CN1267766A - 单沟泥石流起动的控制方法 - Google Patents

Abstract

单沟泥石流起动的控制方法,属于泥石流灾害防治技术领域。其特征是在泥石流形成区、沟脑处起动段的节点处,设置谷坊将沟道中松散土体分割成几部分,根据坡度来确定相邻两谷坊间的斜距,谷坊的高度大于松散土体底部水平饱和层高度,使沟道底坡度小于15°,从而减小驱动力,避免厚层松散土体底部水分饱和层结构强度降低并因较大坡度提供重力分力而破坏,导致出现松散土体起动并发展为泥石流。其工程量小,投资少,效益显著。

Description

单沟泥石流起动的控制方法

本发明是一种单沟泥石流起动的控制方法，属于泥石流灾害防治技术领域，特别涉及维持土体稳定、抑制土体起动的工程技术领域。

一般的泥石流治理，是在泥石流发生以后，通过野外考察，确定泥石流的规模，推算泥石流发生频率和相应发生频率下泥石流的规模强度(如流量、流速等参数)，再根据这些参数布置和设计泥石流治理的工程措施，往往还辅以坡面上的生物水保措施，以控制流域坡面侵蚀过程。这些工程措施基本上都设计在中下游沟道和堆积扇上，主要有拦沙坝、停淤场、导流堤、排泄槽和建筑物的基础保护工程，其设计依据是泥石流的暴发规模(最大流量)和破坏能力(流速和冲击力)。其目的是减少泥石流的规模和破坏力(拦砂坝)，拦淤泥石流以减少对下游的危害(停淤场)，不造成危害或少造成危害的安全排泄泥石流(导流堤和排泄槽)，保护建筑物基础不被冲毁(基础保护工程)。

这种泥石流灾害防治方法有以下几方面的不足。(1)灾害防治工程的设计依赖于已发生泥石流的物理力学参数，从减灾防灾角度讲，实际上是灾害已经发生，再来设法减轻或避免以后将会发生的灾害，是一种“亡羊补牢”的方法。(2)这种大多布设和修建在沟谷中下游的拦挡、停淤、排导等工程，严格地说来是一种对高速流动的泥石流被动地拦挡和对建筑物的被动地防护，能否起到理想的减灾目的，要看泥石流发生的规模和工程建筑物的抗御能力，而泥石流发生的频率和规模在目前的研究和技术水平下，还不能十分确定地测得，这就使得工程设计带有很大的经验性和风险性。(3)泥石流发生发展和成灾过程一般是：在源地形成之初规模较小，随着泥石流向下游的运动，汇集沟道两侧支流和坡面上的汇水汇沙，冲蚀并带动沟床和坡脚松散堆积物质，规模逐渐增大，最后发展成大规模高速运动具有极大破坏能力的泥石流。因而，在中、下游的防灾减灾工程措施是在泥石流发展到强势时的一种硬性措施，势必增大工程规模和风险。

本发明的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种单沟泥石流起动的控制方法，通过控制沟道上游松散土体，使之保持原堆积位置不起动，从而把泥石流控制在发生之前，减少灾害的损失，其工程量小，投资少。

本发明的目的可以通过以下措施来达到，在泥石流形成区沟脑处，起动段松散物质堆积形态不同海拨高度的节点处，设有若干个谷坊将沟道中的松散土体分割成部分，根据堆积物底床坡度确定相邻两个谷坊间的斜距，谷坊的高度大于松散土体底部水分饱和层高度，使沟道底床坡度θ≤15°。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：若干降低水位的透水管置于谷坊和松散土体中；透水管由带孔的内管和外部裹覆的透水材料构成。

附图说明：

图1为本发明的工程措施示意图

图2为透水管结构图

本发明以下面将结合实施例(以两座谷坊为例)作进一步说明：

单沟泥石流形成区和起动段一般都位于沟脑附近，沟道顺直，底床坡度大多在17°-35°之间，两岸坡体侵蚀强烈，松散土体丰富，汇水区面积多在1km²以内，单沟沟长多在2km以内，形成区一般长度几百米，而泥石流起动段则在百米左右。

