CN109024474A - 土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道 - Google Patents
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Abstract
土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,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。本发明包括:按堤坝防灾减灾设计理论量化设计土工板防渗墙自溃堤坝(1)及分洪闸道(2)。土工板防渗墙自溃堤坝(1)包括全断面土工板防渗墙自溃堤坝、土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝,它适用于任何型式分洪道。分洪闸道(2)包括单级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道、多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道。土工板防渗墙是依据土工板型式选取土工板逆鳞折卷止水、土工板封闭止水、土工板单膜布逆鳞止水、土工板双膜布逆鳞止水、土工板工字板单膜搭接止水与封闭止水相应型式。本发明适用于任何水头堤坝自动分洪,结构简单价廉、管理方便。
Description
技术领域
本发明属于堤坝非常分洪水利工程技术领域,也属于应对水攻的国防技术领域,具体涉及土工板防渗墙自溃堤坝及分洪闸道设计方法。
背景技术
2018年我国水电武警部队已军转民,这标志着我国从几千年的农耕社会跨越到工业化社会,在这社会发展激变过程中,依据军民抗洪的水利工程设计理念已经不适应城镇化、机械化的社会条件。现行的允许按规范标准设计水工建筑物超标准洪水水毁的设计理论还存在如下难题:1)水利工程管理难题,1997年巴西因闸门操作员离开电厂进午餐,洪水猛涨淹没归路以致Da Cunha坝满坝溃决,进而导致下游Ollvelra坝连锁溃决;水利工程远程控制或自动控制将是解决城镇化导致众多偏远水利工程闸门缺管理人员问题的一个途径,但是,一旦出现故障而人员又不能及时到达,就会出现灭顶之灾;分洪标准高的渠首工程分洪闸、河道分洪闸、溢洪道面临启动概率低、露天混凝土与闸门养护维修费用高的难题。2)战争水攻难题,30年代以来有8座铪坝、7座土石坝炸坝案例,在二战德国Mohne、Eder重力坝被英国炸毁决口,下游区域被淹、道路桥梁被毁、1200多人灭顶,如何应对水攻是难题。3)中小型河流分洪是难题:日本2015年9月10日11日相继两条河流本发生洪水漫堤决口,造成7人员死亡多人失踪与受伤,造成大量财产损失,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,堤防溃堤是难题;按现行规范分洪就要建立滞洪区,有些中小型河流不具备建立滞洪区的价值,这就导致一些中小型河流旳堤防无法封闭而防洪标准低;分洪行洪没有设计依据,只能任其自溃决口,导致改道或导致冲沟式水土流失。4)国家间的界河、跨境河流分洪是难题。5)大量的、洪水标准低的淤地坝、塘坝、渠系坡水交叉建筑物、渠道分洪建筑物、围堰大量水毁是难题。6)目前大量医疗等塑料垃圾、旧化纤衣物利用是难题。
采用叶兴的自溃堤坝土工合成材料非常分洪道的方法解决低水头的水库单一溢洪道的难题及众多堤坝溃决难题,但是它局限于低水头自溃堤坝。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》中引用发明者“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,规范只能允许大量中小型坝、渠首工程、堤防、渠系建筑物、围堰超标准洪水水毁。
本发明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,分洪闸道包括水库溢洪道、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、土工膜布,工膜布包括土工膜、复合土工膜、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;是城镇化、老龄化条件下水利工程设计、管理迫切需要解决的理论与技术难题;是国家间界河、跨径河流分洪迫切需要解决的理论与技术难题。
利用叶兴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。
发明内容
本发明的目的: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发明适用于任何水头的成套土工板防渗墙自溃堤坝结构,建立自溃堤坝式分洪闸道,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。
本发明土工板防渗墙自溃堤坝与分洪闸道是互相独立的,土工板防渗墙自溃堤坝还适用于土工板、复合土工膜、土工织布、无纺布、彩条布、浆砌石的非常分洪闸道,混凝土分洪闸道还适用于任何型式的自溃堤坝,土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道适用于任何江河、湖泊、渠系、堤防自溃分洪,适用于任何水头的非常溢洪道。
为实现以上目的,本发明核心技术是成套的土工板防渗墙自溃堤坝与分洪闸道两项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:土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,依据土工板防渗墙自溃堤坝防灾减灾设计理论设计土工板防渗墙自溃堤坝, 依据超标准洪水堤坝防灾减灾理论设计分洪闸道,土工板防渗墙自溃堤坝底部连接分洪闸道的溢流堰,分洪闸道它依次包括上游连接段、溢流堰、闸墩、下游连接段、闸门槽、检修门槽,分洪闸道两侧连接堤坝岸;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分洪闸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,土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道包括有闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道、无闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,有闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道按土工板防渗墙自溃堤坝按土工板防渗墙自溃堤坝漫流高程分为单级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道与多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道是具有两个以上高程差为级差di的自溃堤坝的分洪闸道,以7孔为例,它包括3孔闸门位于中间3孔,2孔2级土工板防渗墙自溃堤坝按2级级差d2低于堤坝对称布置在边孔,2孔1级土工板防渗墙自溃堤坝按1级级差d1低于2级土工板防渗墙自溃堤坝对称布置对称布置在边孔内侧。
