CN109137847B - 一种泥石流水石分离格栅坝及水石分离系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泥石流防治工程技术领域，其目的在于提供一种泥石流水石分离格栅坝及水石分离系统。所采用的技术方案是：一种泥石流水石分离格栅坝，横跨泥石流沟床的两岸设置，所述水石分离格栅坝整体为迎水面向背水面方向弯折的网状结构，其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，所述水石分离格栅坝的底部与泥石流沟床的底面固定连接；一种泥石流水石分离系统，包括上述的泥石流水石分离格栅坝，还包括分别设置在泥石流沟床两岸的驳岸，还包括设置在泥石流水石分离格栅坝背水侧的泄流槽及护坦。本发明能够有效提升泥石流的水石分离效果，同时增加结构整体可承受的载荷，提升泥石流防治结构的安全可靠性。

Description

一种泥石流水石分离格栅坝及水石分离系统

技术领域

本发明涉及泥石流防治工程技术领域，特别是涉及一种泥石流水石分离格栅坝及水石分离系统。

背景技术

传统的水石分离技术，大致可分为梳子坝(缝隙坝)、筛子坝、谷坊坝、桩林坝和格栅坝几类，其中以格栅坝的水石分离效果最好。如图1所示，格栅坝是在桩林坝的基础上改建而成，其拦截面与泥石流的流动方向垂直，有效提升了其拦截石块的能力，提高了水石分离效率，但格栅坝采用与泥石流冲击方向垂直的设置方式，使得结构承受的载荷更大，使用过程中极易遭受破坏。

现有技术中，还出现了如下泥石流水石分离技术：名称为“一种泥石流水石分离系统”的中国发明专利(公开号：CN202298575U)公开了一种鱼脊型泥石流水石分离系统，将水石分离结构型式进行了创新，如图2所示，沿泥石流流动方向依次设置引流坝和鱼脊式水石分离格栅坝，水石分离格栅坝的脊线沿泥石流流动方向设置，引流坝承受泥石流的主要载荷，水石分离格栅坝结构承受的载荷有所降低。在使用时，泥石流通过引流坝的引流口流向水石分离格栅坝的上部，随后在重力作用下实现泥石流体的水石分离，使固体物质脱离泥石流运动路线，停滞在沟床两侧。

然而由于鱼脊式水石分离系统采用高度较为低矮的鱼脊形骨架结构，在泥石流的流速过大、粘性过高情况下，泥石流中的洪水与固体物质的整体性较强，泥石流整体通过引流口后，洪水不易在重力的作用下进入泄流槽内，固体物质易带动洪水由鱼脊的上部冲过该水石分离系统，因而该水石分离系统对于大型泥石流、粘性泥石流的水石分离效果有待提升。

发明内容

本发明提供了一种泥石流水石分离格栅坝及水石分离系统，有效提升泥石流的水石分离效果，同时增加结构整体可承受的载荷。

本发明采用的技术方案是：

一种泥石流水石分离格栅坝，横跨泥石流沟床的两岸设置，所述水石分离格栅坝整体为迎水面向背水面方向弯折的网状结构，其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，所述水石分离格栅坝的底部与泥石流沟床的底面固定连接。

优选的，包括脊线骨架及弯折设置的上开口骨架和下开口骨架，所述脊线骨架的两端分别与上开口骨架的弯折点、下开口骨架的弯折点连接，所述脊线骨架为所述弯折线，所述下开口骨架的底部设置与泥石流沟床的底面固定连接的第一基础，所述脊线骨架与下开口骨架的连接区域形成鱼嘴；

