CN105696514B - 多级自溃封闭式渠首工程 - Google Patents

Abstract

多级自溃封闭式渠首工程属于水利工程渠首工程技术领域。本发明可抵御超标准洪水，且结构简单、实施方便、造价低廉、不永久占地，其防灾减灾设计理论解决超标准洪水渠首工程水毁的难题。其结构包括泄洪滩地（2‑2）、土质堤防（3）、土工合成材料护面土质分洪堤坝（4）、土工合成材料防护多级自溃土堤（5）、进水闸（6）、拦河闸（7）、堆石坝（8）、土质拦河坝（9）、分洪农田（10）、冲沟（11）、绳系无纺布格带（12）、绳系无纺布锁滩穿带（13），本发明既适用于具有河滩地的封闭渠首工程、具有堆石坝的渠首工程、开敞渠首工程治滩及具有超标准洪水堤外农田分洪渠首工程。

Description

多级自溃封闭式渠首工程

技术领域

本发明属于渠首工程水利工程技术领域，具体涉及多级自溃封闭式渠首工程。

背景技术

2015年日本9月10日发生溃堤，整栋房屋、成排车辆被冲走，造成多人伤亡失踪、大量财产损失。遇到超标准洪水渠首工程阻水，加剧堤防与拦河坝漫顶溃决，产生人员伤亡与财产损失的灭顶之灾。由于众多渠首工程关系到国计民生，防止渠首工程水毁是目前迫切需要解决的技术难题。

在寒区橡胶坝应用受到限制，主要采用非溢流土石（堤）坝、铪结构壅水坝、冲沙闸、进水闸的闸坝结合式，渠首工程的防洪标准低，遇到超标准洪水的几率大，封闭式渠首工程的土质堤坝遇到超标准洪水漫堤必然溃堤，溃堤洪峰会引起下游渠首工程连锁反应，较大的溃坝涌浪还会摧毁河道上的桥梁、堤防，堤坝溃决还可能造成渠首工程闸坝水毁，提高洪水标准面临社会、经济、环境的制约，这是封闭渠首工程面临技术难题。

黑龙江省近2000座具有泄洪滩地（或农田）的开敞式渠首工程，堆石坝经常受到冰推扒皮、毁坝及洪水毁坝，泄洪滩地轻者破坏植被形成冲沟，严重的割滩改道，常采用抛石护砌，石量大造价太高，如何利用现有工程进行改造也是难题。

单纯以灌溉为主的渠首工程，按规范以灌溉面积确定渠首工程的洪水标准，这是合理的，因为大型灌区一旦渠首工程水毁，必采取临时措施保证当年供水，造成巨大间接损失，但是有的渠首工程洪水标准很高，所在江河堤防却较低，如果渠首工程洪水标准高投资也很高这显然不合理。如果渠首工程灌溉面积不大但所在江河流量大且河道宽阔按规范确定洪水标准，渠首工程造价太高不符合国家列项及民营投资的经济指标，洪水标准低就经常水毁。众多中小型渠首工程均面临此难题，按照现行设计理论与规范无法解决这些难题。

超标准洪水渠首工程与堤防水毁原因:大量渠首工程水毁的主要原因是超标准洪水。渠首工程的洪水标准低，导致大量超标准洪水渠首工程水毁是主因。世界各国现行通用的渠首工程设计理论，是按照规范规定的具体量化洪水标准进行设计工程，确保在规范内不发生工程水毁，各国的社会经济条件不同仅仅是其规范标准不一样，发达国家标准高发生超标准洪水工程水毁概率低，而发展中国家标准低发生超标准洪水工程水毁概率高。用规范的有限量化洪水标准解决无限的超标准洪水工程水毁的问题，在理论上是不可行的；采用土石结构堤坝抵御超标准洪水，在结构上是不可行的；受社会、环境、经济限制，采用铪、砼结构抵御超标准洪水在结构上也是不可行的。由于现行设计理论的原因导致以上难解决的问题。

