CN111705750B - 一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，属于堤坝领域，一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，包括堤坝本体，堤坝本体中部开凿有多个均匀分布的泄水口，泄水口内壁设置有贴壁护套层，可以通过贴壁护套层和力硬化层的设置，在泄洪时的水压作用下，贴壁护套层和力硬化层能够发生贴合泄水口内壁的形变并变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，有效提高本堤坝强度，延长使用寿命，同时在水压作用下，预崩解层逐渐崩解，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽被空出并与泄水口连通，从而实现泄水口的扩容，有效加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
Description
技术领域
本发明涉及堤坝领域，更具体地说，涉及一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝。
背景技术
堤和坝的总称谓，也泛指防水拦水的建筑物和构筑物：例如要加紧修筑堤坝，以防水患。现代的水坝主要有两大类：土石坝和混凝土坝。近年来，大型堤坝都采用高科技的钢筋水泥建筑。
混凝土坝多用混凝土建成，通常建筑在深而窄的山谷，因为只有混凝土才能承受堤坝底部的高水压。混凝土坝可以细分为混凝土重力坝，混凝土拱坝，混凝土支墩坝等。混凝土坝的主要特点是利用自身的重量来支撑水体压力。堤坝的主要作用为：为附近的地区提供自来水及灌溉用水、利用水坝上的水力发电机来产生电力、运河系统的一部份、防洪。
现有的修建好的堤坝最大排水量是一定的，因而对于泄洪能力是有限的，当在发生洪水灾情时，当洪水量过大时，对堤坝会产生巨大的水压，当堤坝的泄洪速度低于洪水增长速度时，堤坝受到的压力会越来越大，在持续性的压力下，堤坝很容易发生被破坏，导致对下游农作物甚至居民自身造成很大的安全隐患。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，它可以通过贴壁护套层和力硬化层的设置，在泄洪时的水压作用下，贴壁护套层和力硬化层能够发生贴合泄水口内壁的形变并变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，有效提高本堤坝强度，延长使用寿命，同时在水压作用下，预崩解层逐渐崩解，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽被空出并与泄水口连通，从而实现泄水口的扩容，有效加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，包括堤坝本体，所述堤坝本体中部开凿有多个均匀分布的泄水口，所述泄水口内壁设置有贴壁护套层，所述贴壁护套层两侧内部均设置有力硬化层，所述堤坝本体内部镶嵌有多个均匀分布的预崩解层，多个所述预崩解层分别位于多个泄水口正下方，所述预崩解层包括上承载裂层和下崩解层，所述上承载裂层位于下崩解层上方，且上承载裂层与下崩解层固定连接，所述下崩解层内部镶嵌有多个预解球，所述堤坝本体内部固定还开凿有隐形扩容槽，所述隐形扩容槽内壁固定连接有多个均匀分布的贴壁自硬球点，所述隐形扩容槽内部还填充有扩容气囊，可以通过贴壁护套层和力硬化层的设置，在泄洪时的水压作用下，贴壁护套层和力硬化层能够发生贴合泄水口内壁的形变并变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，有效提高本堤坝强度，延长使用寿命，同时在水压作用下，预崩解层逐渐崩解，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽被空出并与泄水口连通，从而实现泄水口的扩容，有效加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
进一步的，所述力硬化层和贴壁自硬球点均为弹性密封材料制成，且力硬化层和贴壁自硬球点内部均填充有非牛顿流体材料，在水压作用下，力硬化层和贴壁自硬球点会变硬变厚，从而有效保护泄水口内壁以及隐形扩容槽内壁，从而有效保护二者不易被较大的水压冲毁，进而有效提高本堤坝强度，延长使用寿命。
