堤壩超標準洪水分洪虹吸管帶的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于堤壩分洪水利工程技術領域，具體涉及堤壩超標準洪水分洪虹吸管帶。
技術領域
[0002]本發明屬于堤壩分洪水利工程技術領域，具體涉及堤壩超標準洪水分洪虹吸管帶。
【背景技術】
[0003]2013年黑龍江發生人力無法抵御的超標準洪水，在現有的水利規范與技術條件下，實現“確保抗洪搶險部隊的安全”與堤壩安全這一目標的防汛預案難度很大，如果通過創新理論、創新方法實現這一目標，也就解決了堤壩超標準洪水漫頂潰決傷人毀物的世界性的難題。2015年日本9月10日發生潰堤，整棟房屋、成排車輛被沖走，造成多人傷亡失蹤、大量財產損失，江河堤防普遍達標的情況下，洪水都匯到河道里，增加下游發生洪水的機率，堤防增高，河道存水量增大，一旦發生決堤，就是滅頂之災;大量國內外水庫大壩水毀產生的滅頂之災與巨額經濟損失的案例，說明解決超標準洪水堤壩水毀是保障國計民生急切需要解決的技術性難題，說明本發明將產生巨大的的社會經濟效益。
[0004]超標準洪水堤壩面臨的難題:遇到超標準洪水保堤壩不決口，采用手段只有三個，“蓄、擋、分”，“水庫蓄、堤壩擋”都有限度，一旦遇到不可抗拒的洪水，三種手段達到極限而分洪建筑物又不能現建，決口不可避免，這是現有水利工程技術面臨的難題，這三個選項中只有分洪保堤壩是萬全之策。由于小型水庫流域面積小、量大，罕見暴雨中心集中在小型水庫的流域面積內的概率大，而小型水庫重要性小社會經濟效益低，防洪標準低，發生漫壩潰決不可避免，是小型水庫遇到超標準洪水面臨的難題。目前在土質堤壩上分洪(泄洪)建筑物形式有鉿結構的分洪閘及溢洪道、過水土壩、壩下埋管、豎井式溢洪道、虹吸式溢洪道及人為決堤分洪，這些分洪溢洪建筑物均不可能在發生超標準洪水搶險時現建，豎井式溢洪道、虹吸式溢洪道超泄能力低不適合作為土石壩樞紐的非常溢洪道，虹吸式溢洪道必須達到一定水位條件才可自動啟動，如果水庫的虹吸式溢洪道需主動分洪，必須具備上下游閘閥及注水管閥以及消能防沖設施，這些設施造價高。現在自潰堰式分洪道，相當于無閘鉿結構溢洪道，其造價也很高，而且一旦啟動面臨小水產生不可控的大潰，現在分洪建筑物的消能形式面流、消力戽、挑流，面流、消力戽需要一定水力條件，底流、面流、消力戽消能必須有鉿結構護坦，挑流消能必有挑坎與水頭形成安全沖坑。無消能設施的水庫破副壩的非常溢洪道，一旦啟動代價高且不可控，其它非常溢洪道不僅造價高還需要一定的地形、地質條件。
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[0007]超標準洪水堤漫頂潰決的原因:這些水毀案例共同的特點就是遇到超標準洪水的重大自然災害，經濟發達的國家也一樣存在，這是世界性的難題，世界各國通用的堤壩設計理論，是按照規范規定的具體量化洪水標準進行設計工程，確保在規范內不發生工程水毀，各國的社會經濟條件不同僅僅是其規范標準不一樣，發達國家標準高發生超標準洪水工程水毀概率低，而發展中國家標準低發生超標準洪水工程水毀概率高。在理論上用規范的有限量化洪水標準不能解決無限的超標準洪水工程水毀的問題;土石結構的堤壩無法抵御超標準洪水。目前也缺少水庫的副壩分洪、非常溢洪道可控分洪的防災減災設計理論。
[0008]利用葉興的泄洪灘地水毀機理，構建向農田、灘地分散分洪的新型分洪理論與措施，就可以解決以上一系列難題。
【發明內容】
[0009]本發明的目的:為實現“確保抗洪搶險部隊的安全”的目標，創建堤壩防災減災理論與方法，避免產生潰壩涌浪造成滅頂之災，讓人畜有逃生機會，減少工程水毀的財產損失，解決堤防超標準洪水漫頂潰決的世界性難題;提供一種堤壩超標準洪水分洪虹吸管帶，當遇到超標準洪水時，能夠可控預泄分洪防止堤壩漫頂決口，提供一種技術可行、經濟合理的方法，且結構簡單、搶險臨時建造快捷、使用管理方便、造價低、不永久占地。
