[发明专利]一种半潜式分层防冲促淤装置

说明书

本发明公开了一种半潜式分层防冲促淤装置，该装置由多个浮体单元组成，浮体单元采用分层结构，上层为柔性仿真植物，中层为悬浮块体，下层为促淤缓流板，浮体单元间通过柔性绳索连接成一个整体，并通过轻质锚链将装置锚固于河床。该装置利用中层悬浮块体悬浮于水体中，利用上层柔性仿真植物以及下层促淤缓流板协同作用，改变装置附近的河道水流结构，对水体中悬移质和推移质均有消减动能的作用，达到泥沙在特定区域静止沉积的目的。该装置结构稳定合理、防冲促淤效果显著、对河道泄洪影响小、经济指标高、安装、维护以及空间位置调整方便。同时，有利于改善装置周围的水体环境以及提高水体的生物多样性。

技术领域

本发明涉及河道整治工程技术领域，尤其涉及一种半潜式分层防冲促淤装置。

背景技术

在自然条件下，河道由于受水流长期冲刷，将导致河岸堤脚、水下岸坡及河底发生严重的侵蚀破坏，造成河道冲淤失衡，严重时甚至引起河岸崩坍和决堤、桥梁倒塌、水工建筑物遭到破坏等后果。尤其是近年来，随着河道建设枢纽工程，造成坝下游河段冲刷加剧。以长江为例，三峡水库蓄水运用后长江中下游河段的来沙量大幅减少，引起了河床的普遍冲刷，造成河岸崩退，洲滩冲失，滩槽格局调整，航道变迁，浅滩频发，既影响航道畅通，也严重威胁长江的防洪安全和人民生命财产安全。因此，河道防冲促淤技术研究具有重要的理论和现实意义。

防冲促淤主要目的是通过改变波浪、水流和泥沙运动的动力条件，使水流流速减缓或形成回流，使泥沙落淤而淤高床面，起到保护滩面和减小各种水工结构物的基础免受水流冲刷的作用。

传统的防冲促淤技术方法按结构物的型式主要分为实体不透水型和生态型两种型式。其中，实体不透水型防冲促淤技术主要包括抛石、丁坝、顺坝、沉排、混凝土膜袋等，是目前我国在工程上广泛应用的防冲促淤结构形式，但存在以下几点不足：1)常年受到水流冲击，加上河底基础沉降和砂土流失等问题，容易造成结构物破损甚至坍塌。2)在高水位时期，其防冲促淤的效果明显减弱。3)减小局部的过水面积，影响河道的泄洪能力。4)改变河底的自然状态，破坏工程附近的生态环境。5)需要大量的石料或其他建筑材料，施工难度大，工程造价高；生态型防冲促淤技术是指在岸滩或浅水底部种植红树林和米草等大型水生植物，以其发达的根茎阻挡水流和泥沙。由于生态型防冲促淤技术注重环境保护，在世界各国特别是发达国家较受欢迎，但从实践情况来看，也暴露出它的一些固有缺点：1)适用范围较小，一般用于岸滩及浅水区，对于水深大，流速快的河道中间区域则不适用。2)水生植物的防冲促淤作用的发挥有季节性，其生长环境又具有区域特殊性。3)植物根系发达，无法人为控制其生长范围，容易阻塞水道。

植被在水生态系统中起到非常重要的作用，它能净化水质，为水生动植物及微生物提供良好的生存环境，同时也是维护水生态系统及其物种多样性的基础。相比于刚性植物，柔性植物除了有净化水体、为生物提供栖息地和繁育场所等重要作用外，还具有较好的促淤缓流能力，当水流流经柔性植物时，植物沿流向会发生弯曲和摆动现象，其占据河道的空间较小，对泄洪的影响小。

因此，如何设计一种结构稳定合理的防冲促淤装置，确保其具有良好的防冲促淤效果，同时解决现有防冲促淤技术中结构物易受破损、行洪阻力大、适用性受到限制、施工复杂、工程造价高等缺陷，以及减少对工程区域附近的生态环境破坏问题，是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种半潜式分层防冲促淤装置，确保其具有良好的防冲促淤效果，同时解决现有防冲促淤技术中结构物易受破损、行洪阻力大、适用性受到限制、施工复杂、工程造价高等缺陷，以及减少对工程区域附近的生态环境破坏问题。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为，一种半潜式分层防冲促淤装置，包括悬浮于水中，通过柔性绳索连接成一个整体，同时通过轻质锚链锚固于河床的多个浮体单元；

所述浮体单元采用分层结构，其中，上层为柔性仿真植物，用于对河流的中上层水体产生能量耗损，实现水体中悬移质的淤落和沉积；中层为悬浮块体，用于悬浮于水中；下层为促淤缓流板，用于对河流的中下层水体产生能量耗损，实现推移质静止沉积；