一种差动式破浪固堤防护装置的制作方法

1.本实用新型属于一种堤防工程，具体地说是涉及一种差动式破浪固堤防护装置。


背景技术：

2.黄河下游堤防工程是春秋中期形成，位于河南省和山东省内河交界，是河南省、山东省境内河道两岸修筑的束范河水的堤防。现行黄河大堤河南兰考县东坝头和封丘县鹅湾以上是在明清时代的老堤基础上加修起来的，有500多年的历史；以下是1855年黄河铜瓦厢决口改道以后，在民埝基础上陆续修筑的，也有130多年的历史。黄河大堤右岸临黄堤计长624.248km，左岸临黄堤计长746.979km。我国建成各类水库85 200多座，已建水库中土石坝工程占90%以上，且低坝、小型工程多为土石坝。土石坝具有就地取材、易于施工等优点。黄河下游堤防大部分是在历史久远的民埝上加高培厚形成的，具有基础薄弱、地质复杂、质量不均衡、强度不高、防冲防渗能力差等特点，易在洪水的浸泡下发生漏水、裂缝等险情。黄河堤防工程险情复杂，有效地抢险是保证黄河安全度汛的关键因素，能否采取正确、有效的抢险设备和方法，直接影响到抢险的时间和效果。
3.黄河中下游堤防工程、渠道堤防工程、小型土坝工程（以下以堤防工程为代表）等，随着洪水的到来以及高水位挡水时间的延长，随着汛期水位上涨，水面变宽，当风速较大时，风浪会对堤防产生较强的冲击力，轻者造成堤坡坍塌变陡，重者出现滑坡、漫溢等险情，甚至造成决口。风浪险情的抢险原则是“破浪固堤”，一般是利用漂浮物来消减风浪冲击力，用防浪护坡工程在堤防受冲刷的范围内进行保护。现有技术包括：
4.1.现有的技术方案之一是防浪土袋
5.堤防工程发生风浪险情后，土袋防浪适用于已经发生的堤段。其做法是用编织袋、麻袋装土，或砂、碎石、砖等，叠放于迎水堤坡，土袋应排挤紧密，上下错缝。
6.2.现有的技术方案之二是挂柳防浪
7.该技术是在堤顶打木桩，桩距2-3m，用双股10-12号铅丝或绳，将枝长1m以上、枝径0.1m左右的枝头，或将几棵枝头捆扎使用，系在木桩上，在树杈处捆扎砂、石袋，使树梢深入水下，削减风浪。
8.3.现有的技术方案之三是活动防浪排
9.在风浪较小时，可用柳、芦苇、梢料捆扎成直径为10cm的柴把，然后扎成2m宽、3m长的防浪排铺在堤坡上，并压上石块等重物，将其一端系在堤顶小桩上，随水的涨落拉上或放下，调整柴排的位置。
10.现有技术主要的技术缺点如下：
11.1.现在的技术防浪土袋、挂柳防浪及活动防浪排等，大部分都是在发生风浪险情后的一种临时抢险措施，存在着工程量大、安放困难、危险性高、材料不易得等问题。
12.2.风浪险情发展速度很快，现在的技术防浪土袋、挂柳防浪及活动防浪排不能有效地阻止风浪顺着堤坡爬升，易形成较大的波浪爬高，进一步地淘刷、冲刷堤坡，不能有效地阻止险情进一步发展。
13.3.堤防的迎水坡面在较高的洪水位之下，风大浪急，更是给抢险带来不利因素。现在的技术防浪土袋、挂柳防浪及活动防浪排在风浪较大情况下，不能有效地消能，减少风浪的冲击能量，减少对堤防的破坏性。
14.4.对于堤防工程风浪险情，存在着位置不确定、反复出现等特点，防浪土袋、挂柳防浪等方法存在的问题是：都是一次性处理措施，材料不耐用，不耐久，易损坏，易腐蚀，不能满足多次重复利用、组合迅速、尺寸灵活的需求。


技术实现要素：

15.本实用新型所要解决的技术问题有四：
16.1.风浪险情的处理主要是在高水位迎水坡面迅速抢险，保护提坡和堤防的安全。本实用新型要解决的技术问题是：如何在洪水高水位情况下，有效解决工程量大、安放困难、危险性高、材料不易得等问题，控制风浪险情，保障安全，同时满足构件自身安全稳定的要求。
