【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及堤防快速抢险领域，尤其是涉及一种堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法。
技术介绍
1、堤防是防御洪水的重要基础设施，我国拥有各级堤防数量达40万公里。由于全球气候变化，极端暴雨及超标准洪水频发，导致堤防面临着极其严重的安全威胁。堤防一旦发生溃决，将严重威胁人民生命财产安全，必须快速封堵，以减少溃口造成的危害。
2、在高流速、大水深复杂水流条件下，湍急水流拖曳力强，溃口底部土层冲刷范围和深度不断增大，如果不加以封堵，堤防溃口造成的后果将不堪设想。近年来，堤防集中大流量溃口险情频发，针对灾害的处理，大多依靠现场经验，尚未形成完整的快速封堵体系。
技术实现思路
1、为解决以上问题，本专利技术提供一种堤防集中大流量溃口快速堵口模型的建立方法，实现短窗口期堤防集中大流量溃口快速抢险提供可靠技术支撑。
2、本专利技术采用的技术方案是：一种堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
3、s1、建立堤防集中溃口快速封堵功能模型
4、堤防集中溃口快速封堵可分为三阶段：截流阶段、堵口阶段和闭气阶段，截流阶段实现快速减小溃口处的流量及流速，堵住较大缺口；堵口阶段通过不同方法加固堵口结构；闭气阶段需要多方式确保地基渗透稳定性；
5、建立堤防集中大流量溃口快速封堵功能模型，分别实现快速式截流功能、复合式堵口功能和多方式闭气功能，如式1所示：
6、 式1
7、式中：f为堤防集
8、s2、建立堤防集中溃口快速封堵功能的载体模型
9、式1中堤防集中大流量溃口快速封堵功能，需要通过不同的载体模型实现；快速式截流功能f1的实现，需要通过沉船、截流戗堤载体；复合式堵口功能f2的实现，需要组合堤、后戗堤载体；多方式闭气功能f3的实现，需要水下抛土、填塘固基载体；建立实现堤防集中溃口快速封堵功能的载体模型，如式2所示：
10、 式2
11、式2中，g(f1)为快速式截流功能f1的载体模型集合，包括2个子集，分别为沉船载体模型f11和截流戗堤载体模型f12；g(f2)为复合式堵口功能f2的载体模型集合，包括2个子集，分别为组合堤载体模型f21和后戗堤载体模型f22；g(f3)为实现多方式闭气功能f3的载体模型集合，包括2个子集，分别为水下抛土载体模型f31和填塘固基载体模型f32；
12、s3、建立堤防集中溃口快速式截流功能实现模型
13、根据式2，快速式截流功能f1的载体模型集合g(f1)包括沉船载体模型f11和截流戗堤载体模型f12；其中，沉船载体模型f11如式3所示，选择模型包括沉船的数量、高度、长度以及封堵作业时船只行驶速度；截流戗堤载体模型f12如式4所示，选择模型包括戗堤材料选择、结构底部宽度及长度、坡比，
14、 式3
15、式3中，u11为沉船快速选择的函数式；nc为沉船数量，由大型船1艘及n艘小型船组成，n取3~6；hc为大型船底部至甲板的高度，hk为堤防溃口的实际高度，lk为堤防溃口的宽度，α为相对提高系数，取1.2~1.5；lc为沉船长度，vc为封堵时船只行驶速度；μ1为流速调整系数，取1~1.3，h1为迎水与背水水位差；
16、式4
17、式4中，u12为截流戗堤快速选择的函数式；nq为戗堤类别，当溃口处流速小于3m/s时选择抛石类型，当溃口处流速大于3m/s时选择钢筋笼抛石类型；bq为戗堤结构宽度，lq为戗堤结构宽度；γ为戗堤相对提高系数，取1.3~1.5；lk为堤防溃口的宽度；k为紊流渗透系数，vk为溃口处流速；mp为戗堤抛石孔隙率；θq为戗堤坡比；
18、s4、建立堤防集中溃口复合式堵口功能实现模型
19、根据式2，复合式堵口功能f2的载体模型集合g(f2)包括组合堤载体模型f21和后戗堤载体模型f22，通过建立组合堤载体模型和后戗堤载体模型，为快速实现堵口封堵提供方法支撑，如式5所示：
20、式5
21、式5中，u21为组合堤快速选择的函数式，u22为实现后戗堤快速选择的函数式；zz为钢木构架袋组合堤组合集，e1为钢管，e2为木桩，e3为抛石袋；bz为钢管及木桩排数，取3-5；dz指钢管直径，d50指抛石直径累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径；θh为后戗堤坡比，θj为接触渗径，要求后戗堤坡比须大于接触渗径；
22、s5、建立堤防集中溃口闭气功能实现模型
