CN101892648A - 水库、土库的控砂导流系统及其控砂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水库、土库的控砂导流系统及其控砂方法。它包括库底、坝顶、溢流道、进流口、出流口，其溢流道设置在库底与坝顶之间的不同高度，溢流道上设置有进流口、出流口，进流口沿库底设置，出流口低于进流口；其控砂方法主要包括①建随化坝、②建土库、③建溢流道、④建台地控砂步骤；可解决水库泥砂淤积的困扰；可以减少水土流失造成的危害；沿途水流途经土库，通过控砂导流系统，使泥砂被截留在土库内沉淀，水源得以初步净化，尚未淤满设计土库容量时，该区域流失的水土泥砂不会再被水流冲刷而得到控制，利用流失水土泥砂淤积成台地，可大面积拓展城市及山区建设用地，节约耕地；简便可行，投资少，见效快。

Description

水库、土库的控砂导流系统及其控砂方法

技术领域

本发明属于水利工程领域，涉及一种水库、土库的控砂导流系统及其控砂方法。

背景技术

泥砂淤集是困扰水利领域的国际难题，水土流失是困扰江河流域治理的国际难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水库、土库的控砂导流系统，解决水库中的泥砂淤积问题，减少江河流域的水土流失造成的危害。

本发明的另一目的在于提供一种水库、土库的控砂导流系统的控砂方法，简便可行，投资少，见效快。

本发明采用的技术方案：一种水库、土库的控砂导流系统，它包括库底、坝顶溢流道、进流口、出流口，所述的溢流道设置在库底与坝顶之间的不同高度，溢流道上设置有进流口、出流口，进流口沿库底设置，出流口低于进流口。

所述的溢流道顶部沿坝顶设置，溢流道的顶部设置有排气口。

所述的进流口设置在高于库底，低于坝顶的位置，库底中淤积泥砂。

所述的库底中的泥砂淤积量低于进流口，形成土库台地。

所述的坝顶续高至续坝顶，进流口续高至续进流口，库底中的泥砂淤积量低于进流口、续进流口，在土库台地的基础上分次淤积形成多级土库台地。

所述的溢流道的下、中、上游各建一随化坝，溢流道设置在库底与下游坝顶、中游坝顶、上游坝顶之间的不同高度，沿库底设置的下游进流口、上游进流口与进流口连通，上游随化坝与下游土库共用溢流道，土库中的泥砂淤积量低于下游进流口、进流口、上游进流口淤积成梯级型下游土库台地、中游土库台地、上游土库台地，溢流道从随化坝、土库及台地中穿过，下游随化坝与台地分别使用各自的溢流道。

一种水库、土库的控砂导流系统的控砂方法，主要包括①建随化坝、②建土库、③建溢流道、④建台地控砂施工步骤；其中

①建随化坝

所述的随化坝根据地形、地貌、地物随势而建，随材料不同，台地功能不同可建造不同结构的随化坝，如：土堆坝、土堆復膜坝、土磕石混合坝、抛石坝、砌石坝或混凝土坝，根据上述结构不同的随化坝其内设置有不同横截面的溢流道穿过，随化坝随土库扩容采用土建或筋固岩体结构加高或永久加固；

②建土库

所述的土库紧邻随化坝下游而建，土库内设置有溢流道、进流口、出流口，汇集库区流失泥砂，洪水不能直接排泄而停滞产生泥砂沉积，含砂水体处于库底，水体上部澄清，当澄清的水面高出进流口时，水流进入溢流道，土库分级为江河级、支流级、沟槽级，先建初级土库，再根据需要随时扩容，分次扩大土库库容；

③建溢流道

所述的溢流道由涵道、涵管、或急流槽建成，或利用地势的耐冲刷沟槽、河道，设置有进流口、出流口，溢流道按水流的安全通过量选择横截面，溢流道贯穿于随化坝、土库及台地，进流口的高度设在台地的设计地坪，并低于随化坝的坝顶，出流口安装抗冲刷装置，所述的溢流道随土库的扩容延伸，进流口随土库的扩容提高；

