加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法技术

本发明专利技术公开了一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法。它包括如下步骤，步骤一：在堰塞体垭口或相对低凹天然部位开挖引流槽，以开挖工程量较小、过流效率尽可能最高并结合堰塞体物质结构组成为目标，确定引流槽横断面及纵断面结构形式；步骤二：纵向二等分引流槽，在引流槽中点的下游侧等间距垂直开挖引流槽、形成垂直高度逐渐增大的垂直阶梯，直至衔接至堰塞体下游坝坡。本发明专利技术具有能有效缩短堰塞湖蓄水时间、降低堰塞湖蓄水库容，安全快速地排泄堰塞湖囤蓄洪水，降低堰塞湖最大雍高水位及溃决洪峰，从而更大程度降低库区淹没损失及下游溃决损毁的优点。库区淹没损失及下游溃决损毁的优点。库区淹没损失及下游溃决损毁的优点。

【技术实现步骤摘要】
加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法


[0001]本专利技术涉及一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法。

技术介绍

[0002]堰塞湖作为高山峡谷地区一种重大自然灾害，主要是因强降雨、地震等动力地质作用造成山体滑坡、坍塌或泥石流堵塞天然河道形成的天然湖泊，滑坡或坍塌等滚落至河道的固体堆积体则成为堰塞体。受堰塞体拦阻天然河道影响，天然河道正常泄流阻断，堰塞体上下游泄流量极度不平衡，因而极易造成堰塞湖库区水位持续上涨，甚至造成堰塞体漫顶溃决，形成非常态溃决洪峰，严重危害沿岸人民群众生命财产安全。
[0003]针对高风险堰塞湖险情，当前应用最广泛、效果最佳的工程措施是引流槽除险技术，即在堰塞体顶部纵向开挖梯形断面泄流引流槽，降低堰塞体过水高程、缩小堰塞湖蓄水库容，利用漫顶洪水“借力自然、因利势导”渐进式冲刷掏蚀堰塞体，促使堰塞湖囤蓄洪水渐进式泄洪，从而有效降低堰塞湖库区淹没损失及下游溃决洪水损毁。但堰塞湖溃决过程复杂：在堰塞湖溃决初期，引流槽漫顶溃决流量较小，远低于堰塞湖入库流量，堰塞湖库水位持续上涨、堰塞湖蓄水库容持续增大，极易造成库区淹没损失；在堰塞湖溯源侵蚀阶段，漫顶水流流速逐渐增大并不断纵向下切侵蚀堰塞体下游坝坡面，形成凹凸起伏状多级沿程回溯陡坎，直至多级陡坎交汇融合形成更大落差陡坎；而在堰塞湖溃决快速发展阶段，堰塞湖溃决流量快速上涨，甚至远高于堰塞湖入库流量，堰塞湖库水位继续下降，溃决洪峰极易造成下游河段沿程损毁。
[0004]针对当前高风险堰塞湖典型溃决发展过程，工程界普遍缺乏有效工程措施调控堰塞湖溃决发展过程，常规梯形断面引流槽一旦漫顶，只能任凭漫顶水流自由漫溢，即任凭堰塞湖库水位缓慢雍高上涨，漫顶水流沿引流槽纵向匍匐运动至堰塞体下游坝坡、引起堰塞体出现溯源陡坎，造成堰塞体逐渐坍塌时，该过程耗时较长、泄流效率低，甚至占据70～80％堰塞湖整体溃决发展过程，堰塞湖库水位在该阶段持续上涨(入库流量远高于漫顶流量)，蓄水库容持续增大、蓄水时间长，因此待堰塞体溃决时极易形成较大溃决洪峰。当前工程界主要采用前缓后陡式变坡引流槽及垂直陡坎式引流槽，旨在加速引流槽早期泄流，缩小堰塞湖蓄水时间，例如：唐家山堰塞湖引流槽在0+00～0+326m范围内纵向坡降为0.006、0+326～0+444m纵向坡降为0.24、0+444～0+550m纵向坡降为0.16。尽管变坡引流槽能局部提升漫顶水流沿程流速，但堰塞湖溃决发展初期引流槽内漫顶水流水深较浅、甚至是紧贴引流槽底坡下泄，漫顶水流流速较小，携砂搬运能力较弱，因此，引流槽漫顶水流动能沿程摩阻损耗较大，流速提升效果并不明显，无法快速提升漫顶水流流速、无法实现快速地排泄堰塞湖囤蓄洪水；与变坡引流槽相似，垂直陡坎式引流槽尽管能局部提升漫顶水流流速，但仅局部先垂直陡坎处，且随着垂直陡坎高度漫顶水流流速提升效果相差显著。
[0005]因此，开发一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的引流槽布置方法很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了提供一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法，能有效缩短堰塞湖蓄水时间、降低堰塞湖蓄水库容，安全快速地排泄堰塞湖囤蓄洪水，降低堰塞湖最大雍高水位及溃决洪峰，从而更大程度降低库区淹没损失及下游溃决损毁；解决了当前堰塞湖引流槽泄流效率较低、蓄水时间较长等造成堰塞湖库水位较高、蓄水库容较大、库区淹没损失及下游溃决损毁严重等工程难题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的引流槽布置方法，其特征在于：包括如下步骤，
