CN115262436B - 一种坡面泥石流防治装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地质灾害防治技术领域，公开一种坡面泥石流防治装置及方法。本发明泥石流防治装置包括由拦石坝、拦砂坝及消力池构建的第一截流装置与消能缓冲机构、拦石坝、拦砂坝及消力池构建的第二截流装置；消能缓冲机构包括消力墩与消能挡板，消力墩与消能挡板顶部安装梁铰接连接、底部缓冲器固定连接。本发明将若干座第一截流装置分散布设于泥石流形成区，将若干座第二截流装置梯级布设于泥石流流通区，分区域、分段设计逐步降低了泥石流流速，有效拦截固体松散物质，并畅通导排沟道洪水，且在一定程度上稳固了沟床及岸坡，减少水土流失，进而降低泥石流的发生频率及破坏程度。

Description

一种坡面泥石流防治装置及方法

技术领域

本发明涉及地质灾害防治技术领域，特别是涉及一种坡面泥石流防治装置及方法。

背景技术

坡面泥石流是一种发生在山坡上沿着具有一定汇水面积的冲沟冲出的一种小规模泥石流现象。相对于沟谷型泥石流，坡面泥石流具有汇流面积与规模小、破坏力强、发生频率高、治理难度大等特点。

坡面泥石流流域可划分为形成区、流通区和堆积区三部分。发生坡面泥石流必须具备三个条件，其一，陡峭的坡面，为洪水汇集、流动提供良好的动力条件；其二，丰富的固体松散物质，储量越多泥石流重度越高，粘度越大，同时一次性冲出量也就越多；其三，突发性、持续性强降雨，当形成区、流通区降雨强度大于区域形成泥石流的雨强阈值时，极易发生泥石流。

目前，坡面泥石流的防治技术主要包括坡面绿化、沟床拦挡坝、沟口排导沟等。泥石流防治工程相对单一，尤其拦挡坝下游因消力措施缺失或不足，水流长期冲刷、掏蚀导致坝体基础出露、破损十分严重，进而影响到整个坝体及上游堆积物的稳定性。为降低泥石流的发生频率及对人类生命财产的威胁程度，同时提高已建防护工程的服务年限，亟需一种新的坡面泥石流防治装置及方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种坡面泥石流防治装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种坡面泥石流防治装置，包括第一截流装置和第二截流装置，所述第一截流装置设置于泥石流形成区的冲沟内，所述第二截流装置设置于泥石流流通区的冲沟内；所述第一截流装置和所述第二截流装置均包括沿坡面自上而下依次设置的拦石坝、拦砂坝及消力池，所述拦石坝上布设有若干个泄流口，所述拦砂坝上开设有若干个泄水孔，所述消力池底部连通有排水管，所述排水管沿所述冲沟铺设。

优选的，所述拦石坝与所述拦砂坝之间设置有若干个拦石墩，若干个所述拦石墩与所述拦石坝平行设置，且相邻两所述拦石墩之间的距离小于所述泄流口的宽度。

优选的，所述拦石墩与所述拦砂坝之间设置有拦石笼，所述拦石笼靠近所述拦石墩的一面为开口，所述拦石笼的孔径小于相邻两所述拦石墩之间的距离。

优选的，所述拦砂坝与所述消力池之间设置有消能网。

优选的，所述消力池远离所述消能网的一侧固定安装有回流挡板。

优选的，所述第二截流装置还包括设置于所述拦石坝远离所述拦砂坝一侧的消能缓冲机构，所述消能缓冲机构与所述拦石坝之间设置有缓冲区，所述消能缓冲机构包括若干个消力墩，若干个所述消力墩平行于所述拦石坝设置，所述消力墩顶端固定连接有安装梁，所述安装梁远离所述消力墩的一端底部铰接有消能挡板，所述消力墩上固定安装有缓冲器，所述缓冲器的末端与所述消能挡板接触配合。

优选的，所述缓冲区的长度为10～20m。

优选的，所述消能挡板上开设有若干个通孔。

一种坡面泥石流防治方法，具体包括以下步骤：

S1、调查流域内物源分布情况并分析区域水文地质与工程地质条件，确定泥石流形成区、流通区与堆积区范围；

S2、统计流域内冲沟的数量，确定冲沟的流域面积，预测其发展趋势，估算一次最大冲出量；

S3、于泥石流形成区冲沟内布设第一截流装置，于泥石流流通区冲沟内梯级布设第二截流装置；

S4、在冲沟的沟床及岸坡区域设置防冲林，提高土壤持水性，减少水土流失。

本发明公开了以下技术效果：本发明通过第一截流装置和第二截流装置的布设，能够对泥石流中的固体松散物质成分进行分段拦截，降低冲沟内的径流强度，减缓其冲流速度，泥石流中较大的固体在截流装置的作用下被层层阻碍，能够有效地减少冲沟内水流中的固体物，降低流体速度，从而削减冲沟中水流在流动过程中所携带的能量；而且积水在汇流后在通过消力池时，积水可以通过消力池底部的排水管将积水直接引导至坡面下游，可以减少积水对冲沟的冲刷，而且消力池在通过排水管排水时，可以在消力池中形成旋流，在冲沟内的径流强度较大时，可以起到一定的削减径流强度的效果，进而降低泥石流的发生频率及破坏程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明坡面泥石流防治装置与坡面的位置关系图；

