CN112942385B - 村镇建筑山洪泥石流防护系统、设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开村镇建筑山洪泥石流防护系统、设计方法。本发明村镇建筑山洪泥石流防护系统以建筑区为中心，在朝向山洪泥石流流向，由内向外依次布置相互紧接的植物带与拦挡‑导流装置，拦挡‑导流装置是排桩拉网结构，包括拦挡段与在拦挡段侧端延伸并呈夹角α的导流段，拦挡段与山洪泥石流流向垂直，拦挡段与导流段延伸线组成对建筑区的半包围空间。整个系统形成从防撞桩到乔木树干再到灌丛茎的“桩林”式结构，发挥层层拦截过滤、逐层调节流体流速的综合作用。系统能够大幅削弱灾害流体对建筑区的最终冲击破坏性。系统建设维护成本低，且可以随着运行年限的增长而增进综合防治效能。本发明同时提供上述村镇建筑山洪泥石流防护系统的设计方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种山地灾害防护系统及设计方法，特别是涉及一种适用于村镇建筑的山洪泥石流防护系统及设计方法，属于山地灾害防治技术、山区人居环境治理技术领域。
背景技术
山洪泥石流是山地灾害的典型类型，也是小流域中常见灾害类型。当流域上游受短时强降雨、冰雪融水、堤坝溃决等突发事件影响，沟道内水位急剧上涨并携带大量泥沙、块石、漂木等固体物向下游快速移动，对所经过的工程设施产生巨大的破坏作用。在山地中，人口居住区一般沿流域分布于河道/沟道两侧地带，同时在流域堆积扇或洪积扇地带，由于环境相对开阔，人口分布也相对更集中。这些人口聚居地自然演化成为大小村镇。当山地灾害发生时，这类居住区的村镇人口成为重点受灾人群。尤其是不能迁移的村镇建筑成为主要承灾体，其在灾害暴发时会受到剧烈地冲击、淤埋和侵蚀等破坏，导致结构倒塌或整体倾覆，既对建筑中居民人身造成直接危害，又增加灾后救援返迁重建的难度。
在山地灾害防治领域，现有技术长期以来是以综合防治规则为主，即为山地环境全局出发，以全面综合防治为目标，采用拦、导、排等主要措施，根据山地地形变化布设不同的工程措施。这类方案的出发点是，只有山地综合环境得以改善，山地人居环境安全性才得以提高。
针对村镇建筑，现有技术的防护措施主要包括加强监测预警、修建拦砂坝等防治工程、抬高建筑基础标高等，都属于岩土工程类措施。山地灾害防治措施中，岩土工程是传统且有效的措施，但其技术弊端也同时在长期运行被逐渐发现与证实。于是，生态工程措施开始被引入到灾害拦防措施体系中。生态工程措施通过降水截留、土壤保持及调节产汇流量等途径来改变山洪泥石流形成发展及运动条件，达到抑制山洪泥石流起动的目的。植物根系可以固定土壤，增加土壤抗拉强度与抗剪强度，降低坡面产汇流过程中的土壤侵蚀和运移。植物枯枝落叶覆盖地表能避免土壤受到雨滴的直接冲击，同时降低地表水分径流量，减少土壤侵蚀，进而从坡面到流域尺度调控降雨－山洪径流与土壤侵蚀－产沙相互耦合关系，实现山洪泥石流灾害的生态防灾与减灾功能。生态工程措施与岩土工程措施的综合运用成为山地灾害治理的更理想措施。但是，具体针对村镇建筑的生态工程措施与岩土工程措施相结合技术尚无具体方案。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种生态工程措施与岩土工程措施相结合的针对村镇建筑的山地灾害防护系统。
为实现上述目的，本发明首先提供一种村镇建筑山洪泥石流防护系统，其技术方案如下：
一种村镇建筑山洪泥石流防护系统，其特征在于：以建筑区为中心在朝向山洪泥石流流向，由内向外依次布置相互紧接的植物带与拦挡-导流装置，所述拦挡-导流装置是排桩拉网结构，包括拦挡段与在拦挡段侧端延伸并呈夹角α的导流段，拦挡段与山洪泥石流流向垂直，所述拦挡段与导流段延伸线组成对建筑区的半包围空间。
