本發明涉及防沖刷的輸水渠，具體地說，涉及一種沙漠地區長距離輸水渠道退水渠防沖刷系統。

背景技術：

1、根據《灌溉與排水工程設計規范》：渠道末端退水渠道的設計流量不應小于渠道末端設計流量的50%。

2、故長距離輸水渠道需設置退水渠道。退水渠在布置陡坡、消力池等建筑物時，應結合實際地形布置；退水下游要有適當的出路（洼地），同時還應對其予以整治；布置消能建筑物時要上游平順泄流和下游充分消能，防止下游沖刷。

3、沙漠地區工程區為沙漠風積沙，由于沙漠風積沙比較松散，抗沖刷性差，在集中水流作用下極易發生溯源破壞。

技術實現思路

1、本發明的目的在于解決因退水渠末端與容泄區地面存在一定的高差，導致水流的溯源破壞沖毀退水渠的問題。

2、為實現上述目的，提供了一種沙漠地區長距離輸水渠道退水渠防沖刷系統，其包括主體渠道，還包括硬渠和軟渠；

3、所述硬渠與主體渠道下游端連接，硬渠采用硬質結構將水流引至地形較低的容泄區，用于消除落差；

4、所述軟渠設置于容泄區，并與硬渠的下游端連接；

5、其中，所述軟渠采用柔性結構以消除集中水流的剩余能量。

6、作為優選的，所述硬質結構為混凝土結構。

7、作為優選的，所述柔性結構為柔性格賓石籠。

8、作為優選的，所述柔性格賓石籠的襯砌結構包括由下至上依次設置的厚砂礫石墊層、厚當地砂砂漿、一布一膜、厚現澆混凝土板以及厚格賓石籠，其中：

9、厚砂礫石墊層用于提供基礎支撐并幫助排水。

10、厚當地砂砂漿用于增強結構穩定性，并有助于固定底層。

11、一布一膜通常是指一層土工布加上一層防水膜，用來隔離上下層材料，并防止水分滲透造成的損害。

12、厚現澆混凝土板用于增加整體強度和耐久性。

13、厚格賓石籠作為最外層，直接面對水流，同時允許一定的變形以適應環境變化而不失去功能。

14、此方案中，硬渠目的是引導水流至地形較低的容泄區，以消除因高度差產生的能量。硬渠的主要作用是穩定水流，并防止因為流速過快而導致的侵蝕問題；軟渠則是使用柔性結構來進一步分散和吸收剩余的能量，從而保護周圍環境免受高速水流的破壞。格賓石籠是一種由金屬線編織而成的網狀結構，內部填充石頭或其他堅硬材料，具有良好的透水性和適應變形的能力，這使得它非常適合用于像沙漠這樣需要柔性和耐久性的場合。

15、此外，沙漠地區由于缺乏植被覆蓋，地表非常容易受到水流的侵蝕。硬渠通過堅固的結構將水流限制在一個固定的通道內，避免了水流對周圍沙地的直接沖擊，從而有效地保護了地表免受侵蝕，而且硬渠能夠提供一個穩定的輸水路徑，確保水流按照預定的方向流動，一旦水流到達低洼處，流速減慢，此時使用格賓石籠進一步消能，可以更加安全地將水引入自然環境或用于灌溉等目的。

16、作為本技術方案的進一步改進，所述硬渠包括第一段陡坡、一級消力池、緩坡段、第二段陡坡、二級消力池；

17、其中：

18、第一段陡坡縱坡1/6；

19、第一段陡坡下游布置一級消力池；

20、經過一級消力池一級消能后布置縱坡為1/1000的緩坡段；

21、緩坡段后布置第二段陡坡；

22、第二段陡坡下游布置二級消力池。

23、上述方案中，第一段陡坡（縱坡1/6）主要作用是快速降低水位高度差，使得水流能夠迅速從高處向低洼地帶流動。因此，選擇一個較為陡峭的坡度是為了盡快消耗掉一部分勢能，同時在硬渠的基礎上保證不會因為流速過快而導致嚴重的沖刷問題；緊接在第一段陡坡之后的一級消力池是用來吸收和分散由陡坡帶來的高速水流中的大部分動能，防止直接沖擊下游結構或自然環境造成損害。此外，消力池還可以起到緩沖的作用，使水流變得更加平穩，為后續的緩坡段做好準備。

