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水利工程

水利工程

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  2000多年(nian)前李冰父子在(zai)都江(jiang)堰工(gong)(gong)程中首(shou)次使(shi)用了竹笼(long),并安全使(shi)用到今天。都江(jiang)堰是中国古代最(zui)著名的(de)(de)(de)水(shui)(shui)利(li)工(gong)(gong)程之一。这(zhei)也(ye)是传统的(de)(de)(de)石笼(long)网结构,而(er)在(zai)现代,生态格网也(ye)被因其各方面(mian)的(de)(de)(de)优(you)势广(guang)泛的(de)(de)(de)使(shi)用在(zai)了各种(zhong)水(shui)(shui)利(li)工(gong)(gong)程中,例如控(kong)制和引导河流及洪(hong)水(shui)(shui)、泄洪(hong)坝和导流坝、桥梁防护(hu)建(jian)筑(zhu)物以(yi)及消力池、海漫等。
 
  河(he)(he)道整治护(hu)坡目(mu)前大多(duo)采用块石或(huo)预制混凝土(tu)块结(jie)构型(xing)式(shi),重点(dian)解决(jue)河(he)(he)道受(shou)河(he)(he)水冲刷的边坡稳定问题(ti),而忽视了(le)河(he)(he)道生态(tai)(tai)功(gong)能;格宾网(wang)护(hu)坡是一种既能确保边坡稳定,又能维护(hu)和恢复河(he)(he)道生态(tai)(tai)的结(jie)构型(xing)式(shi)。
 
  湖岸(an)整治工程多用(yong)平顺(shun)护岸(an)必要时也可采用(yong)短丁坝护岸(an)。平顺(shun)护岸(an)包括挡墙(qiang)和护坡(po)两种形式。挡墙(qiang)结构一般采用(yong)高(gao)(gao)度(du)1m的(de)(de)网箱分(fen)层摆放,相互(hu)间错缝。流速(su)大(da)的(de)(de)河道应在最(zui)下部设(she)置网垫,网垫伸出(chu)的(de)(de)长度(du)根据网箱高(gao)(gao)度(du)和最(zui)大(da)冲(chong)刷深度(du)来确定。
 
 
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  土体(ti)(ti)的摩擦(ca)系数比较小或主(zhu)动土压力大时可将网箱向后倾(qing)斜,可以有效地减小主(zhu)动土压力对墙体(ti)(ti)的不(bu)利影(ying)响,但这种倾(qing)斜结构(gou)在施工时比较复杂。
 
 
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  挡(dang)墙(qiang)高度比(bi)(bi)较(jiao)高时(shi)也(ye)可采用分级式的(de)挡(dang)墙(qiang),可以(yi)节省(sheng)工(gong)程材料的(de)用量,比(bi)(bi)较(jiao)经(jing)济,同(tong)时(shi)比(bi)(bi)纯重力(li)式的(de)更美观。
 
 
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  在水位比较(jiao)(jiao)高或者是抗洪抢险期,不(bu)适合造(zao)围(wei)堰施(shi)工(gong)(gong)的情况下,可将挡墙下部(bu)的网(wang)垫改(gai)为网(wang)袋或大块(kuai)石,以营造(zao)比较(jiao)(jiao)有利的施(shi)工(gong)(gong)环境。
 
 
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  护坡(po)(po)结构(gou)包括枯水位(wei)以(yi)下部(bu)位(wei)的(de)护脚(jiao)和(he)枯水位(wei)以(yi)上部(bu)位(wei)的(de)护坡(po)(po)两部(bu)分。网垫(dian)(dian)厚(hou)(hou)度根据(ju)水流速(su)度确(que)定,以(yi)达到最(zui)优安全(quan)性和(he)经(jing)济性,一(yi)般(ban)采(cai)用厚(hou)(hou)度为0.17m-0.3m的(de)网垫(dian)(dian)。坡(po)(po)比一(yi)般(ban)1:1.5-3,可根据(ju)土(tu)的(de)内摩(mo)擦系(xi)数和(he)土(tu)与(yu)网垫(dian)(dian)的(de)摩(mo)擦系(xi)数确(que)定。
 
