CN104727266A - 适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法。所述宽谷型泥石流沟谷横向宽度为50-400m，沟床纵向坡度小于等于15度；在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽进行回填，回填后的沟槽地面线弯曲度小于3％；在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线横向筑建若干座、按一定间距分布的拦沙土墙；在土墙边缘、沿土墙走向带状种植深根性乔木或竹子。该方法不仅能有效地减少泥沙进入主河，而且能将拦截的大量泥沙就地转化为宝贵的土地资源，实现治理成本低、经济效益高、变害为益及改善沟谷生态景观的综合治理目标。

Description

适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法

技术领域

本发明涉及一种沟谷泥石流输沙控制方法，特别是涉及一种适用于宽谷型泥石流沟谷、在流通区和堆积区通过改变沟床形态实现泥石流输沙控制的方法。

背景技术

近年来，随着中国西部大开发的深入开展，长江上游梯级水电工程的开发和铁路公路大型项目建设等重大工程对山区不稳定山体造成的破坏，以及“5.12”汶川大地震后，大量非泥石流沟转变成低频或高频泥石流沟，加大了沟道向主河输入泥沙的能力，造成河流泥沙增多、水库库容缩减甚至堵江形成堰塞湖，淹没农田、铁路、公路等沿江建筑物。因此，针对沟谷型泥石流输沙问题，开发有效的控制技术，对于确保重大水电工程库区的有效库容、大型工程项目建设、灾区恢复重建及泥石流堆积扇的综合开发利用等都具有重大的社会、环境和经济意义。

目前，针对沟谷型泥石流的输沙问题多采用如拦砂坝、排导槽、停淤场、谷坊群等土木工程措施，这些工程措施对于泥石流的防治起到了积极的作用，但这些措施的治理目的主要是考虑如何将大量的泥石流泥沙安全顺利地输移到指点场所或排入主要河谷，不仅工程费用高，而且大量泥沙进入主河后易造成河床抬升、水库库容缩少，甚至在泥石流大规模爆发时通过排导槽进入主河后淹没农田、铁路、公路及水电设施等沿江建筑物，导致难以实现治理预期目标。在治理思路上，现有治理技术措施多以排导泥沙为主，未考虑如何利用沟谷有利的地形条件合理优化地分配大量泥沙，缺乏对泥沙资源合理有效的开发利用。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，通过改变沟床形态，利用沟谷有利地形条件，在泥石流沟谷流通区、堆积区对大量的泥沙进行就地拦截、合理分配、优化调控，不仅能有效地减少泥沙进入主河，而且能将拦截的大量泥沙就地转化为宝贵的土地资源，实现治理成本低、经济效益高、变害为益及改善沟谷生态景观的综合治理目标。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

本发明提出的适用于宽谷型泥石流沟谷、改变沟床形态的泥石流输沙控制方法，专门针对横向宽度50-400m、沟床纵向坡度小于等于15度的宽谷型泥石流沟谷，在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上原有的泥石流输沙沟槽进行回填，回填后沟槽的横向表面尽可能均匀弯曲或平坦展开，确保回填后的沟槽地面线横向弯曲度小于3％，从而消除输沙沟槽对泥石流运动边界的束缚力，扩大泥石流运动时与沟床的接触面积，增加泥石流运动时所受沟床阻力，减缓泥石流运动速度，实现宽床面的泥石流铺床停淤，进而就地拦截上游输移下来的泥沙，形成大面积的泥石流堆积扇，减少大量泥沙进入主河。在沟谷内泥石流流通区和堆积区的沟床上，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建若干座、按一定间距分布的拦沙土墙，促使泥石流大量泥沙在拦沙土墙的上游方向床面均匀横向堆积，从而形成宽阔平坦的土地资源，实现变害为益的治理目标。在拦沙土墙边缘、沿土墙走向带状种植深根性乔木或竹子，利用乔木或竹子的强大根系加固拦沙土墙的稳定性，增强其抗冲能力，同时改善沟谷生态景观；所述深根性乔木可以是桉树，或柳树，或杨树，等等。本发明的泥石流输沙控制方法，消除泥石流运动沟槽形成宽谷型床面增加泥石流运动阻力，迫使泥石流就地停淤，利用拦沙土墙拦截泥沙形成宽阔平坦的土地资源，利用乔木或竹子根系增强拦沙土墙的稳定性和抗冲能力，从而实现有效减少泥沙进入主河及变害为益的治理目标。