利用叶兴的泄洪滩地水毁机理，构建向农田、滩地分散分洪的分洪理论与措施，为解决以上一系列难题提供一种枢纽结构。

发明内容

本发明的目的:提供多级自溃封闭式渠首工程，实现构建结构简单、造价低廉的封闭渠首工程，解决超标准洪水渠首工程水毁问题，解决渠首工程堤坝溃决造成灾难性溃堤坝涌浪的问题，让人畜有逃生机会，解决用有限的规范洪水标准无法解决无限超标准的世界性难题。

本发明适用于超标准洪水堤外农田分洪的渠首工程，还适用于具有河滩地的封闭渠首工程、具有堆石坝的渠首工程及开敞渠首工程泄洪滩地治滩。

上述的目的通过以下的技术方案实现：多级自溃封闭式渠首工程，其枢纽组成包括：泄洪滩地、土质堤防、土工合成材料护面土质分洪土坝、土工合成材料防护多级自溃土堤、进水闸、拦河闸、堆石坝、土质拦河坝、分洪农田、冲沟、绳系无纺布格带、绳系无纺布锁滩穿带。由土工合成材料防护多级自溃土堤底部连接土工合成材料护面土质分洪堤构成向农田分洪的分洪建筑物，布置于堤防上。由土工合成材料防护多级自溃土堤底部连接堆石坝构成向副河道分洪的分洪建筑物，位于副河道上。由土工合成材料防护多级自溃土堤底部连接土工合成材料护面土质分洪坝构成向泄洪滩地分洪的分洪建筑物，位于泄洪滩地上。由绳系无纺布格带、绳系无纺布锁滩穿带构成生态治滩工程。

为了进一步实现以上的目的，所述土工合成材料护面土质分洪堤、土工合成材料防护多级自溃土堤、泄洪滩地按照堤坝防灾减灾设计理论设计，堤坝防灾减灾设计理论是：在现有设计理论、规范基础上按照泄洪滩地水毁机理增加防灾减灾设计，避免出现灾难性溃堤坝涌浪；把承担分洪的农田视为泄洪滩地，利用其机理遇到不可抗拒的超标准洪水向滩地、农田可控分洪；超标准洪水是指超过规范规定的洪水标准或超过工程所能承受的洪水；泄洪滩地水毁机理是：承担渠首部分泄洪流量的泄洪滩地水毁演变过程是在春汛小流量时，滩地会发生冲刷破坏，形成“水打沟”；一旦水打沟形成，水流回淘演变成水打沟向上游快速扩展的“倒牵牛”，水打沟互相连通形成“串沟”；串沟与上下游河道连通，部分河水走此串沟形成“拉口子”，这些形式的滩地破坏，往往发生在小流量，大流量反而安全；串沟进一步发展就变成“割滩改道”，往往夏汛发生“割滩改道”，而春汛很少发生，以上演变可以是一次洪水也可以多次；把上下游水流量关系绘在一张图上，然后把河床底高程、堆石坝、冲沙闸、滩地高程相关因素标注其上，构成渠首泄洪滩地相关因素图，把渠首泄洪滩地相关因素图分四个区域，1区，滩地未行洪，滩地安全，2区，滩地过流但下游河水尚未出槽，此时水流属于自由堰流，滩上水流属于堰上急流，小流量高流速，冲刷破坏力强；3区，下游河水出槽，下、上游滩上水深比〉=0.8，此时水流属于自由堰流，冲刷破坏力较大；4区，下、上游滩上水深比<0.8，此时属于淹没堰流，相对安全区；K线，同一时刻溃堤坝上下游水位～流量点连线，此时属于堰流，K的斜率小表示溃堤坝瞬间上下游水位差大、流量差大，单宽溃堤坝流量大、流速高，产生较高溃堤坝涌浪，其破坏性大，很高的溃堤坝涌浪会摧毁沿程的渠首、水库、堤防、桥梁、房屋，形成灾难性的溃堤坝涌浪，K的斜率大表示溃堤坝瞬间上下游水位差小、流量差小，单宽溃堤坝流量小、流速低，产生较低溃堤坝涌浪，破坏性较小，甚至是安全的。如果春汛发生在二、三区而此时滩地植被尚未形成，表层松散的冻融土抗冲能力低，就会发生“水打沟、串沟、拉口子”，但此时滩地尚未完全融化，所以不会轻易改道，如果夏汛发生在二、三区时间长，一旦拉口子就会演变成“割滩改道”。

