一种水利工程用抗渗防冲击防洪堤及其抗渗方法与流程

本发明属于防洪堤技术领域，具体为一种水利工程用抗渗防冲击防洪堤及其抗渗方法。

背景技术：

在水利工程方面为了防止河流泛滥通常会建立抗渗防冲击防洪堤，防洪堤就是一堆泥土，其外侧包括着各种防渗层和混凝土外墙用来防止洪水冲击和水流渗透，防洪堤土堆呈长条形，其会沿河流、湖泊或海洋绵延数公里，是阻挡洪水的利器。

目前，水利工程用抗渗防冲击防洪堤的主流设计思路为混凝土外墙加内置的防渗层及各种增加强度的结构，但其在使用过程中存在以下问题，用于外墙铺设的混泥土外层比热容(指没有相变化和化学变化时，1kg均相物质温度升高1k所需的热量)很小，在不发洪水的时候，太阳光猛烈照射混凝土造成热胀冷缩的现象，不仅加剧了混凝土外层的磨损，还容易开裂，直接导致防洪堤的整体崩塌，十分危险；同时，容易开裂的混凝土使得防洪堤直接失去防渗的第一道防线，从而致使大量的洪水在未经缓冲和分流的情况下直接接触防渗层，使得防渗层的工作强度骤升，这样一来，日积月累，防洪堤的防渗功能必然会逐渐丧失；另外，在遭遇洪水冲击时，防洪堤的防冲击显得过于被动，一方面，混凝土没有很好得将洪水分流，无法抵消防洪堤本身受到的水压，另一方面，防洪堤的两侧由于受力不均且没有加强结构，随着时间的推移，防洪堤的整体结构强度降低，使得防冲击效果变差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种水利工程用抗渗防冲击防洪堤及其抗渗方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水利工程用抗渗防冲击防洪堤，包括地基、基层土、防渗层、外层土和混凝土外层，所述混凝土外层的朝水面固定安装有容纳箱，所述容纳箱的正面开设有开口，所述容纳箱的顶部开设有顶槽，所述开口的左右两壁均固定安装有吸水块，所述容纳箱内腔的底部固定安装有储水槽，所述混凝土外层的朝水面固定安装有冷却箱，所述冷却箱的顶部开设有容纳内腔，所述容纳内腔的上部固定安装有留水板，所述容纳箱的正面设置有防冲击机构，当洪水向混凝土外层的朝水面(指的是混凝土外层朝向洪水来袭方向的那一面)，会最先冲击到防冲击机构，在十七个防冲击机构组成的第一道防洪冲击的防线的作用下，洪水无法第一时间冲击到混凝土外层的朝水面，如图2所示，进入容纳箱内部的洪水会漫过储水槽和冷却箱，使得在洪水退去的时候储水槽和容纳内腔中可以装满水，一方面容纳内腔中留存的洪水会对混凝土外层进行冷却，防止混凝土外层因热胀冷缩而导致开裂，另一方面通过开口吸收位于储水槽中的水并对容纳箱的内壁持续湿润和补水，防止容纳箱开裂。

优选的，所述地基的顶部分别与基层土、防渗层、外层土和混凝土外层固定连接，所述基层土、防渗层、外层土和混凝土外层从上往下依次排列，所述基层土的内部开设有放置槽，所述放置槽的内部放置有配重块，所述防冲击机构固定安装在开口内壁的前侧，防渗层为防渗的最后一道防线，如图3所示，通过在防渗层的外侧面再铺设一层外层土，有助于隔离混凝土外层和防渗层防止混凝土外层对防渗层产生损害，有效避免了硬接触给防渗层带来的伤害，从而延长了防渗层的使用寿命，同时配重块位于放置槽中且位置靠上，通过配重块对防洪堤整体进行竖直向下的重量加固，从而加强防洪堤的整体结构强度。

