CN207193875U - 一种基于断面增阻的泥石流排导槽 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于断面增阻的泥石流排导槽。所述基于断面增阻的泥石流排导槽，包括排导槽底板及其两侧的排导槽侧墙；排导槽底板与排导槽侧墙包围形成的排导槽槽体内、沿泥石流流向设有若干按一定间距分布的断面增阻结构，所述断面增阻结构包括设于排导槽底板上的底部增阻带和设于两侧排导槽侧墙上的边墙增阻带。本实用新型提出的基于断面增阻的泥石流排导槽能够有效增强泥石流紊动特性，增加泥石流消能率，降低泥石流行进流速，从而减轻泥石流体对槽体的磨蚀破坏程度。

Description

一种基于断面增阻的泥石流排导槽

技术领域

本实用新型涉及一种泥石流防治技术，特别是涉及一种基于断面增阻减速的泥石流排导槽。

背景技术

我国是一个多山的国家，特别是在我国西部地区,该区内地质构造活跃、地形高差悬殊、气候空间分异明显，是滑坡、泥石流等山地灾害频发区和易发区。其中尤其是在青藏高原区，河谷下切作用显著，沟床比降大，泥石流在运动过程中具有增速快、惯性高、冲击破坏力强的特点。高速运动的泥石流对下游地区城镇、道路、电力、通讯等设施构成严重威胁。因此，开发泥石流消能、防冲的新型排导槽结构体型，有效减弱泥石流冲击破坏能力是我们开展泥石流防灾减灾的当务之急，对保障当地人民群众的生命财产安全，促进社会经济快速发展具有重要意义。

在泥石流的堆积区，排导槽是防治泥石流危害的一类重要工程措施。目前已有的排导槽体型包括：传统的矩形槽和V型槽、交错齿槛槽、以及阶梯-深潭排导槽等。

传统的矩形槽与V型槽，由于其自身采用浆砌石或者混凝土修建而成，排导槽底面与侧壁均无其它消能措施，通常情况下泥石流在排导槽内驱动力大于泥石流在排导槽内运动的阻力，泥石流沿排导槽不断加速，高速运动条件下泥石流内部的砾石与漂石对槽底及排导槽壁面产生强烈的磨蚀破坏，容易导致排导槽失效。

近年来陈晓清等提出了一种基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，简称交错槽(CN200910058217.7)；交错槽具有阻流与挑流的作用，能有效控制泥石流排导的洪峰流量，且能够很好解决排导槽的淤积难题，减少排淤维护费用。赵万玉等针对排导槽中部易遭受泥石流磨蚀破坏的问题，提出了一种扰流消能的全衬砌泥石流排导槽(CN201510366760.9)，即在排导槽中部的底板上设置若干呈梅花型布置的消能墩，能够对泥石流产生扰流的作用，在布设梅花型消能墩的区域，泥石流形成“S”型的运动流路，改变了泥石流的运动轨迹，极大地分散了流路也分散了泥石流对槽底的磨蚀，减小了泥石流对槽底的集中冲刷。陈晓清等提出了一种槽底加糙的全衬砌泥石流排导槽(CN201210199394.9)，基于槽底加糙调控泥石流流速来降低泥石流冲击力和磨蚀力，可大大降低泥石流对排导槽的磨蚀破坏能力，延长排导槽的运行寿命，减少工程运行的维护费用，充分保障泥石流排导槽排导功能的正常发挥。上述研究通过对槽底进行优化设计，对有效解决排导槽槽底磨蚀破坏，防止排导槽整体失效方面作出了突出贡献，但是，上述结构均未考虑两侧边墙在增强泥石流紊动，增加泥石流能耗，降低泥石流行进流速方面的重要作用。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于断面增阻的泥石流排导槽。针对沟床比降大、泥石流惯性高(容重高而粘性低)等具体工程实际情况，本实用新型提出的基于断面增阻的泥石流排导槽能够有效增强泥石流紊动特性，增加泥石流消能率，降低泥石流行进流速，从而减轻泥石流体对槽体的磨蚀破坏程度。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型提出一种基于断面增阻的泥石流排导槽，包括排导槽底板及其两侧的排导槽侧墙；排导槽底板与排导槽侧墙包围形成的排导槽槽体内、沿泥石流流向设有若干按一定间距分布的断面增阻结构，所述断面增阻结构包括设于排导槽底板上的底部增阻带和设于两侧排导槽侧墙上的边墙增阻带。即排导槽底板上设有若干按一定间距分布的底部增阻带，两侧排导槽侧墙内侧上均设有若干按一定间距分布的边墙增阻带，底部增阻带与两侧的边墙增阻带位于同一平面、且该平面垂直于泥石流流向、共同构成断面增阻结构。底部增阻带与两侧的边墙增阻带共同构成类似“U”形的扰流结构，该扰流结构沿整个泥石流排导槽按一定间距比例布置于排导槽槽体内；当泥石流流经类“U”形扰流结构体时，受排导槽两侧边墙边界及底部突变的扰动作用，泥石流体的运动发生强烈波动，从而增强了泥石流运动过程中的紊动程度，增强了泥石流体中固体颗粒之间、固体颗粒与浆体(水和分界粒径以下的细颗粒组成)之间以及浆体与浆体之间的摩擦、掺混作用，从而最大限度地增大了泥石流的消能率，有效降低泥石流行进流速，减轻泥石流对排导槽的磨蚀破坏程度。