[0008]步骤一：在堰塞体垭口或相对低凹天然部位开挖引流槽，以开挖工程量较小、过流效率尽可能最高并结合堰塞体物质结构组成为目标，确定引流槽横断面及纵断面结构形式；
[0009]步骤二：纵向二等分引流槽，在引流槽中点的下游侧等间距垂直开挖引流槽、形成垂直高度逐渐增大的垂直阶梯，直至衔接至堰塞体下游坝坡。
[0010]在上述技术方案中，在步骤二中，垂直阶梯的最大高度小于或等于5m；
[0011]相邻垂直阶梯高度高差相等或小于1m、纵向间距为20～50m。
[0012]在上述技术方案中，当堰塞湖蓄水库容达到0.1亿m3、堰塞体的物质结构组成D
50
≥200mm时，引流槽横断面可采用深窄型，即引流槽底部横向宽度保持3～5m,引流槽两侧横向坡比为1:0.8～1:1.2，引流槽纵向保持原天然河道纵向坡降，自引流槽中点的下游区域可每间隔20～30m垂直开挖布置逐渐增大高度垂直阶梯，垂直阶梯最大高度≤5m，直至衔接至堰塞体下游坝坡。
[0013]在上述技术方案中，当堰塞湖蓄水库容达到0.1亿m3、堰塞体的物质结构组成D
50
≤200mm时，堰塞湖引流槽可采用宽缓型横断面，即引流槽底部横向宽度保持5～8m，引流槽两侧横向坡比为1:1.2～1:2.0，引流槽纵向保持原天然河道纵向坡降，自引流槽中点的下游区域每间隔30～50m垂直开挖布置逐渐增大高度垂直阶梯，垂直阶梯最大高度≤5m，直至衔接至堰塞体下游坝坡。
[0014]相比于传统梯形引流槽，本专利技术所提及的一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法主要有如下优点：
[0015](1)利用垂直阶梯自由水跌势能转换，有效提升溃决初始阶段沿程漫顶水流流速，加速下切掏蚀引流槽底坡，致使溯源陡坎更快出现，提升引流槽泄流效率；
[0016](2)缩短溃决初始阶段堰塞湖蓄水时间、降低堰塞湖蓄水库容，减小堰塞湖溃决洪峰，避免更大范围淹没损失及溃决损毁；
[0017]本专利技术主要用于山洪地质灾害领域高风险堰塞湖险情的应急处置，尤其是针对高山峡谷地区山体滑坡或泥石流等堵塞天然河道形成的巨型堰塞湖，采用本专利技术方法极有利于提升引流槽泄流效率、缩短堰塞湖蓄水时间，避免上游库区更大淹没损失和下游沿岸更大溃决洪水损毁，便于指导后续堰塞湖应急处置，具有良好的社会效果。
附图说明
[0018]图1现有常规引流槽的三维结构示意图(为现有常规梯形断面引流槽、前缓后陡式变坡引流槽)。
[0019]图2本专利技术阶梯式引流槽的三维结构示意图。
[0020]图3为本专利技术中的深窄型横断面引流槽的结构示意图。
[0021]图4为本专利技术中的宽缓型横断面引流槽的结构示意图。
[0022]图5为本专利技术中引流槽的纵向断面结构示意图。
[0023]在图5中，i0为原始天然河床纵向坡降；L为开挖平台长度；h
o
，h1……
h
n
依次为垂直陡坎高度，如，可以根据实际情况设置为：h
n
＝1m，h
n
‑1＝2m，h
n
‑2＝3m
……
h
o
＝5m。
[0024]图中1
‑
引流槽边坡，2
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引流槽底坡，3
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引流槽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一：在堰塞体垭口或相对低凹天然部位开挖引流槽，以开挖工程量较小、过流效率尽可能最高并结合堰塞体物质结构组成为目标，确定引流槽横断面及纵断面结构形式；步骤二：纵向二等分引流槽，在引流槽中点的下游侧等间距垂直开挖引流槽、形成垂直高度逐渐增大的垂直阶梯，直至衔接至堰塞体下游坝坡。2.根据权利要求1所述的加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法，其特征在于：在步骤二中，垂直阶梯的最大高度小于或等于5m；相邻垂直阶梯高度相等或相差1m、纵向间距为20～50m。3.根据权利要求1或2所述的加速堰塞湖溃决、提升泄流效率的阶梯式引流槽布置方法，其特征在于：当堰塞湖蓄水库容达到0.1亿m3、堰塞体的物质结构组成D
50
≥200mm时...

【专利技术属性】
技术研发人员：周招，杨启贵，蔡耀军，卢建华，刘加龙，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：