进一步的，所述力硬化层和贴壁自硬球点外表面均涂设有LINE-X涂料涂层，使得二者表面具有强的抗拉抗摩擦的能力，进而有效保护二者表面不易在水压作用下被损坏，从而有效保护其内部的非牛顿流体材料不易泄漏，且涂层厚度为2-4mm。
进一步的，所述力硬化层表面为不平并光滑的设置，既能增大与水流的接触面积，从而使其内部的非牛顿流体受力面积更大，加速其变硬的速度，也能降低水流经过其表面时与力硬化层之间的摩擦力，且贴壁护套层和力硬化层均为弹性材料制成，使得在水压作用下，贴壁护套层能够发生贴合泄水口内壁的形变，同时贴壁护套层表面的力硬化层在水压作用下，在贴合泄水口内壁后会变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，进而达到保护泄水口内壁的作用。
进一步的，所述扩容气囊内部填充有内密实气体，所述内密实气体为脱氧空气，一方面内密实气体可以有效提高扩容气囊强度，从而有效保证隐形扩容槽内整体的强度以及承载力，使得本堤坝在正常排水的情况下，不会发生塌陷的情况，另一方面其脱氧的设置，即使其破裂，内密实气体被释放，内密实气体可以渗入进堤坝本体内细小缝隙中，进而降低内部的氧气浓度，从而有效破坏堤坝本体内微生物以及白蚁的生存环境，从而有效降低白蚁对堤坝强度的影响。
进一步的，所述内密实气体在扩容气囊内为压缩饱和填充，且其压缩率为1/3-1/2，进一步维持扩容气囊的强度。
进一步的，所述预解球包括内水汽共溶球，所述内水汽共溶球外端包裹有外包网层，所述内水汽共溶球外端固定连接有多个均匀分布的导水线，当洪水量巨大对本堤坝产生很大水压时，在水压作用下上承载裂层处会逐渐产生裂纹，并崩解，从而使得洪水渗入到下崩解层内，沿着导水线可定点集中聚集在内水汽共溶球处，使得内水汽共溶球被溶解，从而使得内水汽共溶球处产生孔洞，降低了下崩解层的强度，此时配合水压作用，下崩解层被冲毁断裂，使得水压直接作用下扩容气囊上，配合其内部内密实气体的挤压作用，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽被空出并与泄水口连通，从而实现泄水口的扩容，进而加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
进一步的，所述外包网层与导水线的连接点处固定连接有多个均匀分布内嵌溶点，所述内嵌溶点延伸至内水汽共溶球内侧。
进一步的，所述导水线为导水材料制成，便于引导前期渗入的洪水定点进入到内水汽共溶球处，所述内嵌溶点和内水汽共溶球均为水溶性材料与充气材料混合制成，遇水后内嵌溶点和内水汽共溶球被溶解的同时向外溢出大量的气体，内部溢出的气体的冲击力与外部水压相互配合，可以加速下崩解层的断裂，从而加速本堤坝扩容的速度。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过贴壁护套层和力硬化层的设置，在泄洪时的水压作用下，贴壁护套层和力硬化层能够发生贴合泄水口内壁的形变并变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，有效提高本堤坝强度，延长使用寿命，同时在水压作用下，预崩解层逐渐崩解，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽被空出并与泄水口连通，从而实现泄水口的扩容，有效加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
(2)力硬化层和贴壁自硬球点均为弹性密封材料制成，且力硬化层和贴壁自硬球点内部均填充有非牛顿流体材料，在水压作用下，力硬化层和贴壁自硬球点会变硬变厚，从而有效保护泄水口内壁以及隐形扩容槽内壁，从而有效保护二者不易被较大的水压冲毁，进而有效提高本堤坝强度，延长使用寿命。
(3)力硬化层和贴壁自硬球点外表面均涂设有LINE-X涂料涂层，使得二者表面具有强的抗拉抗摩擦的能力，进而有效保护二者表面不易在水压作用下被损坏，从而有效保护其内部的非牛顿流体材料不易泄漏，且涂层厚度为2-4mm。
(4)力硬化层表面为不平并光滑的设置，既能增大与水流的接触面积，从而使其内部的非牛顿流体受力面积更大，加速其变硬的速度，也能降低水流经过其表面时与力硬化层之间的摩擦力，且贴壁护套层和力硬化层均为弹性材料制成，使得在水压作用下，贴壁护套层能够发生贴合泄水口内壁的形变，同时贴壁护套层表面的力硬化层在水压作用下，在贴合泄水口内壁后会变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，进而达到保护泄水口内壁的作用。