23、根据式2，多方式闭气功能f3的载体模型集合g(f3)包括水下抛土载体模型f31和填塘固基载体模型f31，溃口闭气功能实现模型如式6所示，若水下抛填石笼有集中渗漏，则先铺土工布再进行水下抛土，若无集中渗漏则直接采用水下抛土，
24、式6
25、式6中，u1为无集中渗漏时采用的函数式，即直接采用水下抛土方式；u2为存在集中渗漏时采用的函数式，即先在渗漏处铺设土工布，然后采用水下抛土的方式；u32为填塘固基快速选择的函数式；q判断函数，q=0代表水下抛填石笼无集中渗漏，q≠0代表水下抛填石笼有集中渗漏；h为水下抛土的高度，单位为m；hk为堤防溃口的实际高度；d为所抛土块的直径，单位为m；b为抛填土料的类型集合，b1为一般黏土，b2为亚黏土，b3为天然含水量较高的塑态肥黏土；
26、s6、综合s1~ s5的模型，实现堤防集中溃口快速堵口。
27、本专利技术取得的有益效果是：本专利技术建立堤防集中大流量溃口快速封堵功能模型和封堵功能载体模型，通过沉船及截流戗堤载体选择模型，实现快速式截流功能；通过组合堤、后戗堤载体选择模型，实现复合式堵口功能；通过水下抛土载体选择模型，实现多方式闭气功能；综合以上各功能，本专利技术为实现短窗口期堤防集中大流量溃口快速抢险提供可靠技术支撑。本专利技术具有以下优点：
28、1、首次建立了堤防集中大流量溃口快速封堵功能模型，可分别实现快速式截流功能、复合式堵口功能、多方式闭气功能；
29、2、本专利技术通过沉船及截流戗堤等载体模型，实现快速式截流功能；通过组合堤、后戗堤等载体模型，实现复合式堵口功能；通过水下抛土等载体模型，实现多方式闭气功能。综合以上各功能，为实现短窗口期堤防集中大流量溃口快速抢险提供可靠技术支撑；
30、3、本专利技术适用于大流量堤防溃口封堵，填补我国该项功能模型空白。
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1.一种堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤S1中，堤防集中溃口快速封堵可分为三阶段：截流阶段、堵口阶段和闭气阶段，截流阶段减小溃口处的流量及流速；堵口阶段加固堵口结构；闭气阶段确保地基渗透稳定性。
3.根据权利要求1所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤S1中，式1中堤防集中大流量溃口快速封堵功能，需要通过不同的载体模型实现；快速式截流功能F1的实现，需要沉船载体模型和截流戗堤载体模型；复合式堵口功能F2的实现，需要组合堤载体模型和后戗堤载体模型；多方式闭气功能F3的实现，需要水下抛土载体模型和填塘固基载体模型。
4.根据权利要求1所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤S3中，式3中， n取3~6，α取1.2~1.5，μ1取1~1.3。
5.根据权利要求1所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤S3中，式4中，当溃口处流速小于3m/s时，nq为抛石类型；当溃口处流速大于3
6.根据权利要求4所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤S4中，式5中，bz取3~5；后戗堤坡比θh大于接触渗径θj。
...【技术特征摘要】
1.一种堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤s1中，堤防集中溃口快速封堵可分为三阶段：截流阶段、堵口阶段和闭气阶段，截流阶段减小溃口处的流量及流速；堵口阶段加固堵口结构；闭气阶段确保地基渗透稳定性。
3.根据权利要求1所述的堤防集中溃口快速堵口模型的建立方法，其特征在于：步骤s1中，式1中堤防集中大流量溃口快速封堵功能，需要通过不同的载体模型实现；快速式截流功能f1的实现，需要沉船载体模型和截流戗堤载体模型；复合式堵口功能f2的实现，需要组合堤载体模型和后戗堤载体模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨启贵，郭建华，闵征辉，闫福根，刘加龙，郑小康，张兴昊，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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