清淤疏浚治理江河及江心岛建造方法 【技术领域】
本发明涉及江河清淤治理方法，属于环境保护和水利工程技术。
背景技术
在世界各地分布着多种江河，一般常年入海的称为江，没入海的称为河。水是人类生存和发展的首要条件，人们沿江而居，依水而聚，渐渐地变成了人口密集的繁华都市，诸如长江三角洲，珠江三角洲。这世界上，洪涝本不成灾，只是因为淹着人了，所以成了灾，中国有1亿人口住在本应留给洪水的泄洪区里，水一涨起来，自然成了灾。江河为人们带来诸多便利，也带来一些灾害。随着人口的增加，土地资源的减少，居住环境的改善，人们对江河就有了治理的需求。
自然状态的江河，由于长期受上游山水的自然冲刷，形成迂回弯曲的河道。由于江河宽窄深浅不一，流速不同，河道两岸不断被冲蚀。在江流河道中，由于水土流失，日积月累，渐渐地沉积起越来越厚的泥层，这不但使河床提高，库容减少，污染环境，影响交通，而且在讯期会洪水泛滥，危及堤防，造成水灾。在山洪爆发后有些江河中的岛消失了，有些江河中的航道堵塞了。往往在河道渐宽段的中部纵向隆起的沙坎，导致附近江宽水浅，主槽游荡不定，两岸边滩涨坍无常。水下地貌，随时改变，航道难定，交通不便，船舶无法通行，而且事故频发。所以，如何防洪御潮，稳定主槽，改善航运，充分利用淡水和土地资源，是人们一直在研究和着力于解决的江河治理课题。
以往的江河清淤疏浚工程，疏浚清淤的泥沙就近堆放，一下雨两岸的淤泥就回到江河，总是清了又淤，淤了又清。实际河道治理工程中往往治表不治本，工程效率较低。
通过检索国内外专利文献及相关的数据库，从寻找到的资料可见，很多专家学者的研究在这一技术领域，作出了积极的贡献。但是，未发现采用迎水端设置鼻子堤坝和插设硬壳板桩方法，利用自然能量因势利导，顺水推舟的方法，解决江河清淤、泥沙堆放及人工岛建造方法。
【发明内容】
本发明针对这一问题，在大量前期研究的基础上提出的新的综合治理方案。目的在于满足江河的泄洪、压潮、灌溉、蓄水、通航的功能，还能增加土地资源，建成稳定的人工岛和固定的采砂点。
本发明的技术方案是：依据江河的自然状态，沿着江河的两岸采用轻质硬壳方法堤坝护堤；首先对江河特宽段的水下地貌进行勘测，找到相对稳定的纵向隆起的沙坎，顺着纵向隆起的沙坎，在河道渐宽段沙坎的迎水端设置分流鼻子堤坝；在迎水鼻子堤坝的两侧至少插设一道硬壳板桩；板桩互相联成一体，按照沙坎形状逐渐向下游伸展，形成等宽河面；一边逐渐向下游打设硬壳板桩，一边对河道进行疏浚，并将疏浚清淤的泥沙就近堆放于硬壳板桩圈闭的范围内，形成人工岛；在特宽段的河道的下游位置采用硬壳板桩围成人造弯，使大量高含沙水流经过突然变宽的河道时，流速降低，大量泥沙在此仃留沉积，形成泥砂采集点，以满足江心人工岛建造的需要；然后在人工岛上种植固砂并沿边护坡。
所述的轻质硬壳方法堤坝基本技术要点包括：轻质坝体、硬质结构坝壳、隔离防渗、深插坝脚、连成整体。详见中国专利鲎式轻质堤坝的结构和方法(200410055468.7)。采用硬壳板桩结构型式，用以两岸护坡，使河道两边堤岸稳定，不被冲蚀。
所述的在河道的渐宽段的中部位置做一个鼻子堤坝，通常在纵向隆起的沙坎的迎水端，采用打桩、抛石或沉船的方法的方法做一个高出水面的鼻子形状的堤坝。对已形成冲积岛的采用打硬壳板桩方法，未形成冲积岛的采用抛石或沉船的方法。
所述的硬壳板桩采用金属硬壳板桩，板桩呈S型，在S型的两端设有互锁扣槽，以使板桩之间联成一体。
所述的疏浚清淤是把河心航道上的泥土清除，堆放于硬壳板桩圈置的范围内。采用环保型清淤输泥设备、软粘土管道输送设备或绞吸式挖泥船，把河心航道上的泥土清除，堆放于硬壳板桩圈置地范围内。
所述的随着硬壳板桩逐渐向下游伸展，造成等宽河面是指没有支流加入的等流量河道的上下游河面等宽，河床等深。根据伯努利能量方程，这样才能保持流速相等，减少泥沙沉积。
所述的人造弯是在河道渐窄段的下游作成螺线形状突然变宽的河面，等宽河面的突然变宽是人为地在河道的适当位置采用硬壳板桩围成的采集泥砂点，使大量高含沙水流经过突然变宽的河道时，流速降低，大量泥沙在此仃留沉积。利用河道的自然力量搬运泥沙，节省大量泥沙搬运的工作量，形成一个长年固定的采砂点。即可利用江河的能量搬运集中泥砂资源，又可减少河床泥层的沉积，稳定航道。
所述的种植固砂是指在人工岛上种植与环境想适应的树木花草，以美化环境和固砂护堤。便于鸟虫栖息，生态平衡，形成湿地公园。