优选的，所述留水板的数量为三十五个，三十五个所述留水板呈等间距分布在容纳内腔内腔的上部，所述留水板的长度值为容纳内腔深度值的一半，容纳内腔用来存放冷却和湿润用水，当容纳内腔中的水因蒸发而消耗时产生的水蒸气向上飘动并接触到留水板的前后两面，这样使得蒸发后的水能在接触到留水板的前后两面重新液化成水并滴回容纳内腔中，如图7所示，留水板不仅承担着回收蒸发用水的工作，还能通过顶住容纳内腔的内壁加强冷却箱的防冲击能力。

优选的，所述吸水块由海绵块制成且底部位于储水槽的内部，所述吸水块与开口的内壁固定连接，如图3及图5所示，当洪水冲进容纳箱的内部时，会漫过储水槽和冷却箱的顶部使其内部充满了水，此时，吸水块也可以吸收水分，待洪水退去时，储水槽、冷却箱和吸水块的内部都充满了水分，这样可以对混凝土外层和容纳箱进行不同程度的冷却湿润，避免了混凝土外层的容纳箱开裂和磨损，而吸水块的底部深入到储水槽中可以在其消耗完自身内部吸收的水分后继续吸收储水槽内部水，从而无需担心水被耗尽。

优选的，所述储水槽的截面形状为向左倾斜的u型，所述储水槽两边的倾斜程度与混凝土外层的倾斜程度相同，储水槽的截面形状为倾斜的u型，使得在洪水冲击容纳箱的时候可以留住水分以供吸水块吸收后使用，如图3所示，储水槽的外壁向左倾斜，使得其在洪水冲击时可以卸掉一部分压力避免因洪水冲击而被破坏，而吸水块和储水槽的截面形状相同，使得吸水块可以与储水槽的内部进行放置适配，吸水块可以放置在储水槽的内部来进行水分的吸收。

优选的，所述防冲击机构包括分流板，所述分流板的中部开设有通槽，所述分流板朝向混凝土外层的一面固定安装有连接柱，所述连接柱的内部开设有移动槽，所述移动槽的内部活动套接有伸缩柱，所述伸缩柱位于移动槽内部的一端固定连接有限位块，所述伸缩柱的另一端固定安装有防冲板，所述伸缩柱的外表面活动套接有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别与移动槽和限位块固定连接，所述分流板的上下两端均与开口的内壁固定连接，当洪水冲击混凝土外层的朝水面时，其会沿着开口进入容纳箱的内部，然后撞向防冲板，此时防冲板受力向混凝土外层的方向移动并带动伸缩柱和限位块向混凝土外层的方向移动，如图4所示，限位块将压缩复位弹簧，此时防冲板可以抵御来自洪水的冲击，最大限度地保护混凝土外层的朝水面，由于分流板之间留有间隙，这大大减小了洪水冲击给分流板带来的伤害，同时通槽可以通过洪水，在减小洪水冲击力的同时也能利用洪水进行湿润和冷却，防止开裂，另外由于通槽的开设，使得分流板自身热胀冷缩的空间更大，进一步防止开裂。

优选的，所述分流板的截面形状为平行四边形且斜边的倾斜程度与混凝土外层的倾斜程度相同，所述分流板的数量为十七个，十七个所述分流板呈等间距分布，分流板固定安装在容纳箱内腔的正面，当洪水来袭时，分流板朝向洪水一边的倾斜面最先受到洪水的冲击，此时，洪水沿着分流板之间的缝隙进入容纳箱的内部，在受到防冲板的进一步阻挡后洪水充满了容纳箱的内部，分流板的斜边与混凝土外层朝水面的斜边平行，由此可减小来自洪水的冲击，提高分流板的耐用程度，同时由于分流板的数量为十七个且彼此之间间距相等，使得进入容纳箱内部的洪水在被阻挡后达到了分流的效果，分流后的洪水其冲击力和对防洪堤的破坏程度都会大打折扣。

优选的，所述顶槽的截面形状为倒立的等腰梯形，所述顶槽正对着冷却箱的顶部开口处，如图3所示，当洪水退去后，容纳内腔和储水槽内部的水会消耗完，此时如果下雨，雨水可经由顶槽流淌进入容纳内腔的内部，待容纳内腔内部的水漫后会漫出来然后流进储水槽的内部，由于储水槽的前后两端分别与开口的内壁固定连接，储水槽与冷却箱之间的区域也会积水，这使得容纳内腔和储水槽的水拥有可靠的来源。

