CN205530103U - 堤坝超标准洪水的分洪管带群 - Google Patents

Abstract

堤坝超标准洪水的分洪管带群，属于堤坝分洪水利工程技术领域。当遇到超标准洪水时，能够分洪防止堤防不决口；且结构简单、定型设计生产、运输方便、建造快捷、造价低。包括进口U型槽、笼式拦污栅、HDPE拍门、分洪管身、出口U型槽、刚性骨架人工合成材料的输水带、土工合成材料的护坦、沙袋消力坎、彩条布沙袋防冲段，相同管径的分洪管身连同刚性骨架人工合成材料的输水带等距并列布置，按需构成同一分洪点的分洪管带群。该分洪管群沿两岸分散布置，可向任何地点的农田临时可控分洪，不永久占用耕地，无需专门滞洪区，避免集中分洪带来灭顶之灾、避免高投入全线抗洪，可拆装、可组合的分洪管带群在抗洪抢险需分洪时可快速组建，使用管理方便。

Description

堤坝超标准洪水的分洪管带群

技术领域

本实用新型属于堤坝分洪水利工程技术领域，具体涉及一种堤坝超标准洪水的分洪管带群。

背景技术

目前在土质堤坝上分洪(泄洪)建筑物形式有分洪闸、过水土坝、坝下埋管、竖井式溢洪道、虹吸式溢洪道及人为决堤分洪。在较低的江河堤坝上，由于上下游水头差较小，虹吸式溢洪道压流优势不明显。为了达到相应分洪量必加大虹吸式溢洪道断面，造价也必高，此外分洪量与作用水头H的1/2次方成正比，遇超标准洪水超泄能力低，不宜选用；坝下埋管、竖井式溢洪道也存在超泄能力低、造价高的缺点，不宜选用；钢筋混凝土护砌的过水土坝，对于较低堤坝，抬高堰顶高程布置成过水土坝，堰上水头小单宽分洪流量有限，必增加堰宽总体造价必高，如果降低堰顶高程增加堰上水头就必需设闸门挡水且泄槽短，它接近分洪闸结构；开敞式钢筋混凝土分洪闸分洪量与堰上水头H的3/2次方成正比，具有超泄能力，目前它是最理想的选择。

但是，目前具有分洪闸的江河堤防，不适合采用小的分洪闸分散布置，因为寒区增加的是造价高的挡土墙，所以在寒区往往是集中布置分洪，分洪集中就不能直接向农田分洪，需要有合适的湖泊、泡泽或是低洼地作为滞洪区，还得修建滞洪区围堤；为增加分洪流量降低分洪闸造价，分洪闸堰顶高程要布置低一些，就形成基础深埋的结构布置，因而也就存在渗透破坏隐患、冻害、老化的问题；分洪闸必须设置固定的工作闸门与启闭机还得需要检修闸门，为此配备工作桥与检修桥，因为阻断交通必要时还需建交通桥，造价高昂，并需要专人养护与管理闸门、启闭机；集中分洪的分洪闸尾水需要渠、沟或河等永久的分洪道，分洪闸、围堤工程不单造价高还永久地占有大量的土地资源；修建现有开敞式钢筋混凝土分洪闸建筑周期长，突发洪水时不能临时修建；而且钢筋混凝土分洪闸启动的概率低，一旦启动分洪，分洪的历时短，使用机会少，大量的江河堤防需修建分洪闸的数量太大，这在经济上往往也受到限制。上游山区河流的暴涨暴落短距离河道设置分洪闸不经济，遇超标准洪水必决堤，而造价高昂的分洪闸保护的区域价值却小也不宜修建分洪闸，无分洪闸的堤防遇到超标准洪水全线抗洪，只能投入大量的人员沿线进行修建临时子堤挡水，随着水位降落还要及时拆除，防止母堤滑坡，遇到不可抗拒的特大洪水一旦发生决口，不可控的大量洪水集中涌出肆虐，损失惨重，这种情况时有发生，如果人为决堤分洪，不可 控的集中洪水造成的损失也会很大，而且，一旦决口堤内外一片汪洋，这时取土堵口不单造价高也并非易事。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种堤坝超标准洪水的分洪管带群，当遇到超标准洪水时，能够分洪防止堤坝漫顶决口；且结构简单、分洪过后恢复耕地、不永久占用耕地、运输方便、建造快捷，可沿两岸分散分洪，使用管理方便、造价低，既可以代替不经常启用的分洪闸还可以作为汛期分洪保堤坝的抢险措施。

