山區(qū)河流堤防抗沖護岸及安裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種山區(qū)河流堤防抗沖護岸及安裝方法，屬于水利工程領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前山區(qū)河流護岸普遍采用拋石、漿砌塊石護岸，由于拋石、漿砌塊石護岸整體性差，在河床隨水流調(diào)整過程中，部分塊石易散失，影響護岸工程穩(wěn)定性，需要經(jīng)常維護加固。另外一方面，拋石、漿砌塊石護岸隔絕了土壤與水體之間的物質(zhì)交換，破壞了岸坡附近生態(tài)系統(tǒng)；隨著人類生態(tài)意識增強，逐漸意識到河道治理除滿足防洪安全外，還應(yīng)兼顧生態(tài)環(huán)境，因而，生態(tài)護岸應(yīng)運而生。目前國內(nèi)外生態(tài)護坡型式主要有復(fù)合植草護坡、預(yù)制空心塊護坡、鉸接式護坡塊、卵石籠結(jié)構(gòu)、預(yù)制球形生態(tài)混凝土護坡、混凝土方格植草護坡、拋石+植草護坡等若干種。對于山區(qū)河流，上述護岸型式抗沖性能差，難以抵擋洪水期大流速水流沖擊，導(dǎo)致堤防破壞，給人民生命財產(chǎn)帶來較大損失，急需一種有效抗沖護岸型式，并兼顧生態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種山區(qū)河流堤防抗沖護岸及安裝方法，通過采用連續(xù)挑流設(shè)計，改變邊坡附近水流流向，使其沖擊未受挑流影響水流，產(chǎn)生交匯、摻混消耗動能，一方面改變水流流向減少對邊坡的直接沖刷，另外一方面降低邊坡附近水流動能，從而確保護岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的山區(qū)河流堤防抗沖護岸，包括若干組相互連接的護岸單元，所述護岸單元包含聯(lián)結(jié)柱、挑流板和穩(wěn)定柱，所述挑流板為流線型，所述聯(lián)結(jié)柱與挑流板的底端連接，所述穩(wěn)定柱與挑流板連接并支撐挑流板，上游護岸單元的穩(wěn)定柱與下游護岸單元的聯(lián)結(jié)柱相互套結(jié)。
[0005]作為優(yōu)選，所述聯(lián)結(jié)柱和穩(wěn)定柱位于同一垂直平面內(nèi)。
[0006]作為優(yōu)選，所述聯(lián)結(jié)柱頭部為“凹”形，穩(wěn)定柱尾部為“凸”形，穩(wěn)定柱尾部插入聯(lián)結(jié)柱頭部中，中心開方形孔，并采用鎖銷固結(jié)。
[0007]作為優(yōu)選，每個護岸單元中的聯(lián)結(jié)柱、挑流板和穩(wěn)定柱整體通過混凝土預(yù)制。
[0008]作為優(yōu)選，所述聯(lián)結(jié)柱長度為Li，挑流板挑流角Θ范圍為5?25°，挑流板板在水平面上投影的長度為L2，其中L2等于1.0-2.5倍1^長度，水流與岸坡夾角越大，挑流角Θ越小，水流經(jīng)挑流板導(dǎo)流后，。長度確保了水流直接落入下一塊挑流板，實現(xiàn)連續(xù)挑流。
[0009]上述山區(qū)河流堤防抗沖護岸的安裝方法，包括以下步驟:
[0010]1)采用混凝土以整體預(yù)制方式加工護岸單元中的聯(lián)結(jié)柱、挑流板；
[0011]2)低水位期間，將護岸單元運輸至待安裝處；
[0012]3)先安裝下游護岸單元，再安裝上游護岸單元，上游護岸單元的穩(wěn)定柱插入下游護岸單元聯(lián)結(jié)柱并用鎖銷固結(jié)；
[0013]4)聯(lián)結(jié)柱上平面與岸坡平面齊平，下部埋設(shè)于岸坡；
[0014]5)在聯(lián)結(jié)柱間及挑流板下部等空余地面種植植被，防止水土流失；
[0015]6)同理，按照上述步驟3)至5)依次完成安裝。