为了进一步实现以上的目,土工板防渗墙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土工板防渗墙自溃堤坝的结构形式,量化设计土工板防渗墙自溃堤坝级差、土工板防渗墙自溃堤坝体分区,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;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,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,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),土工板防渗墙自溃堤坝体分区采用公式(9)、(10)、(11),矮堤坝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;—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;Hy—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;Az—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;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,此时是漫水堤坝下游沙土坡溯源冲刷破坏起始阶段;进而演变为直线滑坡破坏、跌流冲刷破坏、路面跌流冲刷破坏、粘土斜墙悬臂跌流、圆弧形滑坡破坏,坍塌破坏的漫水堤坝溃口起始阶段;进而演变为漫水堤坝粘土斜墙发生下切冲刷破坏、漫水堤坝粘土斜墙悬臂发生断裂或倾覆的应力破坏的漫水堤坝溃决阶段,最后形成漫水堤坝溃口稳定阶段。
为了进一步实现以上的目,全断面土工板防渗墙自溃堤坝,它包括如下形式:土工板心墙自溃堤坝、土工板斜墙自溃堤坝、土工板墙子母自溃堤坝、土工板防渗墙自溃堤坝土工合成材料分洪道,其中,土工板心墙自溃堤坝,它包括土工板心墙顶部连接叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体,土工板心墙底部连接母砂石堤坝体,叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体顶部连接分缝硬化路面,母砂石堤坝体下游连接母非粘性易冲沙石土堤坝区。
为了进一步实现以上的目,土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝,它包括如下型式:土工板防渗墙下游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝、土工板防渗墙上游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝、土工板防渗墙叠层子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝、闸门+土工板防渗墙自溃堤坝,其中,土工板防渗墙下游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝,它包括子土工板斜墙底部置于母粘土心墙顶部内,下游子非粘性易冲沙石土堤坝体底部连接母堤坝体下游堤坝肩,母堤坝体顶部上游端连接分缝硬化路面, 母堤坝体包括母砂石堤坝体、母非粘性易冲沙石土堤坝区。
为了进一步实现以上的目,土工板防渗墙,它包括依据土工板型式采用相应水平缝止水型式,土工板型式如下:土工泡沫板、实体土工板、单膜土工泡沫板、双膜土工泡沫板、泡沫夹板、网格空心土工板、凹缝土工板、逆鳞袋土工板;其中;逆鳞袋土工板,它包括迎水边开口的三角形布袋b三边连接实体土工板上游面;水平缝止水型式如下:土工板逆鳞折卷止水,它包括第一土工膜布、第二土工膜布分别连接下层土工板、上层土工板上游面对接端,第一土工膜布、第二土工膜布叠在一起逆水折卷;土工板封闭止水,包括塑料薄膜止水带两端分别连接下层土工板、上层土工板上游面对接端;土工板单膜布逆鳞止水,它包括土工膜布止水带顶端固接在上层土工板上游面对接端,土工膜布止水带搭接在下层土工板上游面;土工板双膜布逆鳞止水,它依次包括下层土工板、上层土工板、土工膜布止水带、无纺布,无纺布搭接在下层土工板、上层土工板对接缝下游面;土工板工字板单膜搭接止水,它包括下层土工板、上层土工板分别插入工字土工板凹槽内;土工膜布止水带固接在下层土工板A-1对接端上游面,土工膜布止水带搭接在工字土工板、上层土工板上游面对接端上;土工板工字板封闭止水,它依次包括下层土工板、上层土工板、工字土工板、塑料薄膜止水带,塑料薄膜止水带覆盖工字土工板上游面,塑料薄膜止水带两端分别固结在下层土工板、上层土工板上游面对接端;土工板凸凹对搭接止水,它包括下层土工板凸起端插入上层土工板凹槽端,土工膜布止水带固接在下层土工板对接端上游面,土工膜布止水带顺水搭接在上层土工板上游面对接端上;土工板凸凹对接封闭止水,它依次包括下层土工板、上层土工板、土工膜布止水带。
本发明的有益效果:1. 本发明的应对战争水攻的国防价值,包括本发明在内的土工合成材料的自溃堤坝、非常溢洪道可以应急现建、价廉、实施方便的特点,它就可以用于应对战争水攻;应对上游水库水攻溃坝涌浪灾害,在水库的副坝、岸边低坝处现建其防止或减少溃坝灾害,在渠首工程两岸堤防或拦河坝上现建防止溃坝涌浪摧毁渠首工程;在江河分洪闸上游现建其防止溃坝涌浪摧毁分洪闸而改道;在江河两岸的堤防分散多建其防止溃坝涌浪摧毁堤防导致河流改道及溃堤涌浪灾害,战时全民性分散现建具有本发明的小型塘坝、中小型水库蓄水、就地农业供水,减少水攻高坝溃坝风险、减少淹没耕地、减少供水工程及占地、减少农业超采地下水威胁城镇饮水安全,避免大型水库水攻高坝溃坝灾害及对生态环境的影响,保障粮食安全,解决水攻大型水库溃坝灾害、水攻切断水库水源威胁粮食安全、饮水安全的难题。 2. 本发明的土工板防渗墙自溃堤坝防灾减灾设计理论的学术价值,本发明量化中国古代“飞砂堰”并采用新型“土工合成材料”很好地解决了国际自溃堤坝长达60 多年的科学难题和技术瓶颈,它与现有个体试验设计自溃坝的理论比较,根本区别是利用堤坝溃决机理量化设计多级土工板防渗墙自溃堤坝、量化设计土工板防渗墙自溃堤坝分区,它解决现行只能试验获取个体的自溃坝的临界条件与自溃时间的难题,即解决了国内外斥巨资而没有解决的世界性理论难题,填补自溃堤坝设计理论的空白,为制定自溃堤坝规范、为推广应用自溃堤坝提供理论基础;为远程控制、自动控制在水利工程中应用提供安全理论与技术保障,解决全球城镇化偏远中小型水利工程缺少管理值守人员的难题。量化设计多级土工板防渗墙自溃堤坝的级差,它解决现有设计理论不能解决的超标准洪水不确定性、无限性的难题;通过漫水堤坝溃决破坏成因的耦合破坏动态演进,发明成套的分区式土工板防渗墙自溃堤坝,改变现有自溃堤坝的结构,按“飞砂机理”用非粘性易冲沙石土划分自溃堤坝分区,利用标准化的非粘性易冲沙石土的粘土含量、级配、中值粒径量化设计自溃堤坝分区,由此确定土工板防渗墙自溃堤坝自溃临界条件、自溃时间,它解决现有设计理论不能解决的固结粘土、硬化路面、粗粒径沙石堤坝体自溃的不确定性的难题,分区式土工板防渗墙自溃堤坝结构与土工板防渗墙自溃堤坝量化设计相互支撑,实现土工板防渗墙自溃堤坝可靠、可预测、可控的自溃。