漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道制造技术

漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，属于非常溢洪道工程的水利工程及堤坝应对水攻的国防领域。本发明专利技术它主要包括：按漫流淘基自溃堤坝防灾减灾设计理论设计漫流淘基自溃堤坝；漫流淘基自溃堤坝（1）包括漫流淘基子自溃堤坝、漫流淘基引冲自溃堤坝；土工织布非常分洪道（2）的土工织布护面包括土工织布鱼鳞形护面（Ⅱ‑a）、土工织布穿带无鳞护面（Ⅱ‑b）、混凝土板甲土工织布穿带无鳞护面（Ⅱ‑c）、化纤绳网干砌石甲土工织布穿带鱼鳞护面（Ⅱ‑d）、L形土工织布穿带土工织布鱼鳞形护面（Ⅱ‑e）。本发明专利技术适用于水库副坝、主坝、较高堤防、较高渠首拦河坝可控、自动非常分洪，且结构简单、实施方便、造价低廉、安全可靠、不永久占地。

【技术实现步骤摘要】
漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道
本专利技术属于堤坝非常分洪水利工程
，也属于应对水攻的国防
，具体涉及漫流淘基自溃堤坝及土工织布非常分洪道设计方法。
技术介绍
日本2018年7·5日本西部暴雨，仓敷市真备町一条河决堤；2016年第10号台风“狮子山”暴雨致日本北海道及东北地区决堤；2015年9月10日11日相继两条河流本发生洪水漫堤决口，河水上涨后越过十年一遇洪水标准的4米高的堤坝20厘米发生溃堤。溃堤不仅造成大量财产损失，由于洪水的不确定性，也给当地政府组织撤离带来难题，还造成人员伤亡，经济发达的日本连年发生溃堤，这是世界性的技术难题也是各国政府防汛管理的难题。我国低标准的塘坝、淤地坝、谷坊、渠首工程、渠系坡水交叉建筑物水毁也是技术难题；界河与跨境河流分洪是难题；不具备建滞洪区的中小型河流如何分洪是难题；分泄洪闸管理养护维修、水库单一泄洪建筑物意外事故是难题；医疗等塑料垃圾、旧化纤衣物利用是难题。采用叶兴等人的自溃堤坝土工合成材料非常分洪道的方法解决众多低水头的堤坝溃决难题。由于没有自溃堤坝设计理论，成为推广应用的障碍。自溃堤坝在我国古而有之，古代都江堰就采用飞沙堰，像日本堤防漫水20厘米就溃决的案例比比皆是，这说明自溃堤坝具有可行性，但是也有自溃堤坝没及时溃决导致主坝漫坝的案例，自五十年代开始国内外斥巨资进行实验研究并没有形成共识的自溃堤坝设计理论，它成为六十年悬而未决的世界性理论难题。在近代美国人把自溃坝引入水库设计中，1959年E.RoyTinney在《自溃堰的冲刷性能》文中，介绍原型与模型试验研究，开启自溃坝系统性研究，因为自溃坝超标准洪水启用概率小、造价低、自动开启、管理方便的优点，立即引起世界各国斥巨资进行跟进研究。1978年土耳其的F·塞图尔克在《一种新型的溢洪道》中指出“硬化路面抗冲使自溃坝难于溃决的问题，采用引冲槽解决”。张克健在《浙江水库泄洪建筑物概况及有关水力学问题》中指出“中国河南75.8大水以后，水电部规划设计院组织河南、辽宁、浙江、安徽等省有关设计科研单位进行自溃坝的试验研究，现场原型或大比例尺模型试验非但耗资甚大，且试验资料也仅能说明在该种坝型及该种试验条件下的坝体冲刷情况，无法为自溃坝设计提供一般可资应用的分析计算方法而在小型山塘水库中就曾发生过因临时粘性土埂未被及时冲毁而造成洪水漫坝。”我国研究的重点也是引冲槽及引冲管，其缺点是试验费用高及引冲槽规模、间距的设计需要试验确定，面对不确定的洪水无法保证及时引溃，引冲槽维护管理也是难题。