專利名稱：分水輸沙調(diào)控法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水利工程整治的新水工方法。
山川地勢在地球的外力地質(zhì)作用下，比如在地面流水的地質(zhì)作用下，高處遭受剝蝕，洼地接受沉積，不斷發(fā)生削高填低過程，地表漸被夷平。這種自然夷平基態(tài)，若無一定地殼運(yùn)動(dòng)使地表產(chǎn)生新的起伏，是不可避免的。人們尚不能遏制這一夷平過程，只可能通過一定方法與措施，在一定局域時(shí)空范籌內(nèi)緩解或加速這一夷平過程。
現(xiàn)代用于防洪治沙的方法，可分為兩類一是綠化工程治理；二是水工方法整治。綠化工程治理主要是建設(shè)綠化帶，固上護(hù)水以減少層沙土隨水流失，這是有效和必須的。但綠化工程只限于在河谷，湖泊及水庫外圍的治理，這自然是不夠的?，F(xiàn)有的水工方法整治，主要是修筑簡易河堤攔沙增地法，無壩引水自然排沙泄洪法以及用一定分洪工程代替水庫防洪法。這些都是有效的，但存在簡易河堤坡度不科學(xué)，退水后堤內(nèi)長期積水，以及原有深水式泄水排沙隧洞等不能將泥沙充分導(dǎo)流排除，致使水庫內(nèi)泥沙淤塞，且不能同時(shí)兼?zhèn)淝宄嗌澈头烙樗热毕?，上述這些方法不能進(jìn)行綜合治理，根本解決防洪治沙問題。
本發(fā)明之目的旨在提供一種整治大型水壩水庫泥沙淤塞和防御洪水的完備的水工建筑方法，可綜合利用，實(shí)現(xiàn)長治久安本發(fā)明的技術(shù)方案是以常年最高水位水深3/4處作為高程控制界面，修建一定的水工建筑物，對底流進(jìn)行調(diào)控，使含沙量較大的底流與上層水分流，或者使含沙量較大的底流折射回主河道，或者使水庫、水壩中的含沙量大的底流被導(dǎo)流至深水排泄實(shí)現(xiàn)底流與上層水的分水輸沙調(diào)控。
上述的水工建筑物可以是在主流分泄入支流或渠道的汊口處，取常年最高洪水位水深約3/4的高程為控制界面，在水下修建節(jié)制閘與潛沒門；上述的水工建筑物也可以是在位于汊口上游的主流河岸，修建迎著主流來水方向成斜交角度，并向下游伸出的陡岸和沙咀狀岸咀，其沙咀狀岸咀高度約等于該處常年最高洪水位水深3/4，寬度約等于汊口寬度的3/4；上述的水工建筑物還可以是在外泄湖口取該處常年最高水位水深3/4的高程建立閘墩，上支承節(jié)制閘與露頂門，閘底以下的閘墩間的閘孔，長年泄水，并在湖口內(nèi)側(cè)修建與來水主流方向成60 °交角的導(dǎo)流堤。
上述的水工建筑物還包括有自水壩的深水式泄水排沙隧洞的側(cè)壁外緣起，在水下增建與來水主流方向約成60°交角向上游張開的導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘。
上述的水工建筑物還包括有將水壩前緣或水壩前緣在常年最高蓄水位水深3/4的以下部分，直接建成為與上游來水主流方向約成65°交角的上游壩面。
由于河水的含沙量隨深度增加而增加，一般在水深4/5以下的底層水含沙量最大，顆粒較粗，本發(fā)明以此作為主要依據(jù)，通過修建一定的水工建筑物以實(shí)現(xiàn)分層調(diào)控，即將含沙量較大的底層水流或者折射回主河道，防止進(jìn)入分支渠和汊河；或者將水壩、水庫的含沙量大的底流，在通過深水排泄時(shí)，在水壩、水庫內(nèi)修建導(dǎo)流堤，使其在泄水排沙時(shí)增加自動(dòng)導(dǎo)流功能。這樣，就能實(shí)現(xiàn)與上層水分開，進(jìn)行分層調(diào)控，可從根本上解決河流、大型水壩的泥沙淤塞及突水為患的問題，達(dá)到長治久安的目的。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，實(shí)施可行，為水利工程整治提供了一種先進(jìn)完備的水工新方法。


圖1為分水岸咀平面示意圖；圖2為在湖口修建節(jié)制閘與閘墩的橫剖面示意圖；圖3為在湖口修建導(dǎo)流堤的平面示意圖；圖4為在水壩的深水式泄水排沙隧洞兩側(cè)壁外緣修建水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘的平面示意圖；圖5為在河岸的深水式泄水排沙隧洞下游一側(cè)修建水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘的平面示意圖；圖6為防洪治沙樞扭式工程布置平面示意圖。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明河水的含沙量，隨深度的增加而增加，成一定曲線關(guān)系，一般在水深4/5以下底層水含沙量最大，顆粒較粗，本發(fā)明就是以此為依據(jù)，提出了分層調(diào)控的新水工方法，即分水輸沙調(diào)控法。