适于游荡河道的可变向控导的制作方法

1.本发明涉及河道治理技术领域，尤其是涉及一种适于游荡河道的可变向控导。

背景技术：

2.自然界河流受克氏力影响，水与河床作用，总是体现弯曲形状。弯曲是水流与河床边岸不断作用的结果。人为了改变这种弯曲演变进程，在河流局部建设改变水流方向的工程，控制引导水流，使河流一定区域内的河势变化，向着对人有利的方向演化，这就是水利工程中的控导措施。河流控导工程有着悠久的历史，一直在随材料和科技的发展变化。控导种类按结构型式分，有土石丁坝、柔性梢捆坝、桩坝、板桩坝和充填坝等。控导种类按其对水流的作用分，有直接导流和分散导流，以直接导流控制的应用较广。以上控导工程均属于固定式控导，其是对应于某一种水流状态设计布置的，然而河道的径流在年内、年际是多变的，形成岸线的条件也是动态的。固定控导表现的单一性，不能对复杂的水流变化进行随机应变，且一经实施，长期影响自然河流，不可逆转。如平原区多泥沙河流（黄河等）上常常出现的河势连续变化，一弯变、弯弯变，上提下挫，都是不利的演变，一直困扰着黄河下游堤岸防洪，常规的石坝技术被称为“背着石头赶河”。随着科技水平提高和治河认识理念变化，科研和工程设计人员在不断地研究寻适合具体河流治理的生态控导方法。

技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供一种适于游荡河道的可变向控导，具体可采取如下技术方案：本发明所述的适于游荡河道的可变向控导，所述可变向控导由多个沿河流边岸依次设置的控导单元相互连接而成，所述控导单元包括导向组件，包括上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩，所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩之间连接有成对设置的上导杆和下导杆，所述上导杆和下导杆至少为一对；导流组件，包括靠近上游离岸钢管桩设置的近岸钢管桩，所述近岸钢管桩上设置有至少一个导流板，所述导流板的一端与近岸钢管桩铰接相连，另一端穿设在成对的上导杆和下导杆之间；控制组件，用于控制导流板与水流方向的夹角。
4.所述可变向控导还包括设置在每一近岸钢管桩与同一控导单元中上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩之间、以及每一下游离岸钢管桩与相邻控导单元中近岸钢管桩和上游离岸钢管桩之间的加固杆。用于提高整体结构稳定性。
5.优选地，所述近岸钢管桩、上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩的管径均为350-600mm，且同一控导单元中上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩的间距为近岸钢管桩和上游离岸钢管桩间距的1.5-2倍。
6.所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩的迎水面和背水面上均开设有孔径为10-30mm的透水孔，所述透水孔成列设置，且同列透水孔的竖向间距为0.5m。通过提高钢管桩透
水性，进一步提高装置结构稳定性。
7.具体的，所述导流板为开设有过水孔的预制钢筋混凝土板，且导流板的顶部设置有上拉杆，导流板的底部设置有减阻滑条，导流板的背水面靠近底部处设置有下拉杆，所述上拉杆和下拉杆均具有与导流板平行设置的水平段。
8.进一步地，所述过水孔的孔径为30-50mm，过水孔呈梅花型分布，且过水孔的开孔面积为导流板面积的15%。
9.为了方便连接，在所述近岸钢管桩上设置有竖向安装轴，所述导流板的一侧设置有用于连接所述竖向安装轴的预埋卡筒。
10.优选地，所述控制组件包括用于连接上导杆和上拉杆的上拉环，所述上拉环上固定连接有拉绳，所述拉绳的一端向上游离岸钢管桩延伸设置，拉绳的另一端向下游离岸钢管桩延伸设置。
11.进一步地，所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩上均设置有用于穿设拉绳的导向筒，且拉绳在所述导向筒的穿出端均设置有防脱卡。
12.进一步地，所述控制组件还包括用于连接下导杆和下拉杆的下拉环。
