[0001] 本发明属于水利工程技术领域，特别涉及一种快速封堵堤坝溃决口的装置及方法。

[0002] 堤坝作为水利工程的重要组成部分，在防洪抗灾中扮演着关键角色。然而，随着全球气候变化加剧和极端天气事件频发，河流和湖泊水位的剧烈波动使堤坝的安全性面临更大的挑战，特别是堤坝溃决已成为堤坝安全管理中的一大难题。溃坝若不及时有效地进行封堵，溃决口会越来越大，从而引发严重的水灾，给人民生命财产安全带来严重威胁。

[0003] 现有的堤坝溃决封堵技术包括抛石堵口法、铅丝笼装石抛堵法、打桩进占法、沉船堵口法、关门合龙法等。抛石堵口法、铅丝笼装石抛堵法、沉船堵口法等是利用石料或装满石块或土袋的船只本身的重量来封堵决口。但是堤坝决口处水流湍急，单个的抛石或铅丝笼装石重量不足以抵抗水流产生的推力，易被水流冲走，短时间内不易完成封堵，存在决堤口扩大的风险。而沉船堵口法采用体积较大的船体作为封堵物，代价高昂，船体会受到水流的横向冲刷力，操作不当的话，存在翻船的危险，同时船体都有一定的吃水深度，能否采用船体封堵取决于决口处水位深度。

[0004] 现有溃口封堵技术均是采用人工抛石封堵，抛石之后依靠封堵物的自重来堵住溃口，没有办法避免所填封堵物被水流冲刷，不能完全按照操作者的计划封堵在所抛位置。因此，有必要提出一种可以按照操作者意愿快速封堵堤坝溃决口的装置及封堵方法来解决堤坝溃坝口的快速封堵问题。

[0041] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

[0042] 实施例1

[0043] 一种快速封堵堤坝溃决的装置，包括钢管桩11、封堵网14、定滑轮组41、动滑轮组42、卷扬机21和数据采集系统24。

[0044] 所述钢管桩11用于打设在堤坝溃坝口的四角位置，钢管桩11上设置有滑轮组，包括配合使用的定滑轮组41和动滑轮组42，定滑轮组41和动滑轮组42具有相同数量的滑轮。所述的封堵网14用于铺设在溃坝口处，封堵网14内堆放防水袋、砂袋或填方块石等，用于对溃坝口的封堵。封堵网14的四角与凯夫拉牵引绳12连接，凯夫拉牵引绳12与动滑轮组42连接。所述定滑轮组41和动滑轮组42之间缠绕有用于调整封堵网14的调整绳索43，调整绳索
43一端与定滑轮组41连接，另一端与卷扬机21相连，由卷扬机21收放所述调整绳索43，以调整动滑轮组42的位置，进而实现对封堵网14的牵拉，调整封堵网14的位置。

[0045] 具体的，所述钢管桩11的结构如图3所示，所述钢管桩11采用三段式结构，包括钢管桩上节31、钢管桩中节32和钢管桩下节33。所述钢管桩上节31的下端设置有内螺纹，上端的侧面设置有激光位移传感器36，钢管桩上节31的侧面还设置有用于安装定滑轮组的螺纹孔34。所述钢管桩中节32至少需要一节，钢管桩中节32的上端设置有外螺纹，下端设置有内螺纹。所述钢管桩下节33的上端设置有外螺纹，下端设置成锥尖，侧面设置有螺旋形承压板35。所述钢管桩上节31、所述钢管桩中节32和所述钢管桩下节33均通过内螺纹和外螺纹的配合螺纹连接。所述钢管桩下节33下端的锥尖便于打入土层中，所述螺旋形承压板35不仅提高打桩的效率，而且增强了其承载力和稳定性，适应复杂的地质条件

[0046] 所述钢管桩11使用镀锌钢管，防腐性能好，使用寿命长，直径为20cm，壁厚在5mm～10mm。

[0047] 在打设钢管桩11前，根据需要选择合适数量的钢管桩中节32，与钢管桩上节31、钢管桩下节33通过螺纹连接组成整体钢管桩结构。在打设时，组装后的钢管桩11通过液压打桩设备或振动打桩设备打入地下，直至桩底到达坚硬的、不透水的土层，以确保钢管桩的稳固性和抗拔力。

[0048] 具体的，如图1、6所示，所述封堵网14的主材料使用高强度的聚酯纤维，具有良好的抗拉伸性能和耐磨性，在高压水流和强拉力作用下不容易断裂。所述封堵网14的四边进行双层缝合加固，缝合处使用高强度聚酯纤维线。

[0049] 优选的，所述封堵网14的边缘嵌入钢丝绳，钢丝绳能有效分散拉力，防止局部过度受力。

[0050] 优选的，所述封堵网14上还设置有反射板62，作为激光定位标志，配合所述激光位移传感器36测量使用，以确定封堵网14的位移情况。所述封堵网14铺在堤坝的溃坝口处时，封堵网14位于迎水面的一侧边和位于背水面的一侧边被拉起，因此所述反射板62设置在封堵网14的上端。

[0051] 所述封堵网14在使用时，其尺寸要大于溃决口宽度，例如至少为溃决口宽度的1.5倍，封堵网14网眼大小为2cm×2cm。

[0052] 具体的，如图3、4所示，所述定滑轮组41通过连接部件固定在所述钢管桩上节31，并且定滑轮组41可以在钢管桩11上转动。所述连接部件为一端带有螺栓固定环的螺栓51，螺栓51安装在所述钢管桩上节31的螺纹孔34中，所述定滑轮组41上设置有定滑轮固定环，定滑轮固定环连接在所述螺栓51的螺栓固定环上，实现定滑轮组41在钢管桩11上的连接，由于是两个固定环之间的连接，因此定滑轮组41还可以在钢管桩11上转动。所述动滑轮组42通过调整绳索43的缠绕与定滑轮组41连接，该调整绳索43的一端固定在定滑轮组41的支架上，另一端经过在动滑轮组42和定滑轮组41上的多次缠绕后，与卷扬机21连接，卷扬机21需放置在安全区域，且具备足够的牵引力以确保封堵网14能够被精确拉动和定位。

