[發明專利]一種堰塞湖泄流調控方法

有效

• 申請號: 202010152301.1
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111581579B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 宋東日;周公旦;陳倩
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10;E02B8/02;E02B8/06
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明涉及一種堰塞湖泄流調控方法，其包括以下步驟：(1)估算最危險泄流工況；(2)根據所述估算的泄流工況計算鋼索柔性網的結構內力；(3)根據所述計算出的鋼索柔性網的結構內力計算鋼索柔性網兩側的抗滑埋置深度；(4)根據所述估算的泄流工況開挖人工泄流槽；(5)根據所述計算鋼索柔性網兩側的抗滑埋置深度埋置鋼索柔性網。本方法適用于不同的堰塞壩規模和地形，鋼索柔性網可在結構內力過大時發生滑動，產生大變形來實現結構內力的自動調節，但又不破壞結構的完整性，具有較好的韌性變形特征，可以防止結構突然失效帶來的災難性后果。

技術領域

本發明涉及一種堰塞湖處置技術，具體是一種利用鋼索柔性網來調控堰塞湖泄流流量的方法。

背景技術

堰塞湖的產生與消亡是一種自然地質過程，其成因包括滑坡、崩塌碎屑流所形成的堰塞壩阻塞山區河道，冰磧物形成的堰塞壩攔截冰川融水等。堰塞壩將原本連續流動的山谷水流攔蓄成為具有很高勢能的堰塞湖，其潰決過程往往造成極端洪水事件，對下游居民的生產生活、水利水電設施的建設與運營等產生極為不利的影響。一般將堰塞湖的形成、潰決到潰決洪水向下游演進稱為災害鏈事件，其所造成的影響往往比單一災害事件大得多。對堰塞湖的應急處置技術已經成為我國應急救災亟需攻克的難題。

堰塞湖應急處置的基本方式為開挖泄流槽，從而可以有效地降低堰塞湖水位和庫容。堰塞湖潰決過程中，堰塞壩上泄流槽的土和碎石等被高速水流沖刷攜帶，導致泄流槽迅速下切和橫向擴張，而泄流槽的擴大進一步地促進了潰決流量的快速增長。這種泄流槽擴大與潰決流量增長之間的相互促進效應使得潰決流量以一種不可控的方式迅速增長，所以堰塞湖應急處置的著力點在于斬斷泄流槽擴大與潰決流量增長之間的正向促進鏈條。

目前已有的堰塞湖潰決流量控制方法主要是在泄流槽中放置人工結構體來阻礙水流，控制泄流槽下切和橫向擴張。但是應急處置往往面臨人工結構體準備時間長和缺乏合適的道路將沉重的結構體運送到山谷中的堰塞壩等難題。一些解決方案利用堰塞壩中的塊石來制作人工結構體，但是由于形成堰塞壩的過程往往伴隨著強烈的沖擊破碎和磨蝕，現場甚至很難找到直徑大于0.5米的塊石。因而，利用結構輕盈的通用結構來實現流量調控對應急救災來說顯得尤為重要。

另一方面，堰塞湖潰決過程中，上下游巨大的水位差意味著巨大的勢能向動能轉化，潰決洪水有著較高的流速和物質攜帶能力，在泄流槽中布置人工結構體面臨著被水流沖走的風險。因而，調控堰塞湖泄流流量的方法應當能夠有效地控制湖水的勢能向動能的轉化。

發明內容

本發明是為了解決現有堰塞湖泄流調控方法中調控結構獲取困難和調控效果難以預料的問題，提供一種調控堰塞湖泄流流量的方法：將結構輕盈、可普遍獲取的鋼索柔性網的兩側埋置于堰塞壩的上游坡面，配合人工開挖的泄流槽來調控堰塞湖泄流流量。

本發明提供一種堰塞湖泄流調控方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)估算最危險泄流工況；(2)根據所述估算的泄流工況計算鋼索柔性網的結構內力；(3)根據所述計算出的鋼索柔性網的結構內力計算鋼索柔性網兩側的抗滑埋置深度；(4)根據所述估算的泄流工況開挖人工泄流槽；(5)根據所述計算鋼索柔性網兩側的抗滑埋置深度埋置鋼索柔性網。

進一步的，所述步驟(1)具體包括，計算未安裝鋼索柔性網時，堰塞壩泄流的洪峰流量、此時對應的泄流槽斷面，以及以所述泄流槽底部為基準計算的堰塞湖水位高度。

進一步的，所述步驟(2)具體包括，計算所述鋼索柔性網在靜水壓力時的均勻壓力，所述鋼索柔性網包括橫向支撐繩及橫向支撐繩上連接的耗能裝置；計算所述橫向支撐繩在所述均勻壓力下所形成的圓弧的弧長；根據所述耗能裝置的變形、泄流槽寬度和均勻壓力計算圓弧半徑；根據所述均勻壓力和所述圓弧半徑計算出所述橫向支撐繩的拉力。

進一步的，所述步驟(3)具體包括，埋置于碎石土中的鋼索柔性網兩側受到在水流造成的橫向力作用時，取橫向力等于所有浸于水中的橫向支撐繩拉力的合力，即可反推阻止滑動所需要的埋置深度。