所述基于断面增阻的泥石流排导槽由多级类似“U”形的扰流突起结构组成，为了既能实现对泥石流的扰动作用，又能降低泥石流对增阻带的磨蚀破坏作用，底部增阻带和边墙增阻带顶面均为弧面。

增阻带高度由沟道纵坡比降、泥石流规模、容重、粘性等因素决定。当泥石流规模较大、泥石流容重高而粘性较小(西藏地区多为此类泥石流)时，泥石流在运动过程中能量高且阻力小，泥石流运动过程中增速快，需要较高的增阻带来增强“U”形突起结构对泥石流体的紊动消能作用；而当泥石流规模较小、泥石流容重低而粘性较高时，泥石流在运动过程中能量低且阻力大，泥石流运动过程中增速慢，仅需要高度较小的增阻带来抵消泥石流的动能增量。底部增阻带高度h_c和边墙增阻带厚度m₀相等，底部增阻带高度h_c和边墙增阻带厚度m₀的取值一般为排导槽宽度B_w的1/20-1/10、且小于等于0.5m。

所述基于断面增阻的泥石流排导槽适用于纵比降为15％-30％的泥石流沟道。排导槽槽体内的类“U”形扰流结构之间的间距视排导槽所需的消能情况而定；如排导槽坡降较大，泥石流在整个排导槽中的运动势必处于沿程加速的状态，为防止泥石流体在排导槽内增速太快，可增加排导槽下游部分扰流结构体的消能率，即减小类“U”形扰流结构沿程的布置间距。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)与常规的矩型排导槽相比，采用排导槽边界的“U”形突起形设计使得泥石流经过增阻带时，受排导槽底部及两侧边墙边界突变的扰动作用，泥石流体的运动发生强烈波动，从而增强了泥石流运动过程中的紊动程度，增加了泥石流的消能率，有效降低泥石流行进流速。

(2)与交错槽相比，基于断面增阻的泥石流排导槽不仅在排导槽底部设置“齿槛”来增强泥石流紊动效果，而且在两侧边墙上增设“突起”，改变泥石流运动状态，从而再次增加泥石流的紊流效果，有利于泥石流运动过程中的能量消减，降低泥石流行进流速。由于基于断面增阻的泥石流排导槽能够起到很好的消能、降速的效果，因此该体型主要用于地质构造活跃，下切侵蚀显著的高原区沟道，不适用于坡度较平缓的泥石流沟道。

