一種穿堤涵閘險情預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種水利工程汛期險情預(yù)測方法，特別涉及一種對洪水期間穿堤涵閘 險情進行預(yù)測，為防汛搶險提供預(yù)警手段的方法，其IPC國際專利分類號E02B 1/00,屬于 水利領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 為了引黃河水，在黃河大堤上建有引黃涵閘，這些穿堤涵閘與堤防的土石結(jié)合部 是堤防的薄弱環(huán)節(jié)，素有"一涵閘一險工"之說，涵閘邊墩、岸墻、護坡等混凝土或砌體與土 基或堤身結(jié)合部，由于回填土不密實，或者閘體與大堤所承受的荷載不均，引起不均勻沉 降、錯縫，發(fā)生洪水時，在高水位、長時間浸泡作用下，洪水順裂縫造成集中繞滲，若顆粒從 滲流出口被帶出，進而形成滲流通道，最后甚至會發(fā)展成漏洞，引起堤防潰決。因此，開展堤 防與穿堤涵閘土石結(jié)合部接觸沖刷滲透破壞相關(guān)問題研宄，對涵閘在各級洪水時發(fā)生險情 的可能性進行預(yù)測，具有重要的現(xiàn)實意義。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種原理簡單、易于操作、能夠真實反映涵閘與大堤土石 結(jié)合部出險的預(yù)測方法，為防汛搶險提供預(yù)警手段。本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0004] 一種穿堤涵閘險情預(yù)測方法，包括以下步驟：
[0005] (一）設(shè)置檢測設(shè)備：所述檢測設(shè)備包括供水裝置和接觸沖刷檢測儀，所述供水 裝置包括回轉(zhuǎn)吊、電動萌蘆和水箱，所述電動萌蘆固定在所述回轉(zhuǎn)吊上，所述水箱固定在所 述電動萌蘆的吊鉤上；所述接觸沖刷檢測儀包括箱體、底座、上緣和頂蓋，所述頂蓋、上緣和 底座均為矩形鋼板，所述頂蓋的中部設(shè)有可活動頂蓋，所述可活動頂蓋四周設(shè)有多個螺栓， 將可活動頂蓋固定在所述頂蓋上；所述上緣和底座的四周均設(shè)有壓槽，所述壓槽內(nèi)設(shè)有厚 12mm的硅膠密封條；所述箱體由橫截面為矩形的透明有機玻璃方管制成，壁厚為8mm，所述 箱體放置在所述上緣和底座的所述壓槽內(nèi)，在所述箱體的一個側(cè)面設(shè)有出水口；所述頂蓋 覆蓋在所述上緣上，二者之間設(shè)有密封圈；所述底座的底部設(shè)有進水口，所述水箱通過橡膠 軟管與所述進水口連通；所述底座位于所述箱體內(nèi)的部分設(shè)有矩形凹槽，所述凹槽的上部 設(shè)有透水鋼板，所述透水鋼板的透水孔徑為01.5mm，所述透水鋼板的上表面與所述底座 的上表面在同一個平面上；水流通過所述進水口進入所述凹槽內(nèi)，然后通過所述透水鋼板 上的透水孔的均勻過渡，進入箱體內(nèi)；多個頂桿穿過所述頂蓋、上緣和底座，利用緊固螺栓 將所述頂蓋、上緣、箱體和底座固定在一起；
