江河岸坡仿水草消能防護結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及江河岸坡結構，尤其是涉及江河岸坡仿水草消能防護結構。
【背景技術】
[0002]江河治理工程中，對河道水流斜沖、頂沖邊岸、水流束窄段，需要采取一定的工程防護措施，達到使河道岸坡安全、水流平穩輸送目的。目前，修建防護工程使用的主要材料概括可分為四大類:土木結構，磚石結構，混凝土結構，混合結構。土木結構材料以窮土、木粧和植物枝蔓為主；磚石結構以燒制磚、塊石為主，主要以砌護結構體抵抗水流沖刷；混凝土結構有整體現澆護坡、膜袋混凝土護坡、鋼筋混凝土透水粧壩結構等；混合結構綜合土木和砌體聯合利用。
[0003]按防護體結構約束性質可分為剛性結構和柔性結構兩種，通常，在河道平順段，多采取剛性結構；在河道彎曲變形段，采用柔性結構。剛性防護多采用現澆混凝土、預制混凝土、模袋混凝土、鋼筋混凝土墻、漿砌石墻等；剛性結構整體性好，抗沖能力強，在約束水流、穩定岸坡、美化環境方面效果明顯，主要缺點是適應變形能力差，受河底沖刷變形、背坡土基變形影響，破壞多為斷裂、局部垮塌、滑移等。柔性防護結構主要特點是有一定變形空間，防護材料單體間約束小，常見工程措施有散拋石、籠石、柳石枕、多腳混凝土預制塊等，優點是適應變形能力強，易施工；缺點是抗沖能力弱，遇較大洪水時易損壞。破壞多為局部塌落、夾帶走失等；為加強防護的整體性，工程上大多用籠石小單元結構彌補。
[0004]通常，在大江大河的治理中，較多采取砌石和混凝土結合的剛性結構邊岸防護，近些年來較多采用鋼絲網籠石柔性結構，應用較廣。但無論哪一種防護結構，其防護的原理都是依靠自身抵抗沖擊或挑流離岸，偏重于被動適應河床變形，較少主動改變近岸水流流態和能量來達到穩定防護基底河床。如何通過利用江河岸坡防護自身結構達到主動消減近岸水能以達到安全目，目前還未見諸有關報道。
【發明內容】
[0005]本發明目的在于提供一種江河岸坡仿水草消能防護結構。
[0006]為實現上述目的，本發明采取下述技術方案:
本發明所述的江河岸坡仿水草消能防護結構，包括沿順水流方向水平固定在江河護坡坡面上的開縫鋼管和置于其內的仿水草柔性消能體，所述開縫鋼管為沿護坡坡面上、下間隔布置的多層；所述仿水草柔性消能體為間隙套裝于開縫鋼管內的內鋼管，所述內鋼管上沿軸向間隔纏繞有多根仿水草柔性纖繩，所述每根仿水草柔性纖繩的端部均延伸出開縫鋼管的開縫之外并與低密度浮球固定連接；所述低密度浮球的直徑大于開縫鋼管的開縫寬度。
[0007]所述內鋼管為開縫內鋼管，所述開縫內鋼管內沿軸向間隙插裝有卡條，所述卡條的寬度大于開縫內鋼管的縫寬，卡條上沿軸向固定有布邊，所述多根仿水草柔性纖繩均與所述布邊固定連接；所述開縫鋼管的兩管口分別設置有管堵，所述管堵內端面上設置有定位軸，所述定位軸延伸至開縫內鋼管的管口中。
[0008]所述開縫鋼管的長度為6米-9米，沿順水流方向相鄰的開縫鋼管上、下交錯布置。
[0009]本發明優點在于消除因防護導致河底沖刷下切加大、破壞防護基礎的現象。將仿水草柔性材料和剛性措施相結合，增加了防護工程的消能作用，使防護由被動變為主動，改善了防護工程周圍的水流邊界條件，減弱防護基底河床的沖刷變形；仿水草柔性消能體可以靈活調整位置和更換，延長了工程使用年限。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明所述開縫鋼管布置于江河護坡坡面上的示意圖(圖中隱去仿水草柔性纖繩和低密度浮球)。
[0011]圖2是圖1的A-A向斷面結構示意圖。
[0012]圖3是圖2的B-B向剖面圖。(圖中隱去江河護坡)。
[0013]圖4是本發明所述開縫鋼管和置于其內的仿水草柔性消能體的裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1-4所示，本發明所述的江河岸坡仿水草消能防護結構，包括沿順水流方向I通過預埋錨栓水平固定在江河護坡坡面2上的開縫鋼管3和置于其內的仿水草柔性消能體，根據江河岸坡的高程，開縫鋼管3可以沿護坡坡面2上、下間隔布置兩層、三層或多層，開縫鋼管3的長度根據不同坡段在6米-9米之間選擇，相鄰坡段的開縫鋼管3上、下層交錯布置，這樣便于更換開縫鋼管3內的仿水草柔性消能體。
