堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪管帶的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于堤壩分洪水利工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪管帶。
【背景技術(shù)】
[0002]2013年黑龍江發(fā)生人力無法抵御的超標(biāo)準(zhǔn)洪水，在現(xiàn)有的水利規(guī)范與技術(shù)條件下，實(shí)現(xiàn)“確保抗洪搶險(xiǎn)部隊(duì)的安全”與堤壩安全這一目標(biāo)的防汛預(yù)案難度很大，如果通過創(chuàng)新理論、創(chuàng)新方法實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，也就解決了堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫頂潰決傷人毀物的世界性的難題，如下案例與難題說明本發(fā)明將產(chǎn)生巨大的的社會經(jīng)濟(jì)效益;如下案例與難題說明本發(fā)明對保障國計(jì)民生具有迫切性。
[0003]超標(biāo)準(zhǔn)洪水堤防漫頂潰決案例:2015年日本9月10日發(fā)生潰堤，整棟房屋、成排車輛被沖走，造成多人傷亡失蹤、大量財(cái)產(chǎn)損失。2014年中國超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致?lián)p壞堤壩2.4萬處。2013年黑龍江堤壩發(fā)生漫堤決口損失嚴(yán)重，由于交通不便如果強(qiáng)行堵口就會使搶險(xiǎn)隊(duì)伍身陷險(xiǎn)境甚至絕境。2005年6月黑龍江省寧安市沙蘭河超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫堤決口造成了死亡117人的重大傷亡。1998年洪水全國死亡3004人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1666億元，其中九江大堤決堤，沉9只船與投入大量搶險(xiǎn)物資，數(shù)萬軍民4天才控制住。
[0004]大壩漫頂潰決案例:2014年中國超標(biāo)準(zhǔn)洪水導(dǎo)致4座小型水庫垮壩，1979年印度馬丘漫頂垮壩3000人慘遭滅頂，1975年河南板橋、石漫灘等水庫漫頂垮壩，近在咫尺的下游搶險(xiǎn)隊(duì)伍無一幸免，2.6萬人慘遭滅頂，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100億美元。1963年8月河北省多座水庫漫頂垮壩，1467人慘遭滅頂，1951年至1986年世界其它國家洪水漫頂潰壩59座。
[0005]超標(biāo)準(zhǔn)洪水堤壩面臨的難題:江河堤壩普遍達(dá)標(biāo)的情況下，洪水都匯到河道里，增加下游發(fā)生洪水的機(jī)率，堤壩增高，河道存水量增大，一旦發(fā)生決堤，就是滅頂之災(zāi)。遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水保堤壩不決口，采用手段只有三個，“蓄、擋、分”，“水庫蓄、堤壩擋”都有限度，一旦遇到不可抗拒的洪水，三種手段達(dá)到極限而分洪建筑物又不能現(xiàn)建，決口不可避免，這是現(xiàn)有水利工程技術(shù)面臨的難題，這三個選項(xiàng)中只有分洪保堤壩是萬全之策。由于小型水庫流域面積小、量大，罕見暴雨中心集中在小型水庫的流域面積內(nèi)的概率大，而小型水庫重要性小社會經(jīng)濟(jì)效益低，防洪標(biāo)準(zhǔn)低，發(fā)生漫壩潰決不可避免，14年中國有4座小型水庫發(fā)生漫壩潰決就是例證，這是小型水庫遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水面臨的難題。目前在土質(zhì)堤壩上分洪(泄洪)建筑物形式有鉿結(jié)構(gòu)的分洪閘及溢洪道、過水土壩、壩下埋管、豎井式溢洪道、虹吸式溢洪道及人為決堤分洪，這些分洪溢洪建筑物均不可能發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水搶險(xiǎn)時(shí)現(xiàn)建，面流、消力戽、挑流，面流、消力戽需要一定水力條件，底流、面流、消力戽消能必須有鉿結(jié)構(gòu)護(hù)坦，挑流消能必有挑坎與水頭形成安全沖坑。無消能設(shè)施的水庫破副壩的非常溢洪道，一旦啟動代價(jià)高且不可控，其它非常溢洪道不僅造價(jià)高還需要一定的地形、地質(zhì)條件。
[0006]超標(biāo)準(zhǔn)洪水堤漫頂潰決的原因:這些水毀共同的特點(diǎn)就是遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水的重大自然災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家也一樣存在，這是世界性的難題，世界各國通用的水庫設(shè)計(jì)理論，是按照規(guī)范規(guī)定的具體量化洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)工程，確保在規(guī)范內(nèi)不發(fā)生工程水毀，各國的社會經(jīng)濟(jì)條件不同僅僅是其規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)不一樣，發(fā)達(dá)國家標(biāo)準(zhǔn)高發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水工程水毀概率低，而發(fā)展中國家標(biāo)準(zhǔn)低發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水工程水毀概率高。在理論上用規(guī)范的有限量化洪水標(biāo)準(zhǔn)不能解決無限的超標(biāo)準(zhǔn)洪水工程水毀的問題;土石結(jié)構(gòu)堤壩無法抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水。目前缺少水庫的副壩分洪、非常溢洪道可控分洪的防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理論。