郭军在推荐瑞典人的专利《Hydroplus—一种新型的防洪挡水式自溃堰》中引用专利技术者“自溃坝长期的固结使之在洪水期难以被冲毁问题”,采用自动倾覆的混凝土防渗墙解决固结粘土的问题，因可以精准量化溃决条件，十几个国家采用，但是其消能防冲要求高、造价高昂且倾覆自溃会造成很大涌浪灾害。庞敏在《自溃式非常溢洪道设计》指出“土工膜自溃堤坝溃决快”，没有涉及土工膜能否护住下游坝体阻滞冲刷的问题。《中国江河防洪丛书-海河卷》海河采用自溃堤坝，因自溃堤防存在无法控制的缺点，以人工爆破为备选方案。目前还没有自溃堤防的设计理论，普遍通用的是人工爆破分洪方法，优点可以克服固结粘土、硬化路面不确定性，缺点汛期管理及炸药管理要求高、一旦爆破分洪失控。堤坝溃决很普遍，没有可行与共识的自溃堤坝设计理论，就没有成套技术，其的原因是，现在自溃坝设计理论是要量化达到规范规定的洪水标准，即自溃坝开始启动到水库水位上升到标准水位的时间与自溃坝溃决时间吻合，而各种坝自溃现象机理都很复杂目前无数学模型可解；目前通过试验手段，只有引冲槽自溃坝大比尺整体试验有相似性，引冲槽的三面固结粘土的超静定结构使问题复杂化，同时试验解决不了洪水的不确定性、无限性及固结粘土与硬化路面导致自溃的不确定性的问题，目前凡是经过试验设计的自溃坝必是罕见的稀遇洪水，几乎得不到实践的验证；受经济技术条件限制的大量中小型坝、渠首工程、堤防、渠系建筑物、围堰，规范只能允许超标准洪水水毁。本专利技术的超标准洪水还包括超过管理标准及战争水攻造成的洪水，分洪道包括水库溢洪道、非常溢洪道、渠首工程分洪闸及堤防分洪闸，堤坝包括水库大坝及河湖堤防,土工合成材料包括土工板、竹缠绕复合材料板、复合土工膜、不透水土工织布、彩条布、无纺布加彩条布，土工膜布包括土工膜、塑料薄膜、软体不透水土工织布。综上所述，建立自溃堤坝设计理论与成套技术是关系到国土安全迫切需要解决的理论与技术难题。依据飞砂堰的“飞砂机理”，利用叶兴等人的堆石坝水毁数学模型与成因动态耦合演进的方法及1978年浙省水利水电科学研究所等《南山水库自溃坝试验阶段报告》资料，建立堤坝溃决机理，再利用叶兴的堤坝防灾减灾设计理论的方法，建立自溃堤坝防灾减灾设计理论与成套技术，为解决悬而未决的世界性难题提供一种方法。
技术实现思路
本专利技术的目的:利用漫水堤坝溃决机理构建自溃堤坝防灾减灾设计理论，破解自溃堤坝没有量化设计理论的世界性难题，通过漫水堤坝溃决机理专利技术适用于任何水头的成套漫流淘基自溃堤坝结构，通过堤坝防灾减灾设计理论构建成套漫流淘基自溃堤坝式土工织布非常分洪道，把它纳入具有知识产权的规范提供理论基础与技术支撑，为解决以上的难题，提供一种新方法，实现确保国土安全的目标。本专利技术漫流淘基自溃堤坝与土工织布非常分洪道是互相独立的，漫流淘基自溃堤坝还适用于土工板、无纺布、彩条布、浆砌石、砼结构的非常分洪道，土工织布非常分洪道还适用于土工板自溃堤坝、土工膜布自溃堤坝、漫流汇流引冲自溃堤坝。漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道适用于任何江河、湖泊、渠系、堤防的任何水头的非常溢洪道。为实现以上目的，本专利技术核心技术是漫流淘基自溃堤坝与土工织布非常分洪道两套互相独立的结构及自溃堤坝防灾减灾设计理论，理论是结构的目标，结构支撑理论。