 
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  河(he)道冲刷特(te)别严重或这(zhei)对(dui)河(he)道的(de)要求(qiu)比较高(gao)的(de)情(qing)况,可采用全断面护砌,这(zhei)样对(dui)于安(an)全和景观效(xiao)果都有更好(hao)的(de)效(xiao)果。
 
 
 
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  当然也可(ke)将挡(dang)墙和护坡两种形式(shi)结(jie)合(he)起来,成为复式(shi)断面(mian)。
 
 
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丁坝
 
  丁坝又称挑水坝,是广泛使用(yong)的(de)河(he)道(dao)整治和(he)维护(hu)建(jian)筑物,其主要功能(neng)(neng)为保护(hu)河(he)岩不受来流直(zhi)接冲(chong)蚀而产生掏刷破(po)坏,同时它(ta)也(ye)在(zai)改善航道(dao)、维护(hu)河(he)相以及保全水生生息场多样化方面发挥着(zhe)作(zuo)用(yong)。生态格网因其内部石(shi)块的(de)天然孔(kong)隙,本身是透(tou)水结构,具(ju)有良好(hao)的(de)抗冲(chong)刷和(he)力学效应,但同时它(ta)也(ye)能(neng)(neng)保滩促淤,水中(zhong)泥沙(sha)也(ye)能(neng)(neng)很(hen)好(hao)的(de)沉积,拦住垃圾等,具(ju)有明显的(de)生态效果。
 
 
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  丁(ding)(ding)(ding)坝一般与河岸(an)或(huo)(huo)路基导流(liu)堤(di)等成丁(ding)(ding)(ding)字形(xing)(xing),与水(shui)流(liu)方向的夹角(jiao)约(yue)为60°~90°的构(gou)造(zao)物(wu)(wu),其作用(yong)是将水(shui)流(liu)挑离河岸(an)或(huo)(huo)构(gou)造(zao)物(wu)(wu),并(bing)使(shi)(shi)(shi)泥沙(sha)在坝根附近的三角(jiao)形(xing)(xing)地(di)带沉积形(xing)(xing)成新(xin)的水(shui)边线,以(yi)达(da)到保护河岸(an)和构(gou)造(zao)物(wu)(wu)免受冲(chong)刷的目(mu)的。丁(ding)(ding)(ding)坝可以(yi)单(dan)个使(shi)(shi)(shi)用(yong),也可几(ji)个并(bing)列成丁(ding)(ding)(ding)坝群使(shi)(shi)(shi)用(yong)。
 
  当河岸(an)易冲蚀,丁(ding)坝(ba)(ba)坝(ba)(ba)根处应(ying)采用网(wang)垫进行(xing)护(hu)坡(po),防止根部被水流淘(tao)刷(shua),若不易冲蚀坝(ba)(ba)根可不护(hu)坡(po)。采用短丁(ding)坝(ba)(ba)护(hu)岸(an)应(ying)注意其对船舶(bo)航行(xing)安全(quan)的(de)影(ying)响(xiang)。
 
 
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顺坝
 
  作为消浪潜堤的顺(shun)坝(ba)(ba)(ba)是顺(shun)水(shui)流方(fang)向设(she)置于河岸(an)旁的构造物(wu),其合理的离岸(an)距离与波(bo)要素、水(shui)深、顺(shun)坝(ba)(ba)(ba)坝(ba)(ba)(ba)顶高程等(deng)多种因素有关(guan)。顺(shun)坝(ba)(ba)(ba)二端宜封(feng)口(kou),过长的顺(shun)坝(ba)(ba)(ba)中(zhong)间还应设(she)隔堤,否则淤积物(wu)将(jiang)被沿岸(an)流带走(zou)而(er)降低促(cu)淤效果。顺(shun)坝(ba)(ba)(ba)的外坡(po)较(jiao)平缓以利泥沙进入(ru),内(nei)坡(po)较(jiao)陡的可(ke)阻止坝(ba)(ba)(ba)内(nei)泥沙被波(bo)动水(shui)流带出,在(zai)往网袋或(huo)网垫(dian)内(nei)部填(tian)石或(huo)投放时要尽可(ke)能密实,保证结构稳(wen)固和促(cu)淤效果。
 