上述村镇建筑山洪泥石流防护系统，是以村镇建筑区为中心，利用岩土工程和植物工程的特点，根据“拦挡-导流-过滤”的原理，建立一套综合措施，对山洪泥石流所携带的大块石、漂木及固体碎屑物进行拦截，同时改变山洪泥石流的流向，避免直接冲击村镇建筑围护结构或侵蚀地基，并且过滤和稳定泥沙以减少淤埋，从而实现围绕村镇建筑的局部重点防护系统，降低山洪泥石流灾害对村镇建筑造成的直接损坏。
上述防护系统的第一个要点是拦挡-导流装置的结构。根据地形条件与防护需求，拦挡-导流装置的拦挡段可在两侧端均延伸形成导流段(呈双翼结构)，此时，拦挡段中轴线需保持与建筑区迎流面中轴线相重合；拦挡段也可仅在单侧端延伸形成导流段(呈单翼结构)，此时，拦挡段未延伸导流段的端头应位于建筑区顺流面背水侧所在直线上。无论拦挡-导流装置是双侧还是单侧导流段，拦挡段与导流段的夹角应为30°≤α≤60°。
拦挡-导流装置的排桩拉网结构是由相距一定距离的防撞桩及其上连接的钢索网与钢丝绳构成。防撞桩出露地面高度H1＝(1～1.2)hmax、地下埋深H2＝(1/3～1/2)H1。hmax是建筑区内所有单体建筑第一层的最大层高。
上述防护系统的第二个要点是植物带的结构及植物带与拦挡-导流装置的结构配合。植物带近拦挡-导流装置侧是乔木草本带(乔木平均株距d1)，植物带近建筑区侧是灌丛草本带(灌丛平均窝距d2)。通过在沿山洪泥石流流路上依次设计乔木草本带与灌丛草本带，能够充分利用不同种类植物根系的特点对流路土体进行分级改造。乔木草本带利用乔木根系深层固土能力，提高地表土体的抗侵蚀能力，稳定沟床与地基；灌丛草本带利用灌丛根系在相对浅层土体层中的密集网状效应拦蓄穿过乔木草本带的泥沙，加固土体。在整个系统中，形成了从拦挡-导流装置防撞桩(心距d0)到乔木树干再到灌丛茎的“桩林”式结构。在此基础上，通过设计三个区带上的“桩林”间距变化为d2<d1<d0，能够形成层层拦截过滤结构，逐层调节流体流速以及逐层拦截流体中裹挟的碎石、泥沙和漂木等产生较大冲击力的固体物质，从而大幅削弱灾害流体最终对位于防护系统内的建筑区的冲击破坏性。
上述防护系统中，建筑区根据作为防护目标区域的村镇区域的地形条件与建筑分布特征划定，可以是独立的一座单体建筑，也可以包含相互临近的多座单体建筑。
本发明同时提供上述村镇建筑山洪泥石流防护系统的设计方法，其技术方案如下：
首先，村镇现场调查获取基本数据资料，所述基本数据资料包括村镇地形与土地空间利用资料、山洪泥石流沟道地形资料、村镇内防护目标建筑分布与基本结构数据、山洪泥石流中块石粒径分布指标、村镇区域内的适生乔/灌/草物种资料；
其次，根据基本数据资料划定防护系统的位置，确定建筑区位置及基本结构参数；确定拦挡-导流装置采用双翼结构或单翼结构，及拦挡段与导流段延伸线组成的对建筑区与植物带的半包围空间范围；
最后，根据基本数据资料确定防护系统主要结构参数。
上述设计方法，最后确定的防护系统主要结构参数一般包括拦挡段与建筑区间距L、拦挡段长度、导流段长度、拦挡段与导流段夹角α、植物带乔/灌/草物种、乔木草本带的乔木栽植间距、灌丛草本带的栽植间距。
对于防护系统主要结构参数确定方法，本发明提供两套方案，分别针对经验型与计算型两种情形。
方案一、经验设计型：
首先，根据山洪泥石流中块石粒径分布指标确定防撞桩心距d0与无缝钢管管径D1；
其次，对于植物带，根据适地条件确定乔灌草物种，根据乔灌物种生长特性确定乔木草本带与灌丛草本带中乔木平均株距d1、灌丛平均窝距d2，根据d1、d2、土地空间利用资料、地形条件确定乔木草本带中乔木栽植排数j、灌丛草本带中灌木栽植排数k；
再次，对于拦挡-导流装置，根据实地条件确定拦挡段位置、拦挡-导流装置的单翼或双翼结构、拦挡段与建筑区间距L、拦挡段长度与导流段长度、夹角α；
最后，根据建筑区基本结构参数确定H1、H2。
