一种穿堤涵闸险情预测方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种水利工程汛期险情预测方法，特别涉及一种对洪水期间穿堤涵闸 险情进行预测，为防汛抢险提供预警手段的方法，其IPC国际专利分类号E02B 1/00,属于 水利领域。
【背景技术】：
[0002] 为了引黄河水，在黄河大堤上建有引黄涵闸，这些穿堤涵闸与堤防的土石结合部 是堤防的薄弱环节，素有"一涵闸一险工"之说，涵闸边墩、岸墙、护坡等混凝土或砌体与土 基或堤身结合部，由于回填土不密实，或者闸体与大堤所承受的荷载不均，引起不均匀沉 降、错缝，发生洪水时，在高水位、长时间浸泡作用下，洪水顺裂缝造成集中绕渗，若颗粒从 渗流出口被带出，进而形成渗流通道，最后甚至会发展成漏洞，引起堤防溃决。因此，开展堤 防与穿堤涵闸土石结合部接触冲刷渗透破坏相关问题研宄，对涵闸在各级洪水时发生险情 的可能性进行预测，具有重要的现实意义。
【发明内容】
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[0003] 本发明的目的在于提供一种原理简单、易于操作、能够真实反映涵闸与大堤土石 结合部出险的预测方法，为防汛抢险提供预警手段。本发明的技术方案：
[0004] 一种穿堤涵闸险情预测方法，包括以下步骤：
[0005] (一）设置检测设备：所述检测设备包括供水装置和接触冲刷检测仪，所述供水 装置包括回转吊、电动萌芦和水箱，所述电动萌芦固定在所述回转吊上，所述水箱固定在所 述电动萌芦的吊钩上；所述接触冲刷检测仪包括箱体、底座、上缘和顶盖，所述顶盖、上缘和 底座均为矩形钢板，所述顶盖的中部设有可活动顶盖，所述可活动顶盖四周设有多个螺栓， 将可活动顶盖固定在所述顶盖上；所述上缘和底座的四周均设有压槽，所述压槽内设有厚 12mm的硅胶密封条；所述箱体由横截面为矩形的透明有机玻璃方管制成，壁厚为8mm，所述 箱体放置在所述上缘和底座的所述压槽内，在所述箱体的一个侧面设有出水口；所述顶盖 覆盖在所述上缘上，二者之间设有密封圈；所述底座的底部设有进水口，所述水箱通过橡胶 软管与所述进水口连通；所述底座位于所述箱体内的部分设有矩形凹槽，所述凹槽的上部 设有透水钢板，所述透水钢板的透水孔径为01.5mm，所述透水钢板的上表面与所述底座 的上表面在同一个平面上；水流通过所述进水口进入所述凹槽内，然后通过所述透水钢板 上的透水孔的均匀过渡，进入箱体内；多个顶杆穿过所述顶盖、上缘和底座，利用紧固螺栓 将所述顶盖、上缘、箱体和底座固定在一起；
[0006] (二）土样选取与配制：分别选取大堤与涵闸边墩、岸墙、底板的结合部作为检测 部位，每个检测部位根据土石接触面积的大小确定多个取样点，在每个确定的取样点取检 测用土样，将检测用土样编号、风干后，用木锤击碎，过筛备用，然后以最优含水率和最大干 密度为控制指标，将检测用土样平铺在托盘内，用喷雾器喷洒预计的加水量，分层拌和均匀 后放置到密闭容器内润湿一夜，以使水分均匀分布在土料中；
[0007] (三）试样制备：
[0008] (1)正常接触试样制备：
[0009] 将所述接触冲刷检测仪的可活动顶盖打开，将接触冲刷检测仪竖向放置进行装 样；装样前，选择箱体的其中一个侧面作为观测面，在另外三个侧面的内壁均匀涂抹一层膨 润土防止边壁集中渗漏；每个试样分四层装料，表面平整后振捣压实，每层都根据试样所 需最大干密度击实到预定高度，每层填料时，使颗粒分布均匀且层与层之间要进行剖毛处 理，剖毛深度为1~2cm;击实时，击锤要分布均匀，且试样与箱体内壁接触的周边一定要击 实；
[0010] (2)接触面存在缺陷时试样制备：
[0011] (a)接触面存在不密实区的试样制备：先根据密实区和不密实区的压实度分别计 算出每层土的质量和夯实高度，通过控制每层的夯实高度的不同，制造出密实区和不密实 区；每层都压实到所要求的高度以保证压实度；每层填料时，使颗粒分布均匀且层与层之 间要进行剖毛处理，剖毛深度为1~2cm;击实时，击锤要分布均匀，且试样与箱体内壁接触 的周边一定要击实；
[0012] (b)接触面存在裂隙的试样制备：接触面裂隙宽度的设置通过具有一定厚度的薄 板控制，制样前，按照检测需要，将一定厚度的薄板紧贴箱体的一个内壁放置，其余三面的 内壁均匀涂抹一层膨润土护壁，然后再进行土样制备，制备过程同正常接触试样制备，土样 制备好后拔出薄板即可进行检测；