为了进一步实现以上的目的，所述土工合成材料防护多级自溃土堤包括：三级自溃土堤底部连接过水土质堤坝土工合成材料护面，三级自溃土堤错层连接堤防，三级自溃土堤上部连接二级自溃土堤土工合成材料护面，二级自溃土堤土工合成材料护面上部连接二级自溃土堤，二级自溃土堤错层连接一级自溃土堤，二级自溃土堤上部连接一级自溃土堤土工合成材料护面，一级自溃土堤土工合成材料护面上部连接一级自溃土堤。

为了进一步实现以上的目的，所述土工合成材料护面土质分洪堤坝它包括，梯形堰面土工合成材料护面底部连接过水土堤坝，梯形堰面土工合成材料护面顶端连接防护土体，梯形堰面土工合成材料护面两侧边坡连接堤坝，梯形堰面土工合成材料护面上游端连接土工合成材料防护多级自溃土堤，土工合成材料防护多级自溃土堤上游端连接拦污栅，梯形堰面土工合成材料护面下游端连接梯形泄槽土工合成材料护面，梯形泄槽土工合成材料护面底部连接过水土堤坝，梯形泄槽土工合成材料护面两侧边坡连接土堤泄水边墙，梯形泄槽土工合成材料护面顶端连接防护土体，梯形泄槽土工合成材料护面下游端连接梯形消力池土工合成材料护面，梯形消力池土工合成材料护面底部连接护坦地基，梯形消力池土工合成材料护面两侧边坡连接土堤消力池边墙，梯形消力池土工合成材料护面顶端连接防护土体，梯形消力池土工合成材料护面下游端连接海漫防冲槽段土工合成材料护面，土工合成材料护面底部连接防冲段地基，土工合成材料护面顶端连接防护土体。

为了进一步实现以上的目的，绳系无纺布格带它包括,两道带化纤绳套的无纺布外侧连接沟壁，两道带化纤绳套的无纺布内侧连接化纤绳，两道带化纤绳套的无纺布内侧连接无纺布，无纺布下游侧布置化纤绳，两道无纺布内植草、树。

为了进一步实现以上的目的，绳系无纺布锁滩穿带它包括：两道带化纤绳套的无纺布外侧连接沟壁，两道带化纤绳套的无纺布内侧连接化纤绳，两道无纺布内植草、树。

有益效果

本发明与现有的封闭渠首比较根本区别在于利用泄洪滩地水毁机理增加渠首工程超标准洪水防灾减灾设计，填补渠首超标批准洪水设计理论的空白，泄洪滩地水毁机理的应用具有颠覆性，改变现有设计理念，解决了世界性难题，本发明有如下优点。

1、多级自溃封闭渠首工程的设计理论与现行设计理论有根本性不同：现有工程设计理论是按照规范确定的洪水标准设计，无法解决超标准洪水渠首工程水毁的问题，这是世界各国共同面临的难题。本发明在现有的设计理论、规范基础上，利用泄洪滩地水毁机理，增加超标准洪水防灾减灾设计，这就解决了用渠首工程有限的规范洪水标准无法解决无限超标准的世界性难题。

2、多级自溃封闭渠首工程的分洪方式与现行的有根本性不同：现在封闭渠首设计采用向河道集中分洪以获取最小铪工程量，但是遇到超标准洪水，渠首就成为人阻水工程，本发明利用泄洪滩地水毁机理，向滩地、副河道分散分洪减少超标准洪水阻水的难题，尤其是向农田分散分洪，解决超标准洪水堤坝溃决的难题。

3、多级自溃封闭渠首工程的结构、材料与现行的有根本性不同：现在封闭渠首的分洪建筑物设计，采用铪、砼、石结构在规范规定的洪水标准内一劳永逸，但是遇到超标准洪水发生水毁在所难免，一旦水毁恢复很难，严重影响生产，造成巨大直接间接损失，本发明采用土体与土工合成材料构成自溃分洪建筑物，构造简单、实施方便、造价低廉，利用超标准洪水发生概率低的特点，一旦发生自溃分洪，损失的仅仅是土方，还可以快速恢复生产，极大均降低超标准洪水的直接间接损失。