还包括分别与上开口骨架、下开口骨架两侧的相对的端部连接的两个竖向骨架，两个竖向骨架上分别设置与泥石流沟床的两岸固定连接的第二基础；

还包括在脊线骨架、上开口骨架、下开口骨架和两个竖向骨架所围区域内设置的格栅，所述格栅由多个横杆与多个竖杆交错布置而成。

优选的，每个所述横杆均与下开口骨架平行设置，每个所述竖杆均与脊线骨架平行设置。

优选的，每个所述横杆均与脊线骨架垂直设置，每个所述竖杆均与脊线骨架平行设置。

优选的，两个所述竖向骨架分别与泥石流沟床所在的底面垂直设置或由底端沿顶端方向朝向泥石流河沟的中轴方向倾斜设置。

优选的，所述脊线骨架与泥石流沟床的底面的夹角α为45～55°；所述下开口骨架的跨度角为80～90°，所述上开口骨架的跨度角/>为120～130°。

优选的，以上开口骨架、下开口骨架在泥石流沟床的底面投影的右侧的相交点为原点o’建立右手直角坐标系o’-x’y’z’，以下开口骨架与原点o’相交的一边为y’轴、朝向鱼嘴方向为正向，以泥石流沟床的底面上与y’轴垂直且与原点o’相交的直线为x’轴、朝向脊线骨架的方向为正，以垂直泥石流沟床的底面且经过原点o的直线为z’轴、出泥石流沟床的底面方向为正向；在o’-x’y’z’坐标系中，所述脊线骨架、上开口骨架、下开口骨架和两个竖向骨架包围的曲面服从以下方程：

其中，d为脊线骨架的长度，最大为上开口骨架的跨度角/>与下开口骨架的跨度角/>的差值。

优选的，还包括设置在鱼嘴处的防冲墩，所述防冲墩顶部的侧切线与泥石流沟床的底面的夹角小于α。

优选的，还包括锚索和设置在鱼嘴凸起侧的地锚，所述锚索的一端与上开口骨架、脊线骨架的相交点连接，所述锚索的另一端通过地锚与泥石流沟床的底面固定连接，所述锚索与脊线骨架所在的平面与泥石流沟床的底面垂直。

一种泥石流水石分离系统，包括上述的泥石流水石分离格栅坝，还包括分别设置在泥石流沟床两岸的驳岸，还包括设置在泥石流水石分离格栅坝背水侧的泄流槽及护坦。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)提升泥石流的水石分离效果；具体来说，泥石流沿泥石流沟床流向水石分离格栅坝，泥石流朝向水石分离格栅坝的弯折面冲击，泥石流以水石分离格栅坝弯折线为基准向水石分离格栅坝的两侧分流，泥石流中的洪水由水石分离格栅坝的间隙内通过，泥石流中的大型固体物质被水石分离格栅坝拦隔在泥石流沟床的两侧，同时泥石流中的小型固体物质在通过水石分离格栅坝后也得以逐步消能并堆积，水石分离效果好；

2)增加结构整体可承受的载荷；具体来说，由于水石分离格栅坝整体为向泥石流的流动方向弯折，且其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，泥石流的冲击力可分别由水石分离格栅坝的网状结构、左右两侧及底部分担，避免水石分离格栅坝网面的损害，水石分离格栅坝的结构整体可承受的载荷更大。

附图说明

图1是现有技术中格栅坝的结构示意图；

图2是现有技术中鱼脊型泥石流水石分离系统的结构示意图；

图3是本发明中水石分离格栅坝的第一种实施方式的立体图；

图4是本发明中水石分离格栅坝的第二种实施方式的立体图；

图5是本发明中水石分离格栅坝的第一种实施方式的俯视图；

图6是本发明中水石分离格栅坝的第二种实施方式的俯视图；

图7是本发明中水石分离格栅坝的第一种实施方式的立面展开示意图；

图8是本发明中水石分离格栅坝的第二种实施方式的立面展开示意图；

图9是本发明中水石分离格栅坝的剖面示意图；

图10是本发明中水石分离系统的第一种实施方式的俯视图；

图11是本发明中水石分离系统的第二种实施方式的俯视图；

图12是本发明中水石分离系统的第三种实施方式的俯视图。

图中：1-驳岸；21-脊线骨架；22-上开口骨架；23-下开口骨架；24-竖向骨架；25-格栅；251-横杆；252-竖杆；26-鱼嘴；27-钢绳网；3-第二基础；4-第一基础；5-锚索；6-地锚；7-防冲墩；8-泄流槽。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的单元或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面结合附图3～12进一步阐述本发明。

