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水利工程

水利工程

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  2000多年前李冰父子在都江堰工程中首次使用了竹籠,并安全使用到今天。都江堰是中國古代最著名的水利工程之一。這也是傳統的石籠網結構,而在現代,生態格網也被因其各方面的優勢廣泛的使用在了各種水利工程中,例如控制和引導河流及洪水、泄洪壩和導流壩、橋梁防護建筑物以及消力池、海漫等。
 
  河道整治護坡目前大多采用塊石或預制混凝土塊結構型式,重點解決河道受河水沖刷的邊坡穩定問題,而忽視了河道生態功能;格賓網護坡是一種既能確保邊坡穩定,又能維護和恢復河道生態的結構型式。
 
  湖岸整治工程多用平順護岸必要時也可采用短丁壩護岸。平順護岸包括擋墻和護坡兩種形式。擋墻結構一般采用高度1m的網箱分層擺放,相互間錯縫。流速大的河道應在最下部設置網墊,網墊伸出的長度根據網箱高度和最大沖刷深度來確定。
 
 
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  土體的摩擦系數比較小或主動土壓力大時可將網箱向后傾斜,可以有效地減小主動土壓力對墻體的不利影響,但這種傾斜結構在施工時比較復雜。
 
 
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  擋墻高度比較高時也可采用分級式的擋墻,可以節省工程材料的用量,比較經濟,同時比純重力式的更美觀。
 
 
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  在水位比較高或者是抗洪搶險期,不適合造圍堰施工的情況下,可將擋墻下部的網墊改為網袋或大塊石,以營造比較有利的施工環境。
 
 
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  護坡結構包括枯水位以下部位的護腳和枯水位以上部位的護坡兩部分。網墊厚度根據水流速度確定,以達到最優安全性和經濟性,一般采用厚度為0.17m-0.3m的網墊。坡比一般1:1.5-3,可根據土的內摩擦系數和土與網墊的摩擦系數確定。
 
 
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  河道沖刷特別嚴重或這對河道的要求比較高的情況,可采用全斷面護砌,這樣對于安全和景觀效果都有更好的效果。
 
 
 
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  當然也可將擋墻和護坡兩種形式結合起來,成為復式斷面。
 
 
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丁壩
 
  丁壩又稱挑水壩,是廣泛使用的河道整治和維護建筑物,其主要功能為保護河巖不受來流直接沖蝕而產生掏刷破壞,同時它也在改善航道、維護河相以及保全水生生息場多樣化方面發揮著作用。生態格網因其內部石塊的天然孔隙,本身是透水結構,具有良好的抗沖刷和力學效應,但同時它也能保灘促淤,水中泥沙也能很好的沉積,攔住垃圾等,具有明顯的生態效果。
 
 
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  丁壩一般與河岸或路基導流堤等成丁字形,與水流方向的夾角約為60°~90°的構造物,其作用是將水流挑離河岸或構造物,并使泥沙在壩根附近的三角形地帶沉積形成新的水邊線,以達到保護河岸和構造物免受沖刷的目的。丁壩可以單個使用,也可幾個并列成丁壩群使用。
 
  當河岸易沖蝕,丁壩壩根處應采用網墊進行護坡,防止根部被水流淘刷,若不易沖蝕壩根可不護坡。采用短丁壩護岸應注意其對船舶航行安全的影響。
 
 
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順壩
 
  作為消浪潛堤的順壩是順水流方向設置于河岸旁的構造物,其合理的離岸距離與波要素、水深、順壩壩頂高程等多種因素有關。順壩二端宜封口,過長的順壩中間還應設隔堤,否則淤積物將被沿岸流帶走而降低促淤效果。順壩的外坡較平緩以利泥沙進入,內坡較陡的可阻止壩內泥沙被波動水流帶出,在往網袋或網墊內部填石或投放時要盡可能密實,保證結構穩固和促淤效果。
 
  通常設置在預計要形成新水邊線的河床上。順壩上游端嵌入河岸,下游端或壩的中部可留缺口,供少量水流出入。順壩高度一般在高水位和中水位之間,水位較低時,順壩可引導水流,水位較高水流漫過壩頂時,順壩還能使水流挾帶的泥沙沉積于壩后的低洼處,起到鞏固河岸的作用。為了加速壩后淤填速度,可在順壩和河岸之間的低洼地上修筑幾道垂直于順壩的格壩。順壩和格壩可一次建成,也可分期加高。總體生態格網的壩體施工容易、造價低,對于此種需水下施工,不適合圍堰(會影響通航)的情況是一種值得推廣的解決方案。
 
  在低強度的軟土地基上宜用土工編織布護底,既起加筋作用又可提高地基強度,且施工容易,效果良好,并能減少塊石在地基上的沉陷量。
 
 
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橋梁
 
  在某些山區河道,水位落差大。在雨水旺季水流湍急,有時有暴雨沖刷,常常破壞原有橋梁。再加上山區電力和機械的供應不足,也會給施工帶來一些限制。生態格網結構具有很好的抗沖刷性,施工也很便捷,因此采用該工藝。
 
 
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  橋址所在河段,河岸的凹岸逐年迎受水流沖刷,會使河岸不斷地坍塌。為保護橋梁和路堤安全,須在凹岸修筑防護建筑物。此外,因設橋會引起河水流向變化,沖刷河岸而危及農田和村鎮時,須在河岸修建防護建筑物。對于一些在軟地基上的橋梁,對其橋基要進行防護,一般在橋梁橋墩處,水流突然收縮,流速也會突然增大,對橋基的沖刷也相比河道其他地方嚴重,采用生態格網透水柔性結構護基,使橋附近的岸坡具有更強的防沖性能,能大大提高橋的穩定性。
 
 
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消力池
 
  作為水閘或溢洪道下游的防沖結構,生態格網有良好的抗沖性能、透水性能,水對護坦的揚壓力小很多,保證了結構的穩定,其次由于內填石塊,其表面的糙率比混凝土和漿砌石結構大,消能和消浪效果好。
 
  護坦的最小厚度根據最大流速確定,護坦抗浮穩定應按下列情況分別計算:
 
  1、宣泄消能防沖的設計洪水流量或小于該流量的控制流量。
  2、宣泄消能防沖的校核洪水流量。
  3、消力池排水檢修。
 
  消力池的兩側擋土或不擋土的翼墻、邊墻或貼坡式邊墻,其結構應根據土壓力系數和水的流速共同確定。
 
 
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海漫
 
  海漫是在護坦或消力池下游為保護河床免受沖刷破壞而設置的具有一定柔性的消能防沖設施。由泄水建筑物下泄的急流,經過水躍消能后紊動仍很強烈,流速分布(包括垂線上和平面上) 遠未恢復到天然河道的水流狀態,對河床仍有較強的沖刷能力。因此,在護坦下游一般都要設置海漫,目的在于加固河床,繼續消除水流的剩余能量,促進流速分布進一步調整,較小底部流速,防止河床產生嚴重的局部沖刷,保證護坦和主體建筑的安全。
 
  其結構要求抗沖、表面粗糙、透水、有一定柔性,在傳統的結構中一般采用前半段漿砌石后半段干砌石的斷面結構,干砌石、漿砌石海漫具有柔韌性、透水性、經濟性的優點,但卻在耐久性、整體性方面略顯不足;混凝土海漫具有耐久性、整體性的特點,但卻在柔韌性、粗糙度、經濟性方面欠佳。綜合比較下來,生態格網同時兼具他們的優點,已在水利工程下游海漫工程中得到廣泛的應用,效果非常理想。
 
 
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