多級(jí)自潰土工合成材料土石非常溢洪道的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于非常溢洪道水利工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及多級(jí)自潰土工合成材料土石非常溢洪道。
【背景技術(shù)】
[0002]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，一旦水庫(kù)大壩水毀就是滅頂之災(zāi)，大量國(guó)內(nèi)外水庫(kù)大壩水毀產(chǎn)生的滅頂之災(zāi)與巨額經(jīng)濟(jì)損失的案例，說(shuō)明解決超標(biāo)準(zhǔn)洪水大壩水毀是保障國(guó)計(jì)民生急切需要解決的技術(shù)性難題，說(shuō)明本發(fā)明將產(chǎn)生巨大的的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]水庫(kù)潰壩的案例說(shuō)明，較大的潰壩涌浪會(huì)摧毀下游河道的水庫(kù)、橋梁、渠首、堤防、房屋等，人畜遇到潰壩涌浪根本沒(méi)有逃生的機(jī)會(huì)。我國(guó)中小型水庫(kù)眾多，受社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)條件限制，洪水標(biāo)準(zhǔn)低，發(fā)生潰壩是必然而且概率大。此外，各類建筑物在寒區(qū)受地基不均勻沉陷、滲流、凍脹、凍融、風(fēng)化、水力沖刷、滑動(dòng)失穩(wěn)隱患，一旦隱患不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)排除，遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水會(huì)弓I起水毀，這是管理難題。
[0004]有的水庫(kù)采用副壩、非常溢洪道分洪保主壩，啟動(dòng)的方式有引沖式、爆破式、扒副壩，多是閘無(wú)控制，較小的超標(biāo)準(zhǔn)洪水就啟動(dòng)分洪，不可控的副壩潰壩涌浪也會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，形成洪水災(zāi)害，一旦啟動(dòng)分洪，形成很深沖溝，高水頭、高流速的缺口進(jìn)行截流堵口并非易事，大量庫(kù)水泄掉影響效益，而有些水庫(kù)不具備修建副壩潰壩分洪保主壩的地形、地質(zhì)條件，無(wú)副壩的水庫(kù)大壩潰壩就是災(zāi)難性的，這是副壩分洪、非常溢洪道面臨的難題。
[0005]水庫(kù)超標(biāo)準(zhǔn)洪水大壩漫頂潰壩的原因:世界各國(guó)通用的水庫(kù)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(guó)的社會(huì)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(guó)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水工程水毀概率高。用規(guī)范的有限量化洪水標(biāo)準(zhǔn)解決無(wú)限的超標(biāo)準(zhǔn)洪水工程水毀的問(wèn)題，在理論上是不可行的；采用土石結(jié)構(gòu)堤壩抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水，在結(jié)構(gòu)上是不可行的，采用鉿、砼結(jié)構(gòu)抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水，在社會(huì)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、效益上不可行。由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)理論的原因?qū)е乱陨蠠o(wú)法解決的難題。此外，目前缺少水庫(kù)的副壩分洪、非常溢洪道可控的分洪防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理論。
[0006]利用葉興的泄洪灘地水毀機(jī)理，構(gòu)建向農(nóng)田、灘地、河道可控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】

[0007]本發(fā)明的目的:提供多級(jí)自潰土工合成材料土石非常溢洪道，利用的泄洪灘地水毀機(jī)理，在現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理論、規(guī)范基礎(chǔ)上構(gòu)建堤壩防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理論，解決用有限的規(guī)范洪水標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法解決無(wú)限超標(biāo)準(zhǔn)洪水堤壩潰決的理論難題，解決現(xiàn)有分洪工程結(jié)構(gòu)無(wú)法抵御超標(biāo)準(zhǔn)洪水的難題，解決副壩分洪不可控的問(wèn)題，解決無(wú)非常溢洪道水庫(kù)分洪的問(wèn)題，解決河道堤防、渠首工程堤壩分洪問(wèn)題;提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便、造價(jià)低廉、安全可靠的防災(zāi)減災(zāi)的分洪工程，防止堤壩超標(biāo)準(zhǔn)洪水漫堤壩潰壩，避免出現(xiàn)毀滅性的潰壩涌浪，確保發(fā)生不可抵御的超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)人畜有逃生的機(jī)會(huì)，避免抗洪搶險(xiǎn)隊(duì)伍陷入險(xiǎn)境、絕境。