实施例1：

一种泥石流水石分离格栅坝，横跨泥石流沟床的两岸设置，如图2或3所示，所述水石分离格栅坝整体为迎水面向背水面方向弯折的网状结构，其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，所述水石分离格栅坝的底部与泥石流沟床的底面固定连接。应当理解的是，所述水石分离格栅坝整体为迎水面向背水面方向弯折，即水石分离格栅坝整体为向泥石流的流动方向弯折；另外，水石分离格栅坝的弯折线沿泥石流的流动方向倾斜角应为锐角，所述弯折线与沿泥石流的流动方向所在的直线所组成面可与泥石流沟床的底面产生一夹角，此夹角的大小为90°左右时，水石分离格栅坝的拦挡效果最好，且水石分离格栅坝的强度最高。

下面阐述一下水石分离格栅坝的实施方式：泥石流沿泥石流沟床流向水石分离格栅坝，泥石流朝向水石分离格栅坝的弯折面冲击，泥石流以水石分离格栅坝弯折线为基准向水石分离格栅坝的两侧分流，泥石流中的洪水由水石分离格栅坝的间隙内通过，泥石流中的大型固体物质被水石分离格栅坝拦隔在泥石流沟床的两侧，同时泥石流中的小型固体物质在通过水石分离格栅坝后也得以逐步消能并堆积，水石分离效果好；与此同时，由于水石分离格栅坝整体为向泥石流的流动方向弯折，且其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，泥石流的冲击力可分别由水石分离格栅坝的网状结构、左右两侧及底部分担，避免水石分离格栅坝网面的损害，水石分离格栅坝的结构整体可承受的载荷更大。

水石分离格栅坝的水石分离原理如下：首先，泥石流在流动过程中可以水石分离格栅坝的弯折线为基准进行分流，同时水石分离格栅坝对泥石流进行阻挡，将泥石流的准流层状态调整到紊流状态，利用泥石流自身的粘滞作用降低平均流速，为水石分离创造条件；其次，由于水石分离格栅坝的弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，泥石流的过流面及过流时程得以增加，泥石流可利用自身动水压力达到水石分离。

进一步的，所述泥石流水石分离格栅坝包括脊线骨架21及弯折设置的上开口骨架22和下开口骨架23，所述脊线骨架21的两端分别与上开口骨架22的弯折点、下开口骨架23的弯折点连接，所述脊线骨架21为所述弯折线，所述下开口骨架23的底部设置与泥石流沟床的底面固定连接的第一基础4，所述脊线骨架21与下开口骨架23的连接区域形成鱼嘴26，所述鱼嘴26即为脊线骨架21和下开口骨架23形成的尖劈部。应当理解的是，所述上开口骨架22和下开口骨架23的开口朝向泥石流的流动方向，上开口骨架22和下开口骨架23所在的平面可分别与泥石流河沟所在的底面平行设置，平行设置更为节省材料且易于安装。

所述泥石流水石分离格栅坝还包括分别与上开口骨架22、下开口骨架23两侧的相对的端部连接的两个竖向骨架24，两个竖向骨架24上分别设置与泥石流沟床的两岸固定连接的第二基础3。应当理解的是，如图3、图5或图7所示，两个所述竖向骨架24可与泥石流河沟所在的底面垂直设置；如图4、图6或图8所述，两个所述竖向骨架24也可分别由底端沿顶端方向朝向泥石流河沟的中轴方向倾斜设置；采用第一种设置方式，可使得竖向骨架24所连接的第二基础3最小，第二基础3的用料最省。

应当理解的是，所述第一基础4、第二基础3均可采用条形基础，如有必要，可在第一基础4和/或第二基础3的底部设置深基础。

所述泥石流水石分离格栅坝还包括在脊线骨架21、上开口骨架22、下开口骨架23和两个竖向骨架24所围区域内设置的格栅25，所述格栅25由多个横杆251与多个竖杆252交错布置而成。应当理解的是，所述格栅25与包围格栅25设置的脊线骨架21、上开口骨架22、下开口骨架23和两个竖向骨架24构成网状结构。优选设置的，在所述格栅25上覆盖有柔性网27。需要说明的是，柔性网27属于易损构件，大的灾害防治成功后一般需要更换；柔性网27可采用环形网或菱形网，当泥石流中块体大时，宜设置变形量更大的环形网，降低结构荷载，其它情况可以设置菱形网，当泥石流块体特别大时甚至可以在内侧设置菱形网的基础上在外侧再设置一道环形网，柔性网27整体制作覆盖在格栅上，并且在孔洞之间的杆件位置设置减压装置，保证柔性网27具有相当的变形空间，充分利用柔性结构的能量耗散能力，以降低水石分离格栅坝的受损风险。

