CN205804270U - 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及防灾减灾技术领域。本实用新型包括土质堤防（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）、土质拦河坝（9），土工合成材料防护多级自溃土堤（5‑Ⅰ）底部连接土工合成材料护面土质分洪堤（4‑Ⅰ），土工合成材料防护多级自溃土堤（5‑Ⅱ）底部连接土工合成材料护面土质分洪坝（4‑Ⅱ），土工合成材料防护多级自溃土堤（5‑）底部连接堆石坝（8），绳系无纺布格带（12）置于冲沟（11）内，绳系无纺布锁滩田穿带（13）贯穿于泄洪滩地（2‑2）下游，本实用新型的防灾减灾工程措施结构简单、不永久占地、造价低廉。

Description

多级自溃封闭式渠首工程

技术领域

本发明属于属于水利工程渠首工程及防灾减灾技术领域，具体涉及多级自溃封闭式渠首工程。

背景技术

2015年9月10日日本4米高的堤防发生溃堤，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，一旦发生灾难性的溃堤坝涌浪会造成人员伤亡与财产损失的灭顶之灾，超过规范规定的或超过工程所能承受的超标准洪水还会造成渠首工程水毁灾害，目前世界通行的渠首工程设计是按照工程等级确定洪水标准，有限洪水标准的渠首工程无法抵御无限的超标准洪水，经济发达的日本修建更高标准更高的堤防，仍然发生溃堤，高堤防发生溃堤就是灾难性的，所以，超标准洪水渠首工程的闸堤坝水毁是一种工程性的自然灾害，它是世界性的难题。渠首工程水毁灾害，它是渠首工程的进水闸、拦河闸、冲砂闸、壅水坝、拦河非溢流坝、两岸江河堤防水毁造成的直接工程损失，水毁产生涌浪摧毁下游河道上的桥梁、水库、渠首工程水毁或堤防溃决造成的直接工程损失与间接损失，渠首工程两岸上下游江河堤防溃决涌浪灭顶洪水沿途的人畜、摧毁民房、工厂、矿厂、道桥、水利设施、淹没农田、沙化农田造成的直接工程损失与间接损失，渠首工程水毁影响工农业供水造成间接损失以及临时供水投入的损失，一座渠首工程水毁轻则几十万元，重则几百万元至数千万元的直接与间接的经济损失，甚至造成严重的人员伤亡，由于渠首工程众多遇到洪水年份给国家造成的不仅是巨额的经济损失及人员伤亡。

按目前技术条件，解决渠首工程水毁的问题面临设计与防汛两方面难题。防汛面临的难题：目前采用修子堤、设滞洪区、人为决口、任其自然决口的应对超标准洪水的防汛抢险方法，它面临如下技术难题，修子堤面临的难题是，随着各国经济发展对水稻需求增加，渠首工程数量增加、标准在提高、堤坝越修越高，较高的堤防溃决就如日本溃堤产生灭顶之灾，在高水位危险工况下运行管涌、滑坡、崩岸的险情频发，如果险情不能被及时发现与排除必然溃决，一旦发生堤坝溃决就是灾难性的，在汛前加高堤坝或抢险时修子堤抗击超标准洪水，泄洪建筑物泄洪流量与上游水位就超出设计标准，消能防冲设施可能破坏，严重就会引起泄洪建筑物水毁进而引发进水闸水毁，混凝土泄洪建筑物、引水建筑物水毁建筑物本身的损失远远超出土质堤坝溃决，而且影响当年灌溉，带来间接损失；新建的堤坝没有经历高水位浸水沉实，如果频频出现管涌、滑坡险情，再修子堤抗洪，极有可能引发堤坝溃决；分洪的难题是，目前大型江河分洪设计是采用分洪闸（或人为破堤）向滞洪区集中分洪，分洪道是永久性非耕地的工程占道，一旦分洪，滞洪区面临沙化、沼泽化、滞洪区损失惨重，对于不具备建分洪区的中小型河流，破堤集中分洪存在不可控的问题，集中分洪还可能导致水土流失，因集中分洪导致水力冲刷，在水力冲刷作用下分洪滩田上植被、农作物被冲刷破坏，抗冲能力降低，土壤被冲刷形成“水打沟”，进一步演化成较深的沟道，较深的沟道造成附近土壤中水分流失，土壤水分流失导致沟道附近的土壤植被、农作物无法生长，造成滩田荒漠化，滩田荒漠化抗冲能力低又加剧冲沟扩展，水土流失如此恶性循环不但蚕食滩田还会危及上游建筑物的安全，所以目前技术条件不宜直接面向农田分洪，因为现在泄洪建筑物均采用造价高昂的一劳永逸的混凝土建筑物，必需选取大的单宽流量以降低工程造价，否则斥巨资修建不经常使用的混凝土分洪建筑物不经济，但是大的单宽流量必然给农田造成冲蚀沟，冲蚀沟甚至演化成一条曲曲弯弯河沟，曲曲弯弯摆动的河沟蚕食大量良田，还得耗巨资治沟防止水土流失，陷入破坏环境的恶性工程循环之中，建滞洪区条件苛刻、造价又太高。