[0006] (二）土樣選取與配制：分別選取大堤與涵閘邊墩、岸墻、底板的結(jié)合部作為檢測 部位，每個檢測部位根據(jù)土石接觸面積的大小確定多個取樣點，在每個確定的取樣點取檢 測用土樣，將檢測用土樣編號、風干后，用木錘擊碎，過篩備用，然后以最優(yōu)含水率和最大干 密度為控制指標，將檢測用土樣平鋪在托盤內(nèi)，用噴霧器噴灑預(yù)計的加水量，分層拌和均勻 后放置到密閉容器內(nèi)潤濕一夜，以使水分均勻分布在土料中；
[0007] (三）試樣制備：
[0008] (1)正常接觸試樣制備：
[0009] 將所述接觸沖刷檢測儀的可活動頂蓋打開，將接觸沖刷檢測儀豎向放置進行裝 樣；裝樣前，選擇箱體的其中一個側(cè)面作為觀測面，在另外三個側(cè)面的內(nèi)壁均勻涂抹一層膨 潤土防止邊壁集中滲漏；每個試樣分四層裝料，表面平整后振搗壓實，每層都根據(jù)試樣所 需最大干密度擊實到預(yù)定高度，每層填料時，使顆粒分布均勻且層與層之間要進行剖毛處 理，剖毛深度為1~2cm;擊實時，擊錘要分布均勻，且試樣與箱體內(nèi)壁接觸的周邊一定要擊 實；
[0010] (2)接觸面存在缺陷時試樣制備：
[0011] (a)接觸面存在不密實區(qū)的試樣制備：先根據(jù)密實區(qū)和不密實區(qū)的壓實度分別計 算出每層土的質(zhì)量和夯實高度，通過控制每層的夯實高度的不同，制造出密實區(qū)和不密實 區(qū)；每層都壓實到所要求的高度以保證壓實度；每層填料時，使顆粒分布均勻且層與層之 間要進行剖毛處理，剖毛深度為1~2cm;擊實時，擊錘要分布均勻，且試樣與箱體內(nèi)壁接觸 的周邊一定要擊實；
[0012] (b)接觸面存在裂隙的試樣制備：接觸面裂隙寬度的設(shè)置通過具有一定厚度的薄 板控制，制樣前，按照檢測需要，將一定厚度的薄板緊貼箱體的一個內(nèi)壁放置，其余三面的 內(nèi)壁均勻涂抹一層膨潤土護壁，然后再進行土樣制備，制備過程同正常接觸試樣制備，土樣 制備好后拔出薄板即可進行檢測；
[0013] (四）檢測操作
[0014] (1)根據(jù)水情資料確定各級洪水對應(yīng)的閘前水位，用閘前水位與檢測點的高程差， 作為檢測水頭，啟動電動萌蘆，根據(jù)檢測水頭，將水箱提升到相應(yīng)的高度，對所述接觸沖刷 檢測儀供水，檢查所述接觸沖刷檢測儀的密封部位是否漏水；
[0015] (2)根據(jù)檢測需要選取接觸沖刷檢測儀的放置方式：檢測涵閘底板與大堤的結(jié)合 部時，將接觸面橫向放置；檢測涵閘邊墩、岸墻與大堤的結(jié)合部時，將接觸面豎向放置；
[0016] (3)根據(jù)檢測需要設(shè)置可活動頂蓋的狀態(tài)：檢測下游有側(cè)向限制的接觸沖刷時， 打開出水口，將可活動頂蓋四周的螺栓擰緊，將可活動頂蓋與所述頂蓋緊密固定在一起；檢 測下游無側(cè)向限制的接觸沖刷時，關(guān)閉出水口，將可活動頂蓋拆除，或者將四周的螺栓擰 松，使可活動頂蓋與所述頂蓋之間保持一定的距離；
[0017] (4)開始檢測：根據(jù)檢測要求，調(diào)節(jié)檢測水頭，然后打開各閥門開始檢測；觀察并 記錄土樣從潤濕、滲水、破壞、滲漏通道形成的時間及對應(yīng)的水頭；
[0018] (五）清空接觸沖刷檢測儀內(nèi)的土樣，裝入待檢測的土樣，重復(fù)步驟（三）-(四）；
[0019] (六）根據(jù)檢測結(jié)果，確定各個檢測部位能夠抵御的洪水水位及浸泡時間。