建立土工板防渗墙自溃堤坝设计理论,进一步支撑叶兴的堤坝防灾减灾设计理论,并扩展到高水头,依据高堤坝溃决的快、产生灾害大,按叶兴的防灾减灾理论,在设计时,在最大堤坝处增加防灾减灾的级差高,在抗洪抢险时,在最大堤坝处增加防灾减灾的级差高,防止在最大堤坝处溃决,突破现有堤坝一条线设计理论,为修改现行堤坝设计规范提供理论依据;以临界冲刷破坏堰上水深作为自溃堤坝级差、引冲子堤坝高度的量化设计依据,再辅以Ai、Az加高系数解决不同堤坝的不确定洪水、不确定自溃的问题;利用引冲堤坝高、无粘性土易冲沙石内摩擦角及冲坑深度,量化自溃堤坝分区,它避开固结粘土、硬化路面、粗粒径沙石堤坝体在水流流态变化过程及各种漫水堤坝溃决破坏成因的耦合破坏动态演进的极其复杂过程,由标准化的量化设计自溃堤坝分区,形成固定的自溃临界条件、自溃时间,化繁为简具有可操作性;漫水堤坝溃决破坏成因的耦合破坏动态演进,把自溃堤坝极其复杂的溃决表象化解为动态演进机理,为建立成套自溃堤坝结构提供理论基础,有理论就可以引入本科教学课堂,把设计、施工、管理的各个环节联系到一起,漫水堤坝下游沙石土坡溯源冲刷破坏,它为多级自溃级差设计及自溃堤坝分区设计提供理论基础,它揭示足够高的现行粘土防渗体自溃堤坝是可以作为非暴涨水位的自溃堤坝,为判断分析已建低矮自溃堤坝自溃可靠性、为选择新建低矮自溃堤坝型式提供依据,它也可以用于揭示自溃坝没及时溃决而导致主坝溃决案例的原因;漫水堤坝溃口起始阶段,它为确定引冲子堤结构、自溃堤坝分布区设计提供理论基础,进而解决具有硬化路面、固结粘土、粗粒径沙石堤坝体的自溃堤坝设计理论难题,堤坝溃口稳定阶段可以判定自溃堤坝的残留与分洪能力;自溃堤坝顶端固结粘土,是低流速抗冲性大、低水头抗拉应力大,这也揭示有些自溃堤坝不能及时自溃的原因,是破解固结粘土自溃不确定性的关键,为发明引冲子堤坝提供理论依据;现有引冲槽式自溃堤坝粘土斜墙,是三面固结超静定结构,揭示现在自溃坝试验无法通用的关键,为发明悬臂结构的漫流自溃堤坝及漫流汇流自溃堤坝结构提供理论依据;自溃堤防设计理论的目标是防灾减灾,不仅是利用自溃堤坝自溃快而且还利用自溃堤坝自溃慢,因为短历时洪水的自溃堤防慢溃也是减灾。本发明的漫水堤坝溃机理的科研价值,分区漫流自溃堤坝只要子堤坝快速可靠溃决后,此时自溃堤坝具备超泄能力减缓堤坝水位的上升速度,同时获取足够的冲刷水头加快自溃,自溃越来越快,所以通过原型断面模型试验研究漫流自溃堤坝的母堤坝顶面局部自溃,代替整体自溃堤坝是偏于安全的,据此可以判断自溃的可靠性,可以满足设计要求,无需大比尺试验或整体试验,试验简单具有可操作性,本发明的理论与悬臂结构均可以通过断面试验验证,而且同类工程可以采纳试验结果,为制定自溃堤坝标准进行科学实验研究、为具体工程试验研究提供试验理论依据,它也是破解顶尖的世界性难题的关键。采用原状土试验获取非饱和及饱和固结粘土防渗体悬臂结构临界条件,采用断面原型获取粘土允许拉应力、起动流速,据此可以找出相同的粘土在固结状态与现碾压状态自溃的关性;通过土体起动流速就可以获取临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深、临界堤坝下切冲刷破坏堰上水深、临界不冲刷破坏堰上水深;研究非粘性易冲沙石土自溃时间可以建立标准化的自溃堤坝分区设计,通过断面试验研究粗粒径沙石体起动流速以及各种流速的下切率,就可以确定Ai、Az标准值。 3. 本发明的公益性价值,本发明简单易行、价廉可以面向小塘坝的小微农户提供公益性技术指导具有可操作性,填补私营小微水利工程设计管理的空白,为水利社会转型提供技术支撑,私营自建自然有效益,海量小微农户总体社会经济效益高,同时避免海量塘坝水毁造成的巨额经济损失与环境破坏。本发明自动启动使中小型水利工程无人自动化控制、远程控制成为可能,突破人工智能在水利工程应用的安全障碍,解决全球城镇化偏远中小型水利工程缺少管理值守人员的难题。4.本发明的全断面土工板防渗墙自溃堤坝,与现有个体试验设计自溃堤坝结构的根本性区别在于: (1)依据自溃堤坝溃决机理,改变现有粘土防渗体自溃堤坝的结构,构建成套的造价低廉、结构简单、超泄超溃减涌浪的土工板防渗墙自溃堤坝,依据自溃堤坝溃决机理,对成套的超泄超溃减涌浪的土工板防渗墙自溃堤坝进行分区并量化设计,解决现有自溃堤坝无法解决不确定性的、无限的超标准洪水难题与不可控的涌浪灾害的难题,解决现有自溃堤坝无法解决的固结粘土、硬化路面、粗粒径沙石坝体自溃不确定性的难题,解决现有自溃坝设计采用个体试验而无法通用的难题; (2) 土工板防渗墙自溃堤坝分区效果是,母非粘性易冲沙石土堤坝体区溯源冲刷破坏及直线滑坡上延,导致分缝硬化路面快速坍塌、防渗体失去堤坝体支撑而倾覆破坏,进而引起子非粘性易冲沙石土堤坝渗流破坏;子非粘性易冲沙石土堤坝,渗流破坏进一步引起硬化路面坍塌,在低水头、低流速条件下渗流与冲刷耦合作用下快速溃决,自溃堤坝获取足够的流速实现引冲;粗粒径或含粘性土的堤坝体,利用天然材料降低造价的同时也利用慢溃减缓溃坝涌浪灾害;固结粘土防渗体,在下切流速保证安全自溃的条件下,利用固结粘土慢溃减缓溃坝涌浪;(3) 土工板防渗墙代替粘土防渗墙避开固结粘土防渗墙的问题,其在溯源冲刷破坏倾覆脱落,进而引起子堤坝渗流破坏,在溯源冲刷与渗流破坏耦合作用下,使硬化路面坍塌溃决引冲,它是解决有硬化路面低漫流水头、低矮自溃堤坝溃决慢的难题的关键;利用引冲子堤坝高、母非粘性易冲沙石土堤坝体区内摩擦角、母砂石堤坝体冲坑深划分自溃堤坝分区,实现标准量化设计自溃堤坝分区;漫流分区的自溃堤坝具有堰流超泄能力减缓水位上升速度,漫流水深越大自溃越快的超溃能力,自溃堤坝分区的粘土防渗墙、粗粒径沙石坝体慢自溃减涌浪,它们减缓涌浪灾害。依据自溃堤坝任务、重要性、当地材料有各种的自溃堤坝供选取,各种型式自溃堤坝的有益效果如下:土工板心墙自溃堤坝,优点是土工板工程量低、溃决快,缺点是检修难、硬化路面减缓自溃速度;土工板斜墙自溃堤坝,优点是是检修宜,缺点是缺点是检修难、硬化路面减缓自溃速度、溃决较土工板心墙慢;土工板心墙自溃堤坝子母自溃堤坝,在母非粘性易冲沙石土堤坝区溯源冲刷与直线滑坡快速使子子土工板防渗墙失去支撑倾覆破坏,进而引起子易冲沙石堤坝体渗流破坏、硬化路面坍塌,子堤坝溃决引冲,优点是土工板心墙工程量小、溃决的快,缺点是检修难,适用于有硬化路面的要求快速溃决的自溃堤坝;土工板防渗墙自溃堤坝土工合成材料分洪道,髙堰土工合成材料非常分洪道起到控制分洪作用,可用于可控自动面向滩田分洪的自溃堤坝,解决低矮粘土防渗体自溃堤坝自溃不确定性的难题。5.本发明土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝,与现有的个体试验引冲管、引冲槽自溃坝与漫水自溃堤坝比较,其相同点都是获取较高冲刷水头与流速,根本区别在于:1)土工板防渗墙子堤坝,它避开低流速、低水头的自溃堤坝顶部固结粘土、粗粒径砂石自溃堤坝体、硬化路面对自溃的不利影响,快速自溃获取足以冲刷的流速而下切、侧切, 2)本发明漫流自溃堤坝是悬臂结构,易发生拉应力破坏,解决引冲管、引冲槽自溃坝的粘土防渗墙的三面固接超静定结构抗应力溃决的难题,3)本发明漫流自溃堤坝具有超泄能力,减缓水位上涨,并加快自溃速度,自动分洪管理方便,解决现有引冲槽无超泄能力、无法应对不确定超标准洪水、管理不便的难题,4)量化设计子堤坝高度与自溃堤坝分区,对于当地缺少非粘性易冲沙石土地区,分区可以提高自溃速度并降低工程造价,解决现有个体试验设计自溃堤坝的难题,优点自溃快,缺点需要较高的自溃堤坝。