CN110656628A - 水石分流型泥石流减速坝及其清方方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水石分流型泥石流减速坝及其清方方法，包括泄洪渠，所述泄洪渠的两侧为砌护沟壁，还包括固定在砌护沟壁上的带孔隙顺坝，所述带孔隙顺坝朝向泄洪渠内部方向延伸，且带孔隙顺坝向下游方向倾斜；两侧砌护沟壁上的带孔隙顺坝交替分布；还包括埋设在泄洪渠底面的排水隧洞，所述排水隧洞沿泄洪渠的中心线延伸，且排水隧洞的顶部设置疏水格栅。本发明的目的在于提供水石分流型泥石流减速坝及其清方方法，以解决现有技术中泥石流的水石分离结构多为定点一次性的拦截结构，当坝后淤积足够高以后其水石分流能力将大大减弱的问题，实现变单点分流为多点分流，以水石分流与减速为主，拦截为辅的泥石流治理方式的目的。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程领域，具体涉及水石分流型泥石流减速坝及其清方方法。
背景技术
泥石流为复杂的多相流体，运动过程中包含、裹挟和补给大量的泥沙、碎块石，甚至巨石，冲击力巨大，所到之处势不可挡，破坏严重，对流通区的沟槽侧壁、沟底均会造成难以预测的、严重的侵蚀。如果能够想办法将泥石流的水石进行分离，施行水石分治，在下游仅仅对洪水进行治理，则情况要更加简单和明晰，治理工程也更加经济、可靠。
现有的泥石流水石分离结构多采用定点一次性水石分流，以拦为主的思路，意图在设坝处就解决大部分问题，但这种思路面临的直接问题就是当坝后淤积足够高以后其水石分流能力将大大减弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水石分流型泥石流减速坝及其清方方法，以解决现有技术中泥石流的水石分离结构多为定点一次性的拦截结构，当坝后淤积足够高以后其水石分流能力将大大减弱的问题，实现变单点分流为多点分流，以水石分流与减速为主，拦截为辅的泥石流治理方式的目的。
本发明通过下述技术方案实现：
水石分流型泥石流减速坝，包括泄洪渠，所述泄洪渠的两侧为砌护沟壁，还包括固定在砌护沟壁上的带孔隙顺坝，所述带孔隙顺坝朝向泄洪渠内部方向延伸，且带孔隙顺坝向下游方向倾斜；两侧砌护沟壁上的带孔隙顺坝交替分布；还包括埋设在泄洪渠底面的排水隧洞，所述排水隧洞沿泄洪渠的中心线延伸，且排水隧洞的顶部设置疏水格栅。
现有技术中泥石流水石分离结构多采用定点一次性水石分流，以拦为主的思路，意图在设坝处就解决大部分问题，但这种思路面临的直接问题就是当坝后淤积足够高后其水石分流能力将大大减弱，为此，本发明提出水石分流型泥石流减速坝，在泥石流的相对平缓流通段设置泄洪渠，两侧设置砌护沟壁，对沟槽侧壁提供保护，防止泥石流冲刷沟床和沟壁，为顺坝和排水隧洞发挥作用提供条件。两侧的砌护沟壁上均设置带孔隙顺坝，且两侧的砌护沟壁上依次交替分布，带孔隙顺坝朝向泄洪渠内部方向延伸，且带孔隙顺坝向下游方向倾斜，因此带孔隙顺坝能够对泥石流进行引导，改变泥石流流动方向，相当于增大泥石流在泄洪渠内的流动路径，延长通过时间。在各带孔隙顺坝的作用下，泥石流在泄洪渠内呈近S型流动。同时，顾名思义，带孔隙顺坝上必然带有孔隙，部分泥石流穿过该孔隙后，能够与与顺坝流形成扰流，相互扰动有助于泥石流的减速。位于泄洪渠中部的下沉式的排水隧洞负责疏水，当泥石流在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝流动时，将多次穿越排水隧洞上方，水或泥浆将由疏水格栅下渗进入排水隧洞，完成水石分离过程，水流下渗后通过隧道跌水排走。泥石流失去水分或泥浆后稠度变大，将逐渐减速而停留在疏水格栅上方的泄洪渠内。本申请中，带孔隙顺坝的主要作用是减速泥石流体而不是拦截，理论上当本发明结构的泄洪渠顺着泥石流沟布置得足够长时，泥石流将逐步完成水石分流并完全停留在沟中。即使现场施工条件有限难以长段布置本结构，也能够通过本结构来显著降低泥石流的流速，并进行多次、充分的水石分离。脱出了大量水分的泥石流，其流动性会显著降低，再经过本申请对流动路径的加长，整体流速会有显著降低，对下游的侵蚀危害则能够得到显著的削弱。综上，本申请以水石分流和泥石流减速为主体目标，变传统的单点拦截分流思路为段落式、往复多次的分流减速，避免了单点拦截容易淤积失效的问题，可适用于大中型泥石流沟的治理。并且，本发明结构段落式布置后停淤空间大，降低了结构养护频率，进而降低了养护成本。
进一步的，每个带孔隙顺坝均跨过所述排水隧洞。由于排水隧洞是沿着泄洪渠的中心线分布，因此即是对于每个带孔隙顺坝而言，均跨过了泄洪渠的中心线，两侧的带孔隙顺坝在横截面上的投影是具有重叠部分的，以此来确保泥石流每绕过一个带孔隙顺坝，就能够从排水隧洞上方经过一次，确保每次的绕流都能够对水石进行一次分离。