实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本实用新型的堤坝超标准洪水的分洪管带群，所述分洪管带群包括若干个分洪管带，所述若干个分洪管带均包括进口U型槽、笼式拦污栅、HDPE拍门、分洪管身、出口U型槽、刚性骨架人工合成材料的输水带、两级土工合成材料的消力池护坦、两级沙袋消力坎及彩条布沙袋防冲段；

所述两级土工合成材料的消力池护坦分别是一级土工合成材料的消力池护坦和二级土工合成材料的消力池护坦，所述两级沙袋消力坎分别是一级沙袋消力坎和二级沙袋消力坎，所述笼式拦污栅放置在进口U型槽内，所述HDPE拍门放置在笼式拦污栅内，HDPE拍门固定在分洪管身进口端，所述分洪管身水平设置在堤坝上部，且分洪管身进口端位于进口U型槽与笼式拦污栅内，分洪管身的出口端设有出口U型槽，所述刚性骨架人工合成材料的输水带的入口端与分洪管身6出口端相连，刚性骨架人工合成材料的输水带的出口端放置在所述堤坝下游坡上并布置在一级土工合成材料的消力池护坦上，所述一级土工合成材料的消力池护坦平铺在滩涂或田地上，一级土工合成材料的消力池护坦上游端放置在堤坝下游坡上，一级土工合成材料的消力池护坦下游端与一级沙袋消力坎相连，所述二级土工合成材料的消力池护坦上游与一级沙袋消力坎相连，二级土工合成材料的消力池护坦平铺在滩涂或田地上，二级土工合成材料的消力池护坦下游与二级沙袋消力坎相连，所述彩条布沙袋防冲段平铺在滩涂或田地上，彩条布沙袋防冲段上游端与二级沙袋消力坎相连，所述一级沙袋消力坎与刚性骨架人工合成材料的输水带相邻设置，所述分洪管带群内的所有分洪管身均等间距并列设置，分洪管带群内的所有刚性骨架人工合成材料的输水带均并列等间距布置。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

针对现有的不经常启用的钢筋混凝土分洪闸建造周期长、造价高、分洪集中、永久占用耕地，并且还需要严格滞洪区条件限制的特点及无分洪闸的堤防全线抗洪且决口不可控 的特点，实用新型了堤坝超标准洪水的分洪管带群；当遇到超标准洪水时，采用本实用新型的技术方案能够可控分洪，防止堤防不决口。此外，本实用新型还具有不永久占用耕地、可分散分洪、结构简单、定型设计与生产、运输方便、建造快捷、使用管理方便、造价低的特点，适用于任何地点可控分洪，也适用于抗洪抢险中。上述有益效果具体表现在：

1、通过控制分洪管身内腔直径从而限制了分洪管身分洪流量。分洪管身与刚性骨架人工合成材料的输水带形成有压流增加分洪量，减少分洪管身管径，可以降低分洪管身工程量。

2、笼式拦污栅保证刚性骨架人工合成材料的输水带以及土工合成材料过水安全，增加价格低廉的刚性骨架人工合成材料的输水带，土工合成材料对整体造价影响不明显。

3、分洪管身布置在堤坝顶部，分洪管身的长度短，增加的是价格低廉的刚性骨架人工合成材料的输水带，不单造价低而且施工容易，增加分洪管身与刚性骨架人工合成材料的输水带数量，小管径、长度较短的分洪管身工程量增加不明显，为设置多个按需任意组合、分散布置分洪管身与刚性骨架人工合成材料的输水带提供条件，也为采用HDPE拍门提供条件，分洪管身埋入堤坝内不影响交通，对有交通要求的堤坝极大降低造价。