应当理解的是，脊线骨架21与上开口骨架22、下开口骨架23沿垂直泥石流河沟底面的方向的截断面可设置为棱台形，也可设置为渐变半圆弧形，采用渐变半圆弧形可进一步增加泥石流的过流面，扩大水石分离接触面，对粘度较大的泥石流的水石分离效果更好。采用渐变半径圆弧形时，结构的俯视结构如图12所示，上开口骨架22与下开口骨架23的纵向截断面可为螺旋曲线，用以对粘度较大的泥石流进行水石分离，扩大分离接触面，施工时需采用满堂支架，工艺要求较高。

优选设置的，所述脊线骨架21、上开口骨架22、下开口骨架23和两个竖向骨架24为劲性骨架，所述格栅25为硬性格栅。需要说明的是，所述脊线骨架21、上开口骨架22、下开口骨架23和两个竖向骨架24还可采用钢管砼实现，所述格栅25可采用钢格栅、混凝土梁格栅或者钢管混凝土等材料，施工可以采用满堂支架现浇或预制拼装/构件拼装；另外，格栅网眼既可以采用钢格栅网眼，也可以采用柔性网+穹隆格栅复合网眼，可调节、可更换、耐磨耗。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图3、图5和图7所示，每个所述横杆251均与下开口骨架23平行设置，每个所述竖杆252均与脊线骨架21平行设置。应当理解的是，此时对称设置的横杆251所在的平面π与泥石流沟床所在的底面平行设置，此结构适宜泥石流河沟的两岸地基条件较好的情况；由此设置可使得泥石流在冲击格栅25时，通过对横杆251的撞击，将水石分离格栅坝整体遭受的压力传递到与竖向骨架24连接的第二基础3上，从而充分利用泥石流河沟两岸较好的地基条件，由泥石流河沟两岸的地基接收泥石流的整体冲击力，降低水石分离格栅坝结构受剪的风险。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图4、图6和图8所示，每个所述横杆251均与脊线骨架21垂直设置，每个所述竖杆252均与脊线骨架21平行设置。应当理解的是，此时对称设置的横杆251所在的平面π与脊线骨架21垂直设置，此结构适宜泥石流河沟的两岸地基条件不好或者沟谷宽缓的情况，在进行此结构的设置时，为避免格栅26所构成的网面曲率过大，两个所述竖向骨架24可分别由底端沿顶端方向朝向泥石流河沟的中轴方向倾斜设置，即上开口骨架22、下开口骨架23所在的端点在俯视时未能重合；由此设置可使得泥石流在冲击格栅25时，通过对横杆251与竖杆252的撞击，将水石分离格栅坝整体遭受的压力同时传递到与下开口骨架23连接的第一基础4及与竖向骨架24连接的第二基础3上，泥石流河沟的底部基础与泥石流河沟两岸的地基同时分担水石分离格栅坝遭受的冲击力，降低水石分离格栅坝结构受剪的风险。

优选设置的，当泥石流河沟沟谷非常宽缓，两岸又具有较好的地基条件，且冲击力并不是很大的时候，也可以采用拱形或双曲拱形格栅。

在实施例2或3的基础上，做出以下优选设置。

优选设置的，所述脊线骨架21与泥石流沟床的底面的夹角，即水石分离格栅坝的弯折线沿泥石流的流动方向倾斜角α为45～55°；所述下开口骨架23的跨度角为80～90°，所述上开口骨架22的跨度角/>为120～130°。应当理解的是，当夹角α为50°时，脊线骨架21遭受的剪应力最小，水石分离格栅坝所承受的载荷最大，其使用效果最佳。