进一步的，所述疏水格栅为横向钢筋格栅。其中横向是指泄洪渠的跨度方向。
进一步的，所述泄洪渠的底面两侧高、中间低，所述排水隧洞位于泄洪渠中间最低位置的下方。便于水流朝中间汇聚进入排水隧洞中，同时泄洪渠底面两侧的斜面设置，更加进一步增大流动路径，增大泥石流与泄洪渠底面的摩擦，有利于进一步的减缓流速。
进一步的，所述带孔隙顺坝与砌护沟壁相邻的一端，高于位于泄洪渠内部的一端。上游的泥石流来时，首先冲击到带孔隙顺坝靠近砌护沟壁的一端，容易越过该端部。因此设置带孔隙顺坝与砌护沟壁相邻的一端更高，避免泥石流轻易越过，确保泥石流充分的经过本申请的减速与脱水作用。
进一步的，所述带孔隙顺坝朝向上游方向的一侧的坡度，小于朝向下游方向的一侧的坡度。即是带孔隙顺坝的迎水面坡度更缓、背水面坡度更陡，此种设置能够利用迎水面更缓的斜面，来为泥石流提供更多的缓冲距离，从而有助于减速泥石流、为水石分流提供条件。
进一步的，所述排水隧洞的底面为朝着下游方向逐渐降低的台阶状。
进一步的，所述排水隧洞呈方形，相邻两段排水隧洞之间搭接。
进一步的，用于沟内清方的工程车辆能够在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝连续绕行。本申请中，带孔隙顺坝的主要作用是减速泥石流体而不是拦截，理论上当本发明结构的泄洪渠顺着泥石流沟布置得足够长时，泥石流将逐步完成水石分流并完全停留在沟中，因此必须考虑沟内清方问题。因此，本申请中带孔隙顺坝的角度、长度、竖向间距等参数都需要根据实际工程条件进行合理设计，以满足用于沟内清方的工程车辆能够在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝连续绕行为前提，避免车辆在泄洪渠内难以转向、掉头的问题，确保灾后泥石流清方作业能够顺利进行。
基于水石分流型泥石流减速坝的清方方法，用于沟内清方的工程车辆在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝连续绕行，绕行过程中不断从排水隧洞的上方跨过；当发现有排水隧洞的顶面被覆盖失去梳水能力时，则停车对该处排水隧洞的顶面进行清理。当然，用于沟内清方的工程车辆从上游端或下游端进入泄洪渠均可。
具体的，由于本申请的减速坝结构布置后，停淤空间大，一般情况下无需清方，只有当大部分排水隧道顶面均被覆盖失去梳水能力后才考虑清方作业，大大减轻了管理部分的工作量。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明水石分流型泥石流减速坝及其清方方法，能够显著降低泥石流的流速，并进行多次、充分的水石分离。脱出了大量水分的泥石流，其流动性会显著降低，再经过本申请对流动路径的加长，整体流速会有显著降低，对下游的侵蚀危害则能够得到显著的削弱。
2、本发明水石分流型泥石流减速坝及其清方方法，本申请以水石分流和泥石流减速为主体目标，变传统的单点拦截分流思路为段落式、往复多次的分流减速，避免了单点拦截容易淤积失效的问题，可适用于大中型泥石流沟的治理。并且，本发明结构段落式布置后停淤空间大，降低了结构养护频率，进而降低了养护成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明具体实施例的俯视图；
图2为本发明具体实施例的立面图；
图3为本发明具体实施例中排水隧洞的轴测图；
图4为本发明具体实施例中排水隧洞沿上下游方向的剖视图；
图5为本发明具体实施例中带孔隙顺坝在泄洪渠内的侧视图；
图6为本发明具体实施例中清方作业车辆行驶线路示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-砌护沟壁，2-带孔隙顺坝，3-排水隧洞，4-疏水格栅，5-设计最大泥石流过流高度。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1与图2所示的水石分流型泥石流减速坝，包括泄洪渠，所述泄洪渠的两侧为砌护沟壁1，还包括固定在砌护沟壁1上的带孔隙顺坝2，所述带孔隙顺坝2朝向泄洪渠内部方向延伸，且带孔隙顺坝2向下游方向倾斜；两侧砌护沟壁1上的带孔隙顺坝2交替分布；还包括埋设在泄洪渠底面的排水隧洞3，所述排水隧洞3沿泄洪渠的中心线延伸，且排水隧洞3的顶部设置疏水格栅4。
其中砌护沟壁防止泥石流冲刷沟床和沟壁，为带孔隙顺坝和排水隧洞发挥作用提供条件；带孔隙顺坝改变泥石流流动方向，相当于增大流动路径，同时部分泥石流穿过孔隙后，与顺坝流形成扰流，有助于泥石流减速；位于沟中部的下沉式、顶部开口的排水隧洞负责梳水，当泥石流绕坝流动时将多次穿越隧洞，水流下渗后通过隧道跌水排走。
实施例2：
