[发明专利]分层定向透水式隔流堤

说明书

本发明涉及水利工程和航运工程领域，公开了一种分层定向透水式隔流堤，包括透水式隔流堤主体，透水式隔流堤主体在水平方向上并排开有若干个连通引航道和河床的透水孔，每个透水孔内设有将透水孔由上至下平均分为若干层透水孔洞的导水隔板，每个透水孔洞位于引航道开口在位于河床开口的下游，每个透水孔洞位于引航道开口在位于河床开口的下方，且透水孔在水平面上的投影均与引航道轴线形成夹角α，为30°～60°，透水孔洞在立面上的投影与竖直线形成倾角β，为45°～60°。本发明分层定向透水式隔流堤，减轻引航道口门区横向流、回流及泡漩等不良流态影响，有效改善口门区通航条件的同时，不会恶化引航道内的表面流态，同时不需要付出较大的其他代价。

技术领域

本发明涉及水利工程和航运工程领域，具体涉及一种分层定向透水式隔流堤。

背景技术

船闸、升船机等通航建筑物可以克服水位差，是保证梯级开发河流正常通航的重要设施。在通航建筑物的布置中，引航道是船闸或升船机与上、下游河道的连接通道，而引航道与河道衔接处的口门区一般处于静动水过渡区，受水流扩散和粘滞剪切的作用，不可避免会出现横向流、回流甚至泡漩等不良流态，影响船舶航行安全或正常通过。

为改善引航道口门区的水流条件，一般采用的方法包括调整隔流堤方向、延长引航道使口门区远离闸坝以及进行河道扩挖、岸线整治等。但在高山峡谷河段布置通航建筑物经常遇到河宽缩窄水急、险滩急弯交错、河势流态复杂等较为恶劣的天然条件，采取上述几种措施可能无法有效控导引航道口门区水流，若通过大规模开山劈石大幅度改变自然河道形态来改善水流条件，可能需要付出巨大经济代价，并不能作为优先考虑的实施方案。

现以图5为例对上述情况进一步说明，由于图中下游河道本身十分狭窄，设置隔流堤后河道过水断面被进一步压缩，受上游弯道水流和下游河道宽度沿程缩窄的共同影响，堤头以下河道水流向口门区急剧扩散，造成口门区回流和横向流普遍超标。

如果采用调整隔流堤和引航道布置的方案，产生的效果为：①隔流堤延长，口门区随之下移，由于下游河道宽度沿程缩窄，堤头以下河道整体流速加大，口门区水流条件反而有所恶化；②隔流堤缩短，由于堤头断面河道相对较宽，口门区的回流范围和回流强度均明显减小，但导向作用减弱，口门区横向流速明显增大；③隔流堤向河道侧偏转，对上游弯道水流的导向作用增强，口门区前段水流条件有所改善，但由于堤头偏转造成河道过水断面进一步缩窄，形成锁口效应，反而恶化了口门区中后段水流条件。因此，这种水流特性主要受引航道口门区总体河势控制，单纯通过调整隔流堤布置难以有效拟制口门区回流和横向流。若采用扩宽河道的方案也可能解决口门区流态问题，但该做法将带来较大的开挖和支护工程量，从而大幅增加工程投资。另外，人为改变天然地形及河势条件通常会引起河势调整、泥沙淤积等更为棘手的问题。

目前，解决该问题比较经济有效的方法是设置透水式隔流堤，如綦江新滩船闸、嘉陵江新政船闸、渠江风洞子船闸、嘉陵江金溪船闸等工程均采用了这种型式的隔流堤。现有的这些透水式隔流堤设计和研究均考虑了透水率及透水孔轴线与航道轴线的夹角变化对口门区水流条件的影响，通过合理设计可以达到挤压回流的效果。然而，已有的这些隔流堤透水孔均为全高度范围单层布置，且仅在平面内约束透水方向，不能控制水流在竖直剖面内的透水方向，对于引航道水位变幅较大的情况，在不同的水位通过透水孔的水流可能恶化表面流态，从而影响船舶在引航道内安全航行。

因此，急需研发一种新的隔流堤型式，既能有效改善高山峡谷复杂河势条件下引航道口门区的通航水流条件，又不产生其他问题或不利影响。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种分层定向透水式隔流堤，减轻引航道口门区横向流、回流及泡漩等不良流态影响，有效改善口门区通航条件的同时，不会恶化引航道内的表面流态，同时不需要付出较大的其他代价。