土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝的制作方法
【专利摘要】土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝。本实用新型涉及一种土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝堤。所述的土质过水堤坝(1)的上游防冲范围设置护坡(2)，所述的土质过水堤坝(1)的上游坡设置自动水位计(3)，所述的土质过水堤坝(1)的上游端铺设平台(4)，所述的土质过水堤坝(1)的堰顶连接梯形堰面土工合成材料护面(6?1)，所述的土质过水堤坝(1)的下游坡连接梯形泄槽土工合成材料护面(6?2)，所述的土质过水堤坝(1)的下游坡脚底部布置绳系无纺布穿带固脚(8)，所述的梯形堰面土工合成材料护面(6?1)的上游端底部设置固定体I(7?1)，所述的梯形堰面土工合成材料护面(6?1)的下游端底部设置固定体II(7?2)。本实用新型用于土质堤坝分洪。
【专利说明】
土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝
技术领域：
[0001] 本实用新型属于堤坝分洪水利工程技术领域，本实用新型涉及一种土工合成材料 防护的多级自溃土质分洪堤坝。
【背景技术】：
[0002] 2013年黑龙江发生人力无法抵御的超标准洪水，在现有的水利规范与技术条件 下，实现"确保抗洪抢险部队的安全"与堤坝安全这一目标的防汛预案难度很大，如果通过 创新理论、创新方法实现这一目标，也就解决了堤坝超标准洪水漫顶溃决伤人毁物的世界 性的难题。
[0003] 超标准洪水堤坝面临的难题:江河堤坝普遍达标的情况下，洪水都汇到河道里，增 加下游发生洪水的机率，堤坝增高，河道存水量增大，一旦发生决堤，就是灭顶之灾。遇到超 标准洪水保堤坝不决口，采用手段只有三个，"蓄、挡、分"，"水库蓄、堤坝挡"都有限度，一旦 遇到不可抗拒的洪水，三种手段达到极限而分洪建筑物又不能现建，决口不可避免，这是现 有水利工程技术面临的难题，这三个选项中只有分洪保堤坝是万全之策。目前在土质堤坝 上分洪(泄洪)建筑物形式有分洪闸、沥青砼护砌过水土坝、坝下埋管、竖井式溢洪道、虹吸 式溢洪道及人为决堤分洪。在较低的江河堤坝上，由于上下游水头差较小，虹吸式溢洪道压 流优势不明显。为了达到相应分洪量必加大虹吸式溢洪道断面，造价也必高，此外分洪量与 作用水头Η的1/2次方成正比，遇超标准洪水超泄能力低，不宜选用;坝下埋管、竖井式溢洪 道也存在超泄能力低、造价高的缺点，不宜选用；钢筋混凝土护砌的过水土坝，对于较低堤 坝，抬高堰顶高程布置成过水土坝，堰上水头小单宽分洪流量有限，必增加堰宽总体造价必 高，如果降低堰顶高程增加堰上水头就必需设闸门挡水且泄槽短，它接近分洪闸结构;开敞 式钢筋混凝土分洪闸分洪量与堰上水头Η的3/2次方成正比，具有超泄能力，目前它是最理 想的选择。
[0004] 但是，目前具有分洪闸的江河堤防，往往是集中布置分洪，因为一座分洪闸拆分成 两个小分洪闸，增加的是两侧挡土墙，尤其在寒区抗冻设计的挡土墙造价高，一拆为二造价 几乎翻倍，所以很少采用小的分洪闸分散布置，而集中分洪就不能直接向农田分洪，需要有 合适的湖泊、泡泽或是低洼地作为滞洪区，还得修建滞洪区围堤;为增加分洪流量降低分洪 闸造价，分洪闸堰顶高程要布置低一些，就形成基础深埋的结构布置，分洪闸经常处于挡水 的工作状态，因而也就存在渗透破坏隐患、冻害、老化的问题;分洪闸必须设置固定的钢结 构工作闸门与启闭机，还得需要检修闸门，还必须配备工作桥与检修桥，因为阻断交通必 要时还需建交通桥，造价高昂，并需要专人养护与管理闸门、启闭机;集中分洪的分洪闸尾 水需要渠、沟或河等永久的分洪道，分洪闸、围堤工程不单造价高还永久地占有大量的土地 资源;修建现有开敞式钢筋混凝土分洪闸建筑周期长，突发洪水时不能临时修建;然而钢筋 混凝土分洪闸启动的概率低，一旦启动分洪，分洪的历时短，使用机会少。大量的江河堤防 需修建分洪闸的数量太大，这在经济上往往也受到限制。上游山区河流的暴涨暴落短距离 河道设置分洪闸不经济，这样河流遇暴涨超标准洪水必决堤，如果造价高昂的分洪闸保护 的区域价值小，修建分洪闸不经济，中下游无分洪闸的堤防遇到超标准洪水全线抗洪，只能 投入大量的人员沿线进行修建临时子堤挡水，随着水位降落还要及时拆除，防止母堤滑坡， 遇到不可抗拒的特大洪水一旦发生决口，不可控的大量洪水集中涌出肆虐，损失惨重，这种 情况时有发生，如果人为决堤分洪，不可控的集中洪水造成的损失也会很大，而且，一旦决 口堤内外一片汪洋，这时取土堵口不单造价高也并非易事。