(5)扩容气囊内部填充有内密实气体，内密实气体为脱氧空气，一方面内密实气体可以有效提高扩容气囊强度，从而有效保证隐形扩容槽内整体的强度以及承载力，使得本堤坝在正常排水的情况下，不会发生塌陷的情况，另一方面其脱氧的设置，即使其破裂，内密实气体被释放，内密实气体可以渗入进堤坝本体内细小缝隙中，进而降低内部的氧气浓度，从而有效破坏堤坝本体内微生物以及白蚁的生存环境，从而有效降低白蚁对堤坝强度的影响。
(6)内密实气体在扩容气囊内为压缩饱和填充，且其压缩率为1/3-1/2，进一步维持扩容气囊的强度。
(7)预解球包括内水汽共溶球，内水汽共溶球外端包裹有外包网层，内水汽共溶球外端固定连接有多个均匀分布的导水线，当洪水量巨大对本堤坝产生很大水压时，在水压作用下上承载裂层处会逐渐产生裂纹，并崩解，从而使得洪水渗入到下崩解层内，沿着导水线可定点集中聚集在内水汽共溶球处，使得内水汽共溶球被溶解，从而使得内水汽共溶球处产生孔洞，降低了下崩解层的强度，此时配合水压作用，下崩解层被冲毁断裂，使得水压直接作用下扩容气囊上，配合其内部内密实气体的挤压作用，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽被空出并与泄水口连通，从而实现泄水口的扩容，进而加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
(8)外包网层与导水线的连接点处固定连接有多个均匀分布内嵌溶点，内嵌溶点延伸至内水汽共溶球内侧。
(9)导水线为导水材料制成，便于引导前期渗入的洪水定点进入到内水汽共溶球处，内嵌溶点和内水汽共溶球均为水溶性材料与充气材料混合制成，遇水后内嵌溶点和内水汽共溶球被溶解的同时向外溢出大量的气体，内部溢出的气体的冲击力与外部水压相互配合，可以加速下崩解层的断裂，从而加速本堤坝扩容的速度。
附图说明
图1为本发明的正面的结构示意图；
图2为本发明的正视截面的结构示意图；
图3为图2中A处的结构示意图；
图4为本发明的预解球的结构示意图；
图5为本发明的内水汽共溶球正面的结构示意图。
图中标号说明：
1堤坝本体、2泄水口、3贴壁护套层、4力硬化层、51上承载裂层、52下崩解层、6隐形扩容槽、7贴壁自硬球点、8内水汽共溶球、9导水线、10外包网层、11内嵌溶点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，图中a表示水、b表示水底的泥土，一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，包括堤坝本体1，堤坝本体1底部嵌入至水底的泥土内，堤坝本体1中部开凿有多个均匀分布的泄水口2。
请参阅图2-3，泄水口2内壁设置有贴壁护套层3，贴壁护套层3两侧内部均设置有力硬化层4，堤坝本体1内部镶嵌有多个均匀分布的预崩解层，多个预崩解层分别位于多个泄水口2正下方，预崩解层包括上承载裂层51和下崩解层52，上承载裂层51位于下崩解层52上方，且上承载裂层51与下崩解层52固定连接，堤坝本体1内部固定还开凿有隐形扩容槽6，隐形扩容槽6内壁固定连接有多个均匀分布的贴壁自硬球点7，力硬化层4和贴壁自硬球点7均为弹性密封材料制成，且力硬化层4和贴壁自硬球点7内部均填充有非牛顿流体材料，在水压作用下，力硬化层4和贴壁自硬球点7会变硬变厚，从而有效保护泄水口2内壁以及隐形扩容槽6内壁，从而有效保护二者不易被较大的水压冲毁，进而有效提高本堤坝强度，延长使用寿命，力硬化层4和贴壁自硬球点7外表面均涂设有LINE-X涂料涂层，使得二者表面具有强的抗拉抗摩擦的能力，进而有效保护二者表面不易在水压作用下被损坏，从而有效保护其内部的非牛顿流体材料不易泄漏，且涂层厚度为2-4mm，力硬化层4表面为不平并光滑的设置，既能增大与水流的接触面积，从而使其内部的非牛顿流体受力面积更大，加速其变硬的速度，也能降低水流经过其表面时与力硬化层4之间的摩擦力，且贴壁护套层3和力硬化层4均为弹性材料制成，使得在水压作用下，贴壁护套层3能够发生贴合泄水口2内壁的形变，同时贴壁护套层3表面的力硬化层4在水压作用下，在贴合泄水口2内壁后会变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，进而达到保护泄水口2内壁的作用。
隐形扩容槽6内部还填充有扩容气囊，扩容气囊内部填充有内密实气体，内密实气体为脱氧空气，一方面内密实气体可以有效提高扩容气囊强度，从而有效保证隐形扩容槽6内整体的强度以及承载力，使得本堤坝在正常排水的情况下，不会发生塌陷的情况，另一方面其脱氧的设置，即使其破裂，内密实气体被释放，内密实气体可以渗入进堤坝本体1内细小缝隙中，进而降低内部的氧气浓度，从而有效破坏堤坝本体1内微生物以及白蚁的生存环境，从而有效降低白蚁对堤坝强度的影响，内密实气体在扩容气囊内为压缩饱和填充，且其压缩率为1/3-1/2，进一步维持扩容气囊的强度。