[0007]利用葉興的泄洪灘地水毀機(jī)理，構(gòu)建向農(nóng)田、灘地分散分洪的新型分洪理論與措施，就可以解決以上一系列難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的:為實(shí)現(xiàn)”確?？购閾岆U(xiǎn)部隊(duì)的安全”的目標(biāo)，創(chuàng)建堤防防災(zāi)減災(zāi)理論與方法，避免產(chǎn)生潰壩涌浪造成滅頂之災(zāi)，讓人畜有逃生機(jī)會，減少工程水毀的財(cái)產(chǎn)損失，解決堤防超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫頂潰決的世界性難題;提供一種堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪管帶，當(dāng)遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，能夠可控分洪防止壩體漫頂決口，為解決以上難題，提供一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的方法;且結(jié)構(gòu)簡單、搶險(xiǎn)臨時(shí)建造快捷、使用管理方便、造價(jià)低、不讓永久占地。
[0009]本發(fā)明適用于堤壩利用河道、溝、塘、低洼地向農(nóng)田分散分泄堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水，適用于水庫非常溢洪道，還適于用于水庫遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水泄流能力不夠的情況下分洪保壩，還適用于原設(shè)計(jì)副壩作為非常溢洪道的水庫遇較小超標(biāo)準(zhǔn)洪水情況下可控分洪保副壩不分洪，還適于任何需要抗洪搶險(xiǎn)、可控分洪的地方。
[0010]實(shí)現(xiàn)以上目的其技術(shù)方案如下:堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪管帶，它包括籠式攔污柵放置在進(jìn)口鉿U型槽內(nèi)，HDPE拍門放置在籠式攔污柵內(nèi)，HDPE拍門固定在分洪管身上游進(jìn)口端，分洪管身水平埋設(shè)在堤壩上部，且分洪管身進(jìn)口端位于進(jìn)口鉿U型槽與籠式攔污柵內(nèi)，分洪管身下游出口端放置在出口鉿U型槽內(nèi)，分洪管身下游出口端與固體骨架人工合成材料的輸水帶入口相連，固體骨架人工合成材料的輸水帶放置在堤壩下游坡上，固體骨架人工合成材料的輸水帶下游端與人工合成材料的輸水帶相連，人工合成材料的輸水帶平放在地上，人工合成材料的輸水帶出口布置動態(tài)浮體上。
[0011]為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以上目的，按照泄洪灘地水毀機(jī)理設(shè)計(jì)分洪管身，避免出現(xiàn)災(zāi)難性潰堤壩涌浪，構(gòu)建堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水分洪管帶防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理論，它是在現(xiàn)有設(shè)計(jì)理論、規(guī)范基礎(chǔ)上按照泄洪灘地水毀機(jī)理增加防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)，把承擔(dān)分洪的農(nóng)田視為泄洪灘地，利用其機(jī)理遇到不可抗拒的超標(biāo)準(zhǔn)洪水向?yàn)┑?、農(nóng)田可控分散分洪。超標(biāo)準(zhǔn)洪水是指超過規(guī)范規(guī)定的洪水標(biāo)準(zhǔn)或超過工程所能承受的洪水。泄洪灘地水毀機(jī)理:承擔(dān)渠首部分泄洪流量的泄洪灘地水毀演變過程是在春汛小流量時(shí)，灘地會發(fā)生沖刷破壞，形成“水打溝”；一旦水打溝形成，水流回淘演變成水打溝向上游快速擴(kuò)展的“倒?fàn)颗！?，水打溝互相連通形成“串溝”；串溝與上下游河道連通，部分河水走此串溝形成“拉口子”，這些形式的灘地破壞，往往發(fā)生在小流量，大流量反而安全；串溝進(jìn)一步發(fā)展就變成“割灘改道”，往往夏汛發(fā)生“割灘改道”，而春汛很少發(fā)生，以上演變可以是一次洪水也可以多次。把上下游水流量關(guān)系繪在一張圖上，然后把河床底高程、堆石壩、沖沙閘、灘地高程相關(guān)因素標(biāo)注其上，構(gòu)成渠首泄洪灘地相關(guān)因素圖，把渠首泄洪灘地相關(guān)因素圖分四個區(qū)域，I區(qū)，灘地未行洪，灘地安全，2區(qū)，灘地過流但下游河水尚未出槽，此時(shí)水流屬于自由堰流，灘上水流屬于堰上急流，小流量高流速，沖刷破壞力強(qiáng)；3區(qū)，下游河水出槽，但下、上游灘上水深比〉=0.8，此時(shí)水流屬于自由堰流，沖刷破壞力較大；4區(qū)，下、上游灘上水深比〈0.8，此時(shí)屬于淹沒堰流，相對安全區(qū);K線，同一時(shí)刻潰堤壩上下游水位?流量點(diǎn)連線，此時(shí)屬于堰流，K的斜率小表示潰堤壩瞬間上下游水位差大、流量差大，單寬潰堤壩流量大、流速尚，廣生較尚潰堤壩涌浪，其破壞性大，很高的潰堤壩涌浪會摧毀沿程的渠首、水庫、堤防、橋梁等建筑物，形成災(zāi)難性的潰堤壩涌浪，K的斜率大表不潰堤壩瞬間上下游水位差小、流量差小，單寬潰堤壩流量小、流速低，產(chǎn)生較低潰堤壩涌浪，破壞性較小，甚至是安全的。如果春汛發(fā)生在二、三區(qū)而此時(shí)灘地植被尚未形成，表層松散的凍融土抗沖能力低，就會發(fā)生“水打溝、串溝、拉□子”，但此時(shí)灘地尚未完全融化，所以不會輕易改道，如果夏汛發(fā)生在二、三區(qū)時(shí)間長，一旦拉口子就會演變成“割灘改道”。