上述的目的通过以下的技术方案实现：漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，依据漫流淘基自溃堤坝防灾减灾设计理论设计漫流淘基自溃堤坝，依据超标准洪水堤坝防灾减灾理论设计土工织布非常分洪道，漫流淘基自溃堤坝底部连接土工织布非常分洪道，土工织布非常分洪道两侧连接堤坝岸，土工织布非常分洪道上游设置浮体绳网拦污栅；超标准洪水堤坝防灾减灾理论,它是按照泄洪滩田水毁机理及防灾减灾目标确定土工织布非常分洪道的结构形式与规模，以分散分洪、分散蓄水作为应对战争水攻的防灾减灾理论，漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道按漫流淘基自溃堤坝漫流高程分为单级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道、多级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，多级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道是具有两个以上高程差为级差di的自溃堤坝的分洪道，它包括多级隔堤斜坡自溃堤坝非常分洪道、多级错层隔堤自溃堤坝非常分洪道、多级错层侧扩自溃堤坝非常分洪道、多级错层叠层自溃堤坝非常分洪道，多级隔堤斜坡自溃堤坝非常分洪道，以3孔2级隔堤斜坡自溃堤坝土工织布非常分洪道为例，它包括1级土工合成材料隔堤、土工织布护坡依次分隔斜坡连接1级斜坡自溃堤坝、2级斜坡自溃堤坝，1级自溃堤坝、2级自溃堤坝、堤坝的高差依次为1级级差d1、2级级差d2；多级错层隔堤自溃堤坝非常分洪道，它是隔堤分隔错层自溃堤坝的非常分洪道；多级错层侧扩自溃堤坝非常分洪道，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，其特征在于它包括，依据漫流淘基自溃堤坝防灾减灾设计理论设计漫流淘基自溃堤坝（1），依据超标准洪水堤坝防灾减灾理论设计土工织布非常分洪道（2），所述漫流淘基自溃堤坝（1）底部连接土工织布非常分洪道（2），所述土工织布非常分洪道（2）两侧连接堤坝岸（3），土工织布非常分洪道（2）上游设置浮体绳网拦污栅（4）；所述超标准洪水堤坝防灾减灾理论,它是按照泄洪滩田水毁机理及防灾减灾目标确定土工织布非常分洪道的结构形式与规模，以分散分洪、分散蓄水作为应对战争水攻的防灾减灾理论，漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道按漫流淘基自溃堤坝（1）漫流高程分为单级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道、多级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，所述多级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道是具有两个以上高程差为级差di的自溃堤坝的分洪道，它包括多级隔堤斜坡自溃堤坝非常分洪道、多级错层隔堤自溃堤坝非常分洪道、多级错层侧扩自溃堤坝非常分洪道、多级错层叠层自溃堤坝非常分洪道，所述多级隔堤斜坡自溃堤坝非常分洪道，以3孔2级隔堤斜坡自溃堤坝土工织布非常分洪道为例，它包括1级土工合成材料隔堤（Ⅲ‑1）、土工织布护坡（2‑3）依次分隔斜坡连接1级斜坡自溃堤坝（Ⅰ‑1）、2级斜坡自溃堤坝（Ⅰ‑2），1级自溃堤坝、2级自溃堤坝、堤坝的高差依次为1级级差d1、2级级差d2；所述多级错层隔堤自溃堤坝非常分洪道，它是隔堤分隔错层自溃堤坝的非常分洪道；所述多级错层侧扩自溃堤坝非常分洪道，它是逐级向两侧扩展自溃的非常分洪道；所述多级错层叠层自溃堤坝非常分洪道，它是逐级向向下扩展自溃的非常分洪道。...