本发明的积极效果：
堤岸稳定：由于在江河的两岸采用轻质硬壳方法堤坝护堤，使河道两边堤岸稳定，不被冲蚀、坍塌。
减少淤积：由于采用沿着鼻子的两侧设置硬壳堤坝方法，促使江河喇叭口扩展段形成人工岛。使河道宽度相等，河道位置稳定，河道积淤减少。
利用自然能量：由于采用硬壳板桩沿着鼻子的两侧按照沙坎形状逐渐向下游伸展，就是效法自然，利用自然能量因势利导，顺水推舟的方法，解决问题，治理河道。
形成固定采砂点：由于采用硬壳板桩围成的人造弯使等宽河面的突然变宽，大量泥沙在此仃留沉积。利用河道的自然力量搬运集聚泥沙于采砂点。即可利用江河的能量搬运集中泥砂资源，又可减少下游河床泥层的沉积，稳定航道。
增加土地资源：由于采用在人工岛上种草固砂。人工岛消能法自然能促淤法，还能增加土地资源，建成湿地公园。
【附图说明】
图1为硬壳堤坝治理江河示意图。图2为长江SY洲治理示意图。图3为富春江DT洲治理示意图。包括上游段(1)、迎水鼻子(2)、沙坎(3)、硬壳板桩(4)、渐宽段(5)、长江段(6)、SY洲(7)、桥梁(8)、富春江段(9)、DT洲(10)、人造弯(11)、采砂点(12)。
【具体实施方式】
结合附图作进一步说明。
实施例1：在钱塘江有一段宽窄不一的河流，由于宽窄深浅潮流的不一致，形成缓流区，使泥沙不断沉积而形成的冲积岛。冲积岛由泥沙组成，结构松散，因而在外形轮廓上很不稳定。每逢遇到洪水倾泻，强烈的冲蚀会使冲积岛四周形态发生改变。一般情况下，在冲积岛与河流和潮流平行的两边，受地转偏向力的影响，总是一边经受侵蚀，一边逐渐淤积，久而久之，便形成平行两岸的长条形岛屿；而垂直于河流的两端，上游不断缩减，下游又逐渐增加。但是，有时整个岛屿被冲蚀消失；有时岛屿与大陆接近，最后连成一体。江宽水浅，主槽游荡不定，两岸边滩涨坍无常。冲积平原上的广阔的滩地资源和淡水资源不能充分利用。水浅流急，水下地貌，随时改变，航道难定，交通不便，船舶无法通行，而且事故频发。
治理方法如图1所示，首先对宽窄不一的江河的水下地貌进行勘测，找到上游段(1)相对稳定的纵向隆起的沙坎(3)，在河道渐宽段沙坎的迎水端确定迎水鼻子(2)的位置，并采用打硬壳板桩方法设置鼻子分流堤坝；在迎水鼻子(2)的两侧至少插设一道硬壳板桩；逐渐向下游伸展，板桩互相联成一体形成等宽河面；一边按照沙坎形状逐渐向下游打设硬壳板桩(4)，一边对河道进行疏浚，并将疏浚清淤的泥沙就近堆放于硬壳板桩(4)圈闭的范围内。从而河道得到较好治理，同时建成江心岛和湿地公园。在河道的适当位置采用硬壳板桩(4)围成人造弯，使大量高含沙水流经过突然变宽的河道时，流速降低，大量泥沙在此仃留沉积。形成泥砂采集点，以满足江心岛建造的需要。然后在人工岛上种植固砂并沿边护坡。
实施例2为长江段(6)的某SY洲(7)，如图2所示，首先在河道渐宽段的上游按照鼻子堤坝的形状做一个沉船，在沉船的底部预先埋有炸沉装置，用拖轮把沉船拉到河道的渐宽段的中部位置，准确定位后下沉固定形成鼻子堤坝，然后沿着鼻子的两侧采用硬壳板桩按照沙坎形状逐渐向下游伸展，运用振动锤打设板桩，形成等宽河面，然后插设一道硬壳板桩(4)，板桩互相联成一体，将清淤的泥土投放于硬壳板桩圈置的范围内，渐渐形成人工岛，当硬壳板桩(4)插设河道渐窄段时设置一个人造弯(11)，形成一个长年固定的采砂点(12)。沿边可以作成船舶的停靠码头。
实施例3钱塘江上游富春江段(9)的DT洲(10)，如图3所示，首先在河道渐宽段的上游按照鼻子堤坝的形状插设两道硬壳板桩，在板桩之间用钢筋联接并浇注水下不分散混凝土，形成鼻子堤坝。然后沿着鼻子的两侧采用硬壳板桩按照沙坎形状逐渐向下游伸展，运用振动锤打设板桩，形成等宽河面，然后插设一道硬壳板桩，板桩互相联成一体，在河道渐窄段的下游作成螺线形状的人造弯(11)，突然变宽的河面，流速下降，泥砂沉积，形成一个固定的采砂点(12)。将清淤的泥土投放于硬壳板桩圈置的范围内，渐渐形成人工岛。在狭窄位置设桥梁(8)或通道，把河道挖出的淤泥，陆上用不着的无污染的废弃物，集中堆放到岛上，形成一块高出水面的陆地，并用建筑材料加固四周，就成为江心人工岛。然后沿边种植固砂并沿边护坡。
本发明利用自然能量因势利导，顺水推舟的方法，解决江河治理问题。经济效益和社会效益明显。