各种型式土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝的有益效果如下:土工板防渗墙下游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝,在母非粘性易冲沙石土堤坝区溯源冲刷与直线滑坡快速使土工板防渗墙失去支撑倾覆破坏,进而引起子堤坝溃决引冲,母粘土心墙缓溃减涌浪,母堤顶道路消浪减少子堤坝高,它需要自溃水头小、子堤坝溃决快、工程量较小,优点是超溃超泄减涌浪,缺点是母粘土心墙溃决慢及汛期影响交通,适用于汛期对交通要求不高、子堤坝比较矮的自溃堤坝;土工板防渗墙上游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝,优点是超溃超泄减涌浪,汛期非分洪时不影响交通,缺点是矮子堤坝溃决慢、母粘土心墙溃决慢、工程量较大,适用于有交通要求较高但自溃速度要求不高的自溃堤坝;土工板防渗墙叠层子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝,逆鳞土工膜布水平铺盖把子土工板防渗墙拉向下游,母非粘性易冲沙石土堤坝区冲刷与直线滑坡快速引起子土工板防渗墙倾覆脱落,叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体渗流破坏引起分缝硬化路面坍塌,子堤坝引冲解决分缝硬化路面阻碍自溃的问题,优点是超溃超泄减涌浪,汛期非分洪时不影响交通、工程量较小,适用于有硬化路面的分洪概率小的自溃堤坝;闸门+土工板防渗墙自溃堤坝,土工板防渗墙自溃堤坝代替一部分闸门,避免闸门浸泡于水中锈蚀,缺点一旦启动土工板防渗墙自溃堤坝需重建,适用于启动概率低的闸门。 6.本发明的土工板防渗墙自溃堤坝,与现有漫流自溃堤坝比较,本发明涵盖水库大坝与河湖渠堤防各种水头的自溃堤坝结构,本发明克服现有自溃堤坝的缺点实现无人值守自动可控分洪,结构简单造价低廉目标,关键是本发明有量化设计理论,无需每项工程进行大比尺模型试验与原型实验,解决没有量化自溃堤防设计理论难题;与现有土工膜自溃堤坝比较,本发明土工板防渗墙解决其阻滞自溃的问题;与自动倾覆的混凝土防渗墙比较,本发明造价低,可逐级分洪避免倾覆涌浪灾害;与人工爆破分洪比较,本发明无人值守自动可控分洪;与现行引冲管、引冲槽自溃堤坝比较,现行引冲管、引冲槽不能做的太宽,引冲槽下固结的粘土防渗墙在较窄的引冲槽处是三面固接的超静定结构,发生应力结构破坏导致溃决的慢,本发明的较宽漫水粘土防渗墙是悬臂梁结构,发生应力结构破坏导致溃决的快。7.本发明的土工板防渗墙,它通过土工板型式与相应的水平缝止水型式的结合,既保证自溃堤坝防渗要求又实现漫流时脱落不影响自溃堤坝溃决目标,解决固结粘土防渗体、硬化路面的自溃不确定性难题,在漫流冲刷的浮力、动水压力、静水压力、土压力作用下,逆鳞袋土工板、土工泡沫板、单膜土工泡沫板、双膜土工泡沫板、泡沫夹板、网格空心土工板拉断或拉开土工板逆鳞折卷止水、土工板封闭止水、土工板单膜布逆鳞止水、土工板双膜布逆鳞止水、土工板工字板单膜搭接止水、土工板工字板封闭止水、土工板凸凹对搭接止水、土工板凸凹对接封闭止水的止水带而脱落飘走;而土工泡沫板、凹缝土工板被折断冲走;而实体土工板的止水带被压开产生渗流破坏,实体体土工板连同一部分沙石堤坝体发生倾覆或滑落,如果土工板由于局部锚固没有脱落当冲刷使堤坝体降落至水平缝处时,水流钻入逆鳞缝掀翻土工板,据此根据自溃堤坝规模、功能、工况、与重要性选择以上土工板与水平接缝型式;土工泡沫板,它在漫流自溃时土工泡沫板容易折断飘走,缺点是土工泡沫板在地基不均匀沉陷、运输及施工过程中易碎,适用于地基变形小的低矮或引冲子堤坝;单膜土工泡沫板、双膜泡沫板、泡沫夹板,它们解决土工泡沫板易碎的问题,适用于地基变形较小的自溃堤坝;实体土工板,整体性好施工方便、适应地基变形,缺点是造价高于土工泡沫板,适用于较高自溃堤坝;网格空心土工板,它整体性与漂浮性好,缺点是造价高,适用于重要高自溃堤坝;逆鳞袋土工板,它在水流冲刷作用下张开的逆鳞袋承受动水压力,拉断止水带被水流冲走,防止止水带锚固土工板阻滞冲刷;凹缝土工板,它在水压力、土压力作用下凹缝处折断冲走;土工板逆鳞折卷止水,它在水流冲刷下折卷止水散开,使止水固接住的土工板及时脱落;土工板封闭止水,它封闭止水效果好,塑料薄膜止水带强度低易拉断,适用于高水头重要的逆鳞袋土工板、凹缝土工板、轻质泡沫板的自溃堤坝;土工板单膜布逆鳞止水,它在水流冲刷至逆鳞止水处时,水流钻入逆鳞下,掀翻土工板,它脱落效果好,缺点是基础不均匀沉降止水易漏水,适用于基础沉降小的低矮自溃堤坝或者子堤坝;土工双膜布逆鳞止水,它的无纺布起到排水滤土作用,防止漏水导致管涌流土,适用于子堤坝引冲的较高自溃堤坝;土工板工字板单膜搭接止水及土工板工字板封闭止水,它的工字板凹槽伸缩适应地基变形止水效果好,施工方便;土工板凸凹对搭接止水及土工板凸凹对接封闭止水,它们的凹槽伸缩适应地基变形止水效果好,施工方便。8.本发明的分洪闸道,与现有有闸控制分洪闸道比较,本发明用土工板防渗墙自溃堤坝代替部分闸门及闸孔,结构简单造价低,解决启用概率低闸门锈蚀的问题,土工板防渗墙自溃堤坝把闸室埋于土下解决露天混凝土老化、冻融、冻胀问题,减少日常养护维修与管理费用;土工板防渗墙自溃堤坝自动分洪解决管理漏洞、突发战争水攻难题。 9.本发明的土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,本发明与现有个体试验设计自溃坝非常分洪道的根本区别,是自溃堤坝与非溢流堤坝的高差、多级自溃堤坝级差是通用性的量化设计,通过多级自溃堤坝解决超标准洪水的无限性、不确定性的难题;它解决水利工程管理难题、中小型河流分洪难题、战争水攻难题;由于土工板防渗墙自溃堤坝与分洪闸道互相独立性,土工板防渗墙自溃堤坝用于造价极低的土工合成材料分洪道为改变现在允许水利工程超标准洪水水毁的设计理论,建立水利工程超标准洪水防灾减灾理论提供技术支撑,并为塑料垃圾利用提供一种新途径,为解决大量黄河淤地坝、谷坊、小塘坝、渠系建筑物水毁难题、为解决跨境河流无法斥巨资建分洪闸向自己国家分洪的难题,提供一种新方法,实现确保国土安全的目标。
附图说明:
图1土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道纵断面示意图;
图2多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道横断图示意图;
图3全断面土工板防渗墙自溃堤坝断面示意图;
图4土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝断面示意图;
图5土工板型式与水平缝止水型式细部示意图。
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)。
实施例1:某流域分洪体系设计,依据超标准洪水防灾减灾理论,针对有交通要求的水库、渠首工程、重要堤防及交叉建筑物,采用自溃快的自溃堤坝;针对无交通要求的淤地坝、塘坝、谷坊采用自溃较快的自溃堤坝;针对无交通要求的堤防可以采用与堤防相同的粘土斜墙自溃堤坝、粘土心墙自溃堤坝;针对无交通要求短历时暴涨的粘土地基粘土均质堤防,利用粘土均质堤防溃决慢的机理采用粘土自溃堤坝进行分洪行洪,自溃堤防作用加快增加下游水深,允许粘土均质自溃堤防慢溃甚至不溃,允许堤防漫流局部冲刷。