【技术特征摘要】
1.漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，其特征在于它包括，依据漫流淘基自溃堤坝防灾减灾设计理论设计漫流淘基自溃堤坝（1），依据超标准洪水堤坝防灾减灾理论设计土工织布非常分洪道（2），所述漫流淘基自溃堤坝（1）底部连接土工织布非常分洪道（2），所述土工织布非常分洪道（2）两侧连接堤坝岸（3），土工织布非常分洪道（2）上游设置浮体绳网拦污栅（4）；所述超标准洪水堤坝防灾减灾理论,它是按照泄洪滩田水毁机理及防灾减灾目标确定土工织布非常分洪道的结构形式与规模，以分散分洪、分散蓄水作为应对战争水攻的防灾减灾理论，漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道按漫流淘基自溃堤坝（1）漫流高程分为单级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道、多级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，所述多级漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道是具有两个以上高程差为级差di的自溃堤坝的分洪道，它包括多级隔堤斜坡自溃堤坝非常分洪道、多级错层隔堤自溃堤坝非常分洪道、多级错层侧扩自溃堤坝非常分洪道、多级错层叠层自溃堤坝非常分洪道，所述多级隔堤斜坡自溃堤坝非常分洪道，以3孔2级隔堤斜坡自溃堤坝土工织布非常分洪道为例，它包括1级土工合成材料隔堤（Ⅲ-1）、土工织布护坡（2-3）依次分隔斜坡连接1级斜坡自溃堤坝（Ⅰ-1）、2级斜坡自溃堤坝（Ⅰ-2），1级自溃堤坝、2级自溃堤坝、堤坝的高差依次为1级级差d1、2级级差d2；所述多级错层隔堤自溃堤坝非常分洪道，它是隔堤分隔错层自溃堤坝的非常分洪道；所述多级错层侧扩自溃堤坝非常分洪道，它是逐级向两侧扩展自溃的非常分洪道；所述多级错层叠层自溃堤坝非常分洪道，它是逐级向向下扩展自溃的非常分洪道。2.根据权利要求1所述漫流淘基自溃堤坝土工织布非常分洪道，其特征在于：所述漫流淘基自溃堤坝防灾减灾设计理论，它是按照堤坝溃决机理与防灾减灾目标设计漫流淘基自溃堤坝的结构形式，量化设计漫流淘基自溃堤坝级差、漫流淘基自溃堤坝体分区，所述漫水堤坝溃决机理，它是漫水堤坝漫流流速超过土体抗冲流速堤坝就会发生冲刷破坏，漫水堤坝漫流冲刷破坏引起漫水堤坝几何形状改变，漫水堤坝几何形状改变引起漫水堤坝水流流态的改变，它进一步加剧冲刷破坏，漫水堤坝水流流态的改变必然经过各种固定临界冲刷破坏堰上水深，漫水堤坝几何形状改变引起土体渗流与应力改变，土体渗流与应力超过土体的允许渗透坡降、抗剪强度、抗拉强度就会引起各种漫水堤坝溃决破坏成因的耦合破坏动态演进，形成漫水堤坝冲刷破坏到堤坝溃决，再到堤坝溃口稳定的演变；所述临界冲刷破坏堰上水深包括临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深Hd、临界堤坝顶下切冲刷破坏堰上水深Hu、临界不冲刷破坏堰上水深Hn，所述漫流淘基自溃堤坝级差是各级漫流淘基自溃堤坝高差及最高漫流淘基自溃堤坝与堤坝之间的高差简称级差di，所述漫流淘基自溃堤坝体分区，它是按“飞砂机理”，用控制粘性土含量的非粘性易冲沙石土划分自溃堤坝分区，利用引冲子堤坝高划分子母堤坝分区，以非粘性易冲沙石土内摩擦角为倾角的斜线上下游划分母砂石堤坝体与母非粘性易冲沙石土堤坝区，利用堤坝体冲坑深度水平划分母砂石堤坝体与母非粘性易冲沙石土堤坝区分区，结合漫流淘基自溃堤坝型式确定漫流淘基自溃堤坝体分区，所述“飞砂机理”，它是水流流速超过沙石启动流速，沙石就会被冲飞走；所述临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深Hd，如果堤坝顶较宽是明渠流采用式（1）、式（2）联立求解Hd，如果堤坝顶是堰流采用式（2）、式（3）联立求解