图2为本发明第一截流装置的结构示意图；

图3为本发明第二截流装置的结构示意图；

其中，冲沟-1、第一截流装置-2、第二截流装置-3、拦石坝-4、拦砂坝-5、消力池-6、泄流口-7、泄水孔-8、排水管-9、拦石墩-10、拦石笼-11、消能网-12、回流挡板-13、消力墩-14、安装梁-15、消能挡板-16、缓冲器-17。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种坡面泥石流防治装置，包括第一截流装置2和第二截流装置3，第一截流装置2设置于泥石流形成区的冲沟1内，第二截流装置3设置于泥石流流通区的冲沟1内；第一截流装置2和第二截流装置3均包括沿坡面自上而下依次设置的拦石坝4、拦砂坝5及消力池6，拦石坝4上布设有若干个泄流口7，拦砂坝5上开设有若干个泄水孔8，消力池6底部连通有排水管9，排水管9沿冲沟1铺设。

在发生强降水时，产生超渗雨后，积水汇流到冲沟1中，此时利用第一截流装置2对冲沟1内的水流进行消能，利用拦石坝4将水流中的石块等大体积物体拦截，减小水流所具有的重力能量，同时拦石坝4所拦截的石块堆积在拦石坝4上游，石块之间的缝隙可以用于水流通流，利用石块起到缓流的效果，同时利用拦砂坝5进一步对水流中的泥沙进行拦截，进一步削减水流的重力能量，最后利用消力池6对水流进行积蓄，减缓水流的流速，同时利用消力池6底部的排水管9将消力池6内的水疏导至坡面的下游，以减小水流对坡面的冲刷，而且在此过程中，可以降低冲沟1内水流对沿途固体松散物质的夹裹能力，能够有效控制水在流动过程中所携带的能量，降低泥石流的发生几率。

进一步的，在拦石坝4与拦砂坝5之间设置有若干个拦石墩10，若干个拦石墩10与拦石坝4平行设置，且相邻两拦石墩10之间的距离小于泄流口7的宽度；拦石墩10与拦砂坝5之间设置有拦石笼11，拦石笼11靠近拦石墩10的一面为开口，拦石笼11的孔径小于相邻两拦石墩10之间的距离。

拦石坝4未能拦截的体积相对较小的石块等物体，在拦石墩10及拦石笼11处再次进行拦截，削减水流的重力能量的同时，可以减小水流对拦砂坝5的冲击，提高拦砂坝5的使用寿命。

进一步的，在拦砂坝5与消力池6之间设置有消能网12，在消力池6远离消能网12的一侧固定安装有回流挡板13。

经过拦砂坝5后的水流在流经消能网12时，利用消能网12可以将水流打散，并且在水流被消能网12打散的过程中，可以向水流内混入空气，不仅可以削减水流在流动过程中所携带的能量，还可以减小水流在进入消力池6中时，对消力池6的冲刷。当消力池6的排水能力小于消力池6的进水速度时，消力池6会被逐渐装满，此时会有部分水流直接在消力池6上方经过，而通过回流挡板13的设置，可以使水流在撞击到回流挡板13后，回落至消力池6上方，削减水流所携带的能量的同时，还可以使消力池6内的水体扰动，使消力池6内不易沉淀泥沙，保证消力池6中排水管9的正常疏水能力。

进一步的，第二截流装置3还包括设置于拦石坝4远离拦砂坝5一侧的消能缓冲机构，消能缓冲机构与拦石坝4之间设置有缓冲区，缓冲区的长度为10～20m，消能缓冲机构包括若干个消力墩14，若干个消力墩14平行于拦石坝4设置，消力墩14顶端固定连接有安装梁15，安装梁15远离消力墩14的一端底部铰接有消能挡板16，消能挡板16上开设有若干个通孔，消力墩14上固定安装有缓冲器17，缓冲器17的末端与消能挡板16接触配合。