依据土工板防渗墙自溃堤坝防灾减灾设计理论设计土工板防渗墙自溃堤坝1, 依据超标准洪水堤坝防灾减灾理论设计分洪闸道2,土工板防渗墙自溃堤坝1底部连接分洪闸道2的溢流堰2-2,分洪闸道2它依次包括上游连接段2-1、溢流堰2-2、闸墩2-3、下游连接段2-4、闸门槽2-5、检修门槽2-6,分洪闸道2两侧连接堤坝岸3;土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道1包括全断面土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道、土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝;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分洪闸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,土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道包括有闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道、无闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,所述有闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道按土工板防渗墙自溃堤坝1按土工板防渗墙自溃堤坝1漫流高程分为单级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道与多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道是具有两个以上高程差为级差di的自溃堤坝的分洪闸道,量化设计级差,小水小溃大水大溃,解决洪水不确定性问题,以7孔为例,它包括3孔闸门2-7位于中间3孔,控制常遇洪水,2孔2级土工板防渗墙自溃堤坝1-2按2级级差d2低于堤坝3对称布置在边孔,控制稀遇洪水,2孔1级土工板防渗墙自溃堤坝1-1按1级级差d1低于2级土工板防渗墙自溃堤坝1-2对称布置在边孔内侧。
土工板防渗墙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土工板防渗墙自溃堤坝的结构形式,量化设计土工板防渗墙自溃堤坝级差、土工板防渗墙自溃堤坝体分区,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,土工板防渗墙自溃堤坝级差是各级自溃堤坝高差及最高自溃堤坝与堤坝之间的高差简称级差di,土工板防渗墙自溃堤坝体分区,它是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,结合自溃堤坝型式确定自溃堤坝体分区,“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;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,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,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),土工板防渗墙自溃堤坝体分区采用公式(9)、(10)、(11),如果矮堤坝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;—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;Hy—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;Az—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;
漫水堤坝溃决破坏成因的耦合破坏动态演进,把自溃堤坝极其复杂的溃决表象化简为极其简单的机理,为建立成套漫流汇流引冲自溃堤坝结构提供理论基础,填补自溃堤坝设计理论的空白,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,此时是漫水堤坝下游沙土坡溯源冲刷破坏起始阶段,为多级自溃级差设计及漫流汇流引冲自溃堤坝设计提供理论基础,对应的堰上水深为临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深Hd,为级差量化设计提供理论基础;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,堤坝越高溯源层面冲刷越快,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路面下,硬化路面形成悬臂跌流,在坝肩处形成路面跌流冲刷破坏,淘刷硬化路面基础,粘土斜墙下游的悬臂路面在自重、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,当堤坝粘土斜墙后失去沙石堤坝体支撑,在渗透压力、自重作用下产生层层剥落的圆弧形滑坡破坏,此时是漫水堤坝溃口起始阶段, 为确定漫流汇流引冲自溃堤坝结构设计及引冲子堤结构设计提供理论基础;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凝聚力、内摩擦角小,抗拉应力小,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,进而解决固结粘土的理论难题,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堤坝顶下切冲刷破坏堰上水深Hu条件下,堤坝顶下游路面首先发生破坏并上延,漫水堤坝粘土斜墙失去防冲保护发生下切冲刷破坏,形成漫水堤坝溃口起始阶段,同时下游坡发生溯源冲刷破坏,就快速演进为漫水堤坝溃决阶段;当堤坝堰上水深达到临界不冲刷破坏堰上水深Hn,由于漫水堤坝溃决后上游水位降落下游水深增加,堤坝溃口流速降低,当溃口临界流的流速低于粘土斜墙不冲流速,堤坝溃口侧切缓慢,形成漫水堤坝溃口稳定阶段,可以判定自溃堤坝的残留与分洪能力;较窄引冲槽式自溃堤坝是三面固接的超静定结构,顶部非饱和固结粘土的凝聚力、内摩擦角较大,发生折断、倾覆的应力破坏慢,底部饱和固结粘土的凝聚力、内摩擦角较小,发生折断、倾覆的应力破坏快。
全断面土工板防渗墙自溃堤坝,土工板防渗墙,在挡水时,全断面土工板起到防渗作用,在漫水冲刷时,易断、易飘浮、易逐级倾覆,它避开固结粘土的抗冲性对自溃的影响;子非粘性易冲沙石土堤坝体、母非粘性易冲沙石土堤坝区,确保固结粘土、粗粒坝体、硬化路面及时溃决,当自溃堤坝下游坡脚发生溯源冲刷破坏后,因母非粘性易冲沙石土堤坝区、子非粘性易冲沙石土堤坝体无粘性土,必然产生直线滑坡,它上延导致分缝硬化路面下游端坍塌,进而加剧子非粘性易冲沙石土堤坝体冲刷破坏,土工板防渗墙后的堤坝体变薄,它在水压力、土压力作用下顶部发生倾覆脱落,它使子非粘性易冲沙石土堤坝体失去防渗体,发生渗流破坏,引发分缝硬化路面整体坍塌,最后导致子非粘性易冲沙石土堤坝体溃决,获取足以冲刷固结粘土防渗体、粗粒径的砂石堤坝体的流速,实现引冲;它包括如下形式:土工板心墙自溃堤坝1-a,它包括土工板心墙1-1-a顶部连接叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-a,土工板心墙1-1-a底部连接母砂石堤坝体1-3-a,叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-a顶部连接分缝硬化路面1-4-a,母砂石堤坝体1-3-a下游连接母非粘性易冲沙石土堤坝区1-3-A;土工板斜墙自溃堤坝1-b,它依次包括子土工板斜墙1-1-b、子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-b、母砂石堤坝体1-3-b、母非粘性易冲沙石土堤坝区1-3-B、分缝硬化路面1-4-b;土工板墙子母自溃堤坝1-c,它依次包括子土工板斜墙1-1-c、叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-c、母土工板心墙1-3-c、母砂石堤坝体1-3-c、母非粘性易冲沙石土堤坝区1-3-C、逆鳞土工膜布水平铺盖1-5-c、分缝硬化路面1-6-c,逆鳞土工膜布水平铺盖1-5-c上游连接母土工板心墙1-3-c,逆鳞土工膜布水平铺盖1-5-c下游连接子土工板防渗墙1-1-c,逆鳞土工膜布水平铺盖把子土工板斜墙拉向下游,母非粘性易冲沙石土堤坝区冲刷与直线滑坡快速引起子土工板斜墙倾覆脱落,叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体渗流破坏引起分缝硬化路面坍塌,实现引冲;土工板防渗墙自溃堤坝土工合成材料非常分洪道1-d,它包括土工板防渗墙自溃堤坝1-D底部连接土工合成材料护面溢流堰2-2-d,较高的溢流堰起到控制分洪作用,可用于可控自动面向滩田分洪的自溃堤坝,土工板防渗墙自溃堤坝1-D上游布置绳网拦污栅4-d,绳网拦污栅防止漂浮物破坏土工合成材料。非粘性土是指控制粘性土含量保证其自溃时发生直线滑坡,易冲沙石是指沙石起动流速低于在临界冲刷流速的沙石。