优选设置的，如图5或图6所示，以上开口骨架22、下开口骨架23在泥石流沟床的底面投影的右侧的相交点为原点o’建立右手直角坐标系o’-x’y’z’，即z’轴与x’、y’轴满足右手定则，以下开口骨架22与原点o’相交的一边为y’轴、朝向鱼嘴26方向为正向，以泥石流沟床的底面上与y’轴垂直且与原点o’相交的直线为x’轴、朝向脊线骨架21的方向为正，以垂直泥石流沟床的底面且经过原点o的直线为z’轴、出泥石流沟床的底面方向为正向；在o’-x’y’z’坐标系中，所述脊线骨架21、上开口骨架22、下开口骨架23和两个竖向骨架24包围的曲面服从以下方程：

其中，d为脊线骨架21的长度，最大为上开口骨架22的跨度角/>与下开口骨架23的跨度角/>的差值/>

另外，为分析方便，还可以鱼嘴(26)为原点o建立右手直角坐标系o-xyz，即即z轴与x、y轴满足右手定则，以脊线骨架(21)在泥石流沟床的底面上的投影线所在的直线为y轴、向上为正向，以水平向右垂直于脊线骨架(21)的直线为x轴、向右为正向，以垂直泥石流沟床的底面且经过原点o的直线为z轴、出泥石流沟床的底面方向为正向。

应当理解的是，通过xoy平面先沿线段oo’平移、后绕z轴旋转获取的张量矩阵求得在o-xyz坐标系的坐标如下：

其中，b为圆点o到原点o’的距离。

需要说明的是，在式1中，水石分离格栅坝的侧面以yoz平面为轴面而对称，曲面形态为向z轴正向开口的半幅抛物面，由一系列逐渐闭合的抛物线组成。由此可知，水石分离格栅坝的上开口骨架22、下开口骨架23为直线形，脊线骨架21为曲线形，通过对式1中的求导可知，当脊线骨架21的倾角α接近/>即/>时，曲率半径最大，脊线骨架21遭受的剪应力最小。

另外，可设下开口骨架22两端所连线段的长度为水石分离格栅坝的跨度L，设鱼嘴26的端点o至水石分离格栅坝的跨度的距离为水石分离格栅坝的坝长D，优选设置的，水石分离格栅坝的跨度L与坝长D的长度比为2.0～2.5。应当理解的是，水石分离格栅坝的坝长D与跨度L之比即为矢跨比。

实施例4：

在实施例2或3的基础上，所述泥石流水石分离格栅坝还包括设置在鱼嘴26处的防冲墩7，优选的，防冲墩7可设置为棱台形纤维混凝土，所述防冲墩7顶部的侧切线与泥石流沟床的底面的夹角小于α。应当理解的是，所述鱼嘴26为水石分离格栅坝的薄弱部位，通过设置防冲墩7，同时防冲墩7顶部的侧切线与泥石流沟床的底面的夹角小于α，使得泥石流冲向脊线骨架21时，可在防冲墩7的端面产生涡流，防止泥石流强烈的底蚀、巨大的顶冲掏空水石分离格栅坝的前端的鱼嘴26。

实施例5：

为避免泥石流固体中存在很大的块石、分流过程中对鱼嘴26过大的冲击力而造成水石分离格栅坝损毁，在实施例2或3的基础上，所述泥石流水石分离格栅坝还包括锚索5和设置在鱼嘴26凸起侧的地锚6，如图9所示，所述锚索5的一端与上开口骨架22、脊线骨架21的相交点连接，所述锚索5的另一端通过地锚6与泥石流沟床的底面固定连接，所述锚索5与脊线骨架21所在的平面与泥石流沟床的底面垂直。应当理解的是，所述锚索5为柔性的耗能构件，锚索5设置在脊线骨架21的正前方，在泥石流朝向脊线骨架21进行冲击时，锚索5可抵抗部分冲击力，由此通过利用锚索5的损毁耗能换取水石分离格栅坝使用寿命的延长。