17.2.风浪险情发展速度很快，轻者造成堤坡坍塌变陡，重者出现滑坡、漫溢等险情。风浪险情发生的位置变化幅度较大，沿着堤防工程长度较长，就需要快速处置进行抢险修护，避免险情进一步扩大。本实用新型要解决的技术问题是：能够在风浪险情发生时，阻止风浪顺着堤坡爬升，不形成较大的波浪爬高，防止进一步淘刷、冲刷堤坡，现场快速铺设到位并发挥作用，有效地阻止险情进一步发展。
18.3.堤防的迎水坡面在较高的洪水位之下，水体浑浊看不清楚，而且风大浪急，更是给抢险带来不利因素。本实用新型要解决的技术问题是：如何实现在浑水和风浪情况下，确保抢险措施一直安全有效，防止风浪冲击和沟刷，有效地消能，减少风浪的冲击力，减少对堤防的破坏性，从而保证堤防工程或土坝的安全。
19.4.对于堤防工程迎水坡的风浪险情，存在着位置不确定、反复出现等特点，本实用新型解决的技术问题是：如何实现在不使用时能方便存放、占用空间小、易存储、耐老化，同时又能多次重复利用、组合迅速、尺寸灵活，以满足不同的需求。
20.本实用新型的技术方案具体为：
21.一种差动式破浪固堤防护装置，它包括设置在迎水坡上的挑回浪装置和消能装置，按照波浪顺着堤坡爬升方向，下方为消能装置，上方为挑回浪装置100，且在挑回浪装置100和消能装置之间设置碎浪装置。
22.挑回浪装置，由小挑角挑坎、大挑角挑坎、仿生梢料放置槽i、挡水背墙构成；小挑角挑坎和大挑角挑坎依次间隔铺设在迎水坡上，弧形板与迎水坡的角度为挑射角，小挑角挑坎和大挑角挑坎的挑射角不同，每个挑角挑坎均为弧形板，小挑角挑坎和大挑角挑坎的末端设置挡水背墙，在小挑角挑坎和大挑角挑坎的前端设置若干个仿生梢料放置槽i。
23.迎水坡上设置底座，小挑角挑坎和大挑角挑坎依次间隔铺设在底座上；弧形板与底座的角度为挑射角，小挑角挑坎和大挑角挑坎的挑射角不同，仿生梢料放置槽i开设在底座上。
24.大挑角挑坎的挑射角取值为30
º‑
35
º
，小挑角挑坎的挑射角取值为20
º‑
25
º
。
25.消能装置包括固定桩预制槽，固定桩预制槽槽内设置人字形消能装置，固定桩预制槽槽底设置固定桩，固定桩预制槽的末端设置仿生梢料放置槽ii。
26.人字形消能装置为凸出固定桩预制槽槽底的人字形结构，多道人字形消能装置随着坡度依次增高，且每道的人字形结构连续设置。
27.固定桩的数量为四个。
28.仿生梢料放置槽i和仿生梢料放置槽ii均为半圆孔槽，且相对应设置，合在一起组成一个完成的槽。
29.碎浪装置包括仿生碎浪体，仿生碎浪体由中间柱体及设置在中间柱体上的若干个支臂，每个支臂末端设置固定环，固定环套设链接环，且在仿生碎浪体底部设置根部扩大底盘。
30.仿生碎浪体采用天然梢料或仿生梢料插入到圆孔中。
31.本实用新型的有益效果为：
32.1.本实用新型是一种在风浪险情发生时，通过上半部分的差动式挑浪装置，下半部分人字型消能装置，拼合后中间安放3个仿生梢料，可以提前安置在沿堤坡上下方向风浪发生的2m范围内的抢险措施，避免了发生风浪险情后的紧急临时抢险，有效有解决了工程量大、安放困难、危险性高、材料不易得等问题。
33.2.风浪险情发展速度很快，本实用新型的上半部分的差动式挑浪装置，可以有效地防止波浪顺着堤坡爬升，避免形成较大的波浪爬高，通过差动式挑浪结构，可以将波浪沿着挑角送回至水面，防止进一步地淘刷、冲刷堤坡，有效地阻止险情进一步发展。