[0013] (四）检测操作
[0014] (1)根据水情资料确定各级洪水对应的闸前水位，用闸前水位与检测点的高程差， 作为检测水头，启动电动萌芦，根据检测水头，将水箱提升到相应的高度，对所述接触冲刷 检测仪供水，检查所述接触冲刷检测仪的密封部位是否漏水；
[0015] (2)根据检测需要选取接触冲刷检测仪的放置方式：检测涵闸底板与大堤的结合 部时，将接触面横向放置；检测涵闸边墩、岸墙与大堤的结合部时，将接触面竖向放置；
[0016] (3)根据检测需要设置可活动顶盖的状态：检测下游有侧向限制的接触冲刷时， 打开出水口，将可活动顶盖四周的螺栓拧紧，将可活动顶盖与所述顶盖紧密固定在一起；检 测下游无侧向限制的接触冲刷时，关闭出水口，将可活动顶盖拆除，或者将四周的螺栓拧 松，使可活动顶盖与所述顶盖之间保持一定的距离；
[0017] (4)开始检测：根据检测要求，调节检测水头，然后打开各阀门开始检测；观察并 记录土样从润湿、渗水、破坏、渗漏通道形成的时间及对应的水头；
[0018] (五）清空接触冲刷检测仪内的土样，装入待检测的土样，重复步骤（三）-(四）；
[0019] (六）根据检测结果，确定各个检测部位能够抵御的洪水水位及浸泡时间。
[0020] 本发明的预测方法，可对穿堤涵闸土石结合部进行不同洪水条件下的检测，操作 方便且简单易行，实用性强，将单纯的试验设备应用到防汛抢险一线，能够较准确地预测涵 闸在各级洪水时的出险情况，为防汛抢险提供决策依据。
【附图说明】：
[0021] 图1、本发明的接触冲刷检测仪俯视图；
[0022] 图2、本发明的接触冲刷检测仪纵剖视图。
[0023]图中，1为顶盖，2为可活动顶盖，3为密封圈，4为紧固螺栓，5为出水口，6为压槽， 7为上缘，8为箱体，9为顶杆，10为底座，11为透水钢板，12为进水口。
【具体实施方式】：
[0024]下面结合图1-2,对本发明做详细说明。
[0025]本发明的一种穿堤涵闸险情预测方法，包括以下步骤：
[0026](一）设置检测设备：所述检测设备包括供水装置和接触冲刷检测仪，所述供水装 置包括回转吊、电动萌芦和水箱，所述电动萌芦固定在所述回转吊上，所述水箱固定在所述 电动萌芦的吊钩上；所述接触冲刷检测仪包括箱体8、底座10、上缘7和顶盖1，所述顶盖1、 上缘7和底座10均为厚度200mm的矩形钢板，所述顶盖1的中部设有可活动顶盖2,所述可 活动顶盖2由8_厚的有机玻璃制成，通过设置在可活动顶盖2四周的多个螺栓固定在所 述顶盖1上；所述上缘7和底座10的四周均设有压槽6,所述压槽6内设有厚12mm的硅胶 密封条。所述箱体8由横截面为矩形的透明有机玻璃方管制成，壁厚为8mm，所述箱体8放 置在所述上缘7和底座10的所述压槽6内，在所述箱体8的一个侧面设有出水口 5 ;所述 顶盖1覆盖在所述上缘7上，二者之间设有密封圈3 ;所述底座10的底部设有进水口 12,所 述水箱通过橡胶软管与所述进水口 12连通；所述底座10位于所述箱体8内的部分设有矩 形凹槽，所述凹槽的上部设有透水钢板11，所述透水钢板11的透水孔径为01.5mm，所述透 水钢板11的上表面与所述底座10的上表面在同一个平面上；水流通过所述进水口 12进入 所述凹槽内，然后通过所述透水钢板11上的透水孔的均匀过渡，进入箱体8内；多个顶杆9 穿过所述顶盖1、上缘7和底座10,利用紧固螺栓4所述顶盖1、上缘7、箱体8和底座10固 定在一起。
[0027](二）土样配制：将检测用土风干后，用木锤击碎，过筛备用，然后以最优含水率和 最大干密度为控制指标，将土样平铺在托盘内，用喷雾器喷洒预计的加水量，分层拌和均匀 后放置到密闭容器内润湿一夜，以使水分均匀分布在土料中。
[0028] (三）试样制备：
[0029] (1)正常接触试样制备：
[0030]将所述接触冲刷检测仪的可活动顶盖2打开，将接触冲刷检测仪竖向放置进行装 样；装样前，在箱体8观测面外的另外三面的内壁均匀涂抹一层膨润土防止边壁集中渗漏； 每个试样分四层装料，表面平整后振捣压实，每层都根据试样所需最大干密度击实到预定 高度，每层填料时，使颗粒分布均匀且层与层之间要进行剖毛处理，剖毛深度为1~2cm ;击 实时，击锤要分布均匀直击到要求厚度，且试