戽流消能低坝及其建造方法技术

本发明专利技术是一种戽流消能低坝及其建造方法，它具有较强的抗御洪水的能力，比底流消能拦河坝投资少，工程费用低，使用年限长，节约管理费用。戽流消能低坝及其建造方法，它由浆砌石组成坝体，内有混凝土框架，尾坝要低于河床，戽唇挑角θ为３０°～３５°，上限水深ｔ↓［３］、下限水深ｔ↓［１］之间应满足关系式：ｔ↓［１］＜Ｈ↓［ｔ］＋ㄧａㄧ＜ｔ↓［３］，Ｈ↓［ｔ］是正常水深，ａ为尾坎高。本发明专利技术适合中小型拦河坝的建造，可以提高灌水保证率，不但直接经济效益突出，而且间接经济效益明显。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水利工程
，确切地说它是一种。我国是一个水利资源丰富的国家，充分利用好水利资源会给国计民生带来极大的益处，但是如果利用不好造成洪水泛滥也会给人民的生活和国民经济带来严重的损害而利用好水利资源就少不了拦河闸坝，仅辽宁省就有小型拦河闸坝2500多座，大多属于低坝，即坝高1～3米的溢流坝，其中属于临时性的工程(砂石坝、柴石坝等)近1900座，各种永久性拦河闸坝近600座临时性拦河低坝由于坝体整体性差，无消能措施或消能措施过于简易，经常出现水毁，有的一年要水毁、修复1～3次；永久性的拦河低坝，近几年各省区研究和开发了多种坝型。包括有轻型坝如1字型板坝，L型坝、h型坝、装配式人字架型板坝、装配式连拱坝等；有重力式坝如浆砌石或砼宽顶堰、实用堰、折线堰及装配式面板坝等；用塑胶制作的低坝有橡胶坝、膜片拉索坝等。上述坝型中除辽宁省水科院在80年代研究成功的橡胶坝，在洪水期能放空，不存在阻水和冲刷破坏问题，但造价偏高，易老化损坏；在90年代引进研究的装配式面板坝，设计为面流消能，但在洪水期存在坝下游冲刷问题，且整体性较差，在1995年辽宁的大洪水中水毁较严重。其他型式的拦河低坝都是采用底流消能，消力池和海漫等消能工，工程量大，施工复杂，造价较高，且经常出现水毁据1995年洪水后，辽宁省水科院对全省拦河坝(闸)水毁情况的调查全省永久性拦河坝(闸)的坝(闸)体，出现全部水毁的占20％左右，出现不同程度水毁的占60％以上，消力池普遍破坏而消力池和下游防冲措施的首先水毁，是坝(闸)体水毁的根本原因。因此，改变消能形式和消能结构，已成为拦河坝(闸)建设亟待解决的问题本专利技术的目的是提供一种，坝高为1～3米，单宽流量为7m3/s.m，戽底流速5-6m/s。不但节省工程量，而且可抗御较大的洪水。本专利技术的目的是通过如下方案实现的，它由浆砌石组成坝体，内有混凝土框架，其特征在于尾坝要低于河床，戽唇挑角θ为30°～35°，上限水深t3、下限水深t1之间应满足关系式t1＜Ht+｜a｜(t3,Ht是正常水深，a为尾坎高。沿坝长方向每隔18～22米应有一伸缩缝，每间隔8～12米设一个冲砂口，冲砂口宽1.0～3.0米戽流消能低坝剖面设计按如下过程进行坝顶按WES曲线设计；坝坡M根据设计坝高P按下表确定坝坡M值(可用内插法)； 反弧半径R根据设计单宽流量q，按表6，确定反弧半径R值(可用内插法)； 尾坎高a一般在-0.2米～-0.5之间初选一个高程，最后通过流态验算确定；尾坎下游河床冲深he通过冲深计算he≥hD；剖面初步设计完成以后，按如下表格和公式进行验 ko=qigEoi1.5→ψ=1.06-2.58ko→hc=qiψ2gEoi]]>→k=qigEi1.5→ti=he0.3+0.625kk→t3=t1+]]>hc0.28-0.7kk-0.03]]>本专利技术的优点是具有较强的抗御洪水的能力，比底流消能拦河坝投资少，工程费用低，使用年限长，节约管理费用。戽流消能拦河坝具有较强的抗水毁和截潜灌溉能力，因此可以提高灌水保证率，可多搞一些旱改水田，保证灌溉用水要求，保证水浇地稳产高产。因而本专利技术不但直接经济效益突出，而且间接经济效益明显，如果在全国小型拦河坝等工程中推广应用，其效益是很可观的。