上述防护系统设计的经验设计型方案主要是在基本设计原则的基础上结合实践经验与实地条件的方法完成设计。这样的设计方法简便快捷，便于在科技水平不高但工程实践经验丰富的村镇灾害防治工程基层站点推广实施，同时也便于在地形条件复杂，整套防护工程必须首先考虑工程可施工性的地方设计施工。对于不受这些条件限制的村镇，为保证工程设计方案能有效指导施工，以及满足防护设计目标，本发明同时提供设计方法的优化方案，具体方案如下：
方案二、计算设计型：
首先，根据山洪泥石流中块石粒径分布指标确定防撞桩心距d0与无缝钢管管径D1，
其次，根据基本数据资料确定防护系统植物带乔木、灌木树种，根据乔灌物种生长特性在d2＝0.2m～0.5m、1.5m≤d1<d0条件范围内确定乔木草本带与灌丛草本带中乔木平均株距d1、灌丛平均窝距d2，根据d1、d2、土地空间利用资料、地形条件确定乔木草本带中乔木栽植排数初始值j′、灌丛草本带中灌木栽植排数初始值k′；
再次，调整j′、k′取值使之满足式1，并计算确定拦挡段与建筑区水平间距L，调整后的j′、k′即为乔木栽植排数j、灌木栽植排数k，
式中，L0—拦挡段与建筑区间距最大可能值，根据土地空间利用资料确定；
再次，根据实地条件确定拦挡段位置、拦挡-导流装置的单翼或双翼结构、夹角α；
再次，依式2计算确定导流段的钢索网(14)数量m，并确定导流段长度md0；
再次，依式3计算确定拦挡段的钢索网数量i、拦挡段长度id0，并使拦挡-导流装置的平面宽度B满足式3-1或式3-2，
双翼结构采用式3-1：
单翼结构采用式3-2：
式中，l－建筑区顺流面长度，B0—拦挡-导流装置平面宽度最大可能值，根据土地空间利用资料确定；
最后，根据建筑区基本结构参数并确定H1、H2。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明村镇建筑山洪泥石流防护系统是专门针对村镇建筑的山洪泥石流灾害防护结构方案。该方案是根据对山地环境中村镇建筑受灾事件及灾情调查的分析，总结受灾原因，尤其是影响灾害程度的地形因素与植被因素的基础上提供的一套结合生态措施与岩土措施的山地人居环境局部性防灾方案。防护系统虽然结构简洁，但能调动各组成部分的功能来相互配合，实现生态岩土相结合的综合防护效果。(2)本发明防护系统建设维护成本低，具有长期防治效益，且可以随着运行年限的增长而增进综合防治效能。(3)本发明防护系统有较好的环境协调性，在提供防护功能的同时还具备美化居住环境、实现安全-生态-景观相和谐的村镇建筑景观，提升山地人居环境质量的有益性。(4)本发明提供了两种防护系统的设计方法，能够兼顾设计施工条件受限或者无明显限制条件两种工程实际情况下的防护系统设计操作。
附图说明
图1是村镇建筑山洪泥石流防护系统结构示意图(图中箭头所示为山洪泥石流流向)。
图2是是拦挡-导流装置结构示意图。
图3是拦挡-导流装置结构局部示意图。
图4a、图4b分别是防撞桩横截面结构示意图。
图5a、图5b分别是建筑区边界示意图(图中虚线框示建筑区)。
图6a、图6b分别是建筑区调整示意图(图中箭头所示为山洪泥石流冲击建筑时的流向)。
图7a、图7b分别是植物带中乔木、灌丛位置关系示意图。
图8a、图8b分别是需设计双翼结构与单翼结构拦挡-导流装置的建筑区与山洪泥石流流向关系示意图(图中箭头所示为山洪泥石流经过防护结构后的流向)。
图9是村镇建筑山洪泥石流防护系统结构示意图(示单翼结构，图中箭头所示为山洪泥石流流向)
附图中的数字标记分别是：1拦挡-导流装置 11拦挡段 12导流段 13防撞桩 131无缝钢管 132型钢 133高强混凝土 134悬臂段 135嵌固段 136无筋扩展基础 14钢索网15钢丝绳 2植物带 21乔木草本带 22灌丛草本带 3建筑区 31迎流面 32顺流面 321顺流面临水侧 322顺流面背水侧