渠首工程设计面临的技术难题：封闭式渠首工程的难题，橡胶坝渠首工程遇到较小超标准洪水阻水小，在南方被广泛应用，在寒区橡胶坝应用受到限制，拦河闸式渠首工程阻水小造价高，在经济比较发达国家被普遍采用，在河道被缩窄的河道上的拦河闸式渠首工程仍然会发生水毁，印度式闸坝结合渠首工程因为造价低在寒区与发展中国家被广泛应用，但遇到超标准洪水壅水坝阻水，在日本已拆除淘汰该型渠首工程建拦河闸式渠首，我国闸坝结合式渠首工程众多，如果拆除淘汰将是巨额的投入，这也是难题；由于渠首工程的防洪标准低，遇到超标准洪水的几率大，发生渠首工程水毁灾害概率大。开敞式渠首工程的难题是，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，用石量大造价太高，如何利用现有工程进行改造也是难题。渠首工程洪水标准选取的难题是，单纯灌溉的渠首工程，按规范以灌溉面积确定渠首工程的洪水标准是合理的，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，渠首工程洪水标准高，但是低标准的堤防发生水毁也存在引起渠首工程水毁的风险；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。

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无法解决无限的超标准洪水工程水毁的问题；采用土石结构堤坝抵御超标准洪水，在结构上不可行；采用钢筋混凝土、砼结构抵御超标准洪水在结构上不可行、经济上不合理，还受社会、环境限制。按照现行设计理论、现行技术规范、现行建筑结构无法解决的以上一系列难题。

利用叶兴的泄洪滩地水毁机理建立超标准洪水防灾减灾理论，依据该理论构建具有向农田、滩地非常分洪的防灾减灾工程措施的渠首工程，进行破解以上一系列难题。

发明内容

本发明的目的:提供多级自溃封闭式渠首工程，它具有渠首工程超标准洪水的防灾减灾功能、结构简单、造价低廉；为解决超标准洪水渠首工程水毁造成巨额经济损失与人员伤亡的世界性难题提供一种新型渠首工程结构。

本发明适用于渠首工程超标准洪水防灾减灾，适用于渠首工程、水库、堤防、设计与防汛联合防灾减灾，适用于超标准洪水堤外农田分洪的渠首工程设计与防汛，适用于超标准洪水滩地分洪的渠首工程设计与防汛，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，其特征在于它包括：泄洪滩地、土工合成材料护面土质分洪堤坝、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、绳系无纺布锁滩田穿带；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分洪农田分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，土工合成材料护面土质分洪堤布置于堤防上；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渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，堆石坝位于副河道上；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渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，土工合成材料护面土质分洪坝位于泄洪滩地上；由绳系无纺布格带、绳系无纺布锁滩田穿带构成渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施，渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施、渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施构成渠首工程超标准洪水防灾减灾工程措施。

为了进一步实现以上的目的，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，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质消力池边堤，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，两道带化纤绳套的无纺布内植树、种草或农作物。

为了进一步实现以上的目的，绳系无纺布锁滩田穿带它包括：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，两道带化纤绳套的无纺布内植树、种草或农作物。

有益效果

本发明核心技术：面向滩田分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施与渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施，本发明有如下具体优点。

1.本发明面向滩田分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾工程措施给任何形式的渠首工程都赋予可以改造利用的新价值，它为形成新型的渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论，提供一种技术可行、经济合理的结构支撑，填补渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论的空白。