土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝,土工板防渗墙子堤坝避开顶部低流速区固结粘土的抗冲、抗拉对自溃的影响,子堤坝溃决后获取足够水头冲刷母堤坝固结粘土,较宽的自溃堤坝的粘土防渗墙成为悬臂梁结构,在水压力、土压力、渗流作用下粘土防渗墙易发生应力破坏而溃决;它包括如下形式:土工板防渗墙下游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝1-e,它包括子土工板斜墙1-1-底部置于母粘土心墙1-3-e顶部内,所述母粘土心墙(1-3-e)顶端连接土工膜布接触防渗幕1-5-e,延长渗径,下游子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-e底部连接母堤坝体下游堤坝肩,母堤坝体顶部上游端连接分缝硬化路面1-6-e,母堤坝体包括母砂石堤坝体1-4-e、母非粘性易冲沙石土堤坝区1-4-E,母粘土心墙自溃堤坝自溃快,母堤顶道路消浪;土工板防渗墙上游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝1-f,它依次包括子土工板斜墙1-1-b1-1-f、上游子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-f、母粘土心墙1-3-f、母砂石堤坝体1-4-f、母非粘性易冲沙石土堤坝区1-4-F、土工膜布接触防渗幕1-5-f、分缝硬化路面1-6-f,非分洪汛期子堤坝防浪保交通;土工板防渗墙叠层子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝1-g,它依次包括子土工板防渗墙1-1-g、叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体1-2-g、母粘土心墙1-3-g、母砂石堤坝体(1-4-g)、母非粘性易冲沙石土堤坝区1-4-G、逆鳞土工膜布水平铺盖1-5-g、分缝硬化路面1-6-g;母沙石堤坝体1-4-g下游链接母非粘性易冲沙石土堤坝区1-4-G;闸门+土工板防渗墙自溃堤坝1-h,它包括全断面土工板防渗墙自溃堤坝1顶部连接闸门h,土工板防渗墙自溃堤坝代替部分闸门,减少闸门锈蚀维修。
土工板防渗墙,它依据土工板型式采用相应水平缝止水型式,它既保证自溃堤坝防渗要求又实现漫流时及时脱落不影响自溃堤坝溃决目标,解决固结粘土防渗体、分缝硬化路面的自溃不确定性难题;土工板它包括如下形式:土工泡沫板,它在漫流自溃时质轻的土工泡沫板容易折断飘走,或在浮力、动水压力作用下拉断水平缝止水而飘走,缺点是土工泡沫板在地基不均匀沉陷中、在运输及施工过程中易碎,适用于地基变形小的低矮或引冲子堤坝;轻质土工板及逆鳞袋实体土工板,在漫流时其下游的沙土被冲刷,在浮力、动水压力、水压力、土压力作用下拉开逆鳞水平缝止水或拉断水封闭平缝止水带的锚固随流飘走;单膜泡沫板,它包括泡沫板单面连接塑料薄膜,单膜土工泡沫板解决土工泡沫板易碎的问题,双膜泡沫板A1,它包括泡沫板a1两面连接第一塑料薄膜m1、第二塑料薄膜m2,解决土工泡沫板易碎的问题,但无法抵御大的不均匀地基沉陷;泡沫夹板A2,它包括泡沫板a1两面连接第一实体土工板a2-1、第二实体土工板a2-2,实体土工板加强泡沫板的整体性同时具有质轻易漂浮的特点,可以抵御较大的不均匀地基沉陷;网格空心土工板A3,它包括实体塑料横板a2-3、实体塑料纵板a2-4网格两端连接第一实体土工板a2-1、第二实体土工板a2-2,网格空心加强整体强度降低工程造价并具有质轻易漂浮的特点,可以抵御较大的不均匀地基沉陷,凹缝土工板A4,在水压力、土压力作用下在凹缝处易折断冲走,它包括实体土工板a2上游面设置凹缝c;逆鳞袋土工板A5,它包括迎水边开口的三角形布袋b三边连接实体土工板a2上游面,三角形布袋增加动水压力面,动水压力拉断或拉开止水带;水平缝止水型式,既要保证止水又要在漫流时确保土工板及时脱落,在漫流时其下游的沙土被冲刷土体变薄,在水压力、土压力作用下压开封闭水平缝止水,使接缝处发生渗流破坏,加剧土体冲刷,导致土工板连同部分土体发生倾覆破坏,如果土工板没有脱落,它随坝体降落到逆鳞接缝处,水流钻入逆鳞接缝下并掀翻冲走;水平缝止水型式有如下:土工板逆鳞折卷止水Ⅰ-1,它包括第一土工膜布(m-1)、第二土工膜布m-2分别连接下层土工板A-1、上层土工板A-2上游面对接端,第一土工膜布m-1、第二土工膜布m-2叠在一起逆水折卷,在水流冲刷下折卷止水散开,使止水固接住土工板及时脱落;土工板封闭止水Ⅰ-2,包括塑料薄膜止水带m-0两端分别连接下层土工板A-1、上层土工板A-2上游面对接端,塑料薄膜止水带封闭止水效果好,它强度不高能及时拉断脱落,它需要轻质土工板、逆鳞袋土工板、凹缝土工板,适用于高水头重要的自溃堤坝;土工板单膜布逆鳞止水Ⅰ-3,它包括土工膜布止水带m-1顶端固接在上层土工板A-2上游面对接端,土工膜布止水带m-1搭接在下层土工板A-1上游面,水流冲刷至逆鳞止水处,水流钻入逆鳞下,掀翻土工板,它脱落效果好,缺点是基础不均匀沉降止水易漏水;土工板双膜布逆鳞止水Ⅰ-4,它依次包括下层土工板A-1、上层土工板A-2、土工膜布止水带m-1、无纺布m-2,无纺布m-2搭接在下层土工板A-1、上层土工板A-2对接缝下游面,无纺布起到排水滤土作用,防止漏水导致管涌流土;土工板工字板单膜搭接止水Ⅰ-5,它包括下层土工板A-1、上层土工板A-2分别插入工字土工板A-3凹槽内,土工膜布止水带m-1固接在下层土工板A-1对接端上游面,土工膜布止水带m-1搭接在工字土工板A-3、上层土工板A-2上游面对接端上,工字板凹槽伸缩适应地基变形止水效果好,施工方便;土工板工字板封闭止水Ⅰ-6,它依次包括下层土工板A-1、上层土工板A-2、工字土工板A-3、塑料薄膜止水带m-0,塑料薄膜止水带m-0覆盖工字土工板A-3上游面,塑料薄膜止水带m-0两端分别固结在下层土工板A-1、上层土工板A-2上游面对接端;土工板凸凹对搭接止水Ⅰ-7,它包括下层土工板A-1凸起端插入上层土工板A-2凹槽端,土工膜布止水带m-1固接在下层土工板A-1对接端上游面,土工膜布止水带m-1顺水搭接在上层土工板A-2上游面对接端上,凹槽伸缩适应地基变形止水效果好,施工方便;土工板凸凹对接封闭止水Ⅰ-8,它依次包括下层土工板A-1、上层土工板A-2、塑料薄膜止水带m-0。