4、安装在分洪管身进口端的HDPE拍门控制分洪，由于HDPE拍门水深小，出现故障容易处理，可以不设检修闸门与检修桥，由于启闭力小，人力可以拉起及关闭HDPE拍门，无需启闭机也就不用建工作桥，极大降低工程造价，使用管理方便，采用没有回收价值的轻质HDPE拍门造价低又防盗、抢险时运输、临时组建方便。

5、刚性骨架人工合成材料的输水带代替管把水输送到下游消力池；消能防冲采用土工合成材料做护坦。分洪期过后取下刚性骨架人工合成材料的输水带，土工合成材料恢复耕地。通过笼式拦污栅、HDPE拍门、分洪管身、刚性骨架人工合成材料的输水带以及土工合成材料相互依赖构成消能防冲的新型结构布置；形成可拆装、可组合的新型分洪建筑物；这样本实用新型就实现了采用轻型材质运输方便、拆建快捷，无固定闸门、无启闭机、非分洪期无人值守维护、无冻害、无隐患、不永久占有耕地、可分散可组合、可控向农田分洪、造价低的目标；也实现了不具备建分洪闸或者没有分洪闸的堤坝也可以可控分洪保堤坝的目标；本实用新型既可以代替不经常启用的分洪闸还可以作为汛期分洪保堤坝的抢险措施；本实用新型的材料组合、结构布置形式、拆装与组合性的创新突破了现有土质堤坝上的分洪形式。

6、本实用新型把彩条布、刚性骨架人工合成材料的输水带、土工合成材料及Pe、Pvc或Pp材质的分洪管身以及彩条布沙袋防冲段应用到堤坝超标准洪水的分洪建筑物上，由 于堤坝分洪的重现期几年到几十年，每次分洪时间几天到几十天受日照时间短，这些材料不会发生老化、强度改变，这些材料可以重复利用。

7、本实用新型的分洪管带群，将多个等管径的分洪管带并列布设构成分洪管带群，以满足总分洪流量的需要，多个分洪管带按需组合、等距分散布置，达到限制单宽流量目的，消能容易，使采用土工合成材料进行消能防冲并向农田临时分洪不永久占有耕地成为可行，抢险可以现场快速组装，通过增加管带数量也解决了分洪管身与刚性骨架人工合成材料的输水带有压流超泄能力低的问题。分洪管带群可沿两岸可分散布置，它增加的仅仅是消能防冲边侧的土工合成材料，对造价影响微乎其微，突破现有分洪需要专门滞洪区的限制，并既实现了向农田临时分洪不永久占用耕地、任何地点可控分洪以及分散分洪的目标，同时还避免了集中分洪带来灭顶之灾，从而避免了全线抗洪。综上，本实用新型通过材料组合、新型结构布置，形成可拆装、可组合的新型分洪建筑物，用于抗洪抢险分洪保堤坝。

本实用新型涉及的“超标准洪水”对于达到规划设计标准的堤坝是指超过堤坝校核洪水的标准，对于未达到规划设计标准的堤坝是指超过其现有的最高洪水标准。本实用新型涉及的“堤坝”针对10m以下的江河堤防或渠首拦河坝。涉及到的江河是非山区暴涨河流。

附图说明

图1是本实用新型的堤坝超标准洪水的分洪管带群的主视图；

图2是图1的A处局部放大图；

图3是图1的B处局部放大图；

图4是图1的俯视图。

其中，堤坝1、子堤2、进口U型槽3、笼式拦污栅4、HDPE拍门5、分洪管身6、出口U型槽7、刚性骨架人工合成材料的输水带8、一级土工合成材料的消力池护坦9-1、二级土工合成材料的消力池护坦9-2、一级沙袋消力坎10-1、二级沙袋消力坎10-2、彩条布沙袋防冲段11。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