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8b所示，用本发明方案为某村镇建筑完成山洪泥石流灾害的防护。
某村镇位于某小流域下游的堆积扇上。该流域内经常暴发规模不大的山洪或稀性泥石流，山区河流在经过堆积扇时经常改道，使该村镇的建筑两侧均易受到威胁。为防范较大或较直接的灾害风险，采用本发明方案为此处建筑提供灾害防护方案。
图1是村镇建筑山洪泥石流防护系统结构示意图(图中箭头所示为山洪泥石流流向)。以建筑区3为中心在朝向山洪泥石流流向，由内向外依次布置相互紧接的植物带2与拦挡-导流装置1，拦挡-导流装置1是排桩拉网结构，包括拦挡段11与在拦挡段11侧端延伸并呈夹角α的导流段12，拦挡段11与山洪泥石流流向垂直，拦挡段11与导流段12延伸线组成对建筑区3与植物带2的半包围空间。
图2是拦挡-导流装置结构示意图，图3是拦挡-导流装置结构局部示意图。拦挡-导流装置1的排桩拉网结构是由相间一定距离的防撞桩13及其上连接的钢索网14与钢丝绳15构成。防撞桩13出露地面高度H1、地下埋深H2。防撞桩13上部悬臂段134出露地面上，悬臂段134间连接钢索网14与钢丝绳15；防撞桩13下部嵌固段135埋入地基固定。防撞桩13心距d0。植物带2近拦挡-导流装置1侧是乔木草本带21，乔木错列排布，平均株距d1，植物带2近建筑区3侧是灌丛草本带22，灌丛错列排布，平均窝距d2。
本实施例中，嵌固段135具体经无筋扩展基础136固定在地基内。钢索网14网孔为菱形或三角形，网孔面积400cm2～900cm2。钢索网14间有加强钢丝绳15。
图4a、图4b分别是防撞桩横截面结构示意图。防撞桩13外部是无缝钢管131，管径D1，无缝钢管131内浇筑高强混凝土133(图4a)，或者无缝钢管131内轴向穿套型钢132，无缝钢管131与型钢132间高强混凝土浇固133(图4b)。
本实施例中，无缝钢管131壁厚δ＝15mm～20mm。
村镇建筑山洪泥石流防护系统的设计过程：本实施例中，由于工程所在地地形复杂多变，防护系统设计需首先考虑工程各部分的可施工性，因此，采用在基本设计原则的基础上结合实践经验与实地条件的方法完成设计。
1、村镇现场调查获取基本数据资料
现场调查包括了针对工程所在山洪泥石流沟道现场的各种测绘、测量、模拟实验测试，以及历史灾害记录获取，以及有参照借鉴作用的经验数据获取等。
基本数据资料包括：村镇地形与土地空间利用资料、山洪泥石流沟道地形资料、村镇内防护目标建筑分布与基本结构数据、山洪泥石流中块石粒径指标、村镇区域内的适生乔/灌/草物种资料；
2、确定村镇建筑山洪泥石流防护系统位置与主要规格参数
利用村镇地形与土地空间利用资料、山洪泥石流沟道地形数据资料与村镇内防护目标建筑分布数据资料，根据防护目标建筑的位置关系(建筑物彼此位置关系、建筑物与沟道位置关系)划定各建筑区3位置与范围。图5a、图5b分别是建筑区边界示意图(图中虚线框示建筑区)。每一建筑区3可以是一幢单体建筑(图5a)，也可以是多幢较临近的单体建筑(图5b)。每一建筑区3对应一组防护系统。
3、确定每一组防护系统基本结构
对于每一组防护系统：
图6a、图6b分别是建筑区调整示意图。划定每一建筑区3边界：若建筑区3内是单体建筑，则该建筑体边界即为建筑区3边界；若建筑区3内包含多幢单体建筑，则根据行业规范划定建筑区3虚拟边界(以下同称边界)。根据建筑区3边界确定每一建筑区3的基本参数，主要包括：建筑区3的迎流面31宽度b、顺流面32长度l、建筑区3内所有单体建筑第一层的最大层高hmax。对于每一建筑区3，若其顺流面32与山洪泥石流沟道平行或近似平行(如图6a)，则后续步骤以建筑区实际顺流面为基础完成设计；反之，则沿顺时针或逆时针方向以最小转动角度使顺流面32与山洪泥石流沟道平行或近似平行的方法建立建筑区3的投影区(如图6b中，建筑区3外的虚线框是调整投影区)，后续步骤以投影区的迎流面31与顺流面32为基础完成设计。以下对建筑区实际迎流面31/顺流面32或建筑区投影区迎流面31/顺流面32同称迎流面31/顺流面32。