④建台地

泥砂是随附物，在溢流道的控制下，当泥砂沉积至所需高度时，形成台地，台地为梯级台地、沟槽台地、土库台地及永久使用的地表结构。

本发明所具有的积极有益效果：

1.可解决水库泥砂淤积的困扰；

2.可以减少水土流失造成的危害；

3.利用流失水土泥砂淤积成土库台地，沟槽台地、梯级台地，永久性台地，以及由台地与台地延伸连接的地，永久导流系统从台地下穿过，使台地成为稳定的地表结构，可以大面积拓展城市及山区建设用地，初级台地形成即可得以利用，节约耕地；

4.分次建台地可减少一次性投资，扩大耕地面积，实现低投入，高产出，减小水土流失区垦作，耕作、放牧的载荷，利用台地形成植被小气侯，恢复水土流失区的植被涵养水土，改善环境；

5.台地的形成可减少滑坡、塌方、泥石流等自然灾害，利于公路、铁路沿线减灾；

6.根据导流系统排水流量的最大值，设计控砂导流系统分级工程模式，使导流水道断面通行安全可靠，将小型土库的水道以钢筋混凝土结构涵管定型，易于工厂化施工；

7.本发明规模可因势利导随时扩容土库，随机设置台地，用以治理水土流失，简便可行，投资少，见效快，可广泛应用于水库，水源地的水源净化；水电设施的江游泥砂拦截；公路、铁路沿线防灾、减灾；以及扩大耕地面积，拓展城市及山区建设用地等工程；

8.本发明社会效益明显，经济方面有重大增产值和节约值。

附图说明

图1为本发明实施例1排减水库中的泥砂结构断面示意图；

图2为本发明实施例2虹吸水库底部泥砂结构示意图；

图3为本发明实施例2消除虹吸功能结构示意图；

图4为本发明实施例3在土库中淤积泥砂结构断面示意图；

图5为本发明实施例4土库台地结构断面示意图；

图6为本发明实施例5增加土库台地结构断面示意图；

图7为本发明实施例6梯级土库台地结构断面示意图。

具体实施方式

实施例1

参照图1所示，一种水库、土库的控砂导流系统，主要包括库底1、坝顶2、溢流道3、进流口4、泥砂5、出流口6等；其溢流道3设置在水库的库底1与随化坝的坝顶2之间的不同高度，溢流道3上设置有进流口4、出流口6，进流口4沿水库的库底1设置，出流口6低于进流口4，溢流道3可起到控制和排减水库库底泥砂5的作用。

实施例2

参照图2、图3所示，所述的溢流道3设置在水库的库底1与随化坝的坝顶2之间的不同高度，溢流道3的顶部301沿坝顶2设置，溢流道3上设置有进流口4、出流口6，进流口4沿水库的库底1设置，出流口6低于进流口4，溢流道3可起到虹吸水库底部泥砂5的作用，在溢流道3的顶部301设置排气口302连通大气压，可消除虹吸功能。

实施例3

参照图4所示，所述的溢流道3设置在土库的库底1与随化坝的坝顶2之间的不同高度，溢流道3上设置有进流口4、出流口6，进流口4设置在高于土库的库底1，低于随化坝的坝顶2的位置，出流口6低于进流口4，可起到在土库中淤积泥砂5的作用。

实施例4

参照图5所示，所述的溢流道3设置在土库的库底1与随化坝的坝顶2之间的不同高度，溢流道3上设置有进流口4、出流口6，出流口6低于进流口4，所述的土库库底1中的泥砂5淤积量低于进流口4时，形成土库台地7。

实施例5

参照图6所示，所述的溢流道3设置在土库的库底1与随化坝的坝顶2之间的不同高度，溢流道3上设置有进流口4、出流口6，出流口6低于进流口4，所述的随化坝的坝顶2续高至续坝顶201，所述的进流口4续高至续进流口401，土库库底1中的泥砂5淤积量低于进流口4、续进流口401时，可在土库台地7的基础上增加续级土库台地701，依此类推，可分次淤积形成多级土库台地。