13.本发明提供的适于游荡河道的可变向控导，结构简单，易于构建，是一种解决游荡河道河势不利演变、河道边岸失稳的可调节生态控导工程技术，能够使河势变化稳定可控，使控制区内的河岸及保护对象均达到安全状态，并改变控导工程周边河床局部回旋淘刷的不良状况，同时实现控导工程近岸落淤，实现工程的可生态可逆性（即存在与不存在状态的自由转换）。
14.与现有技术相比，本发明的优点具体如下：1）具有可调节迎流角度的控导单元，其能够适应多种不同的来流情况，更加有利于保障河势及边岸稳定性；2）可变向控导采取了挑透结合的结构，水阻小且稳固，能够应对河道来流的多元化扰动，减弱水流的剧烈变化；3）三角形的桩间支撑及孔流减涡，能够减小桩底河床冲刷，有利于可变向控导的安全；4）通过可变向控导，能够恢复工程建设区河岸原生态环境。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图。
16.图2是图1中的
ⅰ‑ⅰ
向剖面图。
17.图3是图1中的
ⅱ‑ⅱ
向剖面图。
18.图4是图1中的
ⅲ‑ⅲ
向剖面图。
19.图5是本发明中控制组件的连接结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的施工过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
21.如图1-5所示，本发明所述的适于游荡河道的可变向控导，由多个沿河流边岸依次设置的控导单元相互连接而成，每一控导单元均由导向组件、导流组件和控制组件构成。
22.其中，导向组件包括上游离岸钢管桩1和下游离岸钢管桩2，两者之间通过成对设置的上导杆31和下导杆32连接，上述上导杆31和下导杆32至少为一对（本实施例中为四对）；导流组件包括靠近上游离岸钢管桩1设置的近岸钢管桩4，近岸钢管桩4上安装有至少一个导流板5（本实施例中为四个），导流板5的一端与近岸钢管桩1铰接相连，另一端对应穿设在成对的上导杆31和下导杆32之间。为了提高装置整体的结构稳定性，每一近岸钢管桩4与同一控导单元中的上游离岸钢管桩1和下游离岸钢管桩2之间、以及每一下游离岸钢管桩2与相邻控导单元中近岸钢管桩4和上游离岸钢管桩1之间均安装有加固杆6，使同一控导单元的上游离岸钢管桩1、下游离岸钢管桩2和近岸钢管桩4构成三角形结构，使相邻控导单元的上游离岸钢管桩1、下游离岸钢管桩2和近岸钢管桩4也构成三角形结构，从而使装置的整体稳定性得到了较大提高。且上述钢管桩下部深埋入河床，上部嵌固相连，整体上利用了平面三角形稳定性，能够有效防止主体钢管桩变形。
23.上述上游离岸钢管桩1、下游离岸钢管桩2和近岸钢管桩4的管径均为350-600mm，且同一控导单元中上游离岸钢管桩1和下游离岸钢管桩2的间距为近岸钢管桩4和上游离岸钢管桩1间距的1.5-2倍。进一步地，在上游离岸钢管桩1和下游离岸钢管桩2的迎水面和背水面上均开设有成列设置的、孔径为10-30mm的透水孔，通常情况下，同列透水孔的竖向间距为0.5m。上述透水孔，能够减小水流通过上游离岸钢管桩1和下游离岸钢管桩2的阻力，提高装置的稳定性。上述上导杆31、下导杆32和加固杆6均采用φ50 mm的钢管，其中，成对上导杆31和下导杆32的间距和导流板5的高度有关，一般为0.5-0.8m，而每一下导杆32与其下方相邻的上导杆31间距通常为5cm。为了方便安装，上导杆31、下导杆32和加固杆6的两端均设置有插装件，使其与上游离岸钢管桩1、下游离岸钢管桩2和近岸钢管桩4能够插接相连。
24.与近岸钢管桩4相连的导流板5为开设有过水孔51的预制钢筋混凝土板，其高度通常为0.4-0.8m，厚8cm，长度和整体布置区的设计方案相关。上述过水孔51的孔径一般为30-50mm，呈梅花型分布，且过水孔51的开孔面积为导流板5面积的15%。每一导流板5均通过预埋卡筒52与近岸钢管桩4相连，具体地，导流板5的一侧设置带有竖向开口槽的预埋卡筒52，近岸钢管桩4上预埋竖向安装轴41，首先通过竖向开口槽将预埋卡筒52套接在竖向安装轴41上，然后，在竖向开口槽处焊接封口钢板，从而使导流板5能够绕着近岸钢管桩4水平转动。近岸钢管桩4上竖向安装轴41的数量和导流板5数量相对应，每一导流板5对应安装在一个竖向安装轴41上。
