一种中小流域生态防洪堤的构建方法

摘要

本发明公开了一种中小流域生态防洪堤的构建方法。该方法包括以下步骤：(1)计算河床最大冲刷深度ΔD；(2)计算局部冲刷深度h

说明书

技术领域

本发明属于环境保护工程技术领域，具体涉及一种中小流域生态防洪堤的 构建方法。

背景技术

边坡侵蚀是河道在自然条件，例如水流作用下发生侵蚀。崩岸是最为常见 的侵蚀形式，由于土壤的抗蚀性能以及坡度大，在洪水期水流的冲刷作用下， 坡脚被水流掏蚀，坡面发生坍塌。弯道凹岸是边坡侵蚀最严重的部分。由于水 流沿弯道运动受到离心加速度的影响，产生横向比降和次生流动。螺旋流的存 在，使得弯道凹岸处含沙量和粒径较小，流向凸岸的水流含沙量、粒径较大， 凹岸冲刷后退，凸岸淤积前进，弯道产生横向摆动。对于大型河流，弯道摆动 是破坏河势稳定的重要威胁，其表现主要为弯道横向流速导致凹岸处的表面顶 冲水流，会引发强烈的崩岸。

崩岸严重影响了河流生态系统的稳定以及航运等人类活动。为了减缓边坡 侵蚀程度，人类采取了各种工程措施，历史上我国曾出现以“植柳六法”为代 表的防浪林种植技术，但由于其生长过程中存在的随机性以及未能妥善处理幼 苗时期遭遇的洪水冲击，在发展过程中优先级逐渐降低，近年来仅有少量未受 人类影响的天然防浪林仍在发挥功效。目前最为广泛的方法是使用混凝土、浆 砌等硬质护岸。硬质护岸能最大程度的稳定河势，但其会导致陆地与河流之间 物质、能量和信息等因素的交互受阻，植物、水生动物失去赖以生存和繁殖的 环境，河道自净能力减弱，生态系统平衡受到破坏，故需要寻求一种合理、经济、稳定且符合生态要求的生态防洪堤构建技术。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种中小流域生态防洪堤的构建 方法，通过建立生态防洪堤坝，可有效解决河流凹岸在被河水侵蚀过程中产生 的崩岸问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种中小流域生态防洪堤的构建方法，包括以下步骤：

(1)计算河床最大冲刷深度ΔD

其中，ΔD为最大冲刷深度；ΔQ为洪枯水流量差；n为河床糙率；U为汛期 水流平均流速；B为水面宽度；h为汛期平均水深；d为河床中值粒径；g为重 力加速度；

(2)计算局部冲刷深度h_b

其中，K₁为墩形系数；K₂为泥沙不均匀系数；v为洪水平均流速；v'₀为泥>

(3)计算树桩长度L

树桩长度L＝(1.1～1.2)(H+h)；其中，H＝ΔD+h_b；

(4)在树桩的表面涂抹厚度为1～5mm的桐油，晒干备用；

(5)然后在河流凹岸的河床上，沿水流顺流方向设置若干树桩，然后在树 桩与凹岸边坡之间栽种若干柳树即可；其中，每行树桩的行距为1～2m，间距为 1～2m，树桩的埋入深度为H。

进一步地，步骤(2)中v′₀为泥沙始冲流速，可实际测量，或取v′₀＝0.5v₀；>

进一步地，当时，公式：中r 的取值为1.04；当小于5时，r的取值为1.08。

进一步地，步骤(4)中桐油的厚度为2～3mm。

进一步地，步骤(4)中灌木柳为杞柳、沙柳、乌柳和簸箕柳，在我国长江 流域及其以北地区广泛分布。

进一步地，步骤(4)中树桩为杨树桩。

进一步地，步骤(5)中灌木柳采用枝条扦插的方式栽种，其栽种深度和密 度与树桩保持一致。

本发明的有益效果为：

1、通过本发明方法可计算出树桩总长度和树桩埋入深度，能够有效的应对 河流凹岸在被河水侵蚀过程中产生的崩岸等问题，同时，通过本发明方法构建 的河流凹岸生态护岸，还具备生态防洪堤坝的作用，可有效的应对汛期水位上 涨时带来的危害。

2、在树桩表面涂抹桐油，能够有效的提升树桩的抗水蚀性能，延长树桩的 使用寿命，同时，还可避免树桩生根发芽；而在树桩间间种根系发达，具有极 强固土能力的沙柳，进一步的完善生态堤坝的整体防洪，以及防止河流凹岸产 生崩岸的能力。

附图说明

图1为生态护岸的俯视图；

图2为生态护岸树桩的立面结构示意图；

图3为防治效果图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理 解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的 普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精 神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保 护之列。

实施例

一种中小流域生态防洪堤的构建方法，包括以下步骤：

(1)选择内蒙古赤峰市巴林左旗沙里河上中下游弯道凹岸区域作为杨树桩、 沙柳种植地；

(2)根据水文资料，沙里河断流频发，最小流量为0m³/s，二十年一遇洪>3/s，水深0.5m，水面宽300m，床沙中值粒径约2mm，河床糙>

通过计算洪枯水流量差ΔQ＝170m3/s＜1000m3/s，因此，计算得出最大冲刷 深度ΔD＝1.14m。

(3)选择使用直径为10cm的杨木桩，墩型系数K₁＝1，泥沙不均匀系数>2＝0.42，泥沙水下相对密度为1.65，洪水平均流速为1.13m/s，泥沙密度为2650>3，泥沙始冲流速v′₀＝0.5v₀，而

通过上述公式计算得出v₀＝0.289m/s，v′₀＝0.5v₀＝0.1445m/s；而因此，r取值为1.08；

然后根据公式：

可求得局部冲刷h_b＝0.25m，由此，总冲刷深度H等于最大冲刷深度ΔD与>b之和，等于1.39m。

(4)取系数为1.1，根据公式：

L＝(1.1～1.2)(H+h)

计算得到所需杨树桩长度L＝2m；然后再在杨树桩表面刷一层2-3mm的桐 油，晒干备用。

(5)6月份，在上游弯道凹岸处布置株行距为1.5m×1m的杨树桩，中游 和下游布置1m×1m的杨树桩，然后在杨树桩与边坡之间种植沙柳幼苗即可构 建得到河流凹岸生态护岸。具体构建布置图见图1、图2。

(6)8月份最大一日降雨达到21.1mm，三日共降雨27.6mm，在无工程处 理河段可看到明显的河岸崩塌现象，进行处理后的凹岸处未见坍塌，并且距离 外侧木桩1.8m处出现一明显阶梯(见图3)，表明在工程影响范围内流速降低 明显，冲刷作用削弱。