本发明的泥石流输沙控制方法，专门针对宽谷型泥石流沟谷，即沟谷横向宽度为50-400m、且沟床纵向坡度小于等于15度。如果沟谷横向宽度小于50米，则难以形成宽阔的沟床床面，泥石流与沟床床面接触面积过小，泥石流运动时所受沟床阻力也太小，对减缓泥石流运动速度效果不佳，难以有效达到就地拦截泥沙的效果；如果沟谷横向宽度大于400米，即使爆发一场大规模的泥石流，泥石流的铺床面积也很难达到400米宽度，泥石流铺床停淤的随意性增加，对有效开发堆积扇效果不佳，而且在泥石流堆积扇布置拦沙土墙的工程量增大，治理成本增加，治理成效降低；如果沟床纵向坡度大于15度，沟床阻力不足以减缓泥石流运动速度，泥石流冲刷能力很大，难以实现就地拦截泥沙目标。

所述消除输沙沟槽对泥石流运动边界的束缚，是利用沟床已有的松散固体物质对沟谷原有的泥石流沟槽进行回填，形成沟床横向面弯曲度小于3％的沟床床面，从而有效地消除沟槽对泥石流运动边界的束缚力，增加泥石流铺床的横向宽度，减缓泥石流运动速度，实现泥石流就地铺床停淤。同时，沟床横向面弯曲度小于3％或者沟床床面平坦，易将沟谷流水分散成小股水流，在沟床上形成漫滩流，减少流水对沟谷泥沙的冲刷，进一步增强泥沙拦截效果。如果回填后的沟床横向面弯曲度大于等于3％，那么泥石流运动时容易形成新的输沙沟槽，造成泥石流运动速度增大，难以实现拦截目标。利用沟床已有的松散固体物质对泥石流沟槽进行回填，可充分利用沟床丰富的砂土资源，施工操作便利，降低工程费用，提高治理成效。

所述在泥石流流通区和堆积区布置拦沙土墙，是利用沟床已有的松散固体物质进行筑建，沿沟床横向(即沟谷等高线方向)布置拦沙土墙，其功能是进一步拦截泥石流泥沙，控制泥石流泥沙淤积形态和范围，促使泥沙在拦沙土墙上游方向床面均匀横向堆积，加速形成宽阔平坦规范的土地资源，从而将一旦进入主河就将产生巨大潜在危害的泥沙在沟谷中就地转变为可高效开发利用的宝贵土地资源，实现变害为益的治理目标。利用沟床已有的松散固体物质筑建拦沙土墙，可充分利用沟床丰富的砂土资源，施工操作便利，工程费用低。拦沙土墙的形态大小和间隔距离将根据沟床纵向坡度而定：当沟床纵向坡度小于等于5度时，土墙顶宽b1为0.6-0.8m，土墙下底宽b2为0.8-1.0m，土墙高度h为0.5-0.6m，土墙长度为沟床横向实际宽度，土墙间间距L为80-100m；当沟床纵向坡度大于5度同时小于等于10度时，土墙顶宽b1为1.2-1.5m，土墙下底宽b2为2.2-2.5m，土墙高度h为1.2-1.5m，土墙长度为沟床横向实际宽度，土墙间间距L为120-150m；当沟床纵向坡度大于10度同时小于等于15度时，土墙顶宽b1为1.5-1.8m，土墙下底宽b2为2.6-3.0m，土墙高度h为1.8-2.2m，土墙长度为沟床横向实际宽度，土墙间间距L为220-250m。

所述在拦沙土墙边缘带状种植深根性乔木或竹子，其强大的根系可以加固拦沙土墙的稳定性，增强其抗冲能力，同时改善沟谷生态景观。深根性乔木或竹子的种植间距和行数将根据沟床纵向坡度而定：当沟床纵向坡度小于等于5度时，在土墙上游方向、沿土墙边缘带状种植深根性乔木或竹子1行，乔木或竹子间间距为2.5m；当沟床纵向坡度大于5度同时小于等于10度时，在土墙上游和下游方向、沿土墙边缘分别带状种植深根性乔木或竹子1行(即每座土墙种植乔木或竹子2行)，同一行的乔木或竹子间间距为3.0m，在土墙上游和下游方向两侧边缘的乔木或竹子种植点呈“品”字形布置；当沟床纵向坡度大于10度同时小于等于15度时，在土墙上游和下游方向、沿土墙边缘分别带状种植深根性乔木或竹子1行，同时在土墙顶部带状种植深根性乔木或竹子1行(即每座土墙种植乔木或竹子3行)，同一行的乔木或竹子间间距为3.5m，在土墙上、下游方向两侧边缘和土墙顶部的乔木或竹子种植点呈“品”字形布置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对宽谷型泥石流沟谷流通区和堆积区的输沙沟槽进行回填及布置拦沙土墙等技术措施，能够消除输沙沟槽对泥石流运动边界的束缚力、扩大泥石流与沟床的接触面积、增加泥石流运动时所受沟床阻力、利于泥石流大量泥沙就地铺床停淤，不仅能实现大量泥沙依据沟谷地形条件进行合理优化分配，减少泥沙大量进入主河产生的潜在危害，而且可形成宽阔平坦、可高效开发利用的土地资源，实现变害为益的治理目标。输沙沟槽的回填和拦沙土墙的筑建主要是利用沟谷内现有的大量松散固体物质，可节省大量的工程费用，提高治理成效。沿拦沙土墙带状种植乔木或竹子，不仅可有效地加固拦沙土墙的稳定性，增强其抗冲能力，同时可改善沟谷生态景观。