[0005] 超标准洪水堤漫顶溃决的原因：这些水毁案例共同的特点就是遇到超标准洪水的 重大自然灾害，经济发达的国家也一样存在，这是世界性的难题，世界各国通用的堤坝设计 理论，是按照规范规定的具体量化洪水标准进行设计工程，确保在规范内不发生工程水毁， 各国的社会经济条件不同仅仅是其规范标准不一样，发达国家标准高发生超标准洪水工程 水毁概率低，而发展中国家标准低发生超标准洪水工程水毁概率高。在理论上用规范的有 限量化洪水标准不能解决无限的超标准洪水工程水毁的问题;土石结构的堤坝无法抵御超 标准洪水。目前也缺少水库的副坝分洪、非常溢洪道可控分洪的防灾减灾设计理论。 【实用新型内容】：
[0006] 本实用新型的目的是提供一种土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，用以 实现"确保抢险队伍的安全"的目标，创建堤防防灾减灾理论与方法，避免产生溃坝涌浪造 成灭顶之灾，让人畜有逃生机会，减少工程水毁的财产损失，解决堤防超标准洪水漫顶溃决 的世界性难题;提供一种土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，当遇到超标准洪水 时，能够自动控制分洪保证堤防不决口；且结构简单、人工限制分洪保分洪区，分洪过后恢 复耕地、快速恢复堤坝顶交通，自动预警分洪、不永久占用耕地、运输方便、建造快捷、可沿 两岸分散分洪、使用管理方便、造价低使用广泛，可以代替不经常启用的分洪闸还可以作为 汛期向农田分洪保堤坝的抢险措施。
[0007] 实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
[0008] 土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，其组成包括:土工合成材料防护多 级自溃土堤10、土质过水堤坝1、自动水位计3、护坡2、拦污栅5、土体防护层9、无纺布块石 海漫14,结合图1、2说明，
[0009] 所述的土质过水堤坝1的上游防冲范围设置护坡2，
[0010] 所述的土质过水堤坝1的上游坡铺设自动水位计3，
[0011] 所述的土质过水堤坝1的上游端设置平台4，
[0012] 所述的土质过水堤坝1的堰顶连接梯形堰面土工合成材料护面6-1，
[0013]所述的土质过水堤坝1的下游坡连接梯形泄槽土工合成材料护面6-2，
[0014]所述的土质过水堤坝1的下游坡脚底部布置绳系无纺布穿带固脚8，
[0015]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上游端底部设置固定体I 7-1，所述的梯 形堰面土工合成材料护面6-1的下游端底部设置固定体II 7-2，
[0016]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上游端连接拦污栅5，
[0017]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上游顶端连接土工合成材料防护多级自 溃土堤10，
[0018]所述的土工合成材料防护多级自溃土堤10的顶端连接所述的拦污栅5的底端， [0019]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上部与所述的梯形泄槽土工合成材料护 面6-2的上部均连接土体防护层9，
[0020]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的下游端连接所述的梯形泄槽土工合成材 料护面6-2，
[0021]所述的平台4的右侧设置所述的拦污栅5，
[0022]所述的梯形泄槽土工合成材料护面6-2的下游端底部设置所述的绳系无纺布穿带 固脚8，
[0023]所述的绳系无纺布穿带固脚8连接梯形消力池土工合成材料护面6-3，
[0024]所述的梯形消力池土工合成材料护面6-3的下游连接条形预制砼块消力坎12-1， [0025]所述的梯形消力池土工合成材料护面6-3的中部底部设置固定体II17-3，
[0026]所述的条形预制砼块消力坎12-1的下游栽种树墙12-2，
[0027]所述的树墙12-2的下游铺设无纺布块石海漫14，
[0028]所述的无纺布块石海漫14的下游端铺设干砌石15-1，
[0029] 所述的干砌石15-1的下游连接绳系无纺布穿带I 16-1，所述的绳系无纺布穿带I 16-1内设置防冲段17，
[0030] 所述的防冲段17的下游连接绳系无纺布穿带II 16-2，