优选的，包括以下步骤：

洪水来袭时，水首先冲击防冲击机构，此时分流板的朝水面最先接触到水并承受第一波冲击，如图4所示，水经过分流板之间的空隙进入容纳箱的内部，此时洪水将猛烈冲击防冲板，防冲板受力会向混凝土外层的朝水面移动并带动伸缩柱和限位块向混凝土外层的方向移动，此时复位弹簧被压缩，随着洪水的深入，防冲板移动到极限位置时便不再移动，洪水此时充满了整个容纳箱的内部；

如图2所示，洪水在充满容纳箱的内部后，容纳内腔和储水槽的内部也充满了水，吸水块的内部吸满了水，此时混凝土外层通过完全密封的方式阻挡了水的渗入；

当洪水退去时，防冲板不再受力，此时复位弹簧便会向外侧作用于限位块使得伸缩柱和防冲板复位，这个时候，容纳内腔内部的水、吸水块中含有的水将对混凝土外层和容纳箱进行持续湿润和冷却，防止混凝土外层和容纳箱开裂。

本发明的有益效果如下：

1、本发明通过设置有混凝土外层、容纳箱、开口、顶槽、储水槽、冷却箱和容纳内腔等实现了防止开裂的功能，通过设置有储水槽和容纳内腔来留存洪水冲击后的水，使得容纳内腔的内部以及储水槽的内部在洪水退去后对混凝土外层和容纳箱进行持续湿润和冷却，通过吸水块不停的吸收来自储水槽内部的水对容纳箱的内壁进行持续湿润和冷却，利用水比热容小的特性防止了混凝土外层和容纳箱的外层因受到太阳暴晒而引发的热胀冷缩最后导致开裂，本发明相对于现有技术而言，具有防止混凝土外层和容纳箱开裂的优点。

2、本发明通过设置有基层土、防渗层、外层土、混凝土外层、容纳箱、开口、顶槽、冷却箱、容纳内腔和留水板等实现了防渗效果好的功能，通过设置有冷却箱和容纳箱挡住洪水，使得洪水无法直接冲击破环混凝土外层的朝水面，通过设置有冷却箱、容纳内腔和留水板实现对混凝土外层朝水面的冷却式保护，防止因干燥和太阳高温导致混凝土外层开裂，使得洪水经过混凝土外层渗进混凝土外层的内层，通过设置在防渗层外层的外层土进一步提高防渗能力，同时利用外层土与防渗层的软接触保护防渗层，本发明相对于现有技术而言，具有防渗效果好的优点。

3、本发明通过设置有容纳箱、开口、防冲击机构、放置槽和配重块等实现了防冲击的功能，通过设置有配重块放置在放置槽的内部使得基层土的整体压力向下增大，从而增强了基层土的整体结构强度，通过设置有分流板和防冲板分别挡住洪水的第一波冲击和第二冲击，使得混凝土外层的朝水面无法受到洪水的直接冲击从而减小了洪水对混凝土外层的破环程度，使得混凝土外层对防洪堤的整体加固程度更深，极大地提高了防洪堤的防冲击效果。