一种泥石流水石分离系统，如图10或11所示，包括实施例1至5任意一项所述的泥石流水石分离格栅坝，还包括分别设置在泥石流沟床两岸的驳岸1，还包括设置在泥石流水石分离格栅坝背水侧的泄流槽8及护坦；两个所述第二基础3分别设立在靠近两侧的驳岸1的岸坡上。应当理解的是，驳岸1可对泥石流河沟或两侧河岸起到保护作用，通过摩擦和斜向碰撞降低泥石流中块石流速，提高泥石流中固体物质堆积的措施。进一步的，所述泥石流水石分离系统还可设置为如图12所示的结构，驳岸1、泄流槽8及护坦的设置与上述设置相同，即脊线骨架21采用渐变半径圆弧形结构，此时可用以对粘度较大的泥石流进行水石分离，扩大分离接触面。

还应当理解的是，相比鱼脊型泥石流水石分离系统，本水石分离格栅系统可在水石分离效果同等的前提下，更为节约工程投资。

泥石流水石分离系统从总体上来讲，整体结构刚度较大，能够较好地发挥材料和结构的受压性能，能够适应泥石流越顶，适应于稀性、粘性及过渡性等各种类型泥石流，能适应大流量；重点在“导、控”二字上下功夫，抓住形成机制、运动特征、动力特性和水石分离分治这几个关键要素，在泥石流的系统防治观上，将治泥石流调整为治水，变难知难治为可知可治，在泥石流水石分离结构措施上，优化结构受力条件，更加顺应泥石流体力学活动规律，从传统意义上的“强挡硬抗”防护思路过渡到了“顺势而为、引导控制”的防护思路，在不改变或提高拦截和分离效率的基础上降低了结构的易损性，进而提高结构的工程价值。

应当理解的是，在水石分离格栅坝的下游应当设置有护坦及n％的坡度向中央排水泄流，泄流槽8设置在泥石流河沟的中央以排导分流后的洪水。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种泥石流水石分离格栅坝，横跨泥石流沟床的两岸设置，其特征在于：所述水石分离格栅坝整体为迎水面向背水面方向弯折的网状结构，其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，所述水石分离格栅坝的底部与泥石流沟床的底面固定连接；

包括脊线骨架(21)及弯折设置的上开口骨架(22)和下开口骨架(23)，所述脊线骨架(21)的两端分别与上开口骨架(22)的弯折点、下开口骨架(23)的弯折点连接，所述脊线骨架(21)为所述弯折线，所述下开口骨架(23)的底部设置与泥石流沟床的底面固定连接的第一基础(4)，所述脊线骨架(21)与下开口骨架(23)的连接区域形成鱼嘴(26)；

还包括分别与上开口骨架(22)、下开口骨架(23)两侧的相对的端部连接的两个竖向骨架(24)，两个竖向骨架(24)上分别设置与泥石流沟床的两岸固定连接的第二基础(3)；

还包括在脊线骨架(21)、上开口骨架(22)、下开口骨架(23)和两个竖向骨架(24)所围区域内设置的格栅(25)，所述格栅(25)由多个横杆(251)与多个竖杆(252)交错布置而成；

每个所述横杆(251)均与下开口骨架(23)平行设置，每个所述竖杆(252)均与脊线骨架(21)平行设置；

两个所述竖向骨架(24)分别与泥石流沟床所在的底面垂直设置或由底端沿顶端方向朝向泥石流河沟的中轴方向倾斜设置；

所述脊线骨架(21)与泥石流沟床的底面的夹角α为45～55°；所述下开口骨架(23)的跨度角为80～90°，所述上开口骨架(22)的跨度角/>为120～130°；

以上开口骨架(22)、下开口骨架(23)在泥石流沟床的底面投影的右侧的相交点为原点o’建立右手直角坐标系o’-x’y’z’，以下开口骨架(22)与原点o’相交的一边为y’轴、朝向鱼嘴(26)方向为正向，以泥石流沟床的底面上与y’轴垂直且与原点o’相交的直线为x’轴、朝向脊线骨架(21)的方向为正，以垂直泥石流沟床的底面且经过原点o的直线为z’轴、出泥石流沟床的底面方向为正向；在o’-x’y’z’坐标系中，所述脊线骨架(21)、上开口骨架(22)、下开口骨架(23)和两个竖向骨架(24)包围的曲面服从以下方程：