4、多级自溃封闭渠首工程的水毁的灾情与现行的有根本性不同：现在封闭渠首遇到超标准洪水，土质拦河坝发生溃坝不可避免，一旦溃坝，产生溃坝涌浪给下游渠首、堤防、桥梁造成破坏，封闭与开敞渠首阻水作用，还会导致超标准洪水漫堤溃决，较大的溃堤涌浪会产生巨大破坏，人畜无逃生机会，也会摧毁建筑物，抢险队伍身陷险境，这也是无法解决的难题。本发明遇到超标准洪水，利用泄洪滩地水毁机理设计多级自溃土质堤坝，小洪小自溃向农田分洪，化小洪为利——短期农田行洪不绝产却改善土壤随之是连年丰收；大洪水逐级自溃分洪，避免产生溃堤涌浪，让人畜有逃生机会，也避免溃堤涌浪摧毁建筑物，抢险队伍脱离险境，而且化大洪为涝——长期农田行洪尽管当年绝产却改善土壤随之是连年丰收，解决超标准洪水渠首堤坝溃决洪峰的世界性难题。

5、多级自溃封闭渠首工程的洪水标准与现行的规范有根本性不同：现行规范的洪水标准仅侧重灌溉效益，立足于渠首主体工程水毁后间接损失考量，本发明既可以避免超标准洪水主体工程损失，又可以避免间接损失，在此基础上采用的洪水标准综合考虑效益、近远期、交通、堤防标准、村屯、地形地质等因素确定洪水标准，解决现在渠首工程设计的洪水标准不一的问题，为完善规范提供理论依据。

6、本发明与现有分洪建筑物比较，启用后受紫外线照射易老化的缺点，但是超标准洪水启动概率小可以弥补这个缺点，存在单管分洪量少的缺点，但是造价低可以用增加分洪管数弥补。

7、本发明的土工合成材料防护多级自溃土堤与土工合成材料防护土质分洪堤，利用泄洪滩地水毁机理，超标准洪水向农田分洪，把农田视为“泄洪滩地”，增加泄流量降低上游水位增加下游水位，减少上下游水头差，可控堰上水头的可控分洪，截流堵口容易，避免抢险队伍身陷绝境、险境，避免渠首工程在危险区工作，避免溃堤涌浪造成毁灭性灾难，防止泄洪滩地水毁，较小超标准洪水可以安全向农田分洪，解决超标准洪水渠首工程阻水导致决堤造成灭顶之灾的难题。

8、本发明的土工合成材料防护多级自溃土堤的分洪堆石坝，充分利用现有堆石坝分洪，利用泄洪滩地水毁机理，采用拦河闸解决堆石坝冰毁水毁的问题，解决堆石坝渠首工程改造的问题。

9、本发明的土工合成材料防护多级自溃土堤与土工合成材料防护土质分洪坝，利用泄洪滩地水毁机理，增加泄流量降低上游水位增加下游水位，减少上下游水头差，避免渠首工程在危险区工作，避免溃坝涌浪造成毁灭性灾难，防止泄洪滩地水毁，解决近远期渠首工程改造洪水标准衔接问题，较小超标准洪水可以安全分洪，较大的超标准的超标准洪水导致防冲段末端出现冲刷坑，由于土工合成材料对冲坑的自适应护坡阻止冲坑向上游扩展，可控自溃防止失控性决堤，仅仅用有限土方就可以控制分洪及很容易恢复灌溉生产；确保主体闸坝不发生毁灭性破坏；避免超标准洪水不发生溃坝涌浪，防止超标准洪水溃坝摧毁下游建筑物。一旦汛期发现闸坝消能设施出现破坏，还可以关闸启动多级自溃堤坝分洪，保闸坝主体不发生水毁。

10、本发明的绳系无纺布格带治沟与绳系无纺布锁滩穿带，利用泄洪滩地水毁机理，防止冲沟扩展形成改道与防止滩地形成冲沟演变改道，格带、穿带内可以种植植物、栽树木，利用生态治沟代替现在抛石治理冲沟。