25.上述导流板5的另一端延伸穿设在成对的上导杆31和下导杆32之间，当导流板5转动时，其下端面与下导杆32相接触，会在上导杆31和下导杆32之间左右移动。为了减小导流板5与下导杆32之间的摩擦力，通常在导流板5的下端面上预埋φ30mmhrb光圆钢筋作为减阻滑条。此外，在导流板5的顶部预埋设置有上拉杆53，在导流板5的背水面靠近底部处预埋设置有下拉杆54，上述上拉杆53和下拉杆54均具有与导流板5平行设置的水平段，用于连接控制组件。
26.控制组件用于控制导流板5与水流方向的夹角，其包括用于连接上导杆31和上拉杆53的上拉环71，上拉环71上固定连接有拉绳72，拉绳72的一端向上游离岸钢管1桩延伸设置，拉绳73的另一端向下游离岸钢管桩2延伸设置。为了方便操作，在上游离岸钢管桩1和下
游离岸钢管桩2上分别安装有用于穿设拉绳72的导向筒73，且拉绳73在导向筒73的穿出端均连接有防脱卡74。将拉绳72向着上游离岸钢管1一侧牵拉时，上拉环71向上游离岸钢管1一侧移动，同时，上拉环71带动上拉杆53和导流板5沿着上导杆31向上游离岸钢管1一侧移动。进一步地，在下导杆32和下拉杆74之间还安装有下拉环75，其能够使导流板5上下端的动作尽可能地保持一致。同理，要使导流板5向下游离岸钢管桩2一侧移动，仅需将拉绳72向着下游离岸钢管1一侧牵拉。上述每个导流板5对应设置一条拉绳72，每个上游离岸钢管桩1和下游离岸钢管桩2上分别设置一个导向筒73，同一控导单元中所有拉绳72的端部分别通过上述两个导向筒73穿出，操作时，仅需牵拉目标拉绳72即可改变对应导流板5的角度。同一控导单元中，可以只调整一个导流板5的角度，也可同时调整多个导流板5的角度。
27.施工时，首先在变向导控装置的设计位置附近布置预制加工厂，完成对钢管桩、导杆、拉杆、加固杆等钢构件的加工及定位标识，同时进行导流板5的预制。之后，在枯水期观察干态河床，根据河道规划河势，布置弯道顶流区变向导控装置的平面单元。接着，采取水力冲插方式，对各控导单元的钢管桩逐一定位施工，再安装位于钢管桩之间的导杆和加固杆，以及与近岸钢管桩4相连的导流板5，最后安装控制组件。
28.安装完毕，进行初步调试，使各控导单元的导流板5形成一定的控导方向。根据不同的来水情况，实际模拟调节同一控导单元内或多个控导单元内导流板5的定位组合，达到下游观测点设定水流指标效果。在使用一定时期后，观察对河势的影响效果及河道水流变化，再调整各导流板5的位置。在区间稳定后，可暂时拆除导流板5，放置备用。
29.本发明的工作原理如下：由于河势在空间变化上受边界条件变化制约，在时间上受来水来沙变化的影响，因此，本发明采用可变化角度的透水式导流板，并通过同单元多板多变和多单元变化实景模拟组合的方式，对多变水流加以引导，结合边岸冲刷变化，调节导流角度，动态协调水流。
30.（1）稳定河势方面本发明利用了经典水力学量能守恒原理，改变控导位水体mv矢量场传输，调控下游边岸水土体交换动力，防止坍塌破坏，维持区间期望河势。
31.河道河势游荡改变，是由河道径流过程（q、t）、水流向、河床特性共同作用完成的。控导通过改变水流作用方向、分流或流场重分布，影响水流对河势作用，使河势向有利区域边岸稳定的方向发展。常规控导与河势夹角固定。可变向控导通过调节与水流夹角，动态控导水流，可使多变径流过程更好地与需求河势协调，并可实景模拟试验出最有利工况应用。
32.（2）控导局部结构分流弱改变：钢管桩透水、导流板透水，均能够分减来流的挑流量，同时在边部区形成一定的弱水流区，减弱控导近岸及桩位回流及漩涡强度，稳定边流，保持控导近岸河床由冲刷向淤积转变。
33.传统河道控导技术，通过固定在河道滩岸上的刚性结构，改变近岸水流方向。控导与河道边岸的相对位置是固定的、不可改变的，影响作用也是不可改变的。而本发明使用了具有挑流、稳流多功能移动板桩式新型可移动导流板，通过改变水流与导流板夹角，根据河势不同时期的变化情况进行动态调节，其对于来流方向是灵活的、可变动的，能适应水流不同流量及河势变化需求。其与常用的控导技术相比，具有多种调节河势演变的可操作方案，改变了传统控导工程对水流的单一适应性，解决了传统控导工程作用单一与河流变化情况
复杂的不对称问题。本发明还具有可逆性，其主体导流板可收可安置，对河流的强制干涉较少，能够更好地保护河流沿岸的生态环境。