其具體實(shí)施方案如下在主流分泄入支流或渠道的汊口處，如在長江分泄入松滋河的汊口處，順著汊口自然趨勢，在與來水主流方向斜交的方向上，取閘高等于所在地段常年最高洪水水位水深約3/4的高程，在水下按常規(guī)修建節(jié)制閘與游沒門。并自閘的上游聯(lián)結(jié)段起，向兩側(cè)加修或加固防洪堤，平時(shí)關(guān)閘，以促使常年最高洪水水位水深約3/4以下的含沙量較大的底流經(jīng)折射返回主河道繼續(xù)順流而下，通過底流的折射以實(shí)現(xiàn)輸沙調(diào)控。僅讓含沙量較小的上層水從閘和閘門的上緣以上過水分流，由此而實(shí)現(xiàn)分水調(diào)控。所以這是一種底流折射的調(diào)控措施。
如圖1所示，在環(huán)境允許時(shí)，將位于汊口的靠主流上游一側(cè)長約300米的河岸，順著河岸的自然趨勢，修建成與來水主流方向成斜交關(guān)系的、向下游的伸出的陡岸(1)，坡角應(yīng)大于34°，可取80°左右，并將陡岸的下游向伸出的部分，建成為偏向主流線凸出的、高度約等于該處常年最高洪水位水深3/4的、半遮擋汊河口寬達(dá)汊口寬度約3/4的沙咀狀岸咀(2)。這種徒岸和岸咀，可統(tǒng)稱分水岸咀。它將迫使主河道來水的底流被折回主河道，繼續(xù)順流而下，通過折射底流以實(shí)現(xiàn)輸沙調(diào)控。而僅讓部分上層水漫過或繞過岸咀分泄流入汊口，由此而完成了分水調(diào)控。
如圖2、圖3所示，在湖泊外泄湖口，如在洞庭湖外泄入長江的湖口，取該處常年最高洪水位水深約3/4的高程，作為閘墩所支承的閘的底高，按常規(guī)向上修建節(jié)制閘與露頂門(如圖2所示)。閘底以下的閘孔，長年泄水，當(dāng)兩邊緣閘孔的外緣湖岸，若大約成120°張角正對來水主流方向張開成喇叭形時(shí)，對底流便具有自然的導(dǎo)向功能，已足可利用。否則，需自兩邊緣閘孔的外緣起，在與來水主流方向約成60°交角的兩個(gè)方向上，在水下修建兩道向上游張開成喇叭形的、堤高不小于節(jié)制閘底高的導(dǎo)流堤(如圖3所示)。于是上層水將與底流分開而被節(jié)制閘阻于湖內(nèi)，含沙量較大的底流被導(dǎo)流堤順勢導(dǎo)入節(jié)制閘閘底以下閘孔外泄，所以這是一種導(dǎo)向底流調(diào)控措施。
如圖4所示，自水壩的深水式泄水排沙隧洞兩側(cè)壁的外緣起，在水下增建兩道與上游來水主流方向約成60°交角的、向上游張開成喇叭形的、與隧洞等高的或與該處常年最高蓄水位水深約3/4的高程等高的導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘。這種在水下修建的導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘有效地口將含沙量大的底流導(dǎo)流入深水式泄水排沙隧洞外泄。
圖5所示為在水壩前緣或水壩前緣常年最高蓄水位水深約3/4的以下部分，將其直接建成與上游來水主流方向約成65°交角的上游壩面，而后在平行流流向右指的水壩前緣偏下游一側(cè)或右凹岸，按常規(guī)修建配套的深水式泄水排沙隧洞即可。
圖6為一種綜合調(diào)控措施，亦即前泄洪輸沙—渠措施。為上述的導(dǎo)向底流調(diào)控措施與折射底流調(diào)控措施相結(jié)合的綜合運(yùn)用，其水工建筑方案，主要是在原建水壩水庫分洪工程的上側(cè)，即在大壩上側(cè)一定位置所修建的泄水渠道與分洪閘的上側(cè)，配套修建深水式泄水排沙遂洞及水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘。但因工程量大，大壩上側(cè)一般并不修建泄水渠道與分洪閘，而采用綜合調(diào)控措施時(shí)，卻必須配套修建泄水渠道與分洪閘。其修建泄水渠道與分洪閘的一般要求是，自大壩前緣起，在相距約10公里的上游水庫的右凹岸稍偏彎道的下段部分，選擇泄水渠道的進(jìn)水口位置，而后按常規(guī)修建泄水渠道的與分洪閘。經(jīng)尾水渠將泄水輸水入大壩以下河道，使威脅大壩安全的洪水，在尚未到達(dá)警戒線之前提前泄洪。其配套修建的深水式泄水排沙隧洞和水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘是在緊鄰渠道進(jìn)水口偏上游一側(cè)，最好也就是在彎道轉(zhuǎn)折端稍偏上段的部位布置隧洞洞口，取洞高高約等于該處常年最高蓄水位水深3/4的高程，根據(jù)底流泄水排沙量確定洞口的過水面積，按常規(guī)修建深水式泄水排沙隧洞。