2.本发明的渠首工程超标准洪水防灾减灾的社会经济效益，采用廉价的土工合成材料作为渠首工程防灾减灾工程措施，以较小的投入可以防止或减少巨额渠首工程水毁灾害与防止人畜惨遭灭顶，社会经济效益巨大；多级自溃土质堤坝以及分散分洪，小洪小自溃向农田分洪，利用短期农田行洪不绝产却改善土壤随之是连年丰收的特点，化小洪为利；大洪水逐级自溃分洪与分散分洪，化大洪为涝，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，避免抢险队伍陷入险境，而且长时间农田行洪尽管当年绝产却改善土壤随之是连年丰收。遇到超标准洪水向农田分洪保堤坝，仅仅需要少量专业人员管护，无需大量人员修子堤抗洪抢险，后勤补给容易解决，避免众多人员的抢险队伍陷入险境、绝境，它既解决了抢险部队安全的问题，也解决抢险缺劳力问题，如果不出现意外险情，分洪没对国土安全构成威胁就无需动用军队，按计划水位分洪，当地政府可以有计划组织撤离居民，对于暴涨河流还可以利用水位自动报警系统提前预警撤离，自动溃堤通过多级自溃，也能让人畜有逃生机会。

3.本发明的非常分洪措施优缺点与特性：优点是，向分洪农田分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施具有无限的分洪能力，它解决用有限的洪水标准无法解决无限超标准洪水渠首工程水毁的设计与防汛难题；向副河道分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施既可以分泄常遇洪水又可以分泄超标洪水，解决渠首设计与改造近远期结合与洪水标准的难题，还可以充分利用现有工程；向泄洪滩地分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，解决渠首工程束窄河道阻水问题；通过非常分洪解决泄洪建筑物水毁的技术难题，通过非常分洪保堤坝解决堤坝溃决的技术难题；通过非常分洪保堤坝解决修子堤抗洪的技术难题，通过分散可控非常分洪保堤坝解决分洪滞洪区沙化、沼泽化的技术难题的技术难题也减少建滞洪区的社会问题；通过非常分洪解决封闭式渠首工程、开敞式渠首工程的技术难题；通过非常分洪解决洪水标准选择的难题。缺点是，启用后受紫外线照射易老化，一旦启动不经久耐用的防灾减灾措施还需要鉴定废留，但是超标准洪水启动概率小加之其价廉可以弥补这个缺点；本发明向滩田分洪与超标准洪水会引起滩田冲刷，需要及时恢复，它对管理维护要求高，但是产生的冲刷远远小于堤坝溃决产生的冲刷，维护费用也远远小于堤坝溃决损失，超标准洪水启动概率小这个缺点更微不足道。

4.本发明的防灾减灾工程措施的结构、材料优点：它克服现在钢筋混凝土、砼、石结构遇到超标准洪水发生水毁、水毁恢复难、严重影响生产、造成巨大直接间接损失的缺点，本发明采用有利于生态恢复的、不永久占有土地资源、不破坏环境、管理方便、建造简易、造价低的土工合成材料构成向农田分洪的防灾减灾工程措施，利用超标准洪水发生概率低的特点，一旦发生自溃分洪，损失的仅仅是土方与廉价土工合成材料，还可以快速恢复生产，极大地降低超标准洪水的直接与间接损失，还可以充分利用现有工程进行改造。

5.本发明的多级自溃封闭渠首工程可以解决现行的规范洪水标准的难题，现行规范的洪水标准侧重灌溉效益，立足于渠首工程主体工程水毁后间接损失考量，本发明在现有规范的洪水标准基础上增加防灾减灾设计，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，采用的超标准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，弥补现在渠首工程设计的洪水标准确定的难题。

6.本发明的非常分洪措施的优点：向农田分洪的非常分洪措施，可控堰上水头的可控分洪，洪水消退封堵容易，避免溃堤涌浪造成毁灭性灾难及汛后及时恢复生产生活，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。本发明的向副河道分洪的非常分洪措施，充分利用现有堆石坝分洪，利用分洪滩田水毁机理，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。向滩地分洪的非常分洪措施，避免溃坝涌浪造成下游毁灭性灾难，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，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；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。

7.本发明的渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施，利用生态植被解决分洪滩田水土流失与河流改道的问题，还解决非常分洪占用耕地的问题，绳系无纺布格带治沟，绳系无纺布锁滩田穿带，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经济合理。

8.本发明对于发电、灌溉综合利用的渠首工程，可以提高发电、灌溉水头。

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、绳系无纺布锁滩田穿带示意图。

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：近远期结合渠首工程改造与防灾减灾设计实施例，A具有泄洪滩地的堆石坝开敞式渠首工程改造，该渠首工程位于窄河槽宽漫滩的河道上，河流流量大，上游有规划水库，改为拦河闸式封闭式渠首工程，如果按目前洪水标准，渠首工程造价太高不经济，按远景建水库后设计拦河闸，为了提高供水规模及近远期结合及防灾减灾，拦河闸尺寸按规范确定，设置自溃堤坝解决近远期结合问题，在远期作为防灾减灾措施，通过超标准洪水的水力特征分析汛期抢险修子堤会导致拦河闸水毁，渠首工程两岸有村庄，根据渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论，增加防灾减灾工程措施，也可以在防汛时临建。