附图说明

图1为本发明结构的正面外观示意图；

图2为本发明结构的正面剖切示意图；

图3为本发明结构的正面剖切示意图(纵深方向处且不含防冲击机构)；

图4为本发明防冲击机构的爆炸示意图；

图5为本发明结构的分离示意图(不含防冲击机构)；

图6为本发明正面剖切示意图(纵深方向处)；

图7为本发明冷却箱、容纳内腔和留水板分离示意图；

图8为本发明结构的背面外观示意图；

图9为本发明图3中a处结构的放大示意图；

图10为本发明图6中b处结构的放大示意图。

图中：1、地基；2、基层土；3、防渗层；4、外层土；5、混凝土外层；6、容纳箱；7、开口；8、顶槽；9、防冲击机构；91、分流板；92、通槽；93、连接柱；94、移动槽；95、伸缩柱；96、限位块；97、复位弹簧；98、防冲板；10、储水槽；11、冷却箱；12、容纳内腔；13、留水板；14、放置槽；15、配重块；16、吸水块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图10所示，本发明实施例中，一种水利工程用抗渗防冲击防洪堤，包括地基1、基层土2、防渗层3、外层土4和混凝土外层5，混凝土外层5的朝水面固定安装有容纳箱6，容纳箱6的正面开设有开口7，容纳箱6的顶部开设有顶槽8，开口7的左右两壁均固定安装有吸水块16，容纳箱6内腔的底部固定安装有储水槽10，混凝土外层5的朝水面固定安装有冷却箱11，冷却箱11的顶部开设有容纳内腔12，容纳内腔12的上部固定安装有留水板13，容纳箱6的正面设置有防冲击机构9，当洪水向混凝土外层5的朝水面(指的是混凝土外层5朝向洪水来袭方向的那一面)，会最先冲击到防冲击机构9，在十七个防冲击机构9组成的第一道防洪冲击的防线的作用下，洪水无法第一时间冲击到混凝土外层5的朝水面，如图2所示，进入容纳箱6内部的洪水会漫过储水槽10和冷却箱11，使得在洪水退去的时候储水槽10和容纳内腔12中可以装满水，一方面容纳内腔12中留存的洪水会对混凝土外层5进行冷却，防止混凝土外层5因热胀冷缩而导致开裂，另一方面通过开口7吸收位于储水槽10中的水并对容纳箱6的内壁持续湿润和补水，防止容纳箱6开裂。

其中，地基1的顶部分别与基层土2、防渗层3、外层土4和混凝土外层5固定连接，基层土2、防渗层3、外层土4和混凝土外层5从上往下依次排列，基层土2的内部开设有放置槽14，放置槽14的内部放置有配重块15，防冲击机构9固定安装在开口7内壁的前侧，防渗层3为防渗的最后一道防线，如图3所示，通过在防渗层3的外侧面再铺设一层外层土4，有助于隔离混凝土外层5和防渗层3防止混凝土外层5对防渗层3产生损害，有效避免了硬接触给防渗层3带来的伤害，从而延长了防渗层3的使用寿命，同时配重块15位于放置槽14中且位置靠上，通过配重块15对防洪堤整体进行竖直向下的重量加固，从而加强防洪堤的整体结构强度。

其中，留水板13的数量为三十五个，三十五个留水板13呈等间距分布在容纳内腔12内腔的上部，留水板13的长度值为容纳内腔12深度值的一半，容纳内腔12用来存放冷却和湿润用水，当容纳内腔12中的水因蒸发而消耗时产生的水蒸气向上飘动并接触到留水板13的前后两面，这样使得蒸发后的水能在接触到留水板13的前后两面重新液化成水并滴回容纳内腔12中，如图7所示，留水板13不仅承担着回收蒸发用水的工作，还能通过顶住容纳内腔12的内壁加强冷却箱11的防冲击能力。

其中，吸水块16由海绵块制成且底部位于储水槽10的内部，吸水块16与开口7的内壁固定连接，如图3及图5所示，当洪水冲进容纳箱6的内部时，会漫过储水槽10和冷却箱11的顶部使其内部充满了水，此时，吸水块16也可以吸收水分，待洪水退去时，储水槽10、冷却箱11和吸水块16的内部都充满了水分，这样可以对混凝土外层5和容纳箱6进行不同程度的冷却湿润，避免了混凝土外层5的容纳箱6开裂和磨损，而吸水块16的底部深入到储水槽10中可以在其消耗完自身内部吸收的水分后继续吸收储水槽10内部水，从而无需担心水被耗尽。

其中，储水槽10的截面形状为向左倾斜的u型，储水槽10两边的倾斜程度与混凝土外层5的倾斜程度相同，储水槽10的截面形状为倾斜的u型，使得在洪水冲击容纳箱6的时候可以留住水分以供吸水块16吸收后使用，如图3所示，储水槽10的外壁向左倾斜，使得其在洪水冲击时可以卸掉一部分压力避免因洪水冲击而被破坏，而吸水块16和储水槽10的截面形状相同，使得吸水块16可以与储水槽10的内部进行放置适配，吸水块16可以放置在储水槽10的内部来进行水分的吸收。

