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種交錯(cuò)埋管型透水丁壩，其布置俯視圖和截面圖如圖1和圖5所示。本交錯(cuò)埋管型透水丁壩包括混凝土板樁1、由埋有小口徑鋼管3的壩身2、壩頭連系梁4、和壩頭底板5。

壩身2為實(shí)體結(jié)構(gòu)，壩頭為半圓形，整體呈圓臺(tái)狀。該壩頭與水面接觸光滑，過(guò)水平順。板樁1為混凝土板樁1，其在上下游側(cè)與壩軸線平行布置，和壩踵和壩址相接。在壩頭處垂直壩軸線布置，且壩頭圓弧基底與板樁1相切，垂直相鄰的板樁之間通過(guò)壩頭連系梁連接4，壩頭連系梁設(shè)置于壩頭底板5的底部?；炷涟鍢俄敹肆粲薪宇^6，板樁與丁壩壩基通過(guò)混凝土現(xiàn)澆連接。其中，壩頭連系梁4與兩相鄰垂直板樁1呈45度夾角連接。壩頭底板5與板樁1和壩頭連系梁4通過(guò)混凝土現(xiàn)澆連接，這樣，丁壩壩身2和壩基板樁1牢固的結(jié)合為一整體，能有效低于來(lái)流對(duì)于壩基周?chē)奶运?，提高丁壩整體的穩(wěn)定性和耐久性。

壩身2中埋設(shè)的鋼管3大致沿順?biāo)鞣较虿贾?，鋼?直徑在0.5m至1m之間。鋼管3的軸線在水平面上投影與順?biāo)鞣较虺?0°至30°的夾角，鋼管3的軸線在豎直平面內(nèi)投影與水平方向呈5°至20°之間的夾角。當(dāng)來(lái)流時(shí)，一部分水流被丁壩壩身2阻擋，通過(guò)壩頭繞過(guò)，另一部分水流通過(guò)鋼管3匯入丁壩下游側(cè)。由于鋼管群交錯(cuò)布置，即每組鋼管3在水平面上投影呈“八”字形，其中，一組鋼管中，上游側(cè)兩鋼管口水平距離大于下游側(cè)兩鋼管口水平距離，在豎直平面內(nèi)相鄰兩組鋼管的鋼管軸線匯于下游側(cè)一點(diǎn)。這樣，裹挾泥沙的水流進(jìn)入下層埋管后，由于下層埋管為正坡，管內(nèi)流速減緩。在水流從下游側(cè)管口涌出后，來(lái)自不同管口涌出的水流涌向交匯點(diǎn)。即在水平面上，一組埋管內(nèi)的水流相互碰撞，在豎直平面上，相鄰兩組埋管上下層內(nèi)的水流互相碰撞。經(jīng)過(guò)上述復(fù)雜的水流交匯消能后，透壩水流的速度大幅降低，從而使泥沙沉降，淤積。鋼管3上游面管口頂端距水面深度應(yīng)大于臨界淹沒(méi)深度，同時(shí)下游面鋼管管口底端位置應(yīng)至少高于壩基面1m以上，其中，臨界深度為d為過(guò)水鋼管的內(nèi)徑，單位m；v為所在河流可能出現(xiàn)的最大速度，m/s；c為與進(jìn)水口幾何形狀有關(guān)的參數(shù)，一般取0.55。這樣使得在上下游側(cè)均不會(huì)產(chǎn)生威脅丁壩結(jié)構(gòu)的吸氣漏斗狀漩渦。

結(jié)合已有的施工技術(shù)和材料，板樁1一般為鋼筋混凝土板樁。鋼管附近采用抗沖耐磨性較好的摻雜粉煤灰混凝土。

綜上所述，本發(fā)明的埋管型透水丁壩通過(guò)埋設(shè)呈交錯(cuò)狀，在水平面投影呈“八”字型的埋管群，使之相比于普通透水丁壩，能更好對(duì)透壩水流消能，穩(wěn)定水流，削弱壩后漩渦，同時(shí)降低丁壩下游底層流速，促進(jìn)泥沙沉降以淤積造灘；同時(shí)，通過(guò)三面包圍布置的板樁基礎(chǔ)及連系梁現(xiàn)澆連接，大大提高了丁壩在動(dòng)水中的整體穩(wěn)定性和耐久性。