Hd，所述临界堤坝顶下切冲刷破坏堰上水深Hu，采用（4）、（5）联立求解Hu，所述临界不冲刷破坏堰上水深Hn，采用（6）、（7）联立求解Hn，级差di采用公式（8），漫流淘基自溃堤坝体分区采用公式（9）、（10）、（11），如果堤坝比较矮采用非均匀流推求坡脚流速，(1)（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）式中：hi、vi、hi+1、vi+1—分别代表堤坝顶流段的上下游断面水深(m)、流速(m/s)，中初始hi+1采用临界水深hk；△l、il—分别代表堤坝顶流段长度（m）、堤坝顶顺水流方向纵坡；J—代表堤坝顶的平均水力坡度；Vd—代表堤坝下游水位处下游坡面起动流速；n、R、i—分别代表堤坝下游坡面糙率、水力半径（m）、纵坡；Q、ε、m、σ、B—分别代表堤坝顶流量（m3/s）、侧收缩系数、流量系数、淹没系数、漫流宽（m）；g—代表重力加速度（m/s2）；α—代表流速分布系数；v0—代表行进流速（m/s）；Vu—代表堤坝顶分缝硬化路面、沙石坝体、堤坝粘土防渗墙起动流速（m/s）；Vn—代表堤坝粘土防渗墙或沙石坝体不冲流速（m/s）；di—第i级级差，m；Hd—临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深，m；Ai—水位上涨速率与堤坝溃决快慢及工程等级因素的各级自溃堤坝或自溃堤坝与堤坝的加高；He—代表引冲子堤坝高，m；Hu—代表临界堤坝顶下切冲刷破坏堰上水深，m；As—代表子堤坝加高，m；β—母砂石堤坝体与母非粘性易冲沙石土堤坝区上下游分界线的倾角，︒；φ—母非粘性易冲沙石土堤坝内摩擦角，︒；t—母砂石堤坝体与母非粘性易冲沙石土堤坝区水平分界线以下的母砂石堤坝体冲坑深度，m；K—冲坑系数；q—临界堤坝溯源冲刷破坏单宽流量，m3/s.m；Z—上下游水位差，m；ht—下游水深，m；所述漫水堤坝溃决破坏成因的耦合破坏动态演进，以漫水粘土斜墙为典型，漫流堤坝下游坡开始发生冲刷破坏是明渠均匀流冲刷破坏，对应的堰上水深为临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深Hd的溯源冲刷破坏起始阶段；冲刷使堤坝底部坝坡变陡，形成明渠非均匀流逐级降水流态层面冲刷破坏，漫水堤坝底部坡度大于砂性土内摩擦角后，沙性土堤坝体产生倾角为砂性土内摩擦角的直线滑坡破坏，堤坝坡面出现转折，在堤坝坡面出现转折处演变为跌流冲刷破坏，堤坝越高跌流溯源冲刷越快；当漫水堤坝下游坡直线滑坡延伸至堤坝顶硬化路面下，硬化路面形成悬臂跌流冲刷破坏，淘刷硬化路面基础，粘土斜墙下游的悬臂硬化路面在自重、水重作用下发生弯矩应力破坏而局部脱落，发展为粘土斜墙悬臂跌流，在渗透压力、自重作用下产生层层剥落的圆弧形滑坡破坏，在冲刷滑坡耦合破坏下，漫流堤坝粘土斜墙变薄而发生渗流破坏掏空路基，硬化路面在自重、水重、动水冲刷作用下发生坍塌破坏，即漫水堤坝溃口起始阶段；当漫水堤坝粘土斜墙顶失去硬化路面防冲保护时，漫水堤坝粘土斜墙发生下切冲刷破坏，顶部非饱和固结粘土抗冲流速大下切慢，底部渗流饱和固结粘土抗冲流速小而流速大下切快，粘土斜墙在自重、水压力、土压力作用下漫水堤坝粘土斜墙悬臂发生断裂或倾覆的应力破坏，顶部非饱和固结粘土凝聚力、内摩擦角大，抗拉应力大，发生应力破坏慢，底部非饱和固结粘土发生应力破坏快，溃口水深增加，溃口粘土斜墙快速下切冲刷破坏，就形成漫水堤坝溃决阶段，在临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深条件下，漫水堤坝溃口起始阶段演进是一个缓慢过程，漫水堤坝越低越缓慢；在堤坝堰上水深在临界...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶兴，其他发明人请求不公开姓名，
申请(专利权)人：叶兴，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23