專利名稱：戽流消能低壩及其建造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利工程技術(shù)領(lǐng)域，確切地說(shuō)它是一種戽流消能低壩及其建造方法。
我國(guó)是一個(gè)水利資源豐富的國(guó)家，充分利用好水利資源會(huì)給國(guó)計(jì)民生帶來(lái)極大的益處，但是如果利用不好造成洪水泛濫也會(huì)給人民的生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重的損害而利用好水利資源就少不了攔河閘壩，僅遼寧省就有小型攔河閘壩2500多座，大多屬于低壩，即壩高1～3米的溢流壩，其中屬于臨時(shí)性的工程(砂石壩、柴石壩等)近1900座，各種永久性攔河閘壩近600座臨時(shí)性攔河低壩由于壩體整體性差，無(wú)消能措施或消能措施過(guò)于簡(jiǎn)易，經(jīng)常出現(xiàn)水毀，有的一年要水毀、修復(fù)1～3次；永久性的攔河低壩，近幾年各省區(qū)研究和開發(fā)了多種壩型。包括有輕型壩如1字型板壩，L型壩、h型壩、裝配式人字架型板壩、裝配式連拱壩等；有重力式壩如漿砌石或砼寬頂堰、實(shí)用堰、折線堰及裝配式面板壩等；用塑膠制作的低壩有橡膠壩、膜片拉索壩等。上述壩型中除遼寧省水科院在80年代研究成功的橡膠壩，在洪水期能放空，不存在阻水和沖刷破壞問(wèn)題，但造價(jià)偏高，易老化損壞；在90年代引進(jìn)研究的裝配式面板壩，設(shè)計(jì)為面流消能，但在洪水期存在壩下游沖刷問(wèn)題，且整體性較差，在1995年遼寧的大洪水中水毀較嚴(yán)重。其他型式的攔河低壩都是采用底流消能，消力池和海漫等消能工，工程量大，施工復(fù)雜，造價(jià)較高，且經(jīng)常出現(xiàn)水毀據(jù)1995年洪水后，遼寧省水科院對(duì)全省攔河壩(閘)水毀情況的調(diào)查全省永久性攔河壩(閘)的壩(閘)體，出現(xiàn)全部水毀的占20％左右，出現(xiàn)不同程度水毀的占60％以上，消力池普遍破壞而消力池和下游防沖措施的首先水毀，是壩(閘)體水毀的根本原因。因此，改變消能形式和消能結(jié)構(gòu)，已成為攔河壩(閘)建設(shè)亟待解決的問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種戽流消能低壩及其建造方法，壩高為1～3米，單寬流量為7m3/s.m，戽底流速5-6m/s。不但節(jié)省工程量，而且可抗御較大的洪水。
本發(fā)明的目的是通過(guò)如下方案實(shí)現(xiàn)的，它由漿砌石組成壩體，內(nèi)有混凝土框架，其特征在于尾壩要低于河床，戽唇挑角θ為30°～35°，上限水深t3、下限水深t1之間應(yīng)滿足關(guān)系式t1＜Ht+｜a｜(t3,Ht是正常水深，a為尾坎高。沿壩長(zhǎng)方向每隔18～22米應(yīng)有一伸縮縫，每間隔8～12米設(shè)一個(gè)沖砂口，沖砂口寬1.0～3.0米戽流消能低壩剖面設(shè)計(jì)按如下過(guò)程進(jìn)行壩頂按WES曲線設(shè)計(jì)；壩坡M根據(jù)設(shè)計(jì)壩高P按下表確定壩坡M值(可用內(nèi)插法)；
反弧半徑R根據(jù)設(shè)計(jì)單寬流量q，按表6，確定反弧半徑R值(可用內(nèi)插法)；
尾坎高a一般在-0.2米～-0.5之間初選一個(gè)高程，最后通過(guò)流態(tài)驗(yàn)算確定；尾坎下游河床沖深he通過(guò)沖深計(jì)算he≥hD；剖面初步設(shè)計(jì)完成以后，按如下表格和公式進(jìn)行驗(yàn)
ko=qigEoi1.5→ψ=1.06-2.58ko→hc=qiψ2gEoi]]>→k=qigEi1.5→ti=he0.3+0.625kk→t3=t1+]]>hc0.28-0.7kk-0.03]]>