实施例6

参照图7所示，所述的溢流道3下游建一随化坝，中游建一随化坝，上游建一随化坝，溢流道3设置在土库的库底1与随化坝的下游坝顶202、中游坝顶2、上游坝顶203之间的不同高度，溢流道3上设置有进流口4、出流口6，出流口6低于进流口4，沿土库的库底1设置的下游进流口402、上游进流口403均与土库库底1的进流口4连通，上游随化坝与下游土库共用溢流道3，但是，当溢流道3产生水流压力时，进流口4不得产生溢流；在溢流道3的控制下，土库中的流失水泥砂5淤积量低于下游进流口402、进流口4、上游进流口403时淤积成梯级型下游土库台地702、中游土库台地7、上游土库台地703，台地之间用土地延伸连接，所述的溢流道3从随化坝、土库及台地中穿过，下游随化坝与台地分别使用各自的溢流道3，不可以共用。

本发明的工作原理：随化坝的坝顶2和水库或土库的库底1组成随受体，泥砂5是随附物，出流口6低于进流口4，溢流道3起到控制和排减水库库底泥砂5的作用；在溢流道3的控制下，当土库库底1泥砂尚未淤满设计库容时，该区域流失的水土就得到控制；当沿途流失水流在溢流道3的控制下，不再构成泥砂冲刷时，就实现了沿途治理；当泥砂5淤积成土库台地7时，该台地即可得以利用；当没有流失的泥砂形成台地7时，就实现了水土流失的工程治理。

一种水库、土库的控砂导流系统的控砂方法，主要包括①建随化坝、②建土库、③建溢流道、④建台地等控砂施工步骤；其中

①建随化坝

所述的随化坝根据地形、地貌、地物随势而建，它随材料不同，台地功能不同可建造不同结构的随化坝，如：土堆坝、土堆復膜坝、土磕石混合坝、抛石坝、砌石坝或混凝土坝等，随化坝不同于水坝和档土墙，根据上述结构不同的随化坝其内设置有不同横截面的溢流道3穿过，当洪流进入土库时，随化坝起到阻挡而使土库蓄洪和导流流失水的作用；随化坝可随土库的扩容而加高，随分期投资而加高，可采用传统土建技术加高，也可以采用筋固岩体结构加高，随时可做永久加固；

随化坝的随化程度设计主要技术指标为：

1)随化容积率＝随化坝体积与土库容积之比；

2)随化面积率＝随化坝的坝底面积与台地的设计面积之比。

②建土库

所述的土库紧邻随化坝下游而建，其作用是汇集库区流失泥砂，土库内设置有溢流道3、进流口4、出流口6，由于土库的出流口6高出库底1，洪水不能直接排泄而停滞产生泥砂沉积，含砂水体处于库底1，水体上部澄清，当澄清的水面高出进流口4时，水流进入溢流道3，当泥砂5沉积至所需高度时，台地7形成；

土库可分级规划设计，如：江河级、支流级、沟槽级，可先建初级土库，再根据需要随时扩容，分次扩大土库库容，土库设计主要技术指标为：

1)土库库容＝土库的平均高度×台地面积；

其中，土库的平均高度＝出水口高程-库底平均高程之差；

2)土库泥砂沉积率＝导流含砂量与洪水含砂量之比；

其中，导流含砂量＝流出土库的每米方米流水中研含泥砂的容量；

洪水含砂量＝进入土库的每米方米洪水中研含泥砂的容量。

③建溢流道

所述的溢流道3为洪水经土库泥砂沉淀后流出清水的排水设施，实现土库内澄清的水汇集，当澄清的水面高出进水口时，水流进入溢流道3，溢流道3不同于水库的水闸，也不同于水库的溢洪道，溢流道3由涵道、涵管、或急流槽建成，或利用地势的耐冲刷沟槽、河道等，设置有进流口4、出流口6，溢流道3按水流的安全通过量选择横截面，便于水流通行，溢流道3贯穿于随化坝、土库及台地，进流口4的高度设在台地的设计地坪，并低于随化坝的坝顶2，出流口6可采取抗冲刷措施，如设置安装，使其不因水流冲刷而破坏；所述的溢流道3随土库的扩容而延伸，进流口4也随土库的扩容提高；

溢流道3安全流量设计主要技术指标为：

1)系统导流安全系数＝将土库上游洪水的最大流量定为1与系统导流能力之比；

其中，系统导流能力＝导流系统排水流量的最大值；

溢流道3水流通过能力，按百年一遇的流量设计，使水道不再造成泥砂冲刷，保证水土流失治理的有效性，安全性，永久性。

④建台地

所述的台地7是没有流失的泥砂淤积形成的，它不同于坡地梯田，由于泥砂5是随附物，在溢流道3的控制下，当泥砂5沉积至所需高度时，形成台地7，台地7可成为永久使用的地表结构，如：梯级台地、沟槽台地、土库台地；所述的台地7的溢流道3随土库的扩容而做延伸改造。