[0031] 所述的绳系无纺布穿带II 16-2的下游开设两道平行沟，所述的平行沟为第一道 沟18-1与第二道沟18-3。
[0032]所述土工合成材料防护多级自溃土堤10包括一级自溃土堤10-1-1、二级自溃土堤 1〇-1_2、二级自溃土堤10-1-3，一级自溃土堤土工合成材料防护层1CK2-1、二级自溃土堤土 工合成材料防护层10-2-2，
[0033 ]所述的土体防护层9错层连接所述的三级自溃土堤10-1 -3，所述的三级自溃土堤 10-1-3的底部连接二级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-2，
[0034]所述的三级自溃土堤10-1-3错层连接二级自溃土堤10-1-2，所述的二级自溃土堤 10-1-2的底部连接一级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-1，
[0035]所述的二级自溃土堤10-1-2错层连接一级自溃土堤10-1-1，所述的一级自溃土堤 10-1-1的底部连接所述的一级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-1，
[0036]所述的一级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-1的底端连接所述的土体防护层 9〇
[0037]所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述绳系无纺布穿带固脚8设 置在所述的土质过水堤坝1的下游坡脚处的基沟内，所述的基沟的两侧铺设带化纤绳套的 无纺布I 8-1，所述的带化纤绳套的无纺布I 8-1上的化纤绳套之间穿过化纤绳I 8-2。 [0038]所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，绳系无纺布穿带16设置在所述 的土质过水堤坝1的下游坡脚处的基沟内，所述的基沟的两侧铺设带化纤绳套的无纺布II 16-3,所述的带化纤绳套的无纺布II 16-3上的化纤绳套之间穿过化纤绳II 16-4。
[0039] 有益效果：
[0040] 1.本实用新型与现有堤防比较，现有堤防无自动分洪功能，本实用新型可控自动 分泄超标准洪水，确保堤防不决口，避免产生溃坝涌浪造成灭顶之灾，让人畜有逃生机会， 减少工程水毁的财产损失，实现"确保抢险队伍的安全"，产生巨大社会效益与巨额经济效 益。
[0041] 2.本实用新型与现有堤防设计理论比较，现在设计理论是按规范规定的洪水标准 设计堤坝，超标准洪水漫堤溃决是必然，分洪必须有合适的湖泊低洼地，还要受到分洪闸、 围堤等巨大的经济投入与工程永久占地的限制;本实用新型在现有堤防设计理论、规范基 础上，利用泄洪滩地水毁机理增加向农田分散、分泄、超标准洪水的堤防超标准洪水防灾减 灾设计理论，突破现有向滞洪区集中分洪的限制，填补堤防非常分洪的设计理论空白，将泄 洪滩地水毁机理应用到堤防分洪中，具有颠覆性，改变现有设计理念，解决了有限的洪水标 准，无法解决的无限超标准洪水堤防漫堤溃决的世界性难题，还实现不永久占地，化洪为 涝、化洪为利的目标。
[0042] 3.本实用新型与现有堤防分洪闸结构比较，现有堤防分洪闸受冻害需养护、需要 闸门启闭机、需要专人管理、有交通需要需建交通桥，本实用新型结构简单、人工限制分洪 保分洪区，分洪过后恢复耕地、快速恢复堤坝顶交通，自动预警分洪、不永久占用耕地、运输 方便、建造快捷、可沿两岸分散分洪、使用管理方便、造价低使用广泛。还可以抵御超标准洪 水。
[0043] 4.本实用新型与现有堤防的超标准洪水抗洪比较，现在无分洪闸的堤防，超标准 洪水全线修子堤抗洪，一旦无法抵御，大量汇集到河道内的洪水漫堤决口损失惨重，本实用 新型自动向农田分散分泄超标准洪水保堤坝，实现防灾减灾。
[0044] 5.本实用新型与现有沥青砼护砌的过水土坝比较，沥青砼护砌造价高，无法实现 小单宽流量向农田分洪，本实用新型结构简单，造价低，可以实现向农田分洪。
[0045] 6.本实用新型的梯形堰面与梯形泄槽配合的分洪流量与堰上水头成3/2次方，具 有超泄能力。
[0046] 7.本实用新型的拦污栅保证土工合成材料过水安全，在拦污栅前的平台上放置彩 条布及利用封堵分洪口的储备砂土袋代替闸门可快速控制及停止分洪，框架式拦污栅还可 以用做汛期交通便桥。