下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中1为混凝土框架，2为坝体，3为浆砌石，a为坎高，Ht为下游正常水深，t3为上限水深，t1为下限水深，hD为冲刷深，hc为收缩水深，he齿墙深，P为坝高。戽流消能低坝的下游河床主要为砂粒子，戽流消能低坝是建于砂卵石软基础上。根据特定条件进行设计。首先应对坝坡进行设计，对于戽流消能低坝来说，上下游水位差小，在汛期溢流坝顶常被下游水位淹没若坝坡设计较陡，则主流将脱离坝面，在戽斗内形成反向旋滚，尾坎下面造成冲刷，并把砂粒带入戽斗内，造成戽斗内坝面磨损。坝高时坝坡可以陡些，坝低时坝坡应缓些考虑到尽量节省坝体工程量，较优化的组合关系见前述坝高与坝坡表。反弧半径R过大则增加工程量，极不经济。较优化的组合关系见前述反弧半径与设计单宽流量协调表。戽唇挑角θ应在30°～35°之间选择。尾坎高度a应等于或低于下游河床，一般宜在-0.2米～0.5米之间尾坎高度的选择与河道比降有关，河道比降越陡，则坎高a的绝对值应越大。砂质冲刷型河床或人为采砂易下切的河道，坎高的绝对值也应偏大。坎高a值的确定，应通过设计中的流态水力验算决定。坝顶的确定依照设计堰前水深Hd(一般按五年一遇洪峰流量计算)，按WES曲线设计坝坡M的确定应根据设计坝高P，查表确定。反弧半径R根据设计单宽流量q(一般按五年一遇洪水计算)，查表确定。尾坎埋深he一般应大于2.0米，最后通过冲深计算he≥hD。以坝顶为坐标原点，建立直角坐标系，来确定剖面的参数。戽流消能低坝剖面初步设计完成后，应进行流态和冲深验算，以验证尾坎高a和尾坎埋深he取值是否合理，若不当应及时进行调整流态验算按前述公式进行，当满足t1(Ht+｜a｜(t3时，可认为达到设计要求，若下游正常水深Ht不满足此关系式，则需重新假定尾坎高程，拟定剖面，再进行计算，直到满足此条件为止。冲深验算中若取用的he≥hD即认为达到设计要求，否则应按hD值重新修定he。设计完成以后即可进行施工，注意沿坝长方向适当安排伸缩缝和冲砂口。坝体多采用浆砌石实体结构，溢流坝面多采用高标号细粒砼，厚度在10cm左右，砌石体与砼层的衔接应留有毛茬，不连续施工时应涂刷砼粘接剂，戽斗内和冲砂口的砼面层标号应不小于C30，并适当增加厚度，以适应砂砾磨蚀和抗冻之需要。坝高P＞2.0m时，戽斗的砼层内应埋设温度筋。有截潜要求的戽流消能低坝，宜在浆砌石砌筑中，沿坝顶向下设置一道0.1～0.2m宽的砼防渗墙，或者沿上游坝面设置土工膜防渗层；尾坎下游面应挂0.2m厚钢筋砼面层，以防超设计洪水时回淘。坝端的边墙、翼墙和堤防的护坡等，按常规设计方法进行。权利要求1.，它由浆砌石组成坝体，内有混凝土框架，其特征在于尾坝要低于河床，戽唇挑角θ为30°～35°，上限水深t3、下限水深t1之间应满足关系式t1(Ht+｜a｜(t3,Ht是正常水深，a为尾坎高。2.根据权利要求1所述的，其特征在于沿坝长方向每隔18～22米应有一伸缩缝，每间隔8～12米设一个冲砂口，冲砂口宽1.0～3.0米。3.根据权利要求1所述的，其特征在于戽流消能低坝剖面设计按如下过程进行坝顶按WES曲线设计；坝坡M根据设计坝高P按下表确定坝坡M值(可用内插法)；反弧半径R根据设计单宽流量q，按表6，确定反弧半径R值(可用内插法)；尾坎高a一般在-0.2米～-0.5之间初选一个高程，最后通过流态验算确定；尾坎埋深he通过冲深计算he≥hD；剖面初步设计完成以后，按如下表格和公式进行验算，ko=qigEoi1.5→ψ=1.06-2.58ko→hc=qiψ本文档来自技高网...

【技术保护点】
戽流消能低坝及其建造方法，它由浆砌石组成坝体，内有混凝土框架，其特征在于：尾坝要低于河床，戽唇挑角θ为３０°～３５°，上限水深ｔ↓［３］、下限水深ｔ↓［１］之间应满足关系式：ｔ↓［１］＜Ｈ↓［ｔ］＋｜ａ｜＜ｔ↓［３］，Ｈ↓［ｔ］是正常水 深，ａ为尾坎高。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王本祥，尹圣鹤，孙显忠，
申请(专利权)人：清原满族自治县水利勘测设计室，
类型：发明
国别省市：21[中国|辽宁]