11、本发明对于发电、灌溉综合利用的渠首工程，可以提高发电水头。

12、本发明充分利用现有工程，结构简单、实施方便、造价低廉。

附图说明：

图1、多级自溃封闭式渠首工程平面布置图示意图；

图2、土工合成材料防护多级自溃土堤示意图；

图3、土工合成材料防护土质分洪堤示意图；

图4、绳系无纺布格带图示意图；

图5、绳系无纺布锁滩穿带示意图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的最佳实施方式作详细说明（参见图1、图2、图3、图4、图5所示）。

实施例1：某具有泄洪滩地的堆石坝开敞式渠首改造。它包括：河道1、泄洪滩地2-2、土质堤防3、土工合成材料护面土质分洪堤坝4、土工合成材料防护多级自溃土堤5、进水闸6、拦河闸7、堆石坝8、土质拦河坝9、分洪农田10、冲沟11、绳系无纺布格带12、绳系无纺布锁滩穿带13、干渠14。由土工合成材料防护多级自溃土堤5底部连接土工合成材料护面土质分洪堤4-Ⅰ构成向分洪农田10分洪的分洪建筑物，布置于堤防3上，向农田分级可控分泄超标准洪水，避免出现灾难性溃堤涌浪。由土工合成材料防护多级自溃土堤5底部连接堆石坝8构成向副河道1-2分洪的分洪建筑物，位于副河道1-2上，向副河道分级可控分泄超标准洪水，避免出现灾难性溃坝涌浪。由土工合成材料防护多级自溃土堤5底部连接土工合成材料护面土质分洪坝4-Ⅱ构成向泄洪滩地2-2分洪的分洪建筑物，位于泄洪滩地2-2上，向泄洪滩地分级可控分泄超标准洪水，避免出现灾难性溃堤涌浪。由绳系无纺布格带12、绳系无纺布锁滩穿带13构成生态治滩工程。绳系无纺布格带种草植树防止冲沟下切扩展危及拦河坝导致河流改道，绳系无纺布锁滩穿带种草植树防止出现冲沟扩展危及拦河坝导致河流改道。

土工合成材料护面土质分洪堤4、土工合成材料防护多级自溃土堤5、泄洪滩地2-2按照堤坝防灾减灾设计理论设计，解决用有限的洪水标准无法解决无限超标准洪水堤坝水毁的难题，所述堤坝防灾减灾设计理论是：在现有设计理论、规范基础上按照泄洪滩地水毁机理增加防灾减灾设计，避免出现灾难性溃堤坝涌浪；把承担分洪的农田视为泄洪滩地，利用其机理遇到不可抗拒的超标准洪水向滩地、农田可控分洪；所述超标准洪水是指超过规范规定的洪水标准或超过工程所能承受的洪水；所述泄洪滩地水毁机理是：承担渠首部分泄洪流量的泄洪滩地水毁演变过程是在春汛小流量时，滩地会发生冲刷破坏，形成“水打沟”；一旦水打沟形成，水流回淘演变成水打沟向上游快速扩展的“倒牵牛”，水打沟互相连通形成“串沟”；串沟与上下游河道连通，部分河水走此串沟形成“拉口子”，这些形式的滩地破坏，往往发生在小流量，大流量反而安全；串沟进一步发展就变成“割滩改道”，往往夏汛发生“割滩改道”，而春汛很少发生，以上演变可以是一次洪水也可以多次；把上下游水流量关系绘在一张图上，然后把河床底高程、堆石坝、冲沙闸、滩地高程相关因素标注其上，构成渠首泄洪滩地相关因素图，把渠首泄洪滩地相关因素图分四个区域，1区，滩地未行洪，滩地安全，2区，滩地过流但下游河水尚未出槽，此时水流属于自由堰流，滩上水流属于堰上急流，小流量高流速，冲刷破坏力强；3区，下游河水出槽，下、上游滩上水深比〉=0.8，此时水流属于自由堰流，冲刷破坏力较大；4区，下、上游滩上水深比<0.8，此时属于淹没堰流，相对安全区；K线，同一时刻溃堤坝上下游水位～流量点连线，此时属于堰流，K的斜率小表示溃堤坝瞬间上下游水位差大、流量差大，单宽溃堤坝流量大、流速高，产生较高溃堤坝涌浪，其破坏性大，很高的溃堤坝涌浪会摧毁沿程的渠首、水库、堤防、桥梁、房屋，形成灾难性的溃堤坝涌浪，K的斜率大表示溃堤坝瞬间上下游水位差小、流量差小，单宽溃堤坝流量小、流速低，产生较低溃堤坝涌浪，破坏性较小，甚至是安全的。如果春汛发生在二、三区而此时滩地植被尚未形成，表层松散的冻融土抗冲能力低，就会发生“水打沟、串沟、拉口子”，但此时滩地尚未完全融化，所以不会轻易改道，如果夏汛发生在二、三区时间长，一旦拉口子就会演变成“割滩改道”。