其中，防冲击机构9包括分流板91，分流板91的中部开设有通槽92，分流板91朝向混凝土外层5的一面固定安装有连接柱93，连接柱93的内部开设有移动槽94，移动槽94的内部活动套接有伸缩柱95，伸缩柱95位于移动槽94内部的一端固定连接有限位块96，伸缩柱95的另一端固定安装有防冲板98，伸缩柱95的外表面活动套接有复位弹簧97，复位弹簧97的两端分别与移动槽94和限位块96固定连接，分流板91的上下两端均与开口7的内壁固定连接，当洪水冲击混凝土外层5的朝水面时，其会沿着开口7进入容纳箱6的内部，然后撞向防冲板98，此时防冲板98受力向混凝土外层5的方向移动并带动伸缩柱95和限位块96向混凝土外层5的方向移动，如图4所示，限位块96将压缩复位弹簧97，此时防冲板98可以抵御来自洪水的冲击，最大限度地保护混凝土外层5的朝水面，由于分流板91之间留有间隙，这大大减小了洪水冲击给分流板91带来的伤害，同时通槽92可以通过洪水，在减小洪水冲击力的同时也能利用洪水进行湿润和冷却，防止开裂，另外由于通槽92的开设，使得分流板91自身热胀冷缩的空间更大，进一步防止开裂。

其中，分流板91的截面形状为平行四边形且斜边的倾斜程度与混凝土外层5的倾斜程度相同，分流板91的数量为十七个，十七个分流板91呈等间距分布，分流板91固定安装在容纳箱6内腔的正面，当洪水来袭时，分流板91朝向洪水一边的倾斜面最先受到洪水的冲击，此时，洪水沿着分流板91之间的缝隙进入容纳箱6的内部，在受到防冲板98的进一步阻挡后洪水充满了容纳箱6的内部，分流板91的斜边与混凝土外层5朝水面的斜边平行，由此可减小来自洪水的冲击，提高分流板91的耐用程度，同时由于分流板91的数量为十七个且彼此之间间距相等，使得进入容纳箱6内部的洪水在被阻挡后达到了分流的效果，分流后的洪水其冲击力和对防洪堤的破坏程度都会大打折扣。

其中，顶槽8的截面形状为倒立的等腰梯形，顶槽8正对着冷却箱11的顶部开口处，如图3所示，当洪水退去后，容纳内腔12和储水槽10内部的水会消耗完，此时如果下雨，雨水可经由顶槽8流淌进入容纳内腔12的内部，待容纳内腔12内部的水漫后会漫出来然后流进储水槽10的内部，由于储水槽10的前后两端分别与开口7的内壁固定连接，储水槽10与冷却箱11之间的区域也会积水，这使得容纳内腔12和储水槽10的水拥有可靠的来源。

其中，包括以下步骤：

洪水来袭时，水首先冲击防冲击机构9，此时分流板91的朝水面最先接触到水并承受第一波冲击，如图4所示，水经过分流板91之间的空隙进入容纳箱6的内部，此时洪水将猛烈冲击防冲板98，防冲板98受力会向混凝土外层5的朝水面移动并带动伸缩柱95和限位块96向混凝土外层5的方向移动，此时复位弹簧97被压缩，随着洪水的深入，防冲板98移动到极限位置时便不再移动，洪水此时充满了整个容纳箱6的内部；

如图2所示，洪水在充满容纳箱6的内部后，容纳内腔12和储水槽10的内部也充满了水，吸水块16的内部吸满了水，此时混凝土外层5通过完全密封的方式阻挡了水的渗入；

当洪水退去时，防冲板98不再受力，此时复位弹簧97便会向外侧作用于限位块96使得伸缩柱95和防冲板98复位，这个时候，容纳内腔12内部的水、吸水块16中含有的水将对混凝土外层5和容纳箱6进行持续湿润和冷却，防止混凝土外层5和容纳箱6开裂。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。