流通区内冲沟1汇聚的水流水流量较大，所裹挟的石块等杂物也较多、较大，所携带的能量也较高，如果直接对流通区内拦石坝4进行冲击，一方面容易使拦石坝4在冲击作用下发生损坏，另一方面水流内的石块等杂物在速度较快的情况下容易卡在拦石坝4的泄流口7中，进而造成堵塞，这样容易使石块等杂物全部堆积在拦石坝4处，进而使拦石坝4失去应有的拦击能力；而通过消能挡板16的设置，当水流连通其中的石块等杂物一同冲击到消能挡板16上时，利用消能挡板16后方的缓冲器17，可以对消能挡板16所受到的冲击力进行缓冲，消能挡板16的形状可以设计成弧形结构，这样消能挡板16在承受撞击对水流进行消能后，可以将水流导向至两侧，使石块等杂物不易在消能挡板16处聚集，保证消能挡板16的消能功能，而缓冲区的设置，可以为较大石块提供滚动空间，利用缓冲区减缓较大石块的动能，通过消能挡板16缓冲后的石块更容易停止在缓冲区内，避免石块等直接撞击在拦石坝4上。而消能挡板16上通孔的设置，则是为了减小消能挡板16所收到的水流的阻力，使消能挡板16能够保持较大的缓冲空间，保证消能挡板16的缓冲效果。

一种使用坡面泥石流防治装置的泥石流防治方法，具体包括以下步骤：

S1、调查流域内物源分布情况并分析区域水文地质与工程地质条件，确定泥石流形成区、流通区与堆积区范围；

S2、统计流域内冲沟1的数量，确定冲沟1的流域面积，预测其发展趋势，估算一次最大冲出量；

S3、于泥石流形成区冲沟1内布设第一截流装置，于泥石流流通区冲沟1内梯级布设第二截流装置；

S4、在冲沟1的沟床及岸坡区域设置防冲林，提高土壤持水性，减少水土流失。

本发明能够对泥石流中的成分进行分段拦截，降低冲沟1内的径流强度，减缓其冲流速度，泥石流中较大的固体在截流装置的作用下被层层阻碍，能够有效地减少冲沟1内水流中的固体物，降低流体速度，从而削减冲沟1中水流在流动过程中所携带的能量，能够有效抑制泥石流的发生。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种坡面泥石流防治装置，其特征在于，包括第一截流装置(2)和第二截流装置(3)，所述第一截流装置(2)设置于泥石流形成区的冲沟(1)内，所述第二截流装置(3)设置于泥石流流通区的冲沟(1)内；所述第一截流装置(2)和所述第二截流装置(3)均包括沿坡面自上而下依次设置的拦石坝(4)、拦砂坝(5)及消力池(6)，所述拦石坝(4)上布设有若干个泄流口(7)，所述拦砂坝(5)上开设有若干个泄水孔(8)，所述消力池(6)底部连通有排水管(9)，所述排水管(9)沿所述冲沟(1)铺设；

所述第二截流装置(3)还包括设置于所述拦石坝(4)远离所述拦砂坝(5)一侧的消能缓冲机构，所述消能缓冲机构与所述拦石坝(4)之间设置有缓冲区，所述缓冲区的长度为10～20m；所述消能缓冲机构包括若干个消力墩(14)，若干个所述消力墩(14)平行于所述拦石坝(4)设置，所述消力墩(14)顶端固定连接有安装梁(15)，所述安装梁(15)远离所述消力墩(14)的一端底部铰接有消能挡板(16)，所述消能挡板(16)上开设有若干个通孔；所述消力墩(14)上固定安装有缓冲器(17)，所述缓冲器(17)的末端与所述消能挡板(16)接触配合。

2.根据权利要求1所述的坡面泥石流防治装置，其特征在于，所述拦石坝(4)与所述拦砂坝(5)之间设置有若干个拦石墩(10)，若干个所述拦石墩(10)与所述拦石坝(4)平行设置，且相邻两所述拦石墩(10)之间的距离小于所述泄流口(7)的宽度。

3.根据权利要求2所述的坡面泥石流防治装置，其特征在于，所述拦石墩(10)与所述拦砂坝(5)之间设置有拦石笼(11)，所述拦石笼(11)靠近所述拦石墩(10)的一面为开口，所述拦石笼(11)的孔径小于相邻两所述拦石墩(10)之间的距离。

4.根据权利要求1所述的坡面泥石流防治装置，其特征在于，所述拦砂坝(5)与所述消力池(6)之间设置有消能网(12)。

5.根据权利要求4所述的坡面泥石流防治装置，其特征在于，所述消力池(6)远离所述消能网(12)的一侧固定安装有回流挡板(13)。

6.一种坡面泥石流防治方法，其特征在于，使用权利要求1～5任一项所述的坡面泥石流防治装置，具体包括以下步骤：

S1、调查流域内物源分布情况并分析区域水文地质与工程地质条件，确定泥石流形成区、流通区与堆积区范围；

S2、统计流域内冲沟(1)的数量，确定冲沟(1)的流域面积，预测其发展趋势，估算一次最大冲出量；

S3、于泥石流形成区冲沟(1)内布设第一截流装置，于泥石流流通区冲沟(1)内梯级布设第二截流装置；

S4、在冲沟(1)的沟床及岸坡区域设置防冲林，提高土壤持水性，减少水土流失。