[发明专利]一种多年冻土区防止湖泊溃决的溢流结构

说明书

本发明涉及一种多年冻土区防止湖泊溃决的溢流结构，包括设在溢流口两侧的挡水埝（1）和设在溢流口处的埋地暗涵导流结构，挡水埝（1）包括填土层（6）和铺设在其上表面的块石层（7）；埋地暗涵导流结构包括换填层（2）、保温层（3）和数根波纹管涵（4），换填层的换填料为冻胀非敏感性粗颗粒土料，其底面位于多年冻土上限以下1.5m~2m。挡水埝结构可抬升下部多年冻土上限，利用多年冻土不透水性有效控制湖泊溢流位置和范围；埋地暗涵导流结构可有效降低溢流水体对下部多年冻土的热侵蚀，防止溢流结构基础的失稳和结构失效。本发明的应用能够有效保证溢流结构的长期稳定和有效，实现多年冻土区湖泊的有序可控外泄，防止湖泊溃决。

技术领域

本发明涉及冻土区水利工程技术领域，尤其涉及一种多年冻土区防止湖泊溃决的溢流结构。

背景技术

有研究和监测表明，近年来伴随着气候变暖，青藏高原多年冻土区降雨显著增加。在气候变暖和降雨增加背景下，多年冻土区湖泊的面积和水量持续增加，存在溃决外溢风险。以可可西里地区为例，该地区大片连续多年冻土发育，近50年来气候呈现暖湿化趋势，且在2000年更为明显。受增暖增湿过程影响，区域内湖泊面积和水量持续增加，存在溃决外溢风险，例如2011年9月发生了湖泊（卓乃湖）溃决事件。在多年冻土区，湖泊溃决后，湖面后退与湖底外露会引发系列生态环境问题。同时，自由下泄洪水会对洪道内多年冻土造成严重的热侵蚀，引发地表沉陷，并可对沿线工程构筑物造成严重威胁。

与常规融土不同，多年冻土的强度与温度状况密切相关。现有技术中，混凝土溢流结构在其施工过程中存在水化热问题，会对周围多年冻土造成显著的热扰动，进而造成溢流结构地基失稳和结构失效。同时，长期过水条件下，携带热量的常流水会对常规溢流结构下伏多年冻土产生持续的热侵蚀，导致其升温融化和强度损失，同样会引发溢流结构基础失稳和结构失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多年冻土区防止湖泊溃决的溢流结构，以克服现有技术中混凝土水化热和溢流水体对常规导流结构下伏多年冻土造成的短期和长期热侵蚀，进而造成导流结构基础失稳和结构失效的技术问题。

为解决上述问题，本发明所述的一种多年冻土区防止湖泊溃决的溢流结构，包括：设在溢流口两侧的挡水埝和设在溢流口处的埋地暗涵导流结构，两者为两边高中间低的状态；所述挡水埝包括填土层和铺设在所述填土层上表面的块石层；所述埋地暗涵导流结构包括自下而上设置的换填层、保温层和顺着溢流方向设置的数根波纹管涵，所述换填层的换填料为冻胀非敏感性粗颗粒土料，其底面位于多年冻土上限以下1.5m~2m。

优选的，所述埋地暗涵导流结构还包括设在所述波纹管涵上部的钢筋块石笼层，其厚度为0.5m~0.8m，所用石材粒径为20cm~30cm。

优选的，所述挡水埝的长度不少于20m，所述填土层厚度不小于2.5m，顶部宽度为1.5m~2.0m并且自顶部按1:1.2~1.5放坡。

优选的，所述填土层的填料为冻胀非敏感性粗颗粒土料。

优选的，所述块石层的厚度为0.5m~0.8m，所用石材粒径为6cm~20cm。

优选的，所述保温层包裹在所述波纹管涵四周。

优选的，所述波纹管涵为涵洞用金属波纹管，厚度为2mm~8mm，直径为0.5m~1m。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明中，挡水埝设在溢流口两侧，包括填土和上覆块石，（1）在冷季，上覆块石利用低温空气的对流换热过程增加下部多年冻土的散热，（2）在暖季，填土和上覆块石自身热阻可减少下部多年冻土的吸热。由此，挡水埝在修筑后能够显著抬升下部多年冻土上限，利用多年冻土的不透水性和挡水埝自身有效控制湖泊溢流位置和范围。