  通常设置在(zai)预(yu)计要形成新水(shui)边线的(de)河(he)床上。顺(shun)(shun)坝(ba)上游端嵌入河(he)岸(an),下(xia)游端或坝(ba)的(de)中(zhong)部(bu)可(ke)(ke)(ke)留(liu)缺口,供少量水(shui)流出(chu)入。顺(shun)(shun)坝(ba)高度一般在(zai)高水(shui)位(wei)(wei)和中(zhong)水(shui)位(wei)(wei)之间,水(shui)位(wei)(wei)较(jiao)低时,顺(shun)(shun)坝(ba)可(ke)(ke)(ke)引导(dao)水(shui)流,水(shui)位(wei)(wei)较(jiao)高水(shui)流漫过坝(ba)顶时,顺(shun)(shun)坝(ba)还能(neng)使水(shui)流挟带的(de)泥(ni)沙沉积于(yu)坝(ba)后(hou)的(de)低洼(wa)处,起(qi)到巩固河(he)岸(an)的(de)作(zuo)用。为了加速坝(ba)后(hou)淤填速度,可(ke)(ke)(ke)在(zai)顺(shun)(shun)坝(ba)和河(he)岸(an)之间的(de)低洼(wa)地上修筑几道垂直(zhi)于(yu)顺(shun)(shun)坝(ba)的(de)格(ge)坝(ba)。顺(shun)(shun)坝(ba)和格(ge)坝(ba)可(ke)(ke)(ke)一次建成,也可(ke)(ke)(ke)分期加高。总体生态格(ge)网(wang)的(de)坝(ba)体施(shi)工容易(yi)、造价低,对(dui)于(yu)此种需水(shui)下(xia)施(shi)工,不适合围(wei)堰(会影响通航)的(de)情况是一种值得推广的(de)解决方案。
 
  在(zai)低强度的(de)软土地(di)基上宜用土工(gong)编织布护底,既起加筋(jin)作(zuo)用又(you)可提高地(di)基强度,且(qie)施工(gong)容易,效果良(liang)好,并能(neng)减少块石在(zai)地(di)基上的(de)沉陷量。
 
 
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桥梁
 
  在某些山区河道(dao),水(shui)位落差(cha)大。在雨(yu)水(shui)旺季水(shui)流湍急,有时有暴(bao)雨(yu)冲刷,常(chang)常(chang)破坏原有桥梁。再加(jia)上(shang)山区电力和机械(xie)的供应不足,也(ye)会给施工(gong)(gong)带来一(yi)些限制。生态格(ge)网结构(gou)具有很好的抗冲刷性(xing),施工(gong)(gong)也(ye)很便捷,因此采用该工(gong)(gong)艺。
 
 
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  桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)址所在(zai)河(he)段,河(he)岸的(de)(de)凹岸逐年迎受水(shui)流(liu)冲刷,会使河(he)岸不(bu)断(duan)地(di)坍塌(ta)。为保(bao)护(hu)(hu)(hu)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁和(he)路(lu)堤安全(quan),须在(zai)凹岸修(xiu)筑防(fang)护(hu)(hu)(hu)建筑物(wu)。此外,因设桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)会引起河(he)水(shui)流(liu)向变化,冲刷河(he)岸而危及农(nong)田(tian)和(he)村镇(zhen)时,须在(zai)河(he)岸修(xiu)建防(fang)护(hu)(hu)(hu)建筑物(wu)。对于(yu)一些在(zai)软地(di)基(ji)上的(de)(de)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁,对其(qi)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)基(ji)要进(jin)行防(fang)护(hu)(hu)(hu),一般(ban)在(zai)桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)梁桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)墩(dun)处,水(shui)流(liu)突然(ran)收缩,流(liu)速也会突然(ran)增大(da),对桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)基(ji)的(de)(de)冲刷也相比(bi)河(he)道其(qi)他地(di)方严重,采用生态格网透水(shui)柔(rou)性(xing)结构护(hu)(hu)(hu)基(ji),使桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)附近的(de)(de)岸坡具有更强的(de)(de)防(fang)冲性(xing)能(neng),能(neng)大(da)大(da)提高桥(qiao)(qiao)(qiao)(qiao)的(de)(de)稳定性(xing)。
 