[0010]本發明適用于堤壩利用河道、溝、塘、低洼地向農田分散分泄堤壩超標準洪水，適用于水庫非常溢洪道，還適于用于水庫遇超標準洪水泄流能力不夠的情況下分洪保壩，還適用于原設計副壩作為非常溢洪道的水庫遇較小超標準洪水情況下可控分洪保副壩不分洪，還適于任何需要抗洪搶險、可控分洪的地方。
[0011 ]實現以上目的其技術方案如下:
堤壩超標準洪水分洪虹吸管帶，其特征在于它包括攔污柵、拍門、虹吸管身、注水管閥、順止蝴蝶閥門、剛體骨架人工合成材料的輸水帶、人工合成材料的輸水帶、動態浮體出口。攔污柵安裝在上游傾斜段虹吸管身進口外側，拍門安裝在上游傾斜段虹吸管身進口外側，上游傾斜段虹吸管身進口內側安裝蝴蝶閥，上游傾斜段虹吸管身露天布置在堤壩上游坡上，上游傾斜段虹吸管身與壩內水平段虹吸管身相連，上游傾斜段虹吸管身固定在上游鎮墩上，壩內水平段虹吸管身與下游傾斜段虹吸管身相連，壩內水平段虹吸管身下游與注水管閥相連，下游傾斜段虹吸管身露天布置在堤壩下游坡上，下游傾斜段虹吸管身末端布置在下游鎮墩上，下游傾斜段虹吸管身下游末端外側與剛體骨架人工合成材料的輸水帶相連，下游傾斜段虹吸管身下游末端安裝順止蝴蝶閥門，順止蝴蝶閥門由蝴蝶閥、伸縮環組成，蝴蝶閥下游接觸伸縮環，伸縮環下游與剛體骨架人工合成材料的輸水帶連接，剛體骨架人工合成材料的輸水帶與人工合成材料的輸水帶相連，人工合成材料的輸水帶末端與動態浮體出口相連。
[0012]為了進一步實現以上目的，所述的虹吸管身按照堤壩防災減災設計理論設計，所述的堤壩防災減災設計理論是:在現有設計理論、規范基礎上按照泄洪灘地水毀機理增加防災減災設計，避免出現災難性潰堤壩涌浪。把承擔分洪的農田視為泄洪灘地，利用其機理遇到不可抗拒的超標準洪水向灘地、農田可控分散分洪。超標準洪水是指超過規范規定的洪水標準或超過工程所能承受的洪水。泄洪灘地水毀機理:承擔渠首部分泄洪流量的泄洪灘地水毀演變過程是在春汛小流量時，灘地會發生沖刷破壞，形成“水打溝”；一旦水打溝形成，水流回淘演變成水打溝向上游快速擴展的“倒牽牛”，水打溝互相連通形成“串溝”；串溝與上下游河道連通，部分河水走此串溝形成“拉口子”，這些形式的灘地破壞，往往發生在小流量，大流量反而安全；串溝進一步發展就變成“割灘改道”，往往夏汛發生“割灘改道”，而春汛很少發生，以上演變可以是一次洪水也可以多次。把上下游水流量關系繪在一張圖上，然后把河床底高程、堆石壩、沖沙閘、灘地高程相關因素標注其上，構成渠首泄洪灘地相關因素圖，把渠首泄洪灘地相關因素圖分四個區域，I區，灘地未行洪，灘地安全，2區，灘地過流但下游河水尚未出槽，此時水流屬于自由堰流，灘上水流屬于堰上急流，小流量高流速，沖刷破壞力強；3區，下游河水出槽，但下、上游灘上水深比〉=0.8，此時水流屬于自由堰流，沖刷破壞力較大;4區，下、上游灘上水深比〈0.8，此時屬于淹沒堰流，相對安全區;K線，同一時刻潰堤壩上下游水位?流量點連線，此時屬于堰流，K的斜率小表示潰堤壩瞬間上下游水位差大、流量差大，單寬潰堤壩流量大、流速高，產生較高潰堤壩涌浪，其破壞性大，很高的潰堤壩涌浪會摧毀沿程的渠首、水庫、堤防、橋梁、房屋等建筑物，形成災難性的潰堤壩涌浪，K的斜率大表不潰堤壩瞬間上下游水位差小、流量差小，單寬潰堤壩流量小、流速低，廣生較低潰堤壩涌浪，破壞性較小，甚至是安全的。如果春汛發生在二、三區而此時灘地植被尚未形成，表層松散的凍融土抗沖能力低，就會發生“水打溝、串溝、拉口子”，但此時灘地尚未完全融化，所以不會輕易改道，如果夏汛發生在二、三區時間長，一旦拉口子就會演變成“割灘改道”。
[0013]為了進一步實現以上目的，所述虹吸管身下游出口高程低于上游進口高程，高差大于水頭損失保證形成虹吸流。虹吸管身、剛體骨架人工合成材料的輸水帶、人工合成材料的輸水帶內腔直徑、采用下述公式計算；