实施例2,应对战争水攻、国家间界河与跨境河流分洪的实施例:以分散分洪、分散蓄水应对战争水攻的防灾减灾理论。1)利用土工合成材料的自溃堤坝、非常溢洪道可以应急现建、价廉、实施方便的特点,应对战争水攻;应对上游水库水攻溃坝涌浪灾害,在水库的副坝、岸边低坝处现建其防止或减少溃坝灾害;在渠首工程两岸堤防或拦河坝上现其建防止溃坝涌浪摧毁渠首工程;在江河分洪闸上游现建其防止溃坝涌浪摧毁分洪闸而改道;在江河两岸的堤防分散多建其防止溃坝涌浪摧毁堤防导致河流改道及溃堤涌浪灾害。2)应对水攻切断水库水源威胁粮食安全、饮水安全、溃坝灾害,战时全民性分散现建具有本发明的小型塘坝、中小型水库蓄水、就地农业供水,减少水攻高坝溃坝风险、减少淹没耕地、减少供水工程及占地、减少农业超采地下水威胁城镇饮水安全,避免大型水库水攻溃坝灾害及对生态环境的影响,保障粮食安全。3)国家间界河与跨境河流分洪的实施例,跨境河流的上游国家采用本发明的自溃堤坝分洪道自动分洪,它解决无法斥巨资修建分洪闸淹自己国家的难题,它解决斥巨资修建过高的堤防无法抵御无限的超标准洪水的难题,解决溃堤导致河流改道、无法控制的洪水灾害、高堤溃决造成灭顶之灾的难题,解决经济落后国家地方标准低频繁溃堤威胁粮食安全的问题。界河两岸国家采用本发明的自溃堤坝分洪道自动分洪保堤防,控制溃堤灾害,解决两邻国无法斥巨资修建分洪闸淹自己国家的难题,解决两国都斥巨资加高旳堤防无法抵御无限的超标准洪水的难题,解决溃堤导致河流改道、无法控制的洪水灾害、高堤溃决造成灭顶之灾的难题,解决经济落后两国堤防标准低频繁溃堤威胁粮食安全与生命财产的难题。由于本发明既包括适用于经济发达国家或重要工程的自溃堤坝钢筋混凝土分洪道,也包括适用于经济欠发达的国家或非重要工程的价廉实施方便的自溃堤坝土工合成材料非常分洪道,所以,它用于应对战争水攻、用于国家间界河与跨境河流分洪的水利设计理论。
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 (5)
1.土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,其特征在于它包括,依据土工板防渗墙自溃堤坝防灾减灾设计理论设计土工板防渗墙自溃堤坝(1), 依据超标准洪水堤坝防灾减灾理论设计分洪闸道(2),所述土工板防渗墙自溃堤坝(1)底部连接分洪闸道(2)的溢流堰(2-2),土工板防渗墙自溃堤坝(1)包括全断面土工板防渗墙自溃堤坝、土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝,所述分洪闸道(2)它依次包括上游连接段(2-1)、溢流堰(2-2)、闸墩(2-3)、下游连接段(2-4)、闸门槽(2-5)、检修门槽(2-6),分洪闸道(2)两侧连接堤坝岸(3);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分洪闸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,土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道包括有闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道、无闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,所述有闸控制土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道按土工板防渗墙自溃堤坝(1)漫流高程分为单级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道与多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,所述多级土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道是具有两个以上高程差为级差di的自溃堤坝的分洪闸道,以7孔为例,它包括3孔闸门(2-7)位于中间3孔,2孔2级土工板防渗墙自溃堤坝(1-2)按2级级差d2低于堤坝(3)对称布置在边孔,2孔1级土工板防渗墙自溃堤坝(1-1)按1级级差d1低于2级土工板防渗墙自溃堤坝(1-2)对称布置在边孔内侧。
2.根据权利要求1所述土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,其特征在于:所述土工板防渗墙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土工板防渗墙自溃堤坝的结构形式,量化设计土工板防渗墙自溃堤坝级差、土工板防渗墙自溃堤坝体分区,所述漫水堤坝溃决机理,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,所述土工板防渗墙自溃堤坝级差是各级自溃堤坝高差及最高自溃堤坝与堤坝之间的高差简称级差di,所述土工板防渗墙自溃堤坝体分区,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,结合自溃堤坝型式确定自溃堤坝体分区,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),土工板防渗墙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)
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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;—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;Hy—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;Az—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,此时是漫水堤坝下游沙土坡溯源冲刷破坏起始阶段,对应的堰上水深为临界堤坝溯源冲刷破坏堰上水深Hd;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,堤坝越高溯源层面冲刷越快,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路面下,硬化路面形成悬臂跌流,在坝肩处形成路面跌流冲刷破坏,淘刷硬化路面基础,粘土斜墙下游的悬臂路面在自重、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,当堤坝粘土斜墙后失去沙石堤坝体支撑,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,此时是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凝聚力、内摩擦角小,抗拉应力小,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堤坝顶下切冲刷破坏堰上水深Hu条件下,堤坝顶下游路面首先发生破坏并上延,漫水堤坝粘土斜墙失去防冲保护发生下切冲刷破坏,形成漫水堤坝溃口起始阶段,同时下游坡发生溯源冲刷破坏,就快速演进为漫水堤坝溃决阶段;当堤坝堰上水深达到临界不冲刷破坏堰上水深Hn,堤坝溃口侧切缓慢,形成漫水堤坝溃口稳定阶段;较窄引冲槽式自溃堤坝是三面固接的超静定结构,顶部非饱和固结粘土的凝聚力、内摩擦角较大,发生折断、倾覆的应力破坏慢,底部饱和固结粘土的凝聚力、内摩擦角较小,发生折断、倾覆的应力破坏快;悬臂结构的土工板防渗墙自溃堤坝采用顶端局部断面模型试验获取Ai、Az。