[0015]如圖3-4所示，仿水草柔性消能體為間隙套裝于開縫鋼管3內的開縫內鋼管4，開縫內鋼管4內沿軸向間隙插裝有卡條5，卡條5的寬度大于開縫內鋼管4的縫寬以避免卡條5自縫中穿出，卡條5上沿軸向固定有布邊6，布邊6上沿長度方向間隔固定有多根仿水草柔性纖繩7，仿水草柔性纖繩7采用PET-PP聚酯/聚丙烯材料制成，仿水草柔性纖繩7的長度根據防護水流情況確定，布邊6和多根仿水草柔性纖繩7纏繞在開縫內鋼管外周面，每根仿水草柔性纖繩7的端部均延伸出開縫鋼管3的開縫之外并與低密度浮球8固定連接，低密度浮球8的直徑大于開縫鋼管3的開縫寬度，以避免低密度浮球8進入開縫鋼管3的內腔；開縫鋼管3的兩管口分別設置有管堵9，管堵9內端面上設置有定位軸10，定位軸10延伸至開縫內鋼管4的管口中以起到定位開縫內鋼管4作用。
[0016]本發明消能防護原理簡述如下:
江河邊岸復雜水流由于渦動疊加，使得防護工程底部河床水流漩渦更有利搬移河床土粒，使得根部出現下切淘挖現象。減弱回流及漩渦強度，則可削減水流對河床的不利作用。
[0017]天然河道高水位時，斜沖、頂沖部位的水流狀態為紊流，具有旋渦性、擴散性和耗散性的特點。紊流場能量的輸送通過旋渦傳遞維持紊流的運行，紊流的能量損失主要是在能量級串的末級小尺度旋渦的黏性耗散實現的，因此小尺度旋渦在能量耗散方面的作用十分顯著。紊流旋渦的逐級分裂破碎過程有使紊流運動趨于均勻化和各向同性化的作用，它使小尺度的旋渦各向異性大大減弱以致接近各向同性。小尺度旋渦受流場邊界條件的影響也逐漸減弱，直致與流場邊界條件無關。
[0018]天然河道彎道段的紊流，屬剪切紊流中近壁紊流下的邊界層紊流，紊動渦流由大到小，沿坡面2傳播，靠近底部附近紊動強度最大，靠近水面紊動強度最弱，且由邊岸向內逐漸減弱。
[0019]仿水草柔性消能防護改變了水流渦動空間，低密度浮球8和仿水草柔性纖繩7漂浮于水中對水流起到拖拽作用，阻止了渦體的輸送，起到加速分解大渦體為小渦體、減小水流渦動速度作用，使水位局部壅高，動能降低，從而達到對江河岸坡消能防護目的。
【主權項】
1.一種江河岸坡仿水草消能防護結構，其特征在于:包括沿順水流方向水平固定在江河護坡坡面上的開縫鋼管和置于其內的仿水草柔性消能體，所述開縫鋼管為沿護坡坡面上、下間隔布置的多層；所述仿水草柔性消能體包括間隙套裝于開縫鋼管內的內鋼管，所述內鋼管上沿軸向間隔纏繞有多根仿水草柔性纖繩，所述每根仿水草柔性纖繩的端部均延伸出開縫鋼管的開縫之外并與低密度浮球固定連接；所述低密度浮球的直徑大于開縫鋼管的開縫寬度。
2.根據權利要求1所述的江河岸坡仿水草消能防護結構，其特征在于:所述內鋼管為開縫內鋼管，所述開縫內鋼管內沿軸向間隙插裝有卡條，所述卡條的寬度大于開縫內鋼管的縫寬，卡條上沿軸向固定有布邊，所述多根仿水草柔性纖繩均與所述布邊固定連接；所述開縫鋼管的兩管口分別設置有管堵，所述管堵內端面上設置有定位軸，所述定位軸延伸至開縫內鋼管的管口中。
3.根據權利要求1或2所述的江河岸坡仿水草消能防護結構，其特征在于:所述開縫鋼管的長度為6米-9米，沿順水流方向相鄰的開縫鋼管上、下交錯布置。
【專利摘要】本發明公開了一種江河岸坡仿水草消能防護結構，包括沿順水流方向水平固定在江河護坡坡面上的開縫鋼管和置于其內的仿水草柔性消能體，開縫鋼管為沿護坡坡面上、下間隔布置的多層；仿水草柔性消能體為間隙套裝于開縫鋼管內的內鋼管，內鋼管上沿軸向間隔纏繞有多根仿水草柔性纖繩，每根仿水草柔性纖繩的端部均延伸出開縫鋼管的開縫之外并與低密度浮球固定連接；低密度浮球的直徑大于開縫鋼管的開縫寬度。本發明優點在于消除因防護導致河底沖刷下切加大、破壞防護基礎的現象。使防護由被動變為主動，改善了防護工程周圍的水流邊界條件，減弱防護基底河床的沖刷變形；仿水草柔性消能體可以靈活調整位置和更換，延長了工程使用年限。
【IPC分類】E02B3-06
【公開號】CN104695381
【申請號】CN201510097560
【發明人】蘇東喜
【申請人】黃河勘測規劃設計有限公司
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月5日