34.3.本实用新型的下半部分人字型消能装置，可以有效地消除挑回的碎浪能量，减少风浪的冲击能量，减少对大坝的破坏性，让风浪消能后回入河道主流，降低风浪的坡坏力和冲击力。
35.4.对于堤防工程风浪险情，存在着位置不确定、反复出现等特点，本实用新型在使用过后，可快速拆除。在不使用时能方便存放、占用空间小、易存储、耐老化、耐用，同时多次重复利用、组合迅速、尺寸灵活，以满足不同的需求。如果不拆除，也可以长久使用，也具有美观耐用的特点。
附图说明
36.图1为本实用新型整体结构示意图；
37.图2为挑回浪装置结构示意图；
38.图3为消能装置结构示意图；
39.图4为消能装置另一角度的结构示意图；
40.图5为人字形消能装置结构示意图；
41.图6为碎浪装置结构示意图；
42.图7为堤防临水坡放置效果图。
具体实施方式
43.本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
44.为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显
然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
45.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式，基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
46.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
47.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.本实用新型适用于黄河中下游堤防工程、渠道堤防工程、小型土坝工程（以下以堤防工程为代表）等，在上游迎水坡发生风浪险情时的抢险措施，也可提前布设在堤防工程的风浪发生区域，减小风浪冲刷及冲击力，防止波浪顺着堤坡爬升，将波浪有效地破碎，从而达到保证堤防或土坝的安全的目的。
50.如图1所示，一种差动式破浪固堤防护装置，包括设置在迎水坡上的挑回浪装置100和消能装置200，按照波浪顺着堤坡爬升方向，下方为消能装置200，上方为挑回浪装置100，且在挑回浪装置100和消能装置200之间设置碎浪装置300。
51.如图2所示，挑回浪装置100，由小挑角挑坎1、大挑角挑坎2、仿生梢料放置槽3、挡水背墙4构成。其中，小挑角挑坎1和大挑角挑坎2依次间隔铺设在迎水坡上，如果迎水坡较低，也可以设置一定高度的底座9，这样，小挑角挑坎1和大挑角挑坎2依次间隔铺设在底座9上。每个挑角挑坎均为弧形板，弧形板与底座9/迎水坡的角度为挑射角，小挑角挑坎1和大挑角挑坎2的挑射角不同，大挑角挑坎2的挑射角θ一般取值为30
º‑
35
º
，小挑角挑坎1的挑射角θ一般取值为20
º‑
25
º
，两个挑射角相差10
º
，这样，小挑角挑坎1和大挑角挑坎2构成的结构即为差动式挑浪结构。另外，小挑角挑坎1和大挑角挑坎2的末端设置挡水背墙4，在小挑角挑坎1和大挑角挑坎2的前端设置若干个仿生梢料放置槽i3，仿生梢料放置槽i3开设在底座9上，可以等距布置，也可以不等距布置。这样设置的挑回浪装置100，可以有效地防止波浪顺着堤坡爬升，避免形成较大的波浪爬高，通过差动式挑浪结构，可以将波浪沿着挑角送回至水面，防止进一步地淘刷、冲刷堤坡，有效地阻止险情进一步发展。差动式挑浪结构主要是设置了两个不同挑射角，挑角的末端设置了挡墙。这样设置的好处是可以形成两股具
