专利名称：分水输沙调控法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水利工程整治的新水工方法。
山川地势在地球的外力地质作用下，比如在地面流水的地质作用下，高处遭受剥蚀，洼地接受沉积，不断发生削高填低过程，地表渐被夷平。这种自然夷平基态，若无一定地壳运动使地表产生新的起伏，是不可避免的。人们尚不能遏制这一夷平过程，只可能通过一定方法与措施，在一定局域时空范筹内缓解或加速这一夷平过程。
现代用于防洪治沙的方法，可分为两类一是绿化工程治理；二是水工方法整治。绿化工程治理主要是建设绿化带，固上护水以减少层沙土随水流失，这是有效和必须的。但绿化工程只限于在河谷，湖泊及水库外围的治理，这自然是不够的。现有的水工方法整治，主要是修筑简易河堤拦沙增地法，无坝引水自然排沙泄洪法以及用一定分洪工程代替水库防洪法。这些都是有效的，但存在简易河堤坡度不科学，退水后堤内长期积水，以及原有深水式泄水排沙隧洞等不能将泥沙充分导流排除，致使水库内泥沙淤塞，且不能同时兼备清除泥沙和防御洪水等缺陷，上述这些方法不能进行综合治理，根本解决防洪治沙问题。
本发明之目的旨在提供一种整治大型水坝水库泥沙淤塞和防御洪水的完备的水工建筑方法，可综合利用，实现长治久安本发明的技术方案是以常年最高水位水深3/4处作为高程控制界面，修建一定的水工建筑物，对底流进行调控，使含沙量较大的底流与上层水分流，或者使含沙量较大的底流折射回主河道，或者使水库、水坝中的含沙量大的底流被导流至深水排泄实现底流与上层水的分水输沙调控。
上述的水工建筑物可以是在主流分泄入支流或渠道的汊口处，取常年最高洪水位水深约3/4的高程为控制界面，在水下修建节制闸与潜没门；上述的水工建筑物也可以是在位于汊口上游的主流河岸，修建迎着主流来水方向成斜交角度，并向下游伸出的陡岸和沙咀状岸咀，其沙咀状岸咀高度约等于该处常年最高洪水位水深3/4，宽度约等于汊口宽度的3/4；上述的水工建筑物还可以是在外泄湖口取该处常年最高水位水深3/4的高程建立闸墩，上支承节制闸与露顶门，闸底以下的闸墩间的闸孔，长年泄水，并在湖口内侧修建与来水主流方向成60 °交角的导流堤。
上述的水工建筑物还包括有自水坝的深水式泄水排沙隧洞的侧壁外缘起，在水下增建与来水主流方向约成60°交角向上游张开的导流堤或进水闸。
上述的水工建筑物还包括有将水坝前缘或水坝前缘在常年最高蓄水位水深3/4的以下部分，直接建成为与上游来水主流方向约成65°交角的上游坝面。
由于河水的含沙量随深度增加而增加，一般在水深4/5以下的底层水含沙量最大，颗粒较粗，本发明以此作为主要依据，通过修建一定的水工建筑物以实现分层调控，即将含沙量较大的底层水流或者折射回主河道，防止进入分支渠和汊河；或者将水坝、水库的含沙量大的底流，在通过深水排泄时，在水坝、水库内修建导流堤，使其在泄水排沙时增加自动导流功能。这样，就能实现与上层水分开，进行分层调控，可从根本上解决河流、大型水坝的泥沙淤塞及突水为患的问题，达到长治久安的目的。本发明设计合理，实施可行，为水利工程整治提供了一种先进完备的水工新方法。