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、绳系无纺布锁滩田穿带13；由土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅰ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分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，可控分洪保堤坝、保渠首工程、防止溃堤毁灭村庄与建筑，土工合成材料护面土质分洪堤4-Ⅰ布置于堤防3上，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分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，可控分洪保堤坝、保渠首工程、防止溃坝摧毁下游道桥、堤防、渠首工程、水库，堆石坝8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-Ⅱ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分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，土工合成材料护面土质分洪坝4-Ⅱ位于泄洪滩地2-2上，可控分洪保堤坝、保渠首工程、防止溃坝摧毁下游道桥、堤防、渠首工程、水库，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、绳系无纺布锁滩田穿带13构成渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施，绳系无纺布格带内种草或农作物植树防止冲沟下切扩展危及拦河坝导致河流改道，绳系无纺布锁滩田穿带内种草或农作物植树防止出现冲沟扩展危及拦河坝导致河流改道，恢复植被，通过植物防冲；渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施、渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施构成渠首工程超标准洪水防灾减灾工程措施，以较小的投入防止或减少巨额的水毁经济损失及人畜伤亡。

渠首工程超标准洪水防灾减灾工程措施是按照渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论设计的工程措施，解决近远期洪水标准不协调问题，解决突发不确定、无限超标准洪水堤坝水毁的难题，解决分洪道永久占用、永久破坏耕地问题，解决滞洪区难选难建问题，渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论，它是在现有设计理论、规范的基础上，增加防灾减灾工程措施，利用分洪滩田水毁机理设计防灾减灾工程措施，即利用分洪滩田水毁机理及防灾减灾要求结合渠首工程周边与河流概况设计防灾减灾分洪方式，利用分洪滩田水毁机理的生态特性、K线特性设计防灾减灾工程措施的规模、结构、材料，利用分洪滩田水毁机理的生态特性、K线特性及防灾减灾工程措施，设计不永久占用、不永久破坏土地资源的防灾减灾生态分洪区，利用分洪滩田水毁机理的K线特性，通过防灾与减灾的转化，防止或减少不确定、突发、无限的超标准洪水造成渠首工程水毁灾害，通过防灾减灾设计解决超标准洪水渠首工程水毁问题，防灾减灾是，渠首工程超标准洪水防灾、渠首工程超标准洪水减灾统称，它防止或减少超标准洪水工程水毁灾害，防灾与减灾转化是，以向滩田非常分洪为手段以防灾为主以减灾为辅，超出加高堤防与分洪的防御能力就由防灾转化为减灾，利用分洪滩田水毁机理的K线特性，通过防灾与减灾的转化防止或减少不确定、无限的超标准洪水造成灾难性的渠首工程水毁灾害；防灾是，通过分洪滩田水毁机理优化设计或采取防灾减灾工程措施或防汛抢险工程措施，防止渠首工程水毁灾害，以较小投入的防灾减灾措施防止大的渠首工程水毁灾害；减灾是，通过分洪滩田水毁机理优化设计或采取防灾减灾工程措施或防汛抢险工程措施，在不可抗拒的超标准洪水条件分洪，减少渠首工程水毁造成的直接与间接损失灾害，防灾减灾工程措施是采取非常规混凝土、砌石的土工合成材料简易结构,以较小的投入防止或减少渠首工程水毁灾害，防灾减灾分洪方式包括：通过各级自溃堰控制的自动分洪，分洪堤坝堰控制分洪的可控分洪，在江河两岸及河道分散布置分洪堤坝的分散分洪，抢险情况下可以临时增建的分洪措施的可变分洪，抢险情况下可以变动分点的可动分洪，抢险情况下不受地点限制、分洪规模限制的无限分洪，渠首工程防灾减灾设计与防汛统一，渠首工程防灾减灾同堤防的设计与防汛统一，渠首工程、堤防、水库的防灾减灾设计与防汛统一，渠首工程与江河分洪滞洪的设计与防汛统一的四统一分洪，以较小的投入减少发生工程水毁灾难，防灾减灾生态分洪区是为防灾减灾的目的设置的具有生态性的分洪区，向滞洪库容较小的地点分洪防止或减少灾难性的溃堤坝涌浪造成的损失，向行洪区分洪防止或减少渠首工程闸坝工程水毁或溃堤坝涌浪造成的直接与间接损失，向滞洪区可控、分散分洪防止或减少渠首工程水毁灾害与滞洪区灾害，要求分洪措施本身与分洪道不永久占用、不永久破坏土地资源，保护或恢复分洪区植被生态防止水土流失，防灾减灾生态分洪区突破现在分洪滞洪区的限制同时又限制保护分洪区的生态，实现不建或慎建分洪区，分洪滩田水毁机理是防灾减灾设计理论依据，它是承担渠首工程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，构成渠首工程泄洪滩地相关因素图，把渠首工程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，但下、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；溃堤坝水毁用K线表示，K线是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工程、水库、堤防、桥梁等建筑物，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”，把分洪农田视为泄洪滩地，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构成的非常分洪工程措施，它的分洪流量、分洪单宽流量、结构形式及材料的选择依据渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论按分洪滩田水力特征与地质条件结合分洪区村镇、城市、交通情况确定，遇到水力特征及滩田地质条件不确定时，同样可以根据堤坝高及渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论适当增加规模或者采用绳系无纺布锁滩田穿带13作为安全储备，泄洪滩地2、分洪农田10、绳系无纺布格带12、绳系无纺布锁滩田穿带13构成的治分洪滩田工程措施，它按照渠首工程超标准洪水防灾减灾设计理论的生态性设计，泄洪滩地2、分洪农田10范围按6～10倍土工合成材料护面土质分洪堤坝4消能防冲长度确定，防灾规模大泄洪滩地2、分洪农田10范围取小值，反之取大值，泄洪滩地2范围内的植被采用草、柳树等灌木的抗冲性大的植物措施进行生态治理泄洪滩地，分洪农田10范围内的植被按照分洪滩田水毁机理水力特性分析判断，可选取水稻、谷物、小麦等矮秆抗冲农作物（避免选取玉米、高粱等易冲刷的高杆农作物）或灌木，采用垂直水流方向的垄向防止水土流失，对于按分洪滩田水毁机理判断可能出现“水打沟”，对于出现“水打沟”、“到牵牛”、“串沟”采用绳系无纺布格带12、绳系无纺布锁滩田穿带13措施。