Claims (7)

1.一种水库、土库的控砂导流系统，包括库底、坝顶、溢流道、进流口、出流口，其特征在于所述的溢流道(3)设置在库底(1)与坝顶(2)之间的不同高度，溢流道(3)上设置有进流口(4)、出流口(6)，进流口(4)沿库底(1)设置，出流口(6)低于进流口(4)。

2.根据权利要求1所述的水库、土库的控砂导流系统，其特征在于所述的溢流道(3)的顶部(301)沿坝顶(2)设置，溢流道(3)的顶部(301)设置有排气口(302)。

3.根据权利要求1所述的水库、土库的控砂导流系统统，其特征在于所述的进流口(4)设置在高于库底(1)，低于坝顶(2)的位置，库底(1)中淤积泥砂(5)。

4.根据权利要求3所述的水库、土库的控砂导流系统，其特征在于所述的库底(1)中的泥砂(5)淤积量低于进流口(4)，形成土库台地(7)。

5.根据权利要求1或4所述的水库、土库的控砂导流系统，其特征在于所述的坝顶(2)续高至续坝顶(201)，进流口(4)续高至续进流口(401)，库底(1)中的泥砂(5)淤积量低于进流口(4)、续进流口(401)，在土库台地(7)的基础上分次淤积形成多级土库台地(701)。

6.根据权利要求1或4所述的水库、土库的控砂导流系统，其特征在于所述的溢流道(3)的下、中、上游各建一随化坝，溢流道(3)设置在库底(1)与下游坝顶(202)、中游坝顶(2)、上游坝顶(203)之间的不同高度，沿库底(1)设置的下游进流口(402)、上游进流口(403)与进流口(4)连通，上游随化坝与下游土库共用溢流道(3)，土库中的泥砂(5)淤积量低于下游进流口(402)、进流口(4)、上游进流口(403)淤积成梯级型下游土库台地(702)、中游土库台地(7)、上游土库台地(703)，溢流道(3)从随化坝、土库及台地中穿过，下游随化坝与台地分别使用各自的溢流道(3)。

7.一种水库、土库的控砂导流系统的控砂方法，其特征在于主要包括①建随化坝、②建土库、③建溢流道、④建台地控砂施工步骤；其中

①建随化坝

所述的随化坝根据地形、地貌、地物随势而建，随材料不同，台地功能不同可建造不同结构的随化坝，如：土堆坝、土堆復膜坝、土磕石混合坝、抛石坝、砌石坝或混凝土坝，根据上述结构不同的随化坝其内设置有不同横截面的溢流道(3)穿过，随化坝随土库扩容采用土建或筋固岩体结构加高或永久加固；

②建土库

所述的土库紧邻随化坝下游而建，土库内设置有溢流道(3)、进流口(4)、出流口(6)，汇集库区流失泥砂，洪水不能直接排泄而停滞产生泥砂沉积，含砂水体处于库底(1)，水体上部澄清，当澄清的水面高出进流口(4)时，水流进入溢流道(3)，土库分级为江河级、支流级、沟槽级，先建初级土库，再根据需要随时扩容，分次扩大土库库容；

③建溢流道

所述的溢流道(3)由涵道、涵管、或急流槽建成，或利用地势的耐冲刷沟槽、河道，设置有进流口(4)、出流口(6)，溢流道(3)按水流的安全通过量选择横截面，溢流道(3)贯穿于随化坝、土库及台地，进流口(4)的高度设在台地的设计地坪，并低于随化坝的坝顶(2)，出流口(6)安装抗冲刷装置，所述的溢流道(3)随土库的扩容延伸，进流口(4)随土库的扩容提高；

④建台地

泥砂(5)是随附物，在溢流道(3)的控制下，当泥砂(5)沉积至所需高度时，形成台地(7)，台地(7)为梯级台地、沟槽台地、土库台地及永久使用的地表结构。

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