24、經過一級消力池后布置了一個非常平緩的坡段，其目的是讓已經減速并失去大量動能的水流繼續以較低的速度向前推進。這樣的設計有助于進一步穩定水流，減少任何可能殘留的能量，并且提供了足夠的時間和空間讓水中攜帶的泥沙沉淀下來，避免這些物質堆積在更下游的位置；然后再次引入一段較陡的坡道，旨在利用地形優勢進一步降低水位，同時保持適當的流速以確保水流不會停滯。

25、最后，在第二段陡坡之后設置另一個消力池，而二級消力池的存在確保了即使是在極端情況下，也不會有過量的能量傳遞給軟渠。

26、作為本技術方案的進一步改進，所述軟渠包括為柔性結構的格賓石籠擴散段，所述格賓石籠擴散段布置在二級消力池后；

27、其中，格賓石籠擴散段的縱坡為0，采用梯形斷面。

28、經過兩級消力池處理后的水流已經失去了大部分動能，此時進入一個沒有明顯坡度的擴散段可以使得水流更加平穩地分布開來，避免了因流速突然變化而造成的局部侵蝕或沖刷問題，從而有助于維持水流的穩定性，減少對下游環境的影響，而且格賓石籠作為一種柔性結構，內部填充有石頭或其他材料，它不僅提供了足夠的強度來支撐水流和抵抗外部壓力，而且其多孔特性允許植被生長，促進了生態環境的恢復和發展。此外，格賓石籠的使用還可以幫助過濾泥沙，改善水質。

29、還有就是，由于格賓石籠是柔性的，它可以很好地適應不規則的地基條件，即使地面發生輕微沉降或變形也不會影響整體結構的完整性。這使得它非常適合用于那些地質條件復雜或者容易發生變化的區域，如沙漠邊緣地帶。

30、作為優選的，所述格賓石籠擴散段底寬由5.0m漸變至50.0m，從而能夠有效地增加過水面積，降低流速，而且形成邊坡為1:3的鉛絲石籠護坡段，即每升高1單位高度，橫向延伸3單位長度，這樣既保證了足夠的抗滑能力，又不會過于陡峭而導致安全隱患。

31、作為本技術方案的進一步改進，所述軟渠末端直線段及右側圓弧段設置過流側堰，用于將水流引至地形低洼處，所述過流側堰堰頂高程低于柔性格賓石籠的堤頂平臺，這使得水流可以在較低的位置平穩流出，減少了對堤頂平臺的壓力。

32、作為優選的，所述軟渠的下游護坡以1：3的邊坡銜接有出口局部延長防護段。

33、作為優選的，所述硬渠全線的矩形槽底部均設置有齒墻，齒墻坡度為1：1，齒墻下側設置墊梁，墊梁長度與矩形槽寬度一致。

34、上述設計的目的是因為沙漠地形復雜多變，即使是在相對平坦的區域也可能存在局部軟弱層或者不同類型的土壤交錯分布。當這些差異化的地基受到外界荷載（如水流沖擊）時，可能會產生不同程度的沉降。通過在齒墻下方設置墊梁，可以將整個矩形槽的重量均勻分布在更大的基礎上，減輕了因不均勻沉降帶來的結構應力集中問題。墊梁長度與矩形槽寬度一致，確保了兩者之間的良好接觸，進一步增強了結構的整體性。

35、與現有技術相比，本發明的有益效果：

36、該沙漠地區長距離輸水渠道退水渠防沖刷系統中，為保證主體渠道及退水渠的安全運行，節約工程投資，針對沙漠風積沙這種具有特殊工程特性的土體，退水渠在設計過程中采用“軟硬”結合的方式，即采用混凝土結構將水流引至遠離主體渠道、地形較低的容泄區，消除落差，采用柔性格賓石籠結構以消除集中水流的剩余能量，降低底部流速，防止產生局部沖刷，解決風積砂溯源性破壞問題。