土工合成材料防护多级自溃土堤，分级可控分洪，三级自溃土堤5-1-3底部连接过水土质堤坝土工合成材料护面4-3，三级自溃土堤5-1-3错层连接堤防3-1，三级自溃土堤5-1-3上部连接二级自溃土堤土工合成材料护面5-2-2，所述二级自溃土堤土工合成材料护面5-2-2上部连接二级自溃土堤5-1-2，所述二级自溃土堤5-1-2错层连接一级自溃土堤5-1-1，二级自溃土堤5-1-2上部连接一级自溃土堤土工合成材料护面5-2-1，所述一级自溃土堤土工合成材料护面5-2-1上部连接一级自溃土堤5-1-1。当超标准洪水漫过一级自溃土堤，一级自溃土堤发生自溃，一级自溃土工合成材料护面保护二级自溃土堤，当超标准洪水漫过二级自溃土堤，二级自溃土堤顶端发生自溃，一级自溃土工合成材料护面也随之被冲走，二级自溃土堤全面自溃，其它级自溃同上。

土工合成材料护面土质分洪堤坝4，实现土质堤坝分洪，降低工程造价，梯形堰面土工合成材料护面4-3-1底部连接过水土堤坝4-1，起到防冲与梯形堰作用，梯形堰面土工合成材料护面4-3-1顶端连接防护土体4-4，梯形堰面土工合成材料护面4-3-1两侧边坡连接堤坝3，梯形堰面土工合成材料护面4-3-1连接土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅰ，土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅰ上游端连接拦污栅4-2，拦污栅防止漂浮物破坏土工合成材料，梯形堰面土工合成材料护面4-3-1下游端连接梯形泄槽土工合成材料护面4-3-2，梯形泄槽土工合成材料护面4-3-2底部连接过水土堤坝4-1，起到防冲与泄槽作用，梯形泄槽土工合成材料护面4-3-2两侧边坡连接土堤泄水边墙4-5-1，梯形泄槽土工合成材料护面4-3-2顶端连接防护土体4-4，梯形泄槽土工合成材料护面4-3-2下游端连接梯形消力池土工合成材料护面4-3-3，梯形消力池土工合成材料护面4-3-3底部连接护坦地基4-6，起到防冲与消力池作用，梯形消力池土工合成材料护面4-3-3两侧边坡连接土堤消力池边墙4-5-2，梯形消力池土工合成材料护面4-3-3顶端连接防护土体4-4，梯形消力池土工合成材料护面4-3-3下游端连接海漫防冲槽段土工合成材料护面4-3-4，起到防冲与海漫、防冲槽作用，土工合成材料护面底部连接防冲段地基4-6，土工合成材料护面4-3顶端连接防护土体4-4，防护土体4-4防止紫外线照射土工合成材料护面4-3的作用。

绳系无纺布格带12，两道带化纤绳套的无纺布12-1外侧连接沟壁Ⅱ，有利于植物树木生长与防冲作用，两道带化纤绳套的无纺布12-1内侧连接化纤绳12-2，化纤绳起到联系两道带化纤绳套的无纺布使其成为整体，两道带化纤绳套的无纺布12-1内侧连接无纺布12-3，无纺布12-3防冲作用，所述无纺布12-3下游侧布置化纤绳12-2，两道无纺布内植草、树，起到生态防冲。