对于防护系统更具体的设计参数确定，由于受限于地形与施工条件，本实施例采用经验设计型完成——
首先，在已获取的基本数据资料基础上，根据山洪泥石流中块石粒径分布指标确定心距d0。本实施例中，具体标准是根据d0≤0.8dmax确定d0上限。dmax是山洪泥石流所携带的最大块石粒径，根据基本数据资料中山洪泥石流中块石粒径分布指标确定。
其次，根据乔灌物种生长特性在d2＝0.2m～0.5m且1.5m≤d1<d0条件范围内确定乔木草本带21与灌丛草本带22中乔木平均株距d1、灌丛平均窝距d2，根据d1、d2、土地空间利用资料、地形条件确定乔木草本带21中乔木栽植排数j、灌丛草本带22中灌木栽植排数k。依d2<d1<d0确定d0下限。同时依D1＝(1/6～1/5)d0确定无缝钢管131管径D1。图7a、图7b分别是植物带中乔木、灌丛位置关系示意图。
再次，在已获取的基本数据资料基础上，根据地形条件确定拦挡段11与建筑区间距L、拦挡-导流装置1的单翼或双翼结构、拦挡段11长度与导流段12长度、夹角α。本实施方式中，采用实地调整法完成，具体是：迎流面31所在位置沿山洪泥石流流向逆向上游平移所能达到的且能够满足岩土工程施工条件的位置即为拦挡段11所在位置。拦挡段11所在位置与建筑区迎流面31水平间距L。根据拦挡段11所在位置与实地条件(建筑区3边界、建筑区迎流面31与顺流面32位置、建筑区3内的地形特点、建筑区3山洪泥石流沟道的位置关系等)再结合以下3条规则调整确定拦挡-导流装置1的单翼或双翼结构、夹角α：
规则1：拦挡段11与导流段12夹角α＝30°～60°；
规则2：对于双翼结构，则拦挡段11中轴线与建筑区3的迎流面31中轴线相重合；对于单翼结构，拦挡段11未延伸导流段12的端头应位于建筑区3顺流面背水侧322所在直线上；
规则3：拦挡段11与导流段12延伸线形成对建筑区3与植物带2的半包围空间。
依以上规则逐步调整，最终确定拦挡-导流装置1结构参数，包括拦挡段11长度、导流段12长度、夹角α取值。
实地调整法应当结合山地灾害防治的一般技术标准、准则、实践常规完成。例如，若因上游山洪泥石淤积流堵塞使山区河流改道，对建筑区3的两侧造成破坏(如堆积扇地形)，采用双翼结构。双翼结构的拦挡段11中轴线需保持与建筑迎流面31中轴线相重合。若山洪泥石流侵蚀沟岸危害建筑区3的一侧(如阶地地形)，采用单翼结构。图8a、图8b分别是需设计双翼结构或单翼结构拦挡-导流装置的建筑区与山洪泥石流流向关系示意图。
最后，根据hmax依H1＝(1～1.2)hmax确定防撞桩13出露地面高度H1、依H2＝(1/3～1/2)H1确定地下埋深H2。
实施例二
用本发明方案为某村镇建筑完成山地泥石流防护。其与实施例一中相同之处不再重复，其不同之处在于防护系统的设计方法。
本实施例中，由于工程实施无明显限制条件，因而采用计算设计型方案完成确定每一组防护系统基本结构的设计步骤。
1、村镇现场调查获取基本数据资料
同实施例一。
2、确定村镇建筑山洪泥石流防护系统位置与主要规格参数
同实施例一。
3、确定每一组防护系统基本结构
对于每一组防护系统中建筑区3位置与数量确定、建筑区3边界确定、建筑区迎流面31/顺流面32确定、拦挡段11位置确定、拦挡-导流装置1单翼或双翼结构确定、夹角α确定、d0上限确定同实施例一。
本实施例中，村镇建筑群位于沟道阶地上，拦挡-导流装置1需要对建筑区迎流面31和顺流面临水侧321进行局部防护，因此采用单翼导流结构。如图9、图5b所示。图9是村镇建筑山洪泥石流防护系统结构示意图(示单翼结构，图中箭头所示为山洪泥石流流向)。