有不同挑射角的水流，两股水流除在垂直面上有较大扩散外，在侧向也有一定的扩散，加上高低水流在空中相互撞击，使掺气现象加剧，增加了空中的消能效果。较大的挑射角和末端挡墙可以有效地使风浪直接回翻卷回来，不再继续冲上堤坡。端设置了挡墙当有风浪险情冲到此位置时，可以有效地防止波浪沿着堤坡产生过大的破浪爬高，从而避免发生淘刷坝顶等情况。
52.如图3、图4、图5所示，迎水坡的下方设置消能装置200，消能装置200包括固定桩预制槽5，固定桩预制槽5槽内设置人字形消能装置6，固定桩预制槽5槽底设置固定桩7，固定桩预制槽5的末端设置仿生梢料放置槽ii8。其中，固定桩预制槽5铺设在迎水坡上，具备一定高度，其高度可以等高，但最优是随着坡度逐渐增高。人字形消能装置6为凸出固定桩预制槽5槽底的人字形结构，可以设置三道或者更多道人字形消能装置6，多道人字形消能装置6随着坡度依次增高，且每道的人字形结构连续设置。固定桩7的数量根据固定桩预制槽5大小来定，可以为四个，分别布置在固定桩预制槽5四个角，也可以再增加多个以加固使用。消能装置200在波浪回流至原河道的过程中，设置了人工加糙消能，可以使水流紊动扩散、降低流速、改善流态及消能均起着重要作用。为了更好的消能，设计了3道双人字形人工加糙消能设施，并设计成由高到底的形式，更便于水流回归原河道。
53.需要说明的是，仿生梢料放置槽i3和仿生梢料放置槽ii8均为半圆孔槽，且相对应设置，合在一起组成一个完成的槽。
54.如图6所示，碎浪装置300包括仿生碎浪体13，仿生碎浪体13由中间柱体及设置在中间柱体上的若干个支臂，支臂数量至少两个，可以为三个、四个或更多个，每个支臂末端设置固定环11，固定环11套设链接环12，且在仿生碎浪体13底部设置根部扩大底盘10。仿生碎浪体13可以由柳树等天然梢料插入到圆孔中，从生态环保的角度节约木材也可采用仿生梢料，梢料的稳定主要是依靠固定在第1部分的仿生梢料放置槽i 3和第2部分的仿生梢料放置槽ii8拼装后，形成与仿生梢料下部同样形状的凹槽，并通过固定桩7来实现稳定。另外为了防止仿生碎浪体13被风浪拔出和冲倒，在底部设计定根部扩大底盘10、固定环11、链接环12。梢料的主要作用是破坏波浪的完整性，使波浪破碎，消除能量，从而使波浪的破坏性、淘刷性及冲击性变小，保护堤防的安全。
55.如图7所示，堤防工程临水坡放置后，由于设施本身有一定的自重，堤防工程坡度较缓，可以满足自身稳定的需求，但为了在风浪的淘刷下更加安全，设计了4个固定桩7，放置在堤防的效果如图7所示。为了达到不使用时能方便存放、占用空间小、易存储、耐老化、耐用，同时多次重复利用、组合迅速、尺寸灵活，以满足不同的需求的目的，在洪水高水位过后或险情处理妥当后，本实用新型在使用过后可收起存放，占地小、可多次反复利用、耐老化，也可以永久放置于堤坡上，具有美观作用。
56.本实用新型的3个组成部分及各部分细节构造和外形：第1部分由两个挑射角度不同的差动式挑坎组成的挑回浪装置100，第2部分为双人字形消能装置，第3部分为仿生梢料碎浪装置。装配在一起构成的一种差动式破浪固堤防护装置。第1和2部分的材料可以为混凝土或钢筋混凝土。
57.本实用新型的使用方法：由挑回浪装置100、消能装置200各预留的半个圆孔装配在一起构成，当挑回浪装置100、消能装置200组合完成后，放入碎浪装置300。