[0047] 8.本实用新型实现按预定水位上升分洪流量由小到大自动控制，还有利于及时停 止或限制分洪，把滞洪区损失限制最低，既可以保护下游耕地不发生冲刷也防止一次性的 溃堤形成溃堤涌浪，造成造成灭顶之灾，使人畜有逃生机会;非分洪期不阻断交通，堤坝与 拦污栅配合运用起到闸门作用，实现无固定钢闸门、启闭机、非分洪期无人值守维护、自动 控制分洪、人工按需限制分洪，突破现有分洪建筑物利用钢闸门与启闭机控制分洪的建筑 物形式。
[0048] 9.本实用新型的土工合成材料梯形护面的梯形泄槽、梯形消力池代替铪挡土墙与 底板，尤其避免造价高的抗冻铪挡土墙，把现有集中分洪的分洪闸，拆分成多个小分洪堤 坝，增加的是土质边堤与土工合成材料防护坡，对工程造价影响不大，为分散分洪提供条 件，突破现有分洪建筑物铪结构及集中分洪的设计理念。
[0049] 10.本实用新型可以抵御任何超标准洪水，一旦遇到意外破坏，3道绳系的无纺布 穿带防止河流改道，实现减灾。
[0050] 11.本实用新型的树墙、固定拦网的条形预制砼块消力坎起到一级消力池的作用， 利用树墙、固定拦的网拦、护条形预制砼块构成的消力坎，防冲段形成水层防冲，浅埋条形 预制砼块消力坎既适应不均匀冻胀也实现降低造价的目标，突破现有深埋铪消力坎的结构 形式。
[0051] 12.本实用新型的梯形消力池的回填土种庄稼、无纺布块石海漫内植树、防冲段植 树种草是利用超标准洪水分洪几率小历时短的生态消能防冲，利用树墙与拦护预制板形成 消力坎，利用经济树林既降低工程造价又实现建筑生态化，突破现有分洪建筑物不能向农 田分洪的现状;突破铪分洪建筑物永久占有耕地的现状。
[0052] 13.本实用新型的树木与绳系无纺布穿带，绳系无纺布II使两道无纺布形成整体， 并利于机械挖沟回填施工，中间的树木起到固定两道无纺布，无纺布不影响植物生长，一旦 发生冲刷防止冲沟扩大上延毁堤坝，利用树林既降低工程造价又不永久占地，实现建筑生 态化，突破现有抛石防冲槽的结构。
[0053] 14.本实用新型的两道平行沟起到防冲排水的目的，还阻断树木根系吸收田间营 养水分，土工合成材料隔层形成的路既防道路翻浆又防分洪过水而冲毁道路，利用过水路 面壅高下游水位起到辅助消能防冲作用，进一步保障生态消能防冲的效果，充分利用防风 林、经济林的林沟路，突破铪分洪建筑物永久占有耕地的现状。
[0054] 15.本实用新型在江河堤防分洪点设无线自动水位计，能够实现按预定分洪水位 自动预警，就解决现在遇超标准洪水不知在哪可能决口，随时面临灭顶之灾的被动局面。
[0055] 16.本实用新型只有拦污栅与固定拦网的条形预制砼块消力坎为采用铪与砼材 质，其余均采用土体、土工合成材料、土工合成材料、植物，土工合成材料应用到堤坝超标准 洪水的分洪建筑物上，由于堤坝分洪的重现期几年到几十年，每次分洪时间几天到几十天 受日照时间短，这些材料不会发生较大的老化与强度改变，这些材料可以重复利用，突破现 有铪结构分洪建筑物形式;如果分洪堤坝均采用土工合成材料防护，消力坎采用铅丝笼沙 袋，利用土体及土工合成材料就可以实现在抗洪抢险中分洪应用，采用运输方便、拆建快捷 的轻型材质，临时建造分洪堤坝，确保堤坝不决口，就突破现在铪分洪闸不能抗洪抢险临建 的限制。
【附图说明】：
[0056] 附图1是本实用新型的结构示意图。
[0057] 附图2是本实用新型的平面示意图。
[0058]附图3是本实用新型的多级自溃土堤的结构示意图。
[0059] 附图4是附图1的无纺布穿带固脚的局部放大示意图。
[0060] 附图5是附图1的无纺布穿带的局部放大示意图。
【具体实施方式】：
[0061 ]实施例1: 土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，其组成包括:土工合成材 料防护多级自溃土堤10、土质过水堤坝1、自动水位计3、护坡2、拦污栅5、土体防护层9、无 纺布块石海漫14,结合图1、2说明，
[0062]所述的土质过水堤坝1的上游防冲范围设置护坡2,承担分洪防冲，
[0063]所述的土质过水堤坝1的上游坡铺设自动水位计3,起到提前预警分洪作用，
[0064]所述的土质过水堤坝1的上游端设置平台4，
[0065]所述的土质过水堤坝1的堰顶连接梯形堰面土工合成材料护面6-1，控制分洪与防 冲，
[0066]所述的土质过水堤坝1的下游坡连接梯形泄槽土工合成材料护面6-2,起到泄槽作 用，
[0067]所述的土质过水堤坝1的下游坡脚底部布置绳系无纺布穿带固脚8,稳固梯形泄槽 土工合成材料护面，一旦护坦出问题，可以控制河流不改道，实现超标准情况下减灾，
[0068]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上游端底部设置固定体I 7-1，稳固堰面 土工合成材料护面，土工合成材料护面包括无纺布、土工膜、复合土工膜、塑料薄膜、彩条 布，