[0008]本發(fā)明適用于任何地形地質(zhì)條件，適用于水庫(kù)副壩向農(nóng)田可控分洪，適用于水庫(kù)超標(biāo)準(zhǔn)洪水副壩可控分洪，適用于無(wú)地形條件修建非常溢洪道的超標(biāo)準(zhǔn)洪水水庫(kù)主壩可控分洪，適用于超標(biāo)準(zhǔn)洪水較高江河堤防可控分洪，適用于較高超標(biāo)準(zhǔn)洪水渠首土質(zhì)攔河壩可控分洪。
[0009]上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):多級(jí)自潰土工合成材料土石非常溢洪道，其組成包括，過(guò)水土壩頂部連接土工合成材料魚鱗形護(hù)面，過(guò)水土壩兩側(cè)連接土壩，土工合成材料魚鱗形護(hù)面頂部連接保護(hù)土層，土工合成材料魚鱗形頭部護(hù)面上游側(cè)連接攔污柵，土工合成材料魚鱗形頭部護(hù)面頂端下游側(cè)連接土工合成材料防護(hù)多級(jí)自潰土堤，土工合成材料魚鱗形頭部護(hù)面下游側(cè)搭接土工合成材料魚鱗形中部堰頂護(hù)面，土工合成材料魚鱗形頭部護(hù)面兩側(cè)連接土壩，土工合成材料防護(hù)多級(jí)自潰土堤上游側(cè)連接保護(hù)土層，土工合成材料防護(hù)多級(jí)自潰土堤下游側(cè)連接保護(hù)土層，土工合成材料防護(hù)多級(jí)自潰土堤兩側(cè)連接土壩，土工合成材料魚鱗形中部堰頂護(hù)面下游側(cè)搭接土工合成材料魚鱗形中部泄槽護(hù)面，土工合成材料魚鱗形中部堰頂護(hù)面兩側(cè)連接土壩，土工合成材料魚鱗形中部泄槽護(hù)面下游側(cè)搭接土工合成材料魚鱗形中部護(hù)坦護(hù)面，土工合成材料魚鱗形中部泄槽護(hù)面兩側(cè)連接邊堤，土工合成材料魚鱗形中部護(hù)坦護(hù)面下游側(cè)搭接土工合成材料魚鱗形尾部防沖護(hù)面，土工合成材料魚鱗形中部護(hù)坦護(hù)面兩側(cè)連接邊堤。
[00?0]為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以上的目的，所述的過(guò)水土壩、土工合成材料防護(hù)多級(jí)自潰土堤按照堤壩防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)，堤壩防災(zāi)減災(zāi)設(shè)計(jì)理論是: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)，避免出現(xiàn)災(zāi)難性潰堤壩涌浪。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)洪水向河道、灘地、農(nóng)田可控分洪。超標(biāo)準(zhǔn)洪水是指超過(guò)規(guī)范規(guī)定的洪水標(biāo)準(zhǔn)或超過(guò)工程所能承受的洪水。泄洪灘地水毀機(jī)理是:承擔(dān)渠首部分泄洪流量的泄洪灘地水毀演變過(guò)程是在春汛小流量時(shí)，灘地會(huì)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(gè)區(qū)域，I區(qū)，灘地未行洪，灘地安全，2區(qū)，灘地過(guò)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(méi)堰流，相對(duì)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的斜率小表不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，廣生較高潰堤壩涌浪，其破壞性大，很高的潰堤壩涌浪會(huì)摧毀沿程的渠首、水庫(kù)、堤防、橋梁等建筑物，形成災(zāi)難性的潰堤壩涌浪，K的斜率大表示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(huì)發(fā)生“水打溝、串溝、拉口子”，但此時(shí)灘地尚未完全融化，所以不會(huì)輕易改道，如果夏汛發(fā)生在二、三區(qū)時(shí)間長(zhǎng)，一旦拉口子就會(huì)演變成“割灘改道”。
[0011]為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以上的目的，所述土工合成材料防護(hù)多級(jí)自潰土堤構(gòu)造:所述的三級(jí)自潰土堤底部連接土工合成材料魚鱗形頭部護(hù)面，三級(jí)自潰土堤錯(cuò)層連接土壩，三級(jí)自潰土堤上部連接二級(jí)自潰土工合成材料護(hù)面，二級(jí)自潰土工合成材料護(hù)面上部