土工合成材料防护多级自溃土堤，分级可控分洪，以三级为例，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，所述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质消力池边堤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4-3-4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，两道带化纤绳套的无纺布13-1内植树、种草或农作物，起到生态防冲。

绳系无纺布锁滩田穿带13，无纺布12-3下游侧布置化纤绳12-2，两道带化纤绳套的无纺布13-1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13-1内侧连接化纤绳13-2，无纺布12-3防冲作用，两道带化纤绳套的无纺布13-1内植树、种草或农作物，起到生态防冲。

实施例2：拦河闸与防灾减灾优化设计实施例，B具有泄洪滩地的堆石坝渠首工程位于窄河槽宽漫滩的河道上，泄洪滩地冲蚀沟道纵横，堆石坝改建为拦河闸，泄洪滩地春汛20年一遇洪水不跑滩，治滩即可，通过水力特征分析，如果不采用非常分洪措施，拦河闸无法抵御超标准洪水，采用非常分洪措施拦河闸安全，实施例1中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：闸坝结合防灾减灾实施例，C拦河闸渠首位于河道缩窄处，渠首工程下游已开发，为防止超标准洪水渠首水毁灾害，在两岸堤防上设非常分洪措施，实施例2中去掉拦河非常分洪措施及治滩田工程措施，并在另一岸增设非常分洪措施，其它同实施例2。

