[发明专利]一种土石坝溃坝被动泄流抢险方法

说明书

技术领域

本发明一种土石坝溃坝被动泄流抢险方法，属于水利工程土石坝防汛抢险领域。

背景技术

我国已建水库大坝8.6万多座，小型塘坝640多万座，其中90％以上为土石坝。这些水库建设年代久远，许多都是当地农民自建，水文系列短，对水库防洪库容和泄洪能力估计不足，许多水库设计和建设标准低，普遍存在泄洪设施泄流能力不足的现象(许多小水库溢洪道泄流能力均不达标)，一旦遇到超标准洪水极有可能发生漫顶溃坝事故，将会给下游带来严重的灾难。以往的土石坝漫顶抢护主要以预防为主，比较常见的方法就是筑堰抢护，即在坝顶筑子堤来防御漫顶洪水对下游坡面的冲刷，常用的土堰形式主要有粘性土堰、袋装土堰、板状土堰、柳石土堰等。传统的抢筑子堤技术需要事先备足物料，存在效率低、汛期过后处理复杂等缺点。还有一种常用的抢护方法是抢挖溢洪道泄流。对于我国面广量大的小型水库、塘坝，平时维护力量就较为薄弱，出现漫顶险情时抢挖溢洪道往往开挖进度较慢，常常难以奏效。另外，由于土石坝通常是不允许漫顶过水的，临时抢挖溢洪道存在一个重要的风险即是漫顶水流冲刷坝体，甚至引起全面溃坝的事故。

鉴于此，本发明提出一种新方法，采用“疏”、“防”结合，研究一套应急泄流槽快速构建技术，利用“爆破”技术或机械开挖方式实现应急泄流槽的快速构建，利用特制的高强合成材料，实现应急泄流槽的迅速加固。该项技术具有实用性强，实施简便，推广应用前景广泛等诸多特点，对于我国面广量大的中小型水库防洪抢险具有重要的价值，对于提高我国处置溃坝突发性洪水灾害，编制应急预案，发布洪水预警，组织撤离与逃生，实施紧急救援等均具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种在土石坝漫顶风险较高情况下预先布置泄流通道，或在土石坝漫顶达到漫顶溃坝第二阶段以前，应急布置泄流通道，降低库水位，消除溃坝风险的方法。

一种土石坝溃坝被动泄流抢险方法，包括以下步骤：

当土石坝具有高溃坝风险，但尚未漫顶时，或者当土石坝已开始漫顶，但溃坝现状未达到第二阶段以前，利用连续锚杆预先在设计泄流槽内锚定防水型土工织物构建土石坝被动泄流通道。发明人对土石坝漫顶溃决进行了多次试验，将土石坝漫顶的溃决过程分为五个阶段，具体而言包括：第一阶段漫顶初期坝下游坡形成冲沟，第二阶段形成台阶状跌坎，第三阶段台阶状跌坎合并，第四阶段台阶状跌坎下切并向上游扩展，第五阶段坝体横向扩展并最终溃决。由于锚定防水型土工织物的方法非常迅速，因此本方法在漫顶溃坝到达第二阶段(形成台阶状跌坎)以前，作为避免扩大损失的方法均可使用。具体泄流抢险方法为：

(1)确定泄流槽位置及泄流槽口门尺寸；

本步骤是通过上游洪水预报得知上游在近期仍有较大洪水，而土石坝现已达到或逼近校核洪水位，现有泄洪措施无法满足泄洪量要求，这时应迅速在坝体上选定预备泄流槽位置，依据预报洪水流量确定泄流槽口门尺寸。

(2)利用连续锚杆在下游坝坡预定泄流槽槽身位置锚定防水型土工织物；

(3)对坝脚进行摊铺防护或抛石防护。

(4)利用爆破或机械开挖降低坝顶高程，形成泄流槽泄流口门。

上述的利用爆破是在坝顶设定的泄流槽内埋设炸药，药室布置高程距离大于计算的爆破压缩圈半径，并有一定的安全值，避免爆破破坏应急泄流槽顶部固定结构；

由于在溃坝泄流抢险的过程中缩短施工时间是最重要部分，因此本方法中的土工织物与传统的土工织物的铺设方法有所不同，由于本方法构筑的是临时建筑物，因此土工织物不通过传统的锚固沟或掩埋的方式施工而是通过如下方法进行施工。

上述利用连续锚杆预先在设计泄流槽内锚定防水型土工织物构建土石坝被动泄流槽包括如下内容：

a.锚定高程范围为坝下游水面至预定坝顶泄流槽下缘；

b.锚定水平范围根据如下方法确定：

W_H≥2～3B，

其中W_H为水平铺设宽度(m)，

B为设计泄流槽宽(m)。

c.当坝高小于或等于10m时，防水型土工织物采用经线法布置；

当坝高大于10m，小于15m时，防水型土工织物采用经纬线交叉法布置；

经多次实践，发明人得出这样的施工方法能较快地铺设土工织物，并且土工织物的状态在泄流期间基本能满足临时构筑物的稳定要求。

上述的经线法布置是指：