幾種陂路結合結構在山區中小河流治理中的應用

黃銘楷,么振東

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

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幾種陂路結合結構在山區中小河流治理中的應用

黃銘楷,么振東

(廣東省水利電力勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

該文主要根據山區河流兩岸村莊日常交通和灌溉等需求,介紹一些常用的陂路結合形式,分別就其結構樣式、使用材料、適用范圍等對進行論述,并進行比較分析,為山區中小河流治理中類似結構提供借鑒。

陂路結合；山區；中小河流

近兩年,廣東省山區中小河流治理工作逐漸鋪開。遵循“防災減災、河暢岸固、自然生態、安全經濟、長效管護”的治理理念對河道進行清淤疏浚、岸坡防護、建筑物重建改建。其中山區中小河流的陂堰建筑物起到灌溉和發電的重要作用,是山區中小河流的重要治理對象。

山區中小河流中多數陂堰建筑物已建成多年,普遍存在縮窄河道、阻礙行洪、欠缺交通考慮、陂身不同程度破損等問題,治理中應根據具體情況考慮重建改建。陂堰建筑物形式應結合當地情況,進行差異化選擇和布置,充分考慮交通及景觀需要,避免單一形式建設。本文將主要根據山區河流兩岸村莊日常交通和灌溉等需求,介紹一些常用的陂路結合形式。

陂路結合形式按道路交通的空間位置進行分類,可分為：交通位于陂頂下游的上游陂堰下游交通形式、交通與陂頂結合的陂頂交通形式、交通位于陂頂上游的上游交通下游陂堰形式,本文就幾種不同的陂路形式進行論述比較。

1 上游陂堰下游交通形式

上游陂堰下游交通形式即把日常交通設于陂堰建筑物堰頂下游,允許車輛通行。根據交通及景觀要求可選用以下幾種形式：

1) 弧形陂橋結合式的特點

靠近河岸的橋梁兩端同時兼顧擋水建筑物功能,中間設橋孔過水,陂頭以弧形結構布置于橋孔上游,弧形陂橋結合式適用于有通車要求的河段。橋梁靠岸兩端為實體結構,充當橋梁同時也是擋水建筑物,有效縮短陂堰建筑物長度。相比一字形布置陂頭,弧形布置陂頭溢流面更寬,水流過堰后匯向弧形陂圓心周圍,水流相互撞擊翻滾,起到一定消能作用。橋梁寬度可按交通需要設置,橋墩間距推薦按5～10 m設置,橋孔尺寸滿足交通要求及結構要求后,還應充分考慮過流能力,橋孔底部應設置護底措施防止淘刷。其實景相片及平面布置如圖1、圖2所示。

圖1 弧形陂橋結合式示例

圖2 弧形陂橋結合式平面示意

2)下游消力墩步道的特點

于陂堰建筑物下游澆筑混凝土消力墩,既是消能墩,又能在非洪水期通行。消力墩兼顧交通步道形式適合布置于下游水深較淺的河道,常水位時消力墩不被淹沒。消力墩高度應滿足非洪水期長時間露出水面的要求,墩形可選用矩形、圓形或上下游端為半圓的長條形等,墩頂應滿足站立空間要求,間隔應符合人行自然跨步大小,并保證消能效果。此種形式主要用于行人,平面布置如圖3、圖4。

圖3 下游消力墩步道平面示意

圖4 下游消力墩步道示例

3)下游消力池步道的特點

于陂堰建筑物下游澆筑齒狀混凝土墻,混凝土墻下部起消力池作用,上部為人行步道。該形式適合布置于下游河床為巖基面,且陂堰建筑物有一定消能需求的河道,其斷面結構如圖5。

圖5 下游消力池步道斷面示意

2 陂頂交通形式

陂頂交通形式即把交通設在陂堰建筑物頂部,在非洪水期允許步行或車輛通行。根據河道寬窄、流量大小、就地取材、交通及景觀要求可選用以下幾種形式：

1) 陂頂混凝土墩步道

陂堰建筑物頂部澆筑混凝土墩供日常通行的形式較為常見,要求陂堰建筑物頂部有足夠的空間,適用于上游落差較小的陂頭,以免行人錯步踏空掉落水中。墩形可選用圓形、流線形等,使過流平順,減少河道垃圾勾掛,步道墩高度應該根據日常流量的水頭高度設定,一般步道墩中心間距應該控制在65～75 cm,如河道流量大,應適當減少步道墩寬度,增加墩間過流凈寬,減少日常壅水高度,如圖6、圖7。