其中，d为脊线骨架(21)的长度，最大为上开口骨架(22)的跨度角/>与下开口骨架(23)的跨度角/>的差值。

2.一种泥石流水石分离格栅坝，横跨泥石流沟床的两岸设置，其特征在于：所述水石分离格栅坝整体为迎水面向背水面方向弯折的网状结构，其弯折线沿泥石流的流动方向倾斜设置，所述水石分离格栅坝的底部与泥石流沟床的底面固定连接；

包括脊线骨架(21)及弯折设置的上开口骨架(22)和下开口骨架(23)，所述脊线骨架(21)的两端分别与上开口骨架(22)的弯折点、下开口骨架(23)的弯折点连接，所述脊线骨架(21)为所述弯折线，所述下开口骨架(23)的底部设置与泥石流沟床的底面固定连接的第一基础(4)，所述脊线骨架(21)与下开口骨架(23)的连接区域形成鱼嘴(26)；

还包括分别与上开口骨架(22)、下开口骨架(23)两侧的相对的端部连接的两个竖向骨架(24)，两个竖向骨架(24)上分别设置与泥石流沟床的两岸固定连接的第二基础(3)；

还包括在脊线骨架(21)、上开口骨架(22)、下开口骨架(23)和两个竖向骨架(24)所围区域内设置的格栅(25)，所述格栅(25)由多个横杆(251)与多个竖杆(252)交错布置而成；

每个所述横杆(251)均与脊线骨架(21)垂直设置，每个所述竖杆(252)均与脊线骨架(21)平行设置；

两个所述竖向骨架(24)分别与泥石流沟床所在的底面垂直设置或由底端沿顶端方向朝向泥石流河沟的中轴方向倾斜设置；

所述脊线骨架(21)与泥石流沟床的底面的夹角α为45～55°；所述下开口骨架(23)的跨度角为80～90°，所述上开口骨架(22)的跨度角/>为120～130°；

以上开口骨架(22)、下开口骨架(23)在泥石流沟床的底面投影的右侧的相交点为原点o’建立右手直角坐标系o’-x’y’z’，以下开口骨架(22)与原点o’相交的一边为y’轴、朝向鱼嘴(26)方向为正向，以泥石流沟床的底面上与y’轴垂直且与原点o’相交的直线为x’轴、朝向脊线骨架(21)的方向为正，以垂直泥石流沟床的底面且经过原点o的直线为z’轴、出泥石流沟床的底面方向为正向；在o’-x’y’z’坐标系中，所述脊线骨架(21)、上开口骨架(22)、下开口骨架(23)和两个竖向骨架(24)包围的曲面服从以下方程：

其中，d为脊线骨架(21)的长度，最大为上开口骨架(22)的跨度角/>与下开口骨架(23)的跨度角/>的差值。

3.根据权利要求1或2所述的一种泥石流水石分离格栅坝，其特征在于：还包括设置在鱼嘴(26)处的防冲墩(7)，所述防冲墩(7)顶部的侧切线与泥石流沟床的底面的夹角小于α，α为所述脊线骨架(21)与泥石流沟床的底面的夹角。

4.根据权利要求1或2所述的一种泥石流水石分离格栅坝，其特征在于：还包括锚索(5)和设置在鱼嘴(26)凸起侧的地锚(6)，所述锚索(5)的一端与上开口骨架(22)、脊线骨架(21)的相交点连接，所述锚索(5)的另一端通过地锚(6)与泥石流沟床的底面固定连接，所述锚索(5)与脊线骨架(21)所在的平面与泥石流沟床的底面垂直。

5.一种泥石流水石分离系统，其特征在于：包括权利要求1或2任意一项所述的泥石流水石分离格栅坝，还包括分别设置在泥石流沟床两岸的驳岸(1)，还包括设置在泥石流水石分离格栅坝背水侧的泄流槽(8)及护坦。