具体实施方式一：如图1～图4所示，本实施方式的堤坝超标准洪水的分洪管带群，所述分洪管带群包括若干个分洪管带，所述若干个分洪管带均包括进口U型槽3、笼式拦 污栅4、HDPE拍门5、分洪管身6、出口U型槽7、刚性骨架人工合成材料的输水带8、两级土工合成材料的消力池护坦、两级沙袋消力坎及彩条布沙袋防冲段11；

所述两级土工合成材料的消力池护坦分别是一级土工合成材料的消力池护坦9-1和二级土工合成材料的消力池护坦9-2，所述两级沙袋消力坎分别是一级沙袋消力坎10-1和二级沙袋消力坎10-2，所述笼式拦污栅4放置在进口U型槽3内，所述HDPE拍门5放置在笼式拦污栅4内，HDPE拍门5固定在分洪管身6进口端，所述分洪管身6水平设置在堤坝1上部，且分洪管身6进口端位于进口U型槽3与笼式拦污栅4内，分洪管身6的出口端设有出口U型槽7，所述刚性骨架人工合成材料的输水带8的入口端与分洪管身6出口端相连，刚性骨架人工合成材料的输水带8的出口端放置在所述堤坝1下游坡上并布置在一级土工合成材料的消力池护坦9-1上，所述一级土工合成材料的消力池护坦9-1平铺在滩涂或田地上，一级土工合成材料的消力池护坦9-1上游端放置在堤坝1下游坡上，一级土工合成材料的消力池护坦9-1下游端与一级沙袋消力坎10-1相连，所述二级土工合成材料的消力池护坦9-2上游与一级沙袋消力坎10-1相连，二级土工合成材料的消力池护坦9-2平铺在滩涂或田地上，二级土工合成材料的消力池护坦9-2下游与二级沙袋消力坎10-2相连，所述彩条布沙袋防冲段11平铺在滩涂或田地上，彩条布沙袋防冲段11上游端与二级沙袋消力坎10-2相连，所述一级沙袋消力坎10-1与刚性骨架人工合成材料的输水带8相邻设置，所述分洪管带群内的所有分洪管身6均等间距并列设置，分洪管带群内的所有刚性骨架人工合成材料的输水带8均并列等间距布置。

具体实施方式二：如图1及图4所示，具体实施方式一所述的堤坝超标准洪水的分洪管带群，所述分洪管身6及刚性骨架人工合成材料的输水带8内腔直径均采用下述公式计算：

式中：d——为分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8内腔直径，m；

Q——为分洪点的分洪管带群流量，m³/s；

π——为圆周率；

μ_c——为分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8流量系数；

n——为分洪管带群的分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8数量；

g——为重力加速度，m²/s；

H、H₀——分别为不包括行近流速水头和包括行近流速水头的作用水头；

λ——为分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8沿程阻力系数；

l——为分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8计算段长度，m；

∑ζ——为分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8计算段中总损失系数之和；

α——为动能修正系数；

V₀——为行近流速，m/s。

具体实施方式三：如图1及图4所示，具体实施方式一或二所述的堤坝超标准洪水的分洪管带群，所述分洪管带群的每相邻两个分洪管身6的间距采用下述公式计算：

B＝d+2L_ktg(β) 式四

式中：B——为分洪管带群内每相邻两个分洪管身6轴线距离，m；

d——为分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8内腔直径，m；

L_k——为一级土工合成材料的消力池护坦9-1长度，m；

β——为扩散角。

具体实施方式四：如图1及图4所示，具体实施方式一所述的堤坝超标准洪水的分洪管带群，所述一级土工合成材料的消力池护坦9-1及二级土工合成材料的消力池护坦9-2的长度L_k、所述一级沙袋消力坎10-1及二级沙袋消力坎10-2的高度c均采用如下公式计算；