[0069]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的下游端底部设置固定体II 7-2，
[0070]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上游端连接拦污栅5,起到保护土工合成 材料不受漂浮物破坏，还有利于彩条布沙袋封闭泄洪，
[007? ]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上游顶端连接土工合成材料防护多级自 溃土堤10，自动控制分洪，
[0072]所述的土工合成材料防护多级自溃土堤10的顶端连接所述的拦污栅5的底端， [0073]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的上部与所述的梯形泄槽土工合成材料护 面6-2的上部均连接土体防护层9，起到防紫外线照射破坏土工合成材料，
[0074]所述的梯形堰面土工合成材料护面6-1的下游端连接所述的梯形泄槽土工合成材 料护面6-2，
[0075]所述的平台4的右侧设置所述的拦污栅5,便于封闭分洪，
[0076]所述的梯形泄槽土工合成材料护面6-2的下游端底部设置所述的绳系无纺布穿带 固脚8，
[0077]所述的绳系无纺布穿带固脚8连接梯形消力池土工合成材料护面6-3,起到消力池 作用，
[0078]所述的梯形消力池土工合成材料护面6-3的顶部铺设田土 11，所述的田土 11内种 植庄稼13,利用超标准洪水启动几率小，充分利用土地资源，
[0079]所述的梯形消力池土工合成材料护面6-3的下游连接条形预制砼块消力坎12-1， 所述的条形预制砼块消力坎12-1的一端铺设所述的田土 11，防冻胀与减少工程量，
[0080] 所述的梯形消力池土工合成材料护面6-3的中部底部设置固定体1117-3,稳固土 工合成材料护面，
[0081] 所述的条形预制砼块消力坎12-1的下游栽种树墙12-2,防止预制砼块遇大的洪水 被冲走，
[0082]所述的树墙12-2的下游铺设无纺布块石海漫14,所述的无纺布块石海漫14内种树 19,树木拦截块石与固定无纺布防冲，利用植物防冲，充分利用土地资源，
[0083]所述的无纺布块石海漫14的下游端铺设干砌石15-1，
[0084] 所述的干砌石15-1的下游连接绳系无纺布穿带I 16-1，所述的绳系无纺布穿带I 16-1内设置林草防冲段17，拦截块石，
[0085]所述的林草防冲段17的下游连接绳系无纺布穿带II 16-2,所述的绳系无纺布穿 带II 16-2内栽树19,利用树木固定穿带及根系防冲，绳系无纺布穿带防止"割田改道"， [0086]述的绳系无纺布穿带II 16-2的下游开设两道平行沟，所述的平行沟为第一道沟 18-1与第二道沟18-3。所述的第一道沟18-1与所述的第二道沟18-3之间设置路18-2。利用 沟路进一步消能防冲，小洪水保护消能防冲段安全分洪，大洪水阻止灾难性的河流改道. [0087]所述土工合成材料防护多级自溃土堤10包括一级自溃土堤10-1-1、二级自溃土堤 1〇-1_2、二级自溃土堤10-1-3，一级自溃土堤土工合成材料防护层1CK2-1、二级自溃土堤土 工合成材料防护层10-2-2，
[0088]所述的土体防护层9错层连接所述的三级自溃土堤10-1 -3，所述的三级自溃土堤 10-1-3的底部连接二级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-2，
[0089]所述的三级自溃土堤10-1-3错层连接二级自溃土堤10-1-2，所述的二级自溃土堤 10-1-2的底部连接一级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-1，
[0090]所述的二级自溃土堤10-1-2错层连接一级自溃土堤10-1-1，所述的一级自溃土堤 10-1-1的底部连接所述的一级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-1，
[0091 ]所述的一级自溃土堤土工合成材料防护层10-2-1的底端连接所述的土体防护层 9〇
[0092]所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述绳系无纺布穿带固脚8设 置在所述的土质过水堤坝1的下游坡脚处的基沟内，所述的基沟的两侧铺设带化纤绳套的 无纺布I 8-1，所述的带化纤绳套的无纺布I 8-1上的化纤绳套之间穿过化纤绳I 8-2。呈之 字形布设三道
