小水位变幅深水急滩整治方法技术

本发明专利技术公开了小水位变幅深水急滩整治方法，通过将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得船舶所在的上层水域的局部水深减小、上层水域的表层阻力增加、上层水域的流速减小，从而使得上层水域形成供船舶上行的表层缓流航行水域。本发明专利技术通过将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得上层水域的流速相对于未进行纵向分层处理的表面水域流速减小，由此使得船舶在该上层水域航行时的阻力相对于船舶在未进行纵向分层处理的表面水域的阻力减小，进而使得船舶能更好的自航上行，显著提高对急滩区域的整治效果。

Regulation method of deep water rapids with small water level and variable amplitude

【技术实现步骤摘要】
小水位变幅深水急滩整治方法
本专利技术涉及水利工程
，具体涉及小水位变幅深水急滩整治方法。
技术介绍
长江经济带是我国横贯东西、畅通南北、连接陆海的重要通道，是新常态下我国经济发展的支撑带。长江黄金水道是长江经济带发展的基础和依托，然而，长江黄金水道建设还存在诸多问题，如三峡枢纽过坝能力不足、中上游航道“瓶颈”、中游“荆江梗阻”等等，极大地制约了长江航运的发展，其中，三峡-葛洲坝两坝间众多急滩碍航为制约长江上游航运发展的“瓶颈”之一。三峡-葛洲坝两坝间38km航道，穿行于高山峡谷，葛洲坝水库建成前滩险众多，常年碍航，葛洲坝水利枢纽建成后，中、枯水滩险基本淹没，但洪水滩险改善不大，目前仍存在水田角、喜滩、石牌、天花板、偏脑等多处洪水急滩；不同的船型在两坝间上行通航流量仅为25000～45000m3.s-1，与三峡设计最高通航流量56700m3.s-1还有较大差距，两坝间的通航能力已经成为了制约长江干线航运发展的瓶颈之一。急滩为急流滩的简称，在山区河流普遍存在，主要成因是河道过水断面过小导致坡陡流急而碍航，而三峡-葛洲坝两坝间的库区急滩与一般急滩相比，有其独特的特点，属于小水位变幅深水急滩：(1)水深大，变幅小：两坝间急滩均为峡谷型洪水急滩，水深可达50～100m，水位变幅一般不超过3m，与成库前超过30m的大变幅相比几乎属于恒深状态。(2)水流急但比降较缓：以两坝间水田角段为例，洪水上行航线比降J＝0.2～0.6‰，而流速可达2.8～4.5m/s，船舶水流阻力比例可占70～90％、而坡降阻力仅占10～30％。(3)流量增率与过水面积增率极不适应：如流量从25000m3.s-1增大到45000m3.s-1时，流量增率80％，而水位仅增加2.1m左右，过水面积增率仅8.4％，二者增率相比近10倍，从而形成了流量越大滩险越急的现象。(4)流速横向成均匀分布：峡谷型河段断面形式基本以“V”、“U”型为主，流速横向几乎呈现均匀分布，船舶几乎没有借以上行的缓流区。目前针对急滩传统的整治方法是扩大泄水断面，继而减小流速有助船舶上行。另外，视不同的边界情况，还有构成错口滩型法、拓宽缓流航道法、急滩下游筑坝壅水法、增大支汊分流法等。然而，三峡-葛洲坝两坝间的急滩因其独有的特点，扩大泄水断面等急滩传统整治方法在实际使用过程中存在以下几个方面的问题：(1)开挖工程量巨大：由于流量增率与过水面积增率极不适应，扩大泄水断面需要大量的炸礁开挖，才能达到彻底整治的目的。(2)易引发地质灾害：库区急滩两岸陡峭，沿河两岸均有公路、民居等设施，大面积炸礁易引发滑坡、危岩等地质灾害。(3)施工困难、效率低下：库区急滩水深达50～100m，现有施工机械和技术，水深超过30m炸礁施工效率较低，超过40m基本上难以施工。(4)大面积炸礁不符合生态航道建设理念：炸礁施工会对水生物产生直接影响，在一定程度上改变了水生态环境，与“推动长江经济带发展必须走生态优先、绿色发展之路”不协调。(5)整治效果不理想：由于炸礁受上述各种条件的限制，大量炸礁工程难以实施，整治效果往往难以达到理想目标。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能显著提高整治效果，减小船舶上行阻力，使得船舶能更好自航上行的小水位变幅深水急滩整治方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：小水位变幅深水急滩整治方法，通过设置悬潜板将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得船舶所在的上层水域的局部水深减小、上层水域的表层阻力增加、上层水域的流速减小，从而使得上层水域形成供船舶上行的表层缓流航行水域。