L_k＝(0.7～0.8)L_j 式九

L_j＝9.5(Fr_c-1)h_c 式十

式中：c——为一级沙袋消力坎10-1高度或二级沙袋消力坎10-2高度，m；

h_c——为一级土工合成材料的消力池护坦9-1跃后水深或二级土工合成材料的消力池护坦9-2跃后水深，m；

σ——为一级沙袋消力坎10-1安全系数或二级沙袋消力坎10-2安全系数；

m——为一级沙袋消力坎10-1水流流量系数或二级沙袋消力坎10-2水流流量系数；

q——为分洪点的单宽流量，m³/s.m，

q₁、q₂——分别为分洪点的刚体骨架人工合成材料的输水带8出口单宽流量、一级沙袋消力坎10-1单宽流量，m³/s.m；其中：计算一级土工合成材料的消力池护坦9-1的L_k及一级沙袋消力坎10-1的c采用q₁，计算二级土工合成材料的消力池护坦9-2的L_k及二级沙袋消力坎10-2的c采用q₂；

h_c——为分洪点的刚性骨架人工合成材料的输水带8出口收缩断面水深或一级沙袋消力坎10-1收缩断面水深，m；

Fr_c——为刚性骨架人工合成材料的输水带8出口收缩断面弗汝德数或一级沙袋消力坎10-1后收缩断面弗汝德数；

E₀——为以下游分洪地为基准面的分洪管身6或刚性骨架人工合成材料的输水带8上游总能头，m；

——为一级沙袋消力坎10-1或二级沙袋消力坎10-2流速系数；

L_k——为一级土工合成材料的消力池护坦9-1长度或二级土工合成材料的消力池护坦9-2长度，m；

L_j——为一级土工合成材料的消力池护坦9-1自由水跃跃长或二级土工合成材料的消力池护坦9-2自由水跃跃长，m；

Q——为分洪点的分洪管带群流量，m³/s；；

B——为分洪管带群内每相邻两个分洪管身6轴线距离，m。

具体实施方式五：如图1及图4所示，具体实施方式一所述的堤坝超标准洪水的分洪管带群，所述彩条布沙袋防冲段11长度采用下公式计算；

式中：L_p——为彩条布沙袋防冲段11长度，m；

K——为彩条布沙袋防冲段11末端基土稳定边坡系数；

q₃——为二级沙袋消力坎10-2单宽流量，m³/s.m；

ΔH——为堤坝1上下游水头差，m；

α₀——为二级沙袋消力坎10-2末端的流速分布的动能修正系数；

z——为二级沙袋消力坎10-2末端的流速分布最大流速的位置高度，m；

h——为二级沙袋消力坎10-2末端水深，m；

h_t——为分洪处下游水深，m；

r_s、r——分别为彩条布沙袋防冲段11末端基土和水的容重，KN/cm³；

d_s——为d_s50的彩条布沙袋防冲段11末端基土粒径，cm；

B_c2——为二级沙袋消力坎10-2的宽度，m；

Q——为分洪点的分洪管带群流量，m³/s。

本实用新型的应用：当洪水越过预定水位进入防汛时，先安装笼式拦污栅4(为钢筋铁丝网)，HDPE拍门5，水位达到相应警戒水位，在堤坝1上修建子堤2挡浪、挡水，同时安装刚性骨架人工合成材料的输水带8(所述刚性骨架为钢筋铁丝网等固体作成内径与分洪管身6内径相同的骨架)，所述人工合成材料为帆布衬胶、不透水布、厚塑料薄膜或复合土工膜)。把两级土工合成材料的消力池护坦、两级沙袋消力坎及彩条布沙袋防冲段11范围内的庄稼压倒或铲除，铺设土工合成材料的消力池护坦、两级沙袋消力坎及彩条布沙袋防冲段11，把消能防冲材料上部用铁丝网(或绳网)罩住(或者底部由下至上布设彩条布+无纺布+绳网)，一级沙袋消力坎10-1的沙袋用铁丝网(或绳网)罩上，每隔2～5m打木桩稳固，二级沙袋消力坎10-2仅用沙袋即可。根据需要拉起HDPE拍门5绳索开启部分或全部闸门分洪，分洪时有人值守，遇到异常情况及时关门，当来水减少、水位降落，闸门开度也减少，或者关闭部分闸门，来流量达到安全时全部关闭闸门。