[0020] 本發(fā)明的預(yù)測方法，可對穿堤涵閘土石結(jié)合部進行不同洪水條件下的檢測，操作 方便且簡單易行，實用性強，將單純的試驗設(shè)備應(yīng)用到防汛搶險一線，能夠較準確地預(yù)測涵 閘在各級洪水時的出險情況，為防汛搶險提供決策依據(jù)。
【附圖說明】：
[0021] 圖1、本發(fā)明的接觸沖刷檢測儀俯視圖；
[0022] 圖2、本發(fā)明的接觸沖刷檢測儀縱剖視圖。
[0023]圖中，1為頂蓋，2為可活動頂蓋，3為密封圈，4為緊固螺栓，5為出水口，6為壓槽， 7為上緣，8為箱體，9為頂桿，10為底座，11為透水鋼板，12為進水口。
【具體實施方式】：
[0024]下面結(jié)合圖1-2,對本發(fā)明做詳細說明。
[0025]本發(fā)明的一種穿堤涵閘險情預(yù)測方法，包括以下步驟：
[0026](一）設(shè)置檢測設(shè)備：所述檢測設(shè)備包括供水裝置和接觸沖刷檢測儀，所述供水裝 置包括回轉(zhuǎn)吊、電動萌蘆和水箱，所述電動萌蘆固定在所述回轉(zhuǎn)吊上，所述水箱固定在所述 電動萌蘆的吊鉤上；所述接觸沖刷檢測儀包括箱體8、底座10、上緣7和頂蓋1，所述頂蓋1、 上緣7和底座10均為厚度200mm的矩形鋼板，所述頂蓋1的中部設(shè)有可活動頂蓋2,所述可 活動頂蓋2由8_厚的有機玻璃制成，通過設(shè)置在可活動頂蓋2四周的多個螺栓固定在所 述頂蓋1上；所述上緣7和底座10的四周均設(shè)有壓槽6,所述壓槽6內(nèi)設(shè)有厚12mm的硅膠 密封條。所述箱體8由橫截面為矩形的透明有機玻璃方管制成，壁厚為8mm，所述箱體8放 置在所述上緣7和底座10的所述壓槽6內(nèi)，在所述箱體8的一個側(cè)面設(shè)有出水口 5 ;所述 頂蓋1覆蓋在所述上緣7上，二者之間設(shè)有密封圈3 ;所述底座10的底部設(shè)有進水口 12,所 述水箱通過橡膠軟管與所述進水口 12連通；所述底座10位于所述箱體8內(nèi)的部分設(shè)有矩 形凹槽，所述凹槽的上部設(shè)有透水鋼板11，所述透水鋼板11的透水孔徑為01.5mm，所述透 水鋼板11的上表面與所述底座10的上表面在同一個平面上；水流通過所述進水口 12進入 所述凹槽內(nèi)，然后通過所述透水鋼板11上的透水孔的均勻過渡，進入箱體8內(nèi)；多個頂桿9 穿過所述頂蓋1、上緣7和底座10,利用緊固螺栓4所述頂蓋1、上緣7、箱體8和底座10固 定在一起。
[0027](二）土樣配制：將檢測用土風干后，用木錘擊碎，過篩備用，然后以最優(yōu)含水率和 最大干密度為控制指標，將土樣平鋪在托盤內(nèi)，用噴霧器噴灑預(yù)計的加水量，分層拌和均勻 后放置到密閉容器內(nèi)潤濕一夜，以使水分均勻分布在土料中。
[0028] (三）試樣制備：
[0029] (1)正常接觸試樣制備：
[0030]將所述接觸沖刷檢測儀的可活動頂蓋2打開，將接觸沖刷檢測儀豎向放置進行裝 樣；裝樣前，在箱體8觀測面外的另外三面的內(nèi)壁均勻涂抹一層膨潤土防止邊壁集中滲漏； 每個試樣分四層裝料，表面平整后振搗壓實，每層都根據(jù)試樣所需最大干密度擊實到預(yù)定 高度，每層填料時，使顆粒分布均勻且層與層之間要進行剖毛處理，剖毛深度為1~2cm ;擊 實時，擊錘要分布均勻直擊到要求厚度，且試