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是具有較強(qiáng)的抗御洪水的能力，比底流消能攔河壩投資少，工程費(fèi)用低，使用年限長(zhǎng)，節(jié)約管理費(fèi)用。戽流消能攔河壩具有較強(qiáng)的抗水毀和截潛灌溉能力，因此可以提高灌水保證率，可多搞一些旱改水田，保證灌溉用水要求，保證水澆地穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。因而本發(fā)明不但直接經(jīng)濟(jì)效益突出，而且間接經(jīng)濟(jì)效益明顯，如果在全國(guó)小型攔河壩等工程中推廣應(yīng)用，其效益是很可觀的。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1為混凝土框架，2為壩體，3為漿砌石，a為坎高，Ht為下游正常水深，t3為上限水深，t1為下限水深，hD為沖刷深，hc為收縮水深，he齒墻深，P為壩高。
戽流消能低壩的下游河床主要為砂粒子，戽流消能低壩是建于砂卵石軟基礎(chǔ)上。根據(jù)特定條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先應(yīng)對(duì)壩坡進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于戽流消能低壩來(lái)說(shuō)，上下游水位差小，在汛期溢流壩頂常被下游水位淹沒若壩坡設(shè)計(jì)較陡，則主流將脫離壩面，在戽斗內(nèi)形成反向旋滾，尾坎下面造成沖刷，并把砂粒帶入戽斗內(nèi)，造成戽斗內(nèi)壩面磨損。壩高時(shí)壩坡可以陡些，壩低時(shí)壩坡應(yīng)緩些考慮到盡量節(jié)省壩體工程量，較優(yōu)化的組合關(guān)系見前述壩高與壩坡表。反弧半徑R過(guò)大則增加工程量，極不經(jīng)濟(jì)。較優(yōu)化的組合關(guān)系見前述反弧半徑與設(shè)計(jì)單寬流量協(xié)調(diào)表。戽唇挑角θ應(yīng)在30°～35°之間選擇。尾坎高度a應(yīng)等于或低于下游河床，一般宜在-0.2米～0.5米之間尾坎高度的選擇與河道比降有關(guān)，河道比降越陡，則坎高a的絕對(duì)值應(yīng)越大。砂質(zhì)沖刷型河床或人為采砂易下切的河道，坎高的絕對(duì)值也應(yīng)偏大。坎高a值的確定，應(yīng)通過(guò)設(shè)計(jì)中的流態(tài)水力驗(yàn)算決定。壩頂?shù)拇_定依照設(shè)計(jì)堰前水深Hd(一般按五年一遇洪峰流量計(jì)算)，按WES曲線設(shè)計(jì)壩坡M的確定應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)壩高P，查表確定。反弧半徑R根據(jù)設(shè)計(jì)單寬流量q(一般按五年一遇洪水計(jì)算)，查表確定。尾坎埋深he一般應(yīng)大于2.0米，最后通過(guò)沖深計(jì)算he≥hD。以壩頂為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系，來(lái)確定剖面的參數(shù)。戽流消能低壩剖面初步設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行流態(tài)和沖深驗(yàn)算，以驗(yàn)證尾坎高a和尾坎埋深he取值是否合理，若不當(dāng)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整流態(tài)驗(yàn)算按前述公式進(jìn)行，當(dāng)滿足t1(Ht+｜a｜(t3時(shí)，可認(rèn)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若下游正常水深Ht不滿足此關(guān)系式，則需重新假定尾坎高程，擬定剖面，再進(jìn)行計(jì)算，直到滿足此條件為止。