对于防护系统更具体的设计参数确定，本实施例采用计算设计型完成——
在已获取的基本数据资料基础上，根据乔灌物种生长特性在d2＝0.2m～0.5m、1.5m≤d1<d0条件范围内确定乔木草本带21与灌丛草本带22中乔木平均株距d1、灌丛平均窝距d2。本实施例中，dmax＝2.6m，确定d0＝2.0m、d1＝1.5m、d2＝0.5m。再根据d1、d2、土地空间利用资料、地形条件确定乔木草本带21中乔木栽植排数初始值j′＝6、灌丛草本带22中灌木栽植排数初始值k′＝8。同时依D1＝(1/6～1/5)d0确定无缝钢管131管径D1＝325mm。
根据土地空间利用资料确定拦挡-导流装置1与建筑区3间距最大可能值L0＝12m、拦挡-导流装置1平面宽度最大可能值B0＝40.0m。
将d1＝1.5m、d2＝0.5m、j′＝6、k′＝8代入式1计算有L＝11.3m，满足L≤L0，因而d1、d2、j′、k′各参数取值无需进一步调整，确定植物带2中d1＝1.5m、j＝6、d2＝0.5m、k＝8。
根据实地调整法确定α＝30°，将d0＝2.0m、d1＝1.5m、j＝6、α＝30°代入式2，计算有导流段12的钢索网14数量m＝8，导流段12长度md0＝16m。
将L＝11.3m、α＝30°、d0＝2.0m、m＝8、b＝15m、l＝25m代入式3-2，计算有拦挡段11的钢索网14数量i＝9，拦挡段11长度id0＝18m。
最后，根据建筑区3基本结构参数hmax＝3.0m并依H1＝(1～1.2)hmax、H2＝(1/3～1/2)H1确定H1＝3.6m、H2＝1.8m。
其它设计还包括：钢索网14网孔为菱形、网孔面积600cm2，无缝钢管131壁厚δ＝20mm，高强混凝土133选用C40混凝土。
Claims (12)
1.村镇建筑洪水泥石流防护系统，其特征在于：以建筑区(3)为中心在朝向山洪泥石流流向，由内向外依次布置相互紧拉的植物带(2)与拦挡-导流装置(1)，所述拦挡-导流装置(1)是排桩拉网结构，包括拦挡段(11)与在拦挡段(11)侧端延伸并呈夹角α的导流段(12)，拦挡段(11)与山洪泥石流流向垂直，所述拦挡段(11)与导流段(12)延伸线组成对建筑区(3)的半包围空间，拦挡段(11)与建筑区(3)间距L，拦挡段(11)与建筑区(3)间距最大可能值L0，L0根据土地空间利用资料确定，拦挡-导流装置(1)防撞桩(13)心距d0；
所述植物带(2)近拦挡-导流装置(1)侧是乔木草本带(21)，乔木平均株距d1，所述植物带(2)近建筑区(3)侧是灌丛草本带(22)，灌丛平均窝距d2；所述乔木草本带(21)中乔木栽植排数j、灌丛草本带(22)中灌木栽植排数k，
所述d1、j、d2、k、L、L0满足式1关系，
所述防撞桩(13)上部悬臂段(134)出露地面上，悬臂段(134)间连接钢索网(14)；
所述导流段(12)的钢索网(14)数量m，导流段(12)长度md0；所述拦挡段(11)的钢索网(14)数量i、拦挡段(11)长度id0、拦挡-导流装置的平面宽度B，拦挡-导流装置(1)平面宽度最大可能值B0，B0根据土地空间利用资料确定，建筑区(3)迎流面(31)宽度b、建筑区(3)顺流面(32)长度l，所述b、L、l、α、m、d0、B、B0满足式3-1或式3-2关系，
所述式3-1适用于双翼结构采用、式3-2适用于单翼结构。
2.根据权利要求1所述的防护系统，其特征在于：所述d2<d1<d0。
3.根据权利要求1所述的防护系统，其特征在于：30°≤α≤60°。
4.根据权利要求1所述的防护系统，其特征在于：若所述拦挡段(11)两侧端延伸有导流段(12)，则拦挡段(11)中轴线与建筑区(3)的迎流面(31)中轴线相重合；若所述拦挡段(11)单侧端延伸有导流段(12)，则拦挡段(11)未延伸导流段(12)的端头位于建筑区(3)顺流面背水侧(322)所在直线上。