两道带化纤绳套的无纺布13-1外侧连接沟壁Ⅱ，两道带化纤绳套的无纺布13-1内侧连接化纤绳13-2，两道无纺布内植草、树。

实施例2：实施例1中无堆石副坝，去掉土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅲ，其同它实施例1。

实施例3：实施例2中无泄洪滩地，去掉土工合成材料防护土质分洪坝4-Ⅱ、土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅱ、绳系无纺布格带12、绳系无纺布锁滩穿带13，其它同实施例2。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.多级自溃封闭式渠首工程，其特征在于它包括：泄洪滩地（2）、土工合成材料护面土质分洪堤坝（4）、土工合成材料防护多级自溃土堤（5）、进水闸（6）、拦河闸（7）、堆石坝（8）、土质拦河坝（9）、分洪农田（10）、冲沟（11）、绳系无纺布格带（12）、绳系无纺布锁滩穿带（13）；由土工合成材料防护多级自溃土堤（5）底部连接土工合成材料护面土质分洪堤（4-Ⅰ）构成向分洪农田（10）分洪的分洪建筑物，土工合成材料护面土质分洪堤（4-Ⅰ）布置于堤防（3）上；由土工合成材料防护多级自溃土堤（5）底部连接堆石坝（8）构成向副河道（1-2）分洪的分洪建筑物，堆石坝（8）位于副河道（1-2）上；由土工合成材料防护多级自溃土堤（5）底部连接土工合成材料护面土质分洪坝（4-Ⅱ）构成向泄洪滩地（2-2）分洪的分洪建筑物，土工合成材料护面土质分洪坝（4-Ⅱ）位于泄洪滩地（2-2）上；由绳系无纺布格带（12）、绳系无纺布锁滩穿带（13）构成生态治滩工程。

2.根据权利要求1所述多级自溃封闭式渠首工程，其特征在于：所述土工合成材料护面土质分洪堤（4）、土工合成材料防护多级自溃土堤（5）、泄洪滩地（2-2）按照堤坝防灾减灾设计理论设计，所述堤坝防灾减灾设计理论是：在现有设计理论、规范基础上按照泄洪滩地水毁机理增加防灾减灾设计，避免出现灾难性溃堤坝涌浪；把承担分洪的农田视为泄洪滩地，利用其机理遇到不可抗拒的超标准洪水向滩地、农田可控分洪；所述超标准洪水是指超过规范规定的洪水标准或超过工程所能承受的洪水；所述泄洪滩地水毁机理是：承担渠首部分泄洪流量的泄洪滩地水毁演变过程是在春汛小流量时，滩地会发生冲刷破坏，形成“水打沟”；一旦水打沟形成，水流回淘演变成水打沟向上游快速扩展的“倒牵牛”，水打沟互相连通形成“串沟”；串沟与上下游河道连通，部分河水走此串沟形成“拉口子”，这些形式的滩地破坏，往往发生在小流量，大流量反而安全；串沟进一步发展就变成“割滩改道”，往往夏汛发生“割滩改道”，而春汛很少发生，以上演变可以是一次洪水也可以多次；把上下游水流量关系绘在一张图上，然后把河床底高程、堆石坝、冲沙闸、滩地高程相关因素标注其上，构成渠首泄洪滩地相关因素图，把渠首泄洪滩地相关因素图分四个区域，1区，滩地未行洪，滩地安全，2区，滩地过流但下游河水尚未出槽，此时水流属于自由堰流，滩上水流属于堰上急流，小流量高流速，冲刷破坏力强；3区，下游河水出槽，下、上游滩上水深比〉=0.8，此时水流属于自由堰流，冲刷破坏力较大；4区，下、上游滩上水深比<0.8，此时属于淹没堰流，相对安全区；K线，同一时刻溃堤坝上下游水位～流量点连线，此时属于堰流，K的斜率小表示溃堤坝瞬间上下游水位差大、流量差大，单宽溃堤坝流量大、流速高，产生较高溃堤坝涌浪，其破坏性大，很高的溃堤坝涌浪会摧毁沿程的渠首、水库、堤防、桥梁、房屋，形成灾难性的溃堤坝涌浪，K的斜率大表示溃堤坝瞬间上下游水位差小、流量差小，单宽溃堤坝流量小、流速低，产生较低溃堤坝涌浪，破坏性较小，甚至是安全的；如果春汛发生在二、三区而此时滩地植被尚未形成，表层松散的冻融土抗冲能力低，就会发生“水打沟、串沟、拉口子”，但此时滩地尚未完全融化，所以不会轻易改道，如果夏汛发生在二、三区时间长，一旦拉口子就会演变成“割滩改道”。