如图1至图5所示的水石分流型泥石流减速坝，带孔隙顺坝边缘高端头低，截面为背缓面陡的梯形结构。坝的主要作用是引导泥石流流向，其特殊的截面结构也有助于减速泥石流，为水石分流提供条件。排水隧洞采用矩形结构，台阶式基础，其截面尺寸根据排水量计算确定。顶部设置横向钢筋格栅，格栅可采用
钢筋。带孔隙顺坝布置参数包括角度、搭接长度、竖向间距，主要设计参数包括截面尺寸和孔隙大小，具体尺寸根据现场情况灵活设计，需要满足用于沟内清方的工程车辆能够在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝2连续绕行。具体到本实施例中，需同时满足图6中D＞0、l≥2R，R-d＞5.5m且R＞12m的条件。
优选的，每个带孔隙顺坝2均跨过所述排水隧洞3。所述疏水格栅4为横向钢筋格栅。
所述泄洪渠的底面两侧高、中间低，所述排水隧洞3位于泄洪渠中间最低位置的下方。
所述带孔隙顺坝2与砌护沟壁1相邻的一端，高于位于泄洪渠内部的一端。所述带孔隙顺坝2朝向上游方向的一侧的坡度，小于朝向下游方向的一侧的坡度。所述排水隧洞3的底面为朝着下游方向逐渐降低的台阶状。所述排水隧洞3呈方形，相邻两段排水隧洞3之间搭接。用于沟内清方的工程车辆能够在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝2连续绕行。
本实施例的清方方法为，用于沟内清方的工程车辆，一般为中型载重汽车配合挖掘机，在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝2连续绕行完成沟内泥石流清方作业，重点清理排水隧洞顶面疏水格栅，确保恢复其疏水能力，为迎接下一次泥石流爆发做好准备。
本实施例以水石分流和泥石流减速为主体目标，变单点拦截分流为段落式分流减速，避免了单点拦截容易淤积失效的问题，可适用于中大型泥石流沟治理。本实施例段落式布置后停淤空间大，一般情况下无需清方，只有当大部分排水隧道顶面均被覆盖失去梳水能力后才考虑清方作业。大大减轻了管理部分的工作量。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.水石分流型泥石流减速坝，包括泄洪渠，所述泄洪渠的两侧为砌护沟壁(1)，其特征在于，还包括固定在砌护沟壁(1)上的带孔隙顺坝(2)，所述带孔隙顺坝(2)朝向泄洪渠内部方向延伸，且带孔隙顺坝(2)向下游方向倾斜；两侧砌护沟壁(1)上的带孔隙顺坝(2)交替分布；还包括埋设在泄洪渠底面的排水隧洞(3)，所述排水隧洞(3)沿泄洪渠的中心线延伸，且排水隧洞(3)的顶部设置疏水格栅(4)。
2.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，每个带孔隙顺坝(2)均跨过所述排水隧洞(3)。
3.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，所述疏水格栅(4)为横向钢筋格栅。
4.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，所述泄洪渠的底面两侧高、中间低，所述排水隧洞(3)位于泄洪渠中间最低位置的下方。
5.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，所述带孔隙顺坝(2)与砌护沟壁(1)相邻的一端，高于位于泄洪渠内部的一端。
6.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，所述带孔隙顺坝(2)朝向上游方向的一侧的坡度，小于朝向下游方向的一侧的坡度。
7.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，所述排水隧洞(3)的底面为朝着下游方向逐渐降低的台阶状。
8.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，所述排水隧洞(3)呈方形，相邻两段排水隧洞(3)之间搭接。
9.根据权利要求1所述的水石分流型泥石流减速坝，其特征在于，用于沟内清方的工程车辆能够在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝(2)连续绕行。
10.基于权利要求1至9中任一所述的水石分流型泥石流减速坝的清方方法，其特征在于，用于沟内清方的工程车辆在泄洪渠内绕各带孔隙顺坝(2)连续绕行，绕行过程中不断从排水隧洞(3)的上方跨过；当发现有排水隧洞(3)的顶面被覆盖失去梳水能力时，则停车对该处排水隧洞(3)的顶面进行清理。
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