3.根据权利要求1所述土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,其特征在于:所述全断面土工板防渗墙自溃堤坝,它包括如下型式,土工板心墙自溃堤坝(1-a),它包括土工板心墙(1-1-a)顶部连接叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-a),土工板心墙(1-1-a)底部连接母砂石堤坝体(1-3-a),所述叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-a)顶部连接分缝硬化路面(1-4-a),所述母砂石堤坝体(1-3-a)下游连接母非粘性易冲沙石土堤坝区(1-3-A);土工板斜墙自溃堤坝(1-b),它依次包括土工板斜墙(1-1-b)、叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-b)、母砂石堤坝体(1-3-b)、母非粘性易冲沙石土堤坝区(1-3-B)、分缝硬化路面(1-4-b);土工板墙子母自溃堤坝(1-c),它依次包括子土工板防渗墙(1-1-c)、叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-c)、母土工板心墙(1-3-c)、母砂石堤坝体(1-3-c)、母非粘性易冲沙石土堤坝区(1-3-C)、逆鳞土工膜布水平铺盖(1-5-c)、分缝硬化路面(1-6-c),所述逆鳞土工膜布水平铺盖(1-5-c)上游连接母土工板心墙(1-3-c),逆鳞土工膜布水平铺盖(1-5-c)下游连接子土工板防渗墙(1-1-c);土工板防渗墙自溃堤坝土工合成材料分洪道(2-d),它包括土工板防渗墙自溃堤坝(1-D)底部连接工合成材料护面溢流堰(2-2-d),土工板防渗墙自溃堤坝(1-D)上游布置绳网拦污栅(4-d)。
4.根据权利要求1所述土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,所述土工板防渗墙子堤坝引冲自溃堤坝,它包括如下型式,土工板防渗墙下游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝(1-e),它包括子土工板斜墙(1-1-e)底部置于母粘土心墙(1-3-e)顶部内,所述母粘土心墙(1-3-e)顶端连接土工膜布接触防渗幕(1-5-e),下游子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-e)底部连接母堤坝体下游堤坝肩,所述母堤坝体顶部上游端连接分缝硬化路面(1-6-e), 母堤坝体包括母砂石堤坝体(1-4-e)、母非粘性易冲沙石土堤坝区(1-4-E);土工板防渗墙上游子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝(1-f)),它依次包括子土工板防渗墙(1-1-f)、上游子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-f)、母粘土心墙(1-3-f)、母砂石堤坝体(1-4-f)、母非粘性易冲沙石土堤坝区(1-4-F)、土工膜布接触防渗幕(1-5-f)、分缝硬化路面(1-6-f);土工板防渗墙叠层子堤坝引冲粘土心墙自溃堤坝(1-g),它依次包括子土工板防渗墙(1-1-g)、叠层子非粘性易冲沙石土堤坝体(1-2-g)、母粘土心墙(1-3-g)、母砂石堤坝体(1-4-g)、母非粘性易冲沙石土堤坝区(1-4-G)、逆鳞土工膜布水平铺盖(1-5-g)、分缝硬化路面(1-6-g);闸门+土工板防渗墙自溃堤坝(1-h),它包括土工板防渗墙自溃堤坝(1)顶部连接闸门(h)。
5.根据权利要求1所述土工板防渗墙自溃堤坝分洪闸道,其特征在于:所述土工板防渗墙,它包括依据土工板型式采用相应水平缝止水型式,所述土工板型式包括土工泡沫板(a1)、实体土工板(a2)、单膜土工泡沫板、双膜土工泡沫板(A1)、泡沫夹板(A2)、网格空心土工板(A3)、凹缝土工板(A4)、逆鳞袋土工板(A5);所述单膜泡沫板,它包括泡沫板单面连接塑料薄膜,所述双膜泡沫板(A1),它包括泡沫板(a1)两面连接第一塑料薄膜(m1)、第二塑料薄膜(m2);所述泡沫夹板(A2),它包括泡沫板(a1)两面连接第一实体土工板(a2-1)、第二实体土工板(a2-2);所述网格空心土工板(A3),它包括实体塑料横板(a2-3)、实体塑料纵板(a2-4)网格两端连接第一实体土工板(a2-1)、第二实体土工板(a2-2),所述凹缝土工板(A4),它包括实体土工板(a2)上游面设置凹缝(c);逆鳞袋土工板(A5),它包括迎水边开口的三角形布袋(b)三边连接土工板(a2)上游面;所述水平缝止水型式,它包括土工板逆鳞折卷止水(Ⅰ-1)、土工板封闭止水(Ⅰ-2)、土工板单膜布逆鳞止水(Ⅰ-3)、土工板双膜布逆鳞止水(Ⅰ-4)、土工板工字板单膜搭接止水(Ⅰ-5)、土工板工字板封闭止水(Ⅰ-6)、土工板凸凹对搭接止水(Ⅰ-7)、土工板凸凹对接封闭止水(Ⅰ-8);所述土工板逆鳞折卷止水(Ⅰ-1),它包括第一土工膜布(m-1)、第二土工膜布(m-2)分别连接下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)上游面对接端,第一土工膜布(m-1)、第二土工膜布(m-2)叠在一起逆水折卷;所述土工板封闭止水(Ⅰ-2),包括塑料薄膜止水带(m-0)两端分别连接下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)上游面对接端;所述土工板单膜布逆鳞止水(Ⅰ-3),它包括土工膜布止水带(m-1)顶端固接在上层土工板(A-2)上游面对接端,土工膜布止水带(m-1)搭接在下层土工板(A-1)上游面;所述土工板双膜布逆鳞止水(Ⅰ-4),它依次包括下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)、土工膜布止水带(m-1)、无纺布(m-2),所述无纺布(m-2)搭接在下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)对接缝下游面;所述土工板工字板单膜搭接止水(Ⅰ-5),它包括下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)分别插入工字土工板(A-3)凹槽内,土工膜布止水带(m-1)固接在下层土工板(A-1)对接端上游面,土工膜布止水带(m-1)搭接在工字土工板(A-3)、上层土工板(A-2)上游面对接端上;所述土工板工字板封闭止水(Ⅰ-6),它依次包括下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)、工字土工板(A-3)、塑料薄膜止水带(m-0),所述塑料薄膜止水带(m-0)覆盖工字土工板(A-3)上游面,塑料薄膜止水带(m-0)两端分别固结在下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)上游面对接端;所述土工板凸凹对搭接止水(Ⅰ-7),它包括下层土工板(A-1)凸起端插入上层土工板(A-2)凹槽端,土工膜布止水带(m-1)固接在下层土工板(A-1)对接端上游面,土工膜布止水带(m-1)顺水搭接在上层土工板(A-2)上游面对接端上;所述土工板凸凹对接封闭止水(Ⅰ-8),它依次包括下层土工板(A-1)、上层土工板(A-2)、土工膜布止水带(m-1)。
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