[0093]所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，绳系无纺布穿带16设置在所述 的土质过水堤坝1的下游坡脚处的基沟内，所述的基沟的两侧铺设带化纤绳套的无纺布II 16-3,所述的带化纤绳套的无纺布II 16-3上的化纤绳套之间穿过化纤绳II 16-4。呈之字 形布设三道，所述的带化纤绳套的无纺布II 16-3内种植树木19。
[0094] 实施例2
[0095]实施例1所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述土质过水堤坝 (1)、土工合成材料防护多级自溃土堤（10)、绳系无纺布穿带（16)均按照堤坝防灾减灾设计 理论设计，所述堤坝防灾减灾设计理论是:在现有设计理论、规范基础上按照泄洪滩地水毁 机理增加防灾减灾设计，避免出现灾难性溃堤坝涌浪，把承担分洪的农田视为泄洪滩地，利 用其机理遇到不可抗拒的超标准洪水向滩地、农田可控分散分洪;所述超标准洪水是指超 过规范规定的洪水标准或超过工程所能承受的洪水;所述泄洪滩地水毁机理是:承担渠首 部分泄洪流量的泄洪滩地水毁演变过程是在春汛小流量时，滩地会发生冲刷破坏，形成"水 打沟"；一旦水打沟形成，水流回淘演变成水打沟向上游快速扩展的"倒牵牛"，水打沟互相 连通形成"串沟"；串沟与上下游河道连通，部分河水走此串沟形成"拉口子"，这些形式的滩 地破坏，往往发生在小流量，大流量反而安全；串沟进一步发展就变成"割滩改道"，往往夏 汛发生"割滩改道"，而春汛很少发生，以上演变可以是一次洪水也可以多次。把上下游水流 量关系绘在一张图上，然后把河床底高程、堆石坝、冲沙闸、滩地高程相关因素标注其上，构 成渠首泄洪滩地相关因素图，把渠首泄洪滩地相关因素图分四个区域，1区，滩地未行洪，滩 地安全，2区，滩地过流但下游河水尚未出槽，此时水流属于自由堰流，滩上水流属于堰上急 流，小流量高流速，冲刷破坏力强;3区，下游河水出槽，但下、上游滩上水深比>=0.8，此时 水流属于自由堰流，冲刷破坏力较大;4区，下、上游滩上水深比<0.8,此时属于淹没堰流， 相对安全区;K线，同一时刻溃堤坝上下游水位~流量点连线，此时属于堰流，K的斜率小表 不溃堤坝瞬间上下游水位差大、流量差大，单宽溃堤坝流量大、流速尚，广生较尚溃堤坝涌 浪，其破坏性大，很高的溃堤坝涌浪会摧毁沿程的渠首、水库、堤防、桥梁等建筑物，形成灾 难性的溃堤坝涌浪，K的斜率大表不溃堤坝瞬间上下游水位差小、流量差小，单宽溃堤坝流 量小、流速低，产生较低溃堤坝涌浪，破坏性较小，甚至是安全的。如果春汛发生在二、三区 而此时滩地植被尚未形成，表层松散的冻融土抗冲能力低，就会发生"水打沟、串沟、拉口 子"，但此时滩地尚未完全融化，所以不会轻易改道，如果夏汛发生在二、三区时间长，一旦 拉口子就会演变成"割滩改道"。
[0096] 实施例3
[0097]实施例1 土工合成材料梯形护面6-1的底宽B采用下述公式计算；
[0098]
[0099]
[0100]式中：B--为土工合成材料梯形护面6-1底宽B，m;Q--为分洪点分洪流量，m3/ s ；n--土工合成材料梯形护面6-1宽度系数，m--为土工合成材料梯形护面6_1流量系 数;σ一一为土工合成材料梯形护面6-1淹没系数；ε-一为土工合成材料梯形护面6-1侧收 缩系数;g--为重力加速度，m2/s ;H〇--为包括行进流速水头的土工合成材料梯形护面 6-1堪上水头，m，Η 为土工合成材料梯形护面6-1堪上水头，m，v〇 为彳丁进流速水头。
[0101] 实施例4
[01 02]实施例1所述的土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述土工合成材料 防护多级自溃土堤10的梯形堰口底宽仏采用下述公式计算；
[0103] 12 2 Hi = H-5i 式五
[0106]式中：δ? 为土工合成材料防护多级自溃土堤10第i级尚度，m;Qi 为土工合 成材料防护多级自溃土堤10第i级分洪流量，m3/s ;ru--为土工合成材料防护多级自溃土 堤10第i级梯形宽度系数;ΠΗ--为土工合成材料防护多级自溃土堤10第i级堰口流量系 数;〇i 为土工合成材料防护多级自溃土堤1〇第i级堪口淹没系数；ε? 为土工合成材 料防护多级自溃土堤10第i级堪口侧收缩系数;Η 为土工合成材料梯形护面6_1底宽最 大堪上水头，m，Hi 为土工合成材料防护多级自溃土堤10第i级堪口堪上水头，m，H〇i 包括行进流速水头的土工合成材料防护多级自溃土堤10第i级堰口堰上水头，m，Bi--为 土工合成材料防护多级自溃土堤1 〇梯形堰口的底宽，m。