如图1所示：在泥石流形成区、沟脑处起动段上、下两个海拨高度的节点处，修筑两个高为h₁和h₂的谷坊(1)、(2)，将沟道中的松散土体分割成上、下两部分(3)、(4)，两谷坊之间的斜距为L，谷坊的高度h₁和h₂大于松散土体的底部水分饱和层的高度h_w，使沟底坡度θ₁≤15°，谷坊(1)、(2)和松散土体(3)、(4)内通过钻孔，埋设若干根透水管(5)。透水管由带孔的内管(6)和外部裹覆的透水材料(7)构成，如图2所示。

本发明相比已有技术具有如下优点：

1.在泥石流形成区、沟脑处起动段修置两个谷坊，可以掩埋底部水分饱和层，对松散土体而言，形成一个虚拟底坡线，把底床坡度从θ减少至θ₁≤15°，减缓坡度，减小驱动力，防止沟床进一步下切，并稳固两岸谷坡。从而避免厚层松散固体物质在水分的作用下，尤其是底部水分饱和后，结构强度降低，由较大坡度提供重力分力而破坏，导致松散土体起动并发展为泥石流，达到灾害防治的目的。

2.两谷坊将松散土体分割成上下两部分，切断其连续性，消散其内部应力。

3.在松散土体内通过钻孔埋设透水管(5)，导流地下水，降低地下水位，防止厚层饱和水层的形成。

4.破坏泥石流的起动条件，维持了土体的稳定性，有效地抑制了土体的起动，使之不能再起动形成泥石流，达到灾害治理与预防目的。与已往的沟谷中下游的拦挡、排导、防护工程相比，这是一种主动治灾、未灾先治、防患于未然的减灾新途径，可以避免泥石流所造成的灾害损失。

5.不像已往的灾害治理工程依赖泥石流本身的物理参数，而是以泥石流形成区松散土体起动形成泥石流体的基本条件为工程布置和设计的依据，不仅可以对已发生过泥石流的沟谷实施治理；而且对没有发生过泥石流的沟谷，可以判定其是否有可能产生泥石流，并在泥石流发生前实施治理，避免了泥石流治理工程设计依赖泥石流物理参数的被动局面，是泥石流防治工程技术的一个进步和补充。

6.由于泥石流的规模和能量沿程逐渐增加，一般下游的沟床宽度约为上游沟床宽度的2-3倍，泥石流规模会扩大若干倍，中下游的防治工程较上游工程的空间尺度大3-5倍，工程量大4-6倍，因而造价也增大5倍左右。上游调控松散土体起动条件的工程较下游硬性被动防护和拦挡泥石流的措施工程量小，设计简单，投资少。

7.本发明在泥石流形成区的全面勘察基础上，通过工程措施来调控松散土体起动形成泥石流的条件，使其不能起动而达到泥石流灾害治理的实效。不仅能有效主动地减灾，而且还能节省大量投资；既适用于一般已成灾泥石流的治理，也能对迄今未发生泥石流的潜在泥石流实施治理，达到未灾先治的减灾效果。全国有单沟泥石流沟10万余条，许多大规模泥石流都是由单沟泥石流发展汇积而成，每年造成大量的财产损失、人员伤亡和交通阻塞灾害。单沟泥石流流域形态上具有相似性，这就使得本发明具有再现性，有着广阔的应用前景，存在着显著的社会效益和经济效益。

Claims (3)

1.单沟泥石流起动的控制方法，涉及在沟道上设置堤坝，其特征在于泥石流形成区、沟脑处起动段松散堆积体在不同海拨高度的节点处，设置有若干个谷坊(如实施例中的(1)、(2))将沟道中的松散土体分割为几个部分，谷坊(如实施例中的(1)、(2))的高度(如实施例中的h₁、h₂)大于松散土体(如实施例中的(3)、(4))的底部水分饱和层高度h_w，并使沟道底坡度θ≤15°。

2.如权利要求1所述的单沟泥石流起动的控制方法，其特征在于谷坊(如实施例中的(1)、(2))和松散土体(如实施例中的(3)、(4))中沿斜坡走向置有若干降低水位的透水管(5)。

3.如权利要求2所述的单沟泥石流起动的控制方法，其特征在于透水管(5)由带孔内管(6)外部裹覆的透水材料(7)构成。

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