附图说明

图1是当沟床纵向坡度小于等于5度时泥石流输沙控制方法的示意图。

图2是当沟床纵向坡度大于5度同时小于等于10度时泥石流输沙控制方法的示意图。

图3是当沟床纵向坡度大于10度同时小于等于15度时泥石流输沙控制方法的示意图。

图4是泥石流输沙沟槽的回填示意图。

图5是当沟床纵向坡度小于等于5度时、拦沙土墙和乔木(或竹子)的设计示意图。

图6是当沟床纵向坡度大于5度同时小于等于10度时、拦沙土墙和乔木(或竹子)的设计示意图。

图7是沟床纵向坡度大于10度同时小于等于15度时、拦沙土墙和乔木(或竹子)的设计示意图。

图中标号如下：

1   输沙沟槽  2   回填后的沟槽地面线

3   土墙      4   乔木

5   沟床床面

b1  土墙顶宽  b2  土墙下底宽

h   土墙高度  L   土墙间间距

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。

实施例一

如图1、图4、图5所示。针对一条沟床纵向坡度为3-5度、沟谷横向宽度50-200m的宽谷型泥石流沟谷，在该宽谷型沟谷使用本发明的泥石流输沙控制方法。

在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽1进行回填，回填后的沟槽地面线2弯曲度为1％，与宽谷型沟床床面5共同组成平坦宽阔的沟床床面。在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建15座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为0.8m，土墙3下底宽b2为1.0m，土墙3高度h为0.6m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为80m。在每座土墙3的上游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向带状种植一行深根性乔木4，乔木4间间距为2.5m，该乔木4树种为杨树。

实施例二

如图2、图4、图6所示。针对一条沟床纵向坡度为6-8度、沟谷横向宽度180-320m的宽谷型泥石流沟谷，在该宽谷型沟谷使用本发明的泥石流输沙控制方法。

在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽1进行回填，回填后的沟槽地面线2弯曲度为1％，与宽谷型沟床床面5共同组成平坦宽阔的沟床床面。在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建12座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为1.2m，土墙3下底宽b2为2.2m，土墙3高度h为1.2m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为150m。在每座土墙3的上游和下游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向分别带状种植一行深根性乔木4，即每座土墙3共种植2行，每一行的乔木4间间距为3.0m，该乔木4树种为柳树；在每座土墙3上下游方向两侧边缘的乔木4种植点呈“品”字形布置。

实施例三

如图3、图4、图7所示。针对一条沟床纵向坡度为11-13度、沟谷横向宽度220-360m的宽谷型泥石流沟谷，在该宽谷型沟谷使用本发明的泥石流输沙控制方法。

在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽1进行回填，回填后的沟槽地面线2弯曲度为2％，与宽谷型沟床床面5共同组成平坦宽阔的沟床床面。在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线横向筑建8座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为1.5m，土墙3下底宽b2为2.6m，土墙3高度h为1.8m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为250m。在每座土墙3的上游和下游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向分别带状种植一行深根性乔木4，同时在每座土墙3顶部带状种植一行深根性乔木4，即每座土墙3共种植3行，每一行的乔木4间间距为3.5m，该乔木4树种为桉树；在每座土墙3上下游方向两侧边缘和土墙3顶部的乔木4种植点呈“品”字形布置。

实施例四

如图1、图3、图4、图5、图7所示。针对一条流通区沟床纵向坡度为12-15度、堆积区沟床纵向坡度为4-5度、沟谷横向宽度140-320m的宽谷型泥石流沟谷，在该宽谷型沟谷使用本发明的泥石流输沙控制方法。

在沟谷内的泥石流流通区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽1进行回填，回填后的沟槽地面线2弯曲度为2％，与宽谷型沟床床面5共同组成平坦宽阔的沟床床面。在沟谷内的泥石流流通区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建6座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为1.8m，土墙3下底宽b2为3.0m，土墙3高度h为2.2m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为220m。在每座土墙3的上游和下游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向分别带状种植一行竹子，同时在每座土墙3顶部带状种植一行竹子，即每座土墙3共种植3行，每一行的竹子间间距为3.5m；在每座土墙3上下游方向两侧边缘和土墙3顶部的竹子种植点呈“品”字形布置。