本专利技术的原理是：通过设置悬潜板将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得上层水域的水深相对于急滩整体水深而言将减小，由于上层水域水深的减小，将导致上层水域的表层阻力增加、上层水域的流速减小，此时船舶在上层水域进行航行，也将大大减小船舶在上层水域航行的阻力；同时，在进行纵向分层处理时，可以根据船舶的航行需求决定纵向分层处理上下层水域之间的水深比例，以此来更好的满足对不同急滩区域和不同船舶航行的需求。本专利技术的优点在于：本专利技术通过将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得上层水域的流速相对于未进行纵向分层处理的表面水域流速减小，由此使得船舶在该上层水域航行时的阻力相对于船舶在未进行纵向分层处理的表面水域的阻力减小，进而使得船舶能更好的自航上行，显著提高对急滩区域的整治效果。优选的，所述悬潜板的长度方向沿船舶航行方向，所述悬潜板宽度方向一侧固定在航道的侧壁上，所述悬潜板的宽度大于船舶伸入水域部分的最大宽度，所述悬潜板浸入航道水域的深度大于船舶伸入水域部分的最大深度，使得船舶在急滩区域的航行路径始终在所述悬潜板的上层水域内。这样，通过设置悬潜板将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，悬潜板的长度方向沿船舶航行方向，同时悬潜板的宽度大于船舶伸入水域部分的最大宽度，悬潜板浸入航道水域的深度大于船舶伸入水域部分的最大深度，使得船舶在急滩的整个航行路径上都始终在悬潜板的上层水域进行航行，进而使得船舶始终在悬潜板上层水域形成的表层缓流航行水域内航行；同时在悬潜板安装固定时，只需要将悬潜板的一侧固定在航道的侧壁上，另一侧悬浮在水下，这样也使得悬潜板的整个安装工程量较小。优选的，所述悬潜板呈长薄平板状，所述悬潜板的厚度为不大于所在河道水深的5％。这样，通过将悬潜板设置成长薄平板状，使得悬潜板的厚度相对于航道水域的深度来说可以忽略不计，由于库区急滩水域的水深一般较深，且水流的速度较大，因此若是在水下安装体积过大、安装深度过深的物体时，一方面将导致物体安装的工程量巨大，实际操作有困难，另一方面也将使得物体在急滩水域的受力较为复杂，长期使用很容易对物体造成结构破坏；本方案通过将悬潜板设置成长薄平板状，使得悬潜板本身的厚度很小，而急滩水域的水深较深，因此相对于急滩水域的水深深度来说，悬潜板本身的很小的厚度可以忽略不计，以此使得急滩水域的水流对应悬潜板作用的体积减小，悬潜板受到的水流冲击作用力减小，长期使用水流的作用不会对悬潜板的结构造成破坏，大大提高悬潜板使用的寿命和可靠性；同时，悬潜板浸入航道水域的深度只需要大于船舶伸入水域部分的最大深度即可，因此悬潜板的安装不需要伸入到急滩水域的水底，安装也更加的方便，实际操作性更强；另外，长薄平板状的悬潜板整体结构尺寸也较小，更加节省材料，结构也更加的创新。优选的，所述悬潜板的宽度b与航道宽度B的比值为b/B＝0.05-0.30，所述悬潜板浸入航道水域的深度h与航道水域的深度H的比值为h/H＝0.05-0.30。这样，悬潜板的宽度b与航道宽度B的比值为b/B＝0.05-0.30，若是悬潜板的宽度与航道宽度的比值过大，则悬潜板占据航道宽度的比例过大，而悬潜板仅在船舶伸入水域的宽度范围内起作用，将悬潜板的宽度设计的过大，将导致悬潜板材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.小水位变幅深水急滩整治方法，其特征在于，通过设置悬潜板将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得船舶所在的上层水域的局部水深减小、上层水域的表层阻力增加、上层水域的流速减小，从而使得上层水域形成供船舶自航上行的表层缓流航行水域。/n

【技术特征摘要】
1.小水位变幅深水急滩整治方法，其特征在于，通过设置悬潜板将急滩区域船舶航行路径上航道的水域进行纵向分层处理，使得船舶所在的上层水域的局部水深减小、上层水域的表层阻力增加、上层水域的流速减小，从而使得上层水域形成供船舶自航上行的表层缓流航行水域。


2.根据权利要求1所述的小水位变幅深水急滩整治方法，其特征在于，所述悬潜板的长度方向沿船舶航行方向，所述悬潜板宽度方向一侧固定在航道的侧壁上，所述悬潜板的宽度大于船舶伸入水域部分的最大宽度，所述悬潜板浸入航道水域的深度大于船舶伸入水域部分的最大深度，船舶在急滩区域的航行路径始终在所述悬潜板的上层水域内。


3.根据权利要求2所述的小水位变幅深水急滩整治方法，其特征在于，所述悬潜板呈长薄平板状，所述悬潜板的厚度为不大于所在河道水深的5％。


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【专利技术属性】
技术研发人员：许光祥，赵志舟，蒋孜伟，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50