沖深驗(yàn)算中若取用的he≥hD即認(rèn)為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則應(yīng)按hD值重新修定he。設(shè)計(jì)完成以后即可進(jìn)行施工，注意沿壩長(zhǎng)方向適當(dāng)安排伸縮縫和沖砂口。壩體多采用漿砌石實(shí)體結(jié)構(gòu)，溢流壩面多采用高標(biāo)號(hào)細(xì)粒砼，厚度在10cm左右，砌石體與砼層的銜接應(yīng)留有毛茬，不連續(xù)施工時(shí)應(yīng)涂刷砼粘接劑，戽斗內(nèi)和沖砂口的砼面層標(biāo)號(hào)應(yīng)不小于C30，并適當(dāng)增加厚度，以適應(yīng)砂礫磨蝕和抗凍之需要。壩高P＞2.0m時(shí)，戽斗的砼層內(nèi)應(yīng)埋設(shè)溫度筋。有截潛要求的戽流消能低壩，宜在漿砌石砌筑中，沿壩頂向下設(shè)置一道0.1～0.2m寬的砼防滲墻，或者沿上游壩面設(shè)置土工膜防滲層；尾坎下游面應(yīng)掛0.2m厚鋼筋砼面層，以防超設(shè)計(jì)洪水時(shí)回淘。壩端的邊墻、翼墻和堤防的護(hù)坡等，按常規(guī)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.戽流消能低壩及其建造方法，它由漿砌石組成壩體，內(nèi)有混凝土框架，其特征在于尾壩要低于河床，戽唇挑角θ為30°～35°，上限水深t3、下限水深t1之間應(yīng)滿足關(guān)系式t1(Ht+｜a｜(t3,Ht是正常水深，a為尾坎高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戽流消能低壩及其建造方法，其特征在于沿壩長(zhǎng)方向每隔18～22米應(yīng)有一伸縮縫，每間隔8～12米設(shè)一個(gè)沖砂口，沖砂口寬1.0～3.0米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的戽流消能低壩及其建造方法，其特征在于戽流消能低壩剖面設(shè)計(jì)按如下過(guò)程進(jìn)行壩頂按WES曲線設(shè)計(jì)；壩坡M根據(jù)設(shè)計(jì)壩高P按下表確定壩坡M值(可用內(nèi)插法)；
反弧半徑R根據(jù)設(shè)計(jì)單寬流量q，按表6，確定反弧半徑R值(可用內(nèi)插法)；
尾坎高a一般在-0.2米～-0.5之間初選一個(gè)高程，最后通過(guò)流態(tài)驗(yàn)算確定；尾坎埋深he通過(guò)沖深計(jì)算he≥hD；剖面初步設(shè)計(jì)完成以后，按如下表格和公式進(jìn)行驗(yàn)算，
ko=qigEoi1.5→ψ=1.06-2.58ko→hc=qiψ2gEoi]]>→k=qigEi1.5→ti=he0.3+0.625kk→t3=t1+]]>hc=0.28-0.7kk-0.03]]>
全文摘要
本發(fā)明是一種戽流消能低壩及其建造方法，它具有較強(qiáng)的抗御洪水的能力，比底流消能攔河壩投資少，工程費(fèi)用低，使用年限長(zhǎng)，節(jié)約管理費(fèi)用。戽流消能低壩及其建造方法，它由漿砌石組成壩體，內(nèi)有混凝土框架，尾壩要低于河床，戽唇挑角θ為30°～35°，上限水深t
文檔編號(hào)E02B3/10GK1238408SQ98113980
公開日1999年12月15日 申請(qǐng)日期1998年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月13日
發(fā)明者王本祥, 尹圣鶴, 孫顯忠 申請(qǐng)人:清原滿族自治縣水利勘測(cè)設(shè)計(jì)室