实施例4：防灾减灾其它实施例，（1）渠首工程与河流堤防联合防灾减灾：D闸坝结合式封闭渠首工程位于河道缩窄处，其下游、左右岸均有村镇，渠首工程堤坝防较高，该河流无控制性工程，但是在河流上有多道渠首工程，没有适合地点设置滞洪区，把渠首工程防灾减灾纳入整条河流的防灾减灾设计中，沿河流两按分散均衡布置土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅰ底部连接土工合成材料护面土质分洪堤4-Ⅰ向分洪农田10分洪，其它同上。（2）渠首工程、河流堤防、水库联合防灾减灾：E全闸式封闭渠首工程位于河道宽阔处，渠首工程由拦河闸、土质拦河坝、两岸堤防，堤坝较高，该河流有控制性工程水库，在河流上还有多道渠首工程，没有适合地点设置滞洪区，渠首工程下游有多道桥梁与渠首工程，两岸均有村镇，如果不进行防灾减灾设计，按渠首工程防灾减灾设计理论的水力特征与K线特征，遇超标准洪水修子堤防洪，拦河闸上下游水位差大会导致拦河闸会水毁，如果抵御不住洪水发生溃坝，按K线分析溃坝涌浪破坏性大，威胁下游桥梁、渠首工程、堤防，如果抵御不住洪水发生溃堤，按K线分析溃堤涌浪破坏性大，会给两岸村镇造成灭顶之灾，为此把渠首工程防灾减灾纳入整条河流的防灾减灾设计中，在渠首工程拦河坝上设置土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅱ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分洪的非常分洪工程措施，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，通过渠首工程防灾减灾设计理论的水力特征及植被分析，泄洪滩地2-2无需工程治理，对破坏的植被种草、植树即可，沿河流两按分散均衡布置土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅰ底部连接土工合成材料护面土质分洪堤4-Ⅰ向分洪农田10分洪，由于河流堤防、渠首工程的防灾减灾减轻水库防洪压力，水库可以提高汛限水位提高发电量，其它同上。（3）渠首工程改造与锁滩防灾减灾：F堆石坝与泄洪滩地构成渠首工程位于河道开阔处，泄洪滩地破坏严重，根据泄洪滩地水毁机理分析堆石坝阻洪导致泄洪滩地在春汛植被未形成时泄洪产生堰流冲刷，采用泄洪闸代替堆石坝进行改造，泄洪闸泄洪能力大于10年一遇的春汛洪水流量，根据渠首工程防灾减灾设计理论的水力特征及植被分析泄洪滩地2-2是安全的，对破坏的滩地填平种草、植树恢复植被，在泄洪滩地2-2设置一道绳系无纺布锁滩田穿带13，防止割滩改道。（4）渠首工程分洪减灾：G 渠首工程位于河道缩窄处且两岸均有村庄，该河流属于暴涨河流，渠首工程附近上游无分洪滞洪条件，根据渠首工程防灾减灾设计理论的K线分析一旦溃堤两岸均有村庄惨遭灭顶，故在两岸均衡布置土工合成材料防护多级自溃土堤5-Ⅰ底部连接土工合成材料护面土质分洪堤4-Ⅰ向分洪农田10分洪，通过多级自溃土堤逐渐分洪达到示警作用使人畜有逃生机会，通过多级自溃土堤逐渐分洪增加K线的斜率k值，减少破坏性，达到减灾作用，通过土工合成材料护面土质分洪堤控制分洪，以利于洪水消退到安全水位及时封堵恢复生产生活，减少损失，该分洪没有滞洪区而实现分洪减灾，其分洪区不是现行的滞洪区, 其它同上。（5）渠首工程简易控制分洪减灾：H 渠首工程位于宽阔河道的河槽处，堤外是行洪农田，无村庄道路，溃堤不仅淹没农田还可能导致河流改道，针对堤防较低，溃堤后下游水位可快速建立的特点，根据渠首工程防灾减灾设计理论的K线分析短历时溃堤不会造成大危害，在小洪水的夏汛庄稼可以抵御水流冲刷，复堤容易采用单级自溃，土工合成材料护面土质分洪堤4-Ⅰ向分洪农田10分洪的土工合成材料可以采用价廉彩条布控制河流不改道，考虑到分流转九十度弯，分洪农田10范围内采用圆弧形垄向垂直流向，其它同上。

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.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）、绳系无纺布格带（12）、绳系无纺布锁滩田穿带（13）；由土工合成材料防护多级自溃土堤（5-Ⅰ）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）分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，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）分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，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-Ⅱ）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）分洪的渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施，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）、绳系无纺布锁滩田穿带（13）构成渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施，渠首工程超标准洪水防灾减灾的非常分洪工程措施、渠首工程超标准洪水防灾减灾的生态治分洪滩田工程措施构成渠首工程超标准洪水防灾减灾工程措施。

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：所述土工合成材料防护多级自溃土堤（5-Ⅰ）它包括，一级或一级以上，以三级自溃土堤为例，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）。

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）两侧边坡连接土质消力池边堤（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（4-3-4）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）。

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：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），无纺布（12-3）下游侧布置化纤绳（12-2），两道带化纤绳套的无纺布（12-1）内植树、种草或农作物。

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：所述绳系无纺布锁滩田穿带（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），两道带化纤绳套的无纺布（13-1）内植树、种草或农作物。