圖6 陂頂混凝土墩步道平面示意

圖7 陂頂混凝土墩步道斷面示意

2) 陂頂簡易橋

堰建筑物頂部澆筑混凝土橋墩,并搭建混凝土板供村民日常通行。陂堰建筑物頂部應適合布置橋墩,為提高混凝土簡易橋的穩定性,應在新建陂頭或頂部有新覆混凝土層的修復陂頭頂修建。對比陂頂混凝土墩步道,陂頂簡易橋通行更為方便,更適合人流量較多的位置,混凝土墩數量較少,可增大溢流面積,但是橋板的存在容易勾掛河道垃圾樹枝等,垃圾堵塞橋孔后受洪水推力面積增大,容易沖毀簡易橋面板,如圖8。

圖8 陂頂簡易橋立面示意

3) 陂頂嵌塊石步道的特點

就地取材,選用大塊石嵌砌于陂堰建筑物頂部供村民日常通行。如當地交通要求不高,且有石材選用,可用大塊石代替混凝土墩嵌砌于新建陂頭或舊陂頭頂。采用塊石嵌砌步道除就地取材外,還能體現河道建筑物的自然生態,與自然環境較好結合,其結構及實景相片如圖9、圖10。

圖9 嵌塊石步道立面示意

圖10 嵌塊石步道示例

4) 門槽式混凝土步道的特點

陂堰建筑物基礎澆筑帶門槽的混凝土墩,步墩、基礎及門板一起組成陂身,根據蓄水需要可裝上門板提高水位,卸掉門板或采用低于步墩的門板可實現交通功能。門槽式混凝土步道適宜布置于較窄河道上,避免大量使用門板,且河道蓄水灌溉的季節不應太長。其結構及實景相片如圖11、圖12。

圖11 門槽式混凝土步道平面示意

圖12 門槽式混凝土步道示例

5) 齒狀混凝土墩步道的特點

陂堰建筑物頂部澆筑齒狀混凝土墩,較適用于小型且有景觀要求的弧形陂。混凝土墩面露出水面,但不應高出水面太多影響景觀效果,墩形可選用矩形或上下游端為半圓的長條形等,可設置較小墩頂面積及間隔,使其可小步前行,又能達到景觀效果。其結構及實景相片如圖12、圖14。

圖13 齒狀混凝土墩步道平面示意

圖14 齒狀混凝土墩步道立面示意

3 上游交通下游陂堰形式

上游交通下游陂堰形式即把日常交通設于陂堰建筑物堰頂上游。該形式交通主要為橋梁,以水景觀作為結合點,把橋梁布置于陂堰水景觀附近,如圖15。

圖15 上游交通下游陂堰形式示例

4 各種陂形適用性比較

各種陂形的適用性比較見表1。

5 結語

陂堰建筑物修建時應根據河道寬窄、流量大小、交通及景觀需求等選擇陂與交通結合形式。弧形陂橋結合式中橋梁靠岸兩端同時也是擋水建筑物,能有效縮短建筑物長度節省投資；下游消力墩步道及下游消力池步道只能布置于下游水深較淺的河段,并能起到一定消能作用；陂頂交通形式慎用于交通通道與河床高差較大的陂堰頂,避免行人踏空跌落水里。陂與交通結合形式選擇除應滿足灌溉及交通主要功能外,還應考慮水景觀建設。各種陂路結合形式功能、特點不同,需因地制宜合理選用。

[1] 黃本勝.廣東省山區中小河流治理工程設計指南(試行)[R]. 廣州：廣東水利水電科學研究院,2015.

[2] 黃程.廣東省山區五市中小河流治理實施方案[R].廣州:廣東省水利電力勘測設計研究院,2014.

[3] 徐尚壁，金俠，劉曉光. 關于固定式壅水建筑物的規模與結構設計[J]. 黑龍江水專學報,1995(3)：27-32，47.

(本文責任編輯 馬克俊)

Application of Beitou and Road Combined Structures to Small and Medium Rivers Regulation Engineering in Mountainous Area

HUANG Mingkai, YAO Zhendong

(Guangdong Hydropower Planning & Design Institute, Guangzhou 510635, China)

In this paper, according to the needs of the daily transportation and irrigation of the two sides of the mountain river. Some commonly used Beitou combination types are introduced, respectively analyzing their structural types, materials and practical ranges. Results of comparative analysis can be provided as reference for similar structure in the management of small and medium rivers in mountain area.

beitou and road combined；mountain area； small and medium rivers

2016-05-10;

2016-06-06

黃銘楷(1988),男,助理工程師,主要從事水利水電工程設計工作。

TV86

B

1008-0112(2016)05-0091-04