图1为分水岸咀平面示意图；图2为在湖口修建节制闸与闸墩的横剖面示意图；图3为在湖口修建导流堤的平面示意图；图4为在水坝的深水式泄水排沙隧洞两侧壁外缘修建水下导流堤或进水闸的平面示意图；图5为在河岸的深水式泄水排沙隧洞下游一侧修建水下导流堤或进水闸的平面示意图；图6为防洪治沙枢扭式工程布置平面示意图。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明河水的含沙量，随深度的增加而增加，成一定曲线关系，一般在水深4/5以下底层水含沙量最大，颗粒较粗，本发明就是以此为依据，提出了分层调控的新水工方法，即分水输沙调控法。其具体实施方案如下在主流分泄入支流或渠道的汊口处，如在长江分泄入松滋河的汊口处，顺着汊口自然趋势，在与来水主流方向斜交的方向上，取闸高等于所在地段常年最高洪水水位水深约3/4的高程，在水下按常规修建节制闸与游没门。并自闸的上游联结段起，向两侧加修或加固防洪堤，平时关闸，以促使常年最高洪水水位水深约3/4以下的含沙量较大的底流经折射返回主河道继续顺流而下，通过底流的折射以实现输沙调控。仅让含沙量较小的上层水从闸和闸门的上缘以上过水分流，由此而实现分水调控。所以这是一种底流折射的调控措施。
如图1所示，在环境允许时，将位于汊口的靠主流上游一侧长约300米的河岸，顺着河岸的自然趋势，修建成与来水主流方向成斜交关系的、向下游的伸出的陡岸(1)，坡角应大于34°，可取80°左右，并将陡岸的下游向伸出的部分，建成为偏向主流线凸出的、高度约等于该处常年最高洪水位水深3/4的、半遮挡汊河口宽达汊口宽度约3/4的沙咀状岸咀(2)。这种徒岸和岸咀，可统称分水岸咀。它将迫使主河道来水的底流被折回主河道，继续顺流而下，通过折射底流以实现输沙调控。而仅让部分上层水漫过或绕过岸咀分泄流入汊口，由此而完成了分水调控。
如图2、图3所示，在湖泊外泄湖口，如在洞庭湖外泄入长江的湖口，取该处常年最高洪水位水深约3/4的高程，作为闸墩所支承的闸的底高，按常规向上修建节制闸与露顶门(如图2所示)。闸底以下的闸孔，长年泄水，当两边缘闸孔的外缘湖岸，若大约成120°张角正对来水主流方向张开成喇叭形时，对底流便具有自然的导向功能，已足可利用。否则，需自两边缘闸孔的外缘起，在与来水主流方向约成60°交角的两个方向上，在水下修建两道向上游张开成喇叭形的、堤高不小于节制闸底高的导流堤(如图3所示)。于是上层水将与底流分开而被节制闸阻于湖内，含沙量较大的底流被导流堤顺势导入节制闸闸底以下闸孔外泄，所以这是一种导向底流调控措施。
如图4所示，自水坝的深水式泄水排沙隧洞两侧壁的外缘起，在水下增建两道与上游来水主流方向约成60°交角的、向上游张开成喇叭形的、与隧洞等高的或与该处常年最高蓄水位水深约3/4的高程等高的导流堤或进水闸。这种在水下修建的导流堤或进水闸有效地口将含沙量大的底流导流入深水式泄水排沙隧洞外泄。
图5所示为在水坝前缘或水坝前缘常年最高蓄水位水深约3/4的以下部分，将其直接建成与上游来水主流方向约成65°交角的上游坝面，而后在平行流流向右指的水坝前缘偏下游一侧或右凹岸，按常规修建配套的深水式泄水排沙隧洞即可。
图6为一种综合调控措施，亦即前泄洪输沙—渠措施。为上述的导向底流调控措施与折射底流调控措施相结合的综合运用，其水工建筑方案，主要是在原建水坝水库分洪工程的上侧，即在大坝上侧一定位置所修建的泄水渠道与分洪闸的上侧，配套修建深水式泄水排沙遂洞及水下导流堤或进水闸。但因工程量大，大坝上侧一般并不修建泄水渠道与分洪闸，而采用综合调控措施时，却必须配套修建泄水渠道与分洪闸。其修建泄水渠道与分洪闸的一般要求是，自大坝前缘起，在相距约10公里的上游水库的右凹岸稍偏弯道的下段部分，选择泄水渠道的进水口位置，而后按常规修建泄水渠道的与分洪闸。经尾水渠将泄水输水入大坝以下河道，使威胁大坝安全的洪水，在尚未到达警戒线之前提前泄洪。