[0016]作為優(yōu)選，所述步驟1)中，在采用混凝土以整體預(yù)制方式加工護岸單元中的聯(lián)結(jié)柱、挑流板和穩(wěn)定柱時，包括以下步驟:
[0017]①根據(jù)模型試驗確定參數(shù)0、LjPL2，評價標(biāo)準(zhǔn)為是否形成連續(xù)挑流，經(jīng)挑流板挑流作用后的水流回流到下游挑流板時即視為連續(xù)挑流;其中，Θ為挑流板挑流角，L2為挑流板在水平面上投影的長度，1^為聯(lián)結(jié)柱長度；
[0018]②根據(jù)Θ和1^確定挑流板參數(shù)，挑流板為1/4橢圓線對應(yīng)的形狀和尺寸，橢圓長軸a= 2*L2，橢圓短軸 b = 2*L2*tan9 ；
[0019]③根據(jù)參數(shù)0、U、L2、a和b，采用混凝土以整體預(yù)制方式加工護岸單元中的聯(lián)結(jié)柱、挑流板和穩(wěn)定柱。
[0020]本發(fā)明中，穩(wěn)定柱一端與挑流板中心相連，另外一端在水平面的交點與挑流板在水平面上的投影重合。根據(jù)模型試驗確定參數(shù)Θ、LjPL2的具體方法為:1)采用模型試驗，用堤防模型模擬本發(fā)明所適用的原型堤防邊坡，其中水平比尺與垂直比尺相同，比尺范圍為2?6; 2)測量邊坡附近水流流向，獲取其與邊坡夾角α; 3)初始狀態(tài)下，若α大于25°，則Θ設(shè)定為25°，反之0設(shè)定為0丄1設(shè)定為11!1(以便于運輸及安裝)兒2為1.2111，根據(jù)比尺制作與本發(fā)明的山區(qū)河流堤防抗沖護岸相應(yīng)的護岸結(jié)構(gòu)模型;4)將護岸結(jié)構(gòu)模型布置于堤防模型，測量穩(wěn)定柱下游邊坡附近水流流速，該流速沿下游方向逐漸增大最后趨于穩(wěn)定，首次出現(xiàn)的最大流速點視為受挑流作用后的水流重新回流到邊坡，該點與穩(wěn)定柱之間沿邊坡距離為L3，如圖3所示，虛線部分為L3的長度范圍；5)若L3大于U，則護岸結(jié)構(gòu)合理，反之增大L2，重復(fù)步驟4)，至L3大于U，則確定0、LjPL2參數(shù)。
[0021 ]有益效果:本發(fā)明的山區(qū)河流堤防抗沖護岸及其安裝方法，通過采用連續(xù)挑流設(shè)計，水流在挑流板導(dǎo)流作用下直接運動至下一塊挑流板，該過程中挑流后的水流與未受挑流作用水流交匯，相互摻混，消耗水流動能，同時在挑流板下部形成回流區(qū)，流速大幅減小，從而有利于維護聯(lián)結(jié)柱空余地面植被，防止水土流失，實現(xiàn)邊坡防護。本發(fā)明提高護岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時該護岸型式不固化堤防坡面，讓坡面土壤與水流充分接觸，確保坡面與水體之間的物質(zhì)交互，維系岸坡附近生態(tài)系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0023]圖2為圖1中護岸單元的俯視圖；
[0024]圖3為圖1中護岸單元的示意圖；
[0025]圖4為聯(lián)結(jié)柱和挑流板的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖5為挑流板參數(shù)確定原理不意圖；
[0027]圖6為堤防截面圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0029]如圖1至圖3所示，本發(fā)明的山區(qū)河流堤防抗沖護岸，包括若干組相互連接的護岸單元，所述護岸單元包含聯(lián)結(jié)柱1、挑流板2和穩(wěn)定柱3，所述挑流板2為流線型，優(yōu)選挑流板2與水平夾角為15度，所述聯(lián)結(jié)柱1與挑流板2的底端連接，所述穩(wěn)定柱3與挑流板2連接并支撐挑流板2，前一個護岸單元