3.根据权利要求1所述多级自溃封闭式渠首工程，其特征在于：所述土工合成材料防护多级自溃土堤（5-Ⅰ）它包括，三级自溃土堤（5-1-3）底部连接过水土质堤坝土工合成材料护面（4-3），三级自溃土堤（5-1-3）错层连接堤防（3-1），三级自溃土堤（5-1-3）上部连接二级自溃土堤土工合成材料护面（5-2-2），所述二级自溃土堤土工合成材料护面（5-2-2）上部连接二级自溃土堤（5-1-2），所述二级自溃土堤（5-1-2）错层连接一级自溃土堤（5-1-1），二级自溃土堤（5-1-2）上部连接一级自溃土堤土工合成材料护面（5-2-1），所述一级自溃土堤土工合成材料护面（5-2-1）上部连接一级自溃土堤（5-1-1）。

4.根据权利要求1所述多级自溃封闭式渠首工程，其特征在于：所述土工合成材料护面土质分洪堤坝（4）它包括，梯形堰面土工合成材料护面（4-3-1）底部连接过水土堤坝（4-1），梯形堰面土工合成材料护面（4-3-1）顶端连接防护土体（4-4），梯形堰面土工合成材料护面（4-3-1）两侧边坡连接堤坝（3），梯形堰面土工合成材料护面（4-3-1）上游端连接土工合成材料防护多级自溃土堤（5-Ⅰ），所述土工合成材料防护多级自溃土堤（5-Ⅰ）上游端连接拦污栅（4-2），梯形堰面土工合成材料护面（4-3-1）下游端连接梯形泄槽土工合成材料护面（4-3-2），所述梯形泄槽土工合成材料护面（4-3-2）底部连接过水土堤坝（4-1），梯形泄槽土工合成材料护面（4-3-2）两侧边坡连接土堤泄水边墙（4-5-1），梯形泄槽土工合成材料护面（4-3-2）顶端连接防护土体（4-4），梯形泄槽土工合成材料护面（4-3-2）下游端连接梯形消力池土工合成材料护面（4-3-3），所述梯形消力池土工合成材料护面（4-3-3）底部连接护坦地基（4-6），梯形消力池土工合成材料护面（4-3-3）两侧边坡连接土堤消力池边墙（4-5-2），梯形消力池土工合成材料护面（4-3-3）顶端连接防护土体（4-4），梯形消力池土工合成材料护面（4-3-3）下游端连接海漫防冲槽段土工合成材料护面（4-3-4），所述土工合成材料护面底部连接防冲段地基（4-6），土工合成材料护面顶端连接防护土体（4-4）。

5.根据权利要求1所述多级自溃封闭式渠首工程，其特征在于：所述绳系无纺布格带（12）它包括，两道带化纤绳套的无纺布（12-1）外侧连接沟壁Ⅱ，两道带化纤绳套的无纺布（12-1）内侧连接化纤绳（12-2），两道带化纤绳套的无纺布（12-1）内侧连接无纺布（12-3），所述无纺布（12-3）下游侧布置化纤绳（12-2），两道无纺布内植草、树。

6.根据权利要求1所述多级自溃封闭式渠首工程，其特征在于：所述绳系无纺布锁滩穿带（13）它包括，两道带化纤绳套的无纺布（13-1）外侧连接沟壁（Ⅱ），两道带化纤绳套的无纺布（13-1）内侧连接化纤绳（13-2），两道无纺布内植草、树。