其配套修建的深水式泄水排沙隧洞和水下导流堤或进水闸是在紧邻渠道进水口偏上游一侧，最好也就是在弯道转折端稍偏上段的部位布置隧洞洞口，取洞高高约等于该处常年最高蓄水位水深3/4的高程，根据底流泄水排沙量确定洞口的过水面积，按常规修建深水式泄水排沙隧洞。此后，再自隧洞靠下游一侧洞壁的外缘起，在与来水主流方向约成60°交角的方向上，配套修建一道与隧洞等高的，斜过水库而向对岸偏上游游延伸的水下导流堤或进水闸。目的在于将含沙量较大的底流导入隧洞外泄，仅让含沙量较小的上层水从水下导流堤或进水闸的上缘过水分流，以减少流入水坝邻近水域的泥沙量。这种堤或闸对于隧洞来说，是一种导向底流调控措施，而对下游水库来说，又是一种折射底流调控措施。所以这是前述两种措施结合而成的一种综合运用。整套工程既能在洪水未达警戒线之前，提前泄洪于一渠，又能在上游采水浸入水下导流堤或进水闸下游水库之前，提前输沙于一渠，故称之为前泄洪输沙一渠措施。于是分水输沙调控法用于水坝水库时，通过这一措施充分得以实现，即在分洪工程的基础上，又增加了分水输沙新功能，集防洪治沙功能于一体，故所有这两组工程的综合体，总称防洪治沙枢扭。
本方法可用于解决长江三峡工程、葛洲坝工程等大型水利工程的防治泥沙淤塞和突水为患的问题。
附图标注说明1—陡岸2—岸咀3—主流4—汊河口5—闸墩6—节制闸及露顶门7—湖底8—湖岸9—导流堤10—外泄湖口11—水下导流堤或进水闸12—水坝13—深水式泄水排沙隧洞14—分洪闸15—泄水渠
权利要求
1.一种分水输沙调控法，其特征是以常年最高水位水深3/4处作为高程控制界面，修建一定的水工建筑物，对底流进行调控，使含沙量较大的底流与上层水分流，或者使含沙量较大的底流折射回主河道，或者使水库、水坝中的含沙量大的底流被导流至深水排泄，进行分水输沙调控。
2.根据权利要求1所述的分水输沙调控法，其特征是所述水工建筑可以是在主流分泄入支流或渠道的汊口处，取常年最高洪水位水深约3/4的高程为控制界面，在水下修建节制闸与潜没门。
3.根据权利要求1所述的分水输沙调控法，其特征是所述水工建筑物为在位于汊口上游的主流河岸，修建迎着主流来水方向成斜交角度，并向下游伸出的陡岸和沙咀状岸咀，其沙咀状岸咀高度约等于该处常年最高洪水位的3/4，宽度约等于汊口宽度的3/4。
4.根据权利要求1所述的分水输沙调控法，其特征是所述的水工建筑物为在外泄湖口取该处常年最高水位水深3/4的高程建立闸墩，上支承节制闸与露顶门，闸底以下的闸墩间的闸孔，长年泄水，湖口内侧修建与来水主流方向成60°交角的导流堤。
5.根据权利要求1所述的分水输沙调控法，其特征是所述的水工建筑物包括有自水坝的深水式泄水排沙隧洞的侧壁外缘起，在水下增建与来水主流方向约成60°交角向上游张开的导流堤或进水闸。
6.根据权利要求1所述的分水输沙调控法，其特征是所述的水工建筑物包括有将水坝前缘或水坝前缘在常年最高蓄水位水深3/4的以下部分，直接建成为与上游来水主流方向约成65°交角的上游坝面。
全文摘要
一种分水输沙调控法，以常年最高水位水深的3/4作为高程控制界面，修建一定的水工建筑物，对底流进行调控，使含沙量较大的底流折射回主河道或使含沙量大的底流被导流至深水排泄，实现分水输沙调控。本发明构思新颖、设计合理、切实可行，是一种可用于解决三峡、葛洲坝等工程防洪治沙问题的先进完备新水工方法。
文档编号E02B3/10GK1160793SQ9611807
公开日1997年10月1日 申请日期1996年3月21日 优先权日1996年3月21日
发明者郑长天, 郑江霞, 郑成 申请人:郑成