[0107] 实施例5
[010 8 ]实施例1所述的土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述土工合成材料 梯形护面6-2的防护高hi采用下述公式；
[0109]
[0110]
[0111]
[0112]
[0113]
[0114]
[0115] 式中：Q--为分洪点分洪流量，m3/s;B--土工合成材料梯形护面6_2底宽，m， mi 为土工合成材料梯形护面6_2边坡系数;Ho 为计算断面土工合成材料梯形护面6- 2底以上的总水头，ηι，θ--为土工合成材料梯形护面6-2底面与水平夹角，° ; Φ--为从进 口到计算起始断面间沿程和局部阻力损失的流速系数;In-一为起始计算断面土工合成材 料梯形护面6-2水深，πι，1η、1η+1-一分别为上游计算断面土工合成材料梯形护面6-2水深、 下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2水深，m，Vi、vi+i--分别为上游计算断面土工合 成材料梯形护面6-2流速、下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2流速，m/s，v--分别为 上游计算断面土工合成材料梯形护面6-2及下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2平均 流速，m/s，i--土工合成材料梯形护面6-2底坡，J_--为上游计算断面土工合成材料梯 形护面6-2及下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2流段平均水力坡度，△ 1--上游计 算断面土工合成材料梯形护面6-2及下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2流段的长度， m，Ri、Ri+i--分别为上游计算断面土工合成材料梯形护面6-2水力半径、下游计算断面土 工合成材料梯形护面6-2水力半径，m，友一一为上游计算断面土工合成材料梯形护面6-2及 下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2平均流速-一分别为上游谢才系数、 下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2谢才系数，C---为上游计算断面土工合成材料 梯形护面6-2及下游计算断面土工合成材料梯形护面6-2平均谢才系数。
[0116] 实施例6
[0117]实施例1所述的土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述土工合成材料 梯形护面6-3的长度Lk、条形预制砼块消力坎12的高度c，采用如下公式计算；
[0118；
[0119；
[0120]
[0121]
[0122] Lk=(0.7 ~0.8)Lj 式十六
[0123] Lj = 9.5(Frc-l)hc 式十七
[0124]式中：c 为条形预制if全块消力坎12尚度，m;h〃c 为土工合成材料梯形护面 6-3跃后水深-一为条形预制砼块消力坎12安全系数;m-一为条形预制砼块消力坎12 水流流量系数;q--为分洪点的单宽流量，πι3/8.πι，Κ--为土工合成材料梯形护面6-3收 缩断面水深，m;Fr。--为土工合成材料梯形护面6-3收缩断面弗汝德数;Eq--为以下游分 洪地面为基准面的土质土质过水堤坝1上游总能头，-一为条形预制砼块消力坎12流速 系数数;U-一为土工合成材料梯形护面6-3长度，m;Lj-一分别为土工合成材料梯形护面 6-3自由水跃跃长，m。
[0125] 实施例7
[0126]实施例1所述的土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述的无纺布块石 海漫14的长度采用如下公式计算；
[0127] ^
式十八
[0128] 式中：LP-一为无纺布块石海漫14长度，m;K-一系数；q-一为消力池的单宽流 量，m3/s .m; Δ Η--为土质过水堤坝1上下游水头差，m。
[0129] 实施例8
[0130]实施例1所述的土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，所述的两道树木固 定绳系无纺布穿带16的深度t采用如下公式计算；
【主权项】