34.需要说明的是，在本发明的描述中，诸如“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系的术语是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述可变向控导由多个沿河流边岸依次设置的控导单元相互连接而成，所述控导单元包括导向组件，包括上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩，所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩之间连接有成对设置的上导杆和下导杆，所述上导杆和下导杆至少为一对；导流组件，包括靠近上游离岸钢管桩设置的近岸钢管桩，所述近岸钢管桩上设置有至少一个导流板，所述导流板的一端与近岸钢管桩铰接相连，另一端穿设在成对的上导杆和下导杆之间；控制组件，用于控制导流板与水流方向的夹角。2.根据权利要求1所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述可变向控导还包括设置在每一近岸钢管桩与同一控导单元中上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩之间、以及每一下游离岸钢管桩与相邻控导单元中近岸钢管桩和上游离岸钢管桩之间的加固杆。3.根据权利要求1所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述近岸钢管桩、上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩的管径均为350-600mm，且同一控导单元中上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩的间距为近岸钢管桩和上游离岸钢管桩间距的1.5-2倍。4.根据权利要求1所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩的迎水面和背水面上均开设有孔径为10-30mm的透水孔，所述透水孔成列设置，且同列透水孔的竖向间距为0.5m。5.根据权利要求1所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述导流板为开设有过水孔的预制钢筋混凝土板，且导流板的顶部设置有上拉杆，导流板的底部设置有减阻滑条，导流板的背水面靠近底部处设置有下拉杆，所述上拉杆和下拉杆均具有与导流板平行设置的水平段。6.根据权利要求5所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述过水孔的孔径为30-50mm，过水孔呈梅花型分布，且过水孔的开孔面积为导流板面积的15%。7.根据权利要求5所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述近岸钢管桩上设置有竖向安装轴，所述导流板的一侧设置有用于连接所述竖向安装轴的预埋卡筒。8.根据权利要求5所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述控制组件包括用于连接上导杆和上拉杆的上拉环，所述上拉环上固定连接有拉绳，所述拉绳的一端向上游离岸钢管桩延伸设置，拉绳的另一端向下游离岸钢管桩延伸设置。9.根据权利要求8所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩上均设置有用于穿设拉绳的导向筒，且拉绳在所述导向筒的穿出端均设置有防脱卡。10.根据权利要求8所述的适于游荡河道的可变向控导，其特征在于：所述控制组件还包括用于连接下导杆和下拉杆的下拉环。

技术总结

本发明公开了一种适于游荡河道的可变向控导，由多个沿河流边岸依次设置的控导单元相互连接而成，所述控导单元包括：导向组件，包括上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩，所述上游离岸钢管桩和下游离岸钢管桩之间连接有成对设置的上导杆和下导杆，所述上导杆和下导杆至少为一对；导流组件，包括靠近上游离岸钢管桩设置的近岸钢管桩，所述近岸钢管桩上设置有至少一个导流板，所述导流板的一端与近岸钢管桩铰接相连，另一端穿设在成对的上导杆和下导杆之间；控制组件，用于控制导流板与水流方向的夹角。本发明结构简单，易于构建，能够使河势变化稳定可控，使控制区内的河岸及保护对象均达到安全状态，并改变控导工程周边河床局部回旋淘刷的不良状况。刷的不良状况。刷的不良状况。