在沟谷内的泥石流堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽1进行回填，回填后的沟槽地面线2弯曲度为1％，与宽谷型沟床床面5共同组成平坦宽阔的沟床床面。在沟谷内的泥石流堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建10座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为0.7m，土墙3下底宽b2为0.9m，土墙3高度h为0.5m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为90m。在每座土墙3的上游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向带状种植一行深根性乔木4，乔木4间间距为2.5m，该乔木4树种为桉树。

实施例五

如图1、图2、图4、图5、图6所示。针对一条流通区沟床纵向坡度为7-10度、堆积区沟床纵向坡度为2-4度、沟谷横向宽度280-400m的宽谷型泥石流沟谷，在该宽谷型沟谷使用本发明的泥石流输沙控制方法。

在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽1进行回填，回填后的沟槽地面线2弯曲度为1％，与宽谷型沟床床面5共同组成平坦宽阔的沟床床面。

在沟谷内的泥石流流通区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建8座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为1.5m，土墙3下底宽b2为2.5m，土墙3高度h为1.5m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为120m。在每座土墙3的上游和下游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向分别带状种植一行竹子，即每座土墙3共种植2行，每一行的竹子间间距为3.0m；在每座土墙3上下游方向两侧边缘的竹子种植点呈“品”字形布置。

在沟谷内的泥石流堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线方向横向筑建12座、按一定间距分布的拦沙土墙3；每座土墙3的规格：土墙3顶宽b1为0.6m，土墙3下底宽b2为0.8m，土墙3高度h为0.5m，土墙3长度为其所在位置的沟床横向实际宽度；土墙3间间距L为100m。在每座土墙3的上游方向、沿土墙3边缘、沿土墙3走向带状种植一行竹子，竹子间间距为2.5m。

Claims (10)

1.一种适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：所述宽谷型泥石流沟谷横向宽度为50-400m，沟床纵向坡度小于等于15度；在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质对沟床上的输沙沟槽(1)进行回填，回填后的沟槽地面线(2)弯曲度小于3％；在沟谷内的泥石流流通区和堆积区，利用沟床上现有的松散固体物质沿沟谷等高线横向筑建若干座、按一定间距分布的拦沙土墙(3)；在土墙(3)边缘、沿土墙(3)走向带状种植深根性乔木(4)或竹子。

2.根据权利要求1所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：当沟床纵向坡度小于等于5度时，在土墙(3)上游方向、沿土墙(3)边缘带状种植深根性乔木(4)或竹子1行，乔木(4)或竹子间间距为2.5m。

3.根据权利要求2所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：当沟床纵向坡度小于等于5度时，土墙(3)顶宽b1为0.6-0.8m，土墙(3)下底宽b2为0.8-1.0m，土墙(3)高度h为0.5-0.6m，土墙(3)间间距L为80-100m。

4.根据权利要求1所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：当沟床纵向坡度大于5度同时小于等于10度时，在土墙(3)上游和下游方向、沿土墙(3)边缘分别带状种植深根性乔木(4)或竹子1行，乔木(4)或竹子间间距为3.0m。

5.根据权利要求4所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：在土墙(3)上、下游方向两侧边缘的乔木(4)或竹子种植点呈品字形布置。

6.根据权利要求4所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：当沟床纵向坡度大于5度同时小于等于10度时，土墙(3)顶宽b1为1.2-1.5m，土墙(3)下底宽b2为2.2-2.5m，土墙(3)高度h为1.2-1.5m，土墙(3)间间距L为120-150m。

7.根据权利要求1所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：当沟床纵向坡度大于10度同时小于等于15度时，在土墙(3)上游和下游方向、沿土墙(3)边缘分别带状种植深根性乔木(4)或竹子1行，同时在土墙(3)顶部带状种植深根性乔木(4)或竹子1行，乔木(4)或竹子间间距为3.5m。

8.根据权利要求7所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：在土墙(3)上下游方向两侧边缘和土墙(3)顶部的乔木(4)或竹子种植点呈品字形布置。

9.根据权利要求7所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：当沟床纵向坡度大于10度同时小于等于15度时，土墙(3)顶宽b1为1.5-1.8m，土墙(3)下底宽b2为2.6-3.0m，土墙(3)高度h为1.8-2.2m，土墙(3)间间距L为220-250m。

10.根据权利要求1-9任一所述的适用于宽谷型泥石流沟谷的泥石流输沙控制方法，其特征在于：乔木(4)为桉树，或柳树，或杨树。