5.根据权利要求1所述的防护系统，其特征在于：所述建筑区(3)内所有单体建筑第一层的最大层高hmax，所述拦挡-导流装置(1)地面高度H1＝(1～1.2)hmax，地下埋深H2＝(1/3～1/2)H1。
6.根据权利要求1所述的防护系统，其特征在于：所述乔木草本带(21)中乔木呈等距错列排布，所述灌丛草本带(22)中灌丛呈等距错列排布。
7.根据权利要求1所述的防护系统，其特征在于：所述防撞桩(13)外部是无缝钢管(131)，管径D1；无缝钢管(131)内浇筑高强混凝土(133)，或者无缝钢管(131)内轴向穿套型钢(132)，无缝钢管(131)与型钢(132)间混凝高强土(133)浇固；防撞桩(13)下部嵌固段(135)埋入地基固定。
8.根据权利要求1～7所述的防护系统，其特征在于：所述m、d1、j、d0、α满足式2关系，
9.权利要求1～6任一所述的村镇建筑洪水泥石流防护系统的设计方法，其特征在于：
首先，村镇现场调查获取基本数据资料，所述基本数据资料包括村镇地形与土地空间利用资料、山洪泥石流沟道地形资料、村镇内防护目标建筑分布与基本结构数据、山洪泥石流中块石粒径分布指标、村镇区域内的适生乔/灌/草物种资料；
其次，根据基本数据资料划定防护系统的位置，确定建筑区(3)位置及基本结构参数；确定拦挡-导流装置(1)采用双翼结构或单翼结构，及拦挡段(11)与导流段(12)延伸线组成的对建筑区(3)与植物带(2)的半包围空间范围；
最后，根据基本数据资料确定防护系统位置及主要结构参数。
10.根据权利要求9所述的设计方法，其特征在于：所述防撞桩(13)外部是无缝钢管(131)、管径D1，在根据基本数据资料确定防护系统位置主要结构参数的步骤是：
首先，根据山洪泥石流中块石粒径分布指标确定防撞桩(13)心距d0与无缝钢管(131)管径D1，
其次，根据基本数据资料确定防护系统植物带(2)乔木、灌木树种，根据乔灌物种生长特性确定乔木草本带(21)与灌丛草本带(22)中乔木平均株距d1、灌丛平均窝距d2，根据d1、d2、土地空间利用资料、地形条件确定乔木草本带(21)中乔木栽植排数初始值j′、灌丛草本带(22)中灌木栽植排数初始值k′；
再次，调整j′、k′取值使之满足式1，并计算确定拦挡段(11)与建筑区(3)水平间距L，调整后的j′、k′即为乔木栽植排数j、灌木栽植排数k；
再次，根据实地条件确定拦挡段(11)位置、拦挡-导流装置(1)的单翼或双翼结构、夹角α；
再次，依式3-1或式3-2计算确定拦挡段(11)的钢索网(14)数量i、拦挡段(11)长度id0，并使拦挡-导流装置的平面宽度B满足式3-1或式3-2；
最后，根据建筑区(3)基本结构参数确定H1、H2。
11.根据权利要求10所述的设计方法，其特征在于：在依式3-1或式3-2计算设计各参数前，先依式2计算确定导流段(12)的钢索网(14)数量m，并确定导流段(12)长度md0，
12.根据权利要求10或11所述的设计方法，其特征在于：
所述根据山洪泥石流中块石粒径分布指标确定防撞桩(13)心距d0与无缝钢管(131)管径D1的条件是d0≤0.8dmax、D1＝(1/6～1/5)d0，dmax是山洪泥石流所携带的最大块石粒径；
所述根据乔灌物种生长特性确定d1、d2的条件是d2＝0.2m～0.5m且1.5m≤d1<d0；
所述根据建筑区(3)基本结构参数确定H1、H2的条件是依H1＝(1～1.2)hmax、H2＝(1/3～1/2)H1确定H1、H2，hmax是建筑区(3)内所有单体建筑第一层的最大层高。
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