汛期过后取下笼式拦污栅4、HDPE拍门5、刚性骨架人工合成材料的输水带8，及时清理两级土工合成材料的消力池护坦、两级沙袋消力坎及彩条布沙袋防冲段11，恢复耕地。进口U型槽3用塑料薄膜及沙袋土体封堵并做好护砌，防止过流破坏堤坝1，如果分洪管身6采用Pe、Pvc或Pp化工管，分洪管身6的出口U型槽7也应封堵防紫外线照射，防止分洪管身6老化。如果堤坝1防洪规划在未修建子堤前就分洪，按照规划参照以上步骤进行分洪。

抗洪抢险临时分洪管身6与刚性骨架人工合成材料的输水带8的工作过程：如果水深较小或者无HDPE拍门，采用铁丝网绑在分洪管身6进口端作为笼式拦污栅4，用沙袋+无纺布+铁丝挡土防冲代替进口U型槽3，分洪管身6伸出下游堤坡代替分洪管身6的出口U型槽7，如果需要停止分洪，在笼式拦污栅4前放彩条布压沙袋代替HDPE拍门5，其它同上。

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

Claims (1)

1.一种堤坝超标准洪水的分洪管带群，其特征在于：所述分洪管带群包括若干个分洪管带，所述若干个分洪管带均包括进口U型槽(3)、笼式拦污栅(4)、HDPE拍门(5)、分洪管身(6)、出口U型槽(7)、刚性骨架人工合成材料的输水带(8)、两级土工合成材料的消力池护坦、两级沙袋消力坎及彩条布沙袋防冲段(11)；

所述两级土工合成材料的消力池护坦分别是一级土工合成材料的消力池护坦(9-1)和二级土工合成材料的消力池护坦(9-2)，所述两级沙袋消力坎分别是一级沙袋消力坎(10-1)和二级沙袋消力坎(10-2)，所述笼式拦污栅(4)放置在进口U型槽(3)内，所述HDPE拍门(5)放置在笼式拦污栅(4)内，HDPE拍门(5)固定在分洪管身(6)进口端，所述分洪管身(6)水平设置在堤坝(1)上部，且分洪管身(6)进口端位于进口U型槽(3)与笼式拦污栅(4)内，分洪管身(6)的出口端设有出口U型槽(7)，所述刚性骨架人工合成材料的输水带(8)的入口端与分洪管身(6)出口端相连，刚性骨架人工合成材料的输水带(8)的出口端放置在所述堤坝(1)下游坡上并布置在一级土工合成材料的消力池护坦(9-1)上，所述一级土工合成材料的消力池护坦(9-1)平铺在滩涂或田地上，一级土工合成材料的消力池护坦(9-1)上游端放置在堤坝(1)下游坡上，一级土工合成材料的消力池护坦(9-1)下游端与一级沙袋消力坎(10-1)相连，所述二级土工合成材料的消力池护坦(9-2)上游与一级沙袋消力坎(10-1)相连，二级土工合成材料的消力池护坦(9-2)平铺在滩涂或田地上，二级土工合成材料的消力池护坦(9-2)下游与二级沙袋消力坎(10-2)相连，所述彩条布沙袋防冲段(11)平铺在滩涂或田地上，彩条布沙袋防冲段(11)上游端与二级沙袋消力坎(10-2)相连，所述一级沙袋消力坎(10-1)与刚性骨架人工合成材料的输水带(8)相邻设置，所述分洪管带群内的所有分洪管身(6)均等间距并列设置，分洪管带群内的所有刚性骨架人工合成材料的输水带(8)均并列等间距布置。