 
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消力池
 
  作为(wei)水闸或溢洪道下游(you)的(de)防冲(chong)结(jie)(jie)构,生态(tai)格网有良好的(de)抗冲(chong)性(xing)能(neng)、透水性(xing)能(neng),水对护坦的(de)扬压力小(xiao)很多(duo),保证了(le)结(jie)(jie)构的(de)稳定,其次(ci)由于内(nei)填石块,其表面的(de)糙率比(bi)混凝土和(he)浆砌石结(jie)(jie)构大,消能(neng)和(he)消浪效果(guo)好。
 
  护坦(tan)(tan)的最(zui)(zui)小厚度根据(ju)最(zui)(zui)大流速(su)确定(ding),护坦(tan)(tan)抗浮稳定(ding)应按下(xia)列情况分别(bie)计算:
 
  1、宣泄消(xiao)能防冲(chong)的设计(ji)洪水流量或小(xiao)于该(gai)流量的控制流量。
  2、宣泄消能防冲(chong)的校核洪水(shui)流量。
  3、消力(li)池排水(shui)检修。
 
  消力(li)池的(de)两侧挡土或(huo)不(bu)挡土的(de)翼墙、边(bian)墙或(huo)贴坡式(shi)边(bian)墙,其(qi)结构应根(gen)据土压力(li)系数(shu)和水的(de)流速(su)共(gong)同确(que)定。
 
 
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海漫
 
  海(hai)漫是在护坦或消(xiao)(xiao)力(li)池下(xia)(xia)游(you)为保(bao)护河(he)床免受(shou)冲刷(shua)破坏而设(she)置的(de)(de)具有(you)一(yi)定柔性的(de)(de)消(xiao)(xiao)能防(fang)冲设(she)施。由(you)泄水(shui)建筑物下(xia)(xia)泄的(de)(de)急流(liu),经过(guo)水(shui)跃消(xiao)(xiao)能后紊(wen)动仍(reng)很强烈(lie),流(liu)速(su)分布(bu)(包括垂(chui)线上(shang)和平面上(shang)) 远未恢复到天(tian)然河(he)道的(de)(de)水(shui)流(liu)状态,对(dui)河(he)床仍(reng)有(you)较(jiao)(jiao)强的(de)(de)冲刷(shua)能力(li)。因此,在护坦下(xia)(xia)游(you)一(yi)般(ban)都要设(she)置海(hai)漫,目的(de)(de)在于加(jia)固(gu)河(he)床,继(ji)续消(xiao)(xiao)除水(shui)流(liu)的(de)(de)剩(sheng)余(yu)能量(liang),促进流(liu)速(su)分布(bu)进一(yi)步调整,较(jiao)(jiao)小底部流(liu)速(su),防(fang)止河(he)床产生严重的(de)(de)局部冲刷(shua),保(bao)证护坦和主体建筑的(de)(de)安全。
 
  其结(jie)构(gou)要(yao)求抗(kang)冲、表面(mian)(mian)粗糙、透水、有一定柔性,在传统(tong)的(de)(de)结(jie)构(gou)中(zhong)一般采用前半段浆(jiang)砌(qi)(qi)(qi)石(shi)(shi)后半段干(gan)砌(qi)(qi)(qi)石(shi)(shi)的(de)(de)断面(mian)(mian)结(jie)构(gou),干(gan)砌(qi)(qi)(qi)石(shi)(shi)、浆(jiang)砌(qi)(qi)(qi)石(shi)(shi)海漫(man)(man)具有柔韧性、透水性、经济性的(de)(de)优点(dian),但却(que)在耐久性、整体性方面(mian)(mian)略显不足;混凝土海漫(man)(man)具有耐久性、整体性的(de)(de)特点(dian),但却(que)在柔韧性、粗糙度、经济性方面(mian)(mian)欠佳。综合比较下来,生态格网同时兼具他们的(de)(de)优点(dian),已在水利工程下游(you)海漫(man)(man)工程中(zhong)得到广泛的(de)(de)应用,效果非常理(li)想。
 
 
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