[0053] 优选的，所述的调整绳索43需具备高强度和耐腐蚀性，建议选用凯夫拉材质的绳索。

[0054] 再如图1、6所示，所述的凯夫拉牵引绳12的一端通过固定扣固定在所述动滑轮组42的支架上，另一端与所述封堵网14连接，而且凯夫拉牵引绳12通过多点式的连接方式与封堵网14边缘连接，进而能够有效分散施加在网上的拉力，防止水流对堆放物产生过大的横向冲击力将堆放物冲走。

[0055] 优选的，所述凯夫拉牵引绳12和封堵网14之间还连接有拉力传感器61，持续监测封堵区域的水压和土壤稳定性，通过监测凯夫拉牵引绳12的拉力，通过自动控制卷扬机的启动与停止适当调整封堵网的张力。

[0056] 进一步的，所述钢管桩上节还可以设置成多个，每个钢管桩上节上安装所述的滑轮组。

[0057] 如图1、2所示，在使用本装置时，每个钢管桩11根据滑轮组的数量配套卷扬机21，每台卷扬机21与一个滑轮组相连；在溃坝口的两侧还分别设置有自动控制器24，自动控制器24能够接收同侧的拉力传感器61和激光位移传感器36的信号，并向卷扬机21发送控制信号。例如：在利用激光位移传感器36实时监测封堵网14位置的过程中，如果封堵网14出现较大位移时，则自动控制器24启动卷扬机21提供更大的拉力，及时调整封堵网14的位置，避免封堵网14在堆放封堵物后不会有过大的位移，保证封堵效果。

[0058] 优选的，所述定滑轮组41在钢管桩11上的朝向需要与水流方向呈一定的夹角，以便更好的承受水流冲击。

[0059] 实施例2

[0060] 一种快速封堵堤坝溃决的方法，该方法采用实施例1所述的快速封堵堤坝溃决口的装置，包括如下步骤：

[0061] 第一步，根据堤坝溃决的溃决口大小和形状，选择相匹配的封堵网14；

[0062] 第二步，根据堤坝13的高度和周围土层的稳定性，选择合适数量的钢管桩中节32，并与钢管桩上节31以及钢管桩下节33螺纹连接，组成钢管桩结构；然后在溃决口的四角位置距离溃决口1.0m处打设组装后的钢管桩11，钢管桩11采用液压打桩设备或振动打桩设备垂直打入地下，直至桩底到达坚硬的、不透水的土层，以确保桩的稳固性和抗拔力；

[0063] 第三步，将定滑轮组41通过螺栓51安装在钢管桩上节31，并保证定滑轮组41和动滑轮组42在同一竖直面上，以减少滑轮系统的摩擦和偏移；然后将调整绳索43的一端固定在定滑轮组41的支架上，另一端多次绕过动滑轮组42和定滑轮组41后连接在对应的卷扬机21上；

[0064] 第四步，将凯夫拉牵引绳12的一端与动滑轮组42的支架连接，另一端以多点连接的方式通过拉力传感器61连接在封堵网14的边缘；

[0065] 第五步，启动卷扬机21，将封堵网14在水流方向的两端提起一定的高度，确保封堵网14可以覆盖溃决口；

[0066] 第六步，在封堵网14的最底层铺设装满砾石的防水袋，这些袋子能够在水中迅速沉降并形成稳定的基础层；防水袋铺设完成后，逐层堆放普通砂袋，砂袋应按照从外向内、从低到高的顺序进行摆放，形成多层次的封堵结构，以确保封堵效果的稳固性和持久性。

[0067] 在进行第六步操作时或完成封堵后砂袋堆放后会受到不断增大的水流冲力，引起封堵网14横向位移过大。通过激光位移传感器36实时监测反射板62的位移，当位移过大时，会向自动控制器24发出信号，启动卷扬机21拉紧封堵网14，保证砂袋不产生过大横向偏移。封堵网14拉紧后，反射板62位移减小，激光位移传感器36监测后，向自动控制器24发出信号，卷扬机21停止。

[0068] 使用砂袋的封堵过程需保持砂袋的均匀堆放，避免出现堆放不均导致的封堵失效。砂袋可以选用防水材料或透水材料，视实际情况选择。封堵完成后，应通过拉力传感器持续监测封堵区域的水压和土壤稳定性，必要时可以通过卷扬机适当调整封堵网的张力。

[0069] 在拉力传感器监测过程中，当拉力传感器所测拉力高于某一定值时，通过自动控制器发送卷扬机启动信号，释放凯夫拉牵引绳12，减小凯夫拉牵引绳12受力，拉力达到一定值后，停止卷扬机；当拉力传感器所测拉力低于某一定值时，通过自动控制器发送卷扬机启动信号，拉紧凯夫拉牵引绳12，增大凯夫拉牵引绳12受力，拉力达到一定值后，停止卷扬机。

[0070] 通过上述步骤，本装置能够迅速有效地对堤坝管涌或溃口进行封堵，避免更严重的水土流失和堤防失稳，同时减少传统封堵方法中人工操作的复杂性和时间耗费。

[0071] 需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内，在本申请的描述中所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0072] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

[0073] 需要说明的是，在本申请的描述中，术语方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。