请参阅图4，下崩解层52内部镶嵌有多个预解球，预解球包括内水汽共溶球8，内水汽共溶球8外端包裹有外包网层10，内水汽共溶球8外端固定连接有多个均匀分布的导水线9，当洪水量巨大对本堤坝产生很大水压时，在水压作用下上承载裂层51处会逐渐产生裂纹，并崩解，从而使得洪水渗入到下崩解层52内，沿着导水线9可定点集中聚集在内水汽共溶球8处，使得内水汽共溶球8被溶解，从而使得内水汽共溶球8处产生孔洞，降低了下崩解层52的强度，此时配合水压作用，下崩解层52被冲毁断裂，使得水压直接作用下扩容气囊上，配合其内部内密实气体的挤压作用，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽6被空出并与泄水口2连通，从而实现泄水口2的扩容，进而加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患，外包网层10与导水线9的连接点处固定连接有多个均匀分布内嵌溶点11，内嵌溶点11延伸至内水汽共溶球8内侧，导水线9为导水材料制成，便于引导前期渗入的洪水定点进入到内水汽共溶球8处，内嵌溶点11和内水汽共溶球8均为水溶性材料与充气材料混合制成，遇水后内嵌溶点11和内水汽共溶球8被溶解的同时向外溢出大量的气体，内部溢出的气体的冲击力与外部水压相互配合，可以加速下崩解层52的断裂，从而加速本堤坝扩容的速度。
可以通过贴壁护套层3和力硬化层4的设置，在泄洪时的水压作用下，贴壁护套层3和力硬化层4能够发生贴合泄水口2内壁的形变并变硬，能够对水压产生一定的缓冲作用，有效提高本堤坝强度，延长使用寿命，同时在水压作用下，预崩解层逐渐崩解，扩容气囊炸裂，从而使得隐形扩容槽6被空出并与泄水口2连通，从而实现泄水口2的扩容，有效加大泄洪量，提高泄洪速度，缓解过多聚集的洪水对本堤坝造成的压力，从而有效避免本堤坝被冲毁的情况，降低安全隐患。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，包括堤坝本体（1），所述堤坝本体（1）中部开凿有多个均匀分布的泄水口（2），其特征在于：所述泄水口（2）内壁设置有贴壁护套层（3），所述贴壁护套层（3）两侧内部均设置有力硬化层（4），所述堤坝本体（1）内部镶嵌有多个均匀分布的预崩解层，多个所述预崩解层分别位于多个泄水口（2）正下方，所述预崩解层包括上承载裂层（51）和下崩解层（52），所述上承载裂层（51）位于下崩解层（52）上方，且上承载裂层（51）与下崩解层（52）固定连接，所述下崩解层（52）内部镶嵌有多个预解球，所述堤坝本体（1）内部固定还开凿有隐形扩容槽（6），所述隐形扩容槽（6）内壁固定连接有多个均匀分布的贴壁自硬球点（7），所述隐形扩容槽（6）内部还填充有扩容气囊；
所述力硬化层（4）和贴壁自硬球点（7）均为弹性密封材料制成，且力硬化层（4）和贴壁自硬球点（7）内部均填充有非牛顿流体材料；
所述力硬化层（4）和贴壁自硬球点（7）外表面均涂设有LINE-X涂料涂层，且涂层厚度为2-4mm；
所述力硬化层（4）表面为不平并光滑的设置，且贴壁护套层（3）和力硬化层（4）均为弹性材料制成；
所述扩容气囊内部填充有内密实气体，所述内密实气体为脱氧空气；
所述内密实气体在扩容气囊内为压缩饱和填充，且其压缩率为1/3-1/2。
2.根据权利要求1所述的一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，其特征在于：所述预解球包括内水汽共溶球（8），所述内水汽共溶球（8）外端包裹有外包网层（10），所述内水汽共溶球（8）外端固定连接有多个均匀分布的导水线（9）。
3.根据权利要求2所述的一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，其特征在于：所述外包网层（10）与导水线（9）的连接点处固定连接有多个均匀分布内嵌溶点（11），所述内嵌溶点（11）延伸至内水汽共溶球（8）内侧。
4.根据权利要求3所述的一种水利工程用自扩容型防堵排洪堤坝，其特征在于：所述导水线（9）为导水材料制成，所述内嵌溶点（11）和内水汽共溶球（8）均为水溶性材料与充气材料混合制成。
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