1. 土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，其组成包括:土工合成材料防护多级 自溃土堤（10)、土质过水堤坝（1)、自动水位计(3)、护坡(2)、拦污栅(5)、土体防护层(9)、无 纺布块石海漫(14)，其特征是： 所述的土质过水堤坝(1)的上游防冲范围设置护坡(2)， 所述的土质过水堤坝（1)的上游坡设置自动水位计(3)， 所述的土质过水堤坝（1)的上游端铺设平台（4)， 所述的土质过水堤坝（1)的堰顶连接梯形堰面土工合成材料护面(6-1)， 所述的土质过水堤坝(1)的下游坡连接梯形泄槽土工合成材料护面(6-2)， 所述的土质过水堤坝(1)的下游坡脚底部布置绳系无纺布穿带固脚(8)， 所述的梯形堰面土工合成材料护面(6-1)的上游端底部设置固定体1(7-1)， 所述的梯形堰面土工合成材料护面(6-1)的下游端底部设置固定体11(7-2)， 所述的梯形堰面土工合成材料护面(6-1)的上游端连接拦污栅(5)， 所述的梯形堰面土工合成材料护面(6-1)的上游顶端连接土工合成材料防护多级自溃 土堤（10)， 所述的土工合成材料防护多级自溃土堤（10)的顶端连接所述的拦污栅(5)的底端， 所述的梯形堰面土工合成材料护面(6-1)的上部与所述的梯形泄槽土工合成材料护面 (6-2)的上部均连接土体防护层(9)， 所述的梯形堰面土工合成材料护面(6-1)的下游端连接所述的梯形泄槽土工合成材料 护面(6-2)， 所述的平台(4)的右侧设置所述的拦污栅(5)， 所述的梯形泄槽土工合成材料护面(6-2)的下游端底部连接所述的绳系无纺布穿带固 脚⑶， 所述的绳系无纺布穿带固脚(8)连接梯形消力池土工合成材料护面(6-3)， 所述的梯形消力池土工合成材料护面(6-3)的下游铺设条形预制砼块消力坎（12-1)， 所述的梯形消力池土工合成材料护面(6-3)的中部底部设置固定体111(7-3)， 所述的条形预制砼块消力坎（12-1)的下游栽种树墙（12-2)， 所述的树墙（12-2)的下游铺设无纺布块石海漫(14)， 所述的无纺布块石海漫(14)的下游端铺设干砌石（15-1)， 所述的干砌石（15-1)的下游连接绳系无纺布穿带I (16-1 )，所述的绳系无纺布穿带I (16-1)内设置防冲段(17)， 所述的防冲段(17)的下游连接绳系无纺布穿带11(16-2)， 所述的绳系无纺布穿带11(16-2)的下游开设两道平行沟，所述的两道平行沟分别是第 一道沟(18-1)与第二道沟(18-3)。2. 根据权利要求1所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，其特征是:所述土 工合成材料防护多级自溃土堤（10)包括一级自溃土堤（1〇 _1_1)、二级自溃土堤（1〇_1_2)、 三级自溃土堤（10-1-3 )，一级自溃土堤土工合成材料防护层（10-2-1 )、二级自溃土堤土工 合成材料防护层(10-2-2)， 所述的土体防护层(9)错层连接所述的三级自溃土堤（10-1 -3 )，所述的三级自溃土堤 (10-1-3)的底部连接二级自溃土堤土工合成材料防护层（10-2-2)， 所述的三级自溃土堤（10-1-3)错层连接二级自溃土堤（10-1-2)，所述的二级自溃土堤 (10-1-2)的底部连接一级自溃土堤土工合成材料防护层(10-2-1)， 所述的二级自溃土堤（1 ο-1 -2)错层连接一级自溃土堤（10-1-1)，所述的一级自溃土堤 (10-1-1)的底部连接所述的一级自溃土堤土工合成材料防护层(10-2-1)， 所述的一级自溃土堤土工合成材料防护层（10-2-1)的底端连接所述的土体防护层 (9)〇3. 根据权利要求1所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，其特征是:所述绳 系无纺布穿带固脚(8)设置在所述的土质过水堤坝(1)的下游坡脚处的基沟内，所述的基沟 的两侧铺设带化纤绳套的无纺布1(8-1)，所述的带化纤绳套的无纺布1(8-1)上的化纤绳套 之间穿过化纤绳1(8-2)。4. 根据权利要求1所述土工合成材料防护的多级自溃土质分洪堤坝，其特征是:绳系无 纺布穿带（16)设置在所述的土质过水堤坝（1)的下游坡脚处的基沟内，所述的基沟的两侧 铺设带化纤绳套的无纺布11(16-3)，所述的带化纤绳套的无纺布11(16-3)上的化纤绳套之 间穿过化纤绳11(16-4)。
【文档编号】E02B3/10GK205576835SQ201620198857
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】叶兴, 胡兰东, 叶坤, 郑喜财, 生化君, 韩梅, 郝群
【申请人】黑龙江大学