此后，再自隧洞靠下游一側(cè)洞壁的外緣起，在與來水主流方向約成60°交角的方向上，配套修建一道與隧洞等高的，斜過水庫而向?qū)Π镀嫌斡窝由斓乃聦?dǎo)流堤或進(jìn)水閘。目的在于將含沙量較大的底流導(dǎo)入隧洞外泄，僅讓含沙量較小的上層水從水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘的上緣過水分流，以減少流入水壩鄰近水域的泥沙量。這種堤或閘對于隧洞來說，是一種導(dǎo)向底流調(diào)控措施，而對下游水庫來說，又是一種折射底流調(diào)控措施。所以這是前述兩種措施結(jié)合而成的一種綜合運(yùn)用。整套工程既能在洪水未達(dá)警戒線之前，提前泄洪于一渠，又能在上游采水浸入水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘下游水庫之前，提前輸沙于一渠，故稱之為前泄洪輸沙一渠措施。于是分水輸沙調(diào)控法用于水壩水庫時(shí)，通過這一措施充分得以實(shí)現(xiàn)，即在分洪工程的基礎(chǔ)上，又增加了分水輸沙新功能，集防洪治沙功能于一體，故所有這兩組工程的綜合體，總稱防洪治沙樞扭。
本方法可用于解決長江三峽工程、葛洲壩工程等大型水利工程的防治泥沙淤塞和突水為患的問題。
附圖標(biāo)注說明1—陡岸2—岸咀3—主流4—汊河口5—閘墩6—節(jié)制閘及露頂門7—湖底8—湖岸9—導(dǎo)流堤10—外泄湖口11—水下導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘12—水壩13—深水式泄水排沙隧洞14—分洪閘15—泄水渠
權(quán)利要求
1.一種分水輸沙調(diào)控法，其特征是以常年最高水位水深3/4處作為高程控制界面，修建一定的水工建筑物，對底流進(jìn)行調(diào)控，使含沙量較大的底流與上層水分流，或者使含沙量較大的底流折射回主河道，或者使水庫、水壩中的含沙量大的底流被導(dǎo)流至深水排泄，進(jìn)行分水輸沙調(diào)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水輸沙調(diào)控法，其特征是所述水工建筑可以是在主流分泄入支流或渠道的汊口處，取常年最高洪水位水深約3/4的高程為控制界面，在水下修建節(jié)制閘與潛沒門。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水輸沙調(diào)控法，其特征是所述水工建筑物為在位于汊口上游的主流河岸，修建迎著主流來水方向成斜交角度，并向下游伸出的陡岸和沙咀狀岸咀，其沙咀狀岸咀高度約等于該處常年最高洪水位的3/4，寬度約等于汊口寬度的3/4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水輸沙調(diào)控法，其特征是所述的水工建筑物為在外泄湖口取該處常年最高水位水深3/4的高程建立閘墩，上支承節(jié)制閘與露頂門，閘底以下的閘墩間的閘孔，長年泄水，湖口內(nèi)側(cè)修建與來水主流方向成60°交角的導(dǎo)流堤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水輸沙調(diào)控法，其特征是所述的水工建筑物包括有自水壩的深水式泄水排沙隧洞的側(cè)壁外緣起，在水下增建與來水主流方向約成60°交角向上游張開的導(dǎo)流堤或進(jìn)水閘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分水輸沙調(diào)控法，其特征是所述的水工建筑物包括有將水壩前緣或水壩前緣在常年最高蓄水位水深3/4的以下部分，直接建成為與上游來水主流方向約成65°交角的上游壩面。
全文摘要
一種分水輸沙調(diào)控法，以常年最高水位水深的3/4作為高程控制界面，修建一定的水工建筑物，對底流進(jìn)行調(diào)控，使含沙量較大的底流折射回主河道或使含沙量大的底流被導(dǎo)流至深水排泄，實(shí)現(xiàn)分水輸沙調(diào)控。本發(fā)明構(gòu)思新穎、設(shè)計(jì)合理、切實(shí)可行，是一種可用于解決三峽、葛洲壩等工程防洪治沙問題的先進(jìn)完備新水工方法。
文檔編號E02B3/10GK1160793SQ9611807
公開日1997年10月1日 申請日期1996年3月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月21日
發(fā)明者鄭長天, 鄭江霞, 鄭成 申請人:鄭成