(3)与阶梯-深潭型排导槽相比。阶梯-深潭排导槽主要利用泥石流体在深潭内的紊动、混掺来消减泥石流流体的能量。阶梯-深潭结构适用于含沙水流及颗粒粒径较小的泥石流(能够确保颗粒能够在潭体内充分混掺)，而对于青藏高原区饱含大粒径漂石的泥石流不一定完全适用。因为当泥石流中大粒径漂石进入潭体后，消能后的泥石流体无法再次起动这种大粒径漂石，导致漂石淤积于潭体内，失去深潭紊动消能的作用。而采用基于断面增阻的泥石流排导槽是通过增强泥石流体自身的紊动程度来消减泥石流动能，降低泥石流体速度。所以，基于断面增阻的泥石流排导槽能够适用于含水大粒径漂石的泥石流体。

附图说明

图1是基于断面增阻的泥石流排导槽的俯视结构示意图。

图2是基于断面增阻的泥石流排导槽的纵剖面结构示意图。

图3是图1中C-C’的剖面结构示意图。

图中标号如下：

1 排导槽底板 2 排导槽侧墙

3 底部增阻带 4 边墙增阻带

m₀ 边墙增阻带厚度 h_c 底部增阻带高度

B_w 排导槽宽度

具体实施方式

下面对本实用新型的优选实施例作进一步的描述。

实施例一

如图1、图2、图3所示。某泥石流沟，流域面积0.5km²、泥石流沟道纵比降15％，在P_2％的设计标准下，泥石流流量为50m³/s，拟沿泥石流沟道修建排导槽。由于排导槽底坡较大，泥石流下泄时一般不会淤积于排导槽内，相反由于泥石流具有较高的动能，当其到达下游防护区域时，会造成严重的破坏作用，所以要将泥石流的大部分能量消耗于排导槽内，故采用基于断面增阻的泥石流排导槽结构。

所述基于断面增阻的泥石流排导槽包括排导槽底板1及其两侧的排导槽侧墙2；排导槽底板1与排导槽侧墙2包围形成的排导槽槽体内、沿泥石流流向设有若干按4.0m间距分布的断面增阻结构，所述断面增阻结构包括设于排导槽底板1上的底部增阻带3和设于两侧排导槽侧墙2上的边墙增阻带4。排导槽净高2.0m，排导槽宽度B_w为3.0m，底部增阻带3高度h_c和边墙增阻带4厚度m₀均为0.2m，底部增阻带3和边墙增阻带4沿泥石流流向的长度均为0.5m，底部增阻带3和边墙增阻带4顶面均为弧面。

实施例二

如图1、图2、图3所示。某泥石流沟，流域面积5.0km²、泥石流沟道纵比降30％，在P_2％的设计标准下，泥石流流量为200m³/s，拟沿泥石流沟道修建基于断面增阻的泥石流排导槽结构。所述基于断面增阻的泥石流排导槽包括排导槽底板1及其两侧的排导槽侧墙2；排导槽底板1与排导槽侧墙2包围形成的排导槽槽体内、沿泥石流流向设有若干按一定间距分布的断面增阻结构，所述断面增阻结构包括设于排导槽底板1上的底部增阻带3和设于两侧排导槽侧墙2上的边墙增阻带4。排导槽净高4.0m，排导槽宽度B_w为5.0m，底部增阻带3高度h_c和边墙增阻带4厚度m₀均为0.4m，底部增阻带3和边墙增阻带4沿泥石流流向的长度均为1.0m，底部增阻带3和边墙增阻带4顶面均为弧面。由于泥石流规模和沟床纵比降都比较大，为了充分消减泥石流动能，防止泥石流在运动过程中加速太快，故设置增加断面增阻结构在排导槽下游的布置密度，将排导槽后半段上断面增阻结构布设密度增加为前面段的两倍，即后半段断面增阻结构间距为前半段的1/2；排导槽上半段断面增阻结构之间间距6m，下半段断面增阻结构之间间距3m。

Claims (3)

1.一种基于断面增阻的泥石流排导槽，包括排导槽底板(1)及其两侧的排导槽侧墙(2)，其特征在于：排导槽底板(1)与排导槽侧墙(2)包围形成的排导槽槽体内、沿泥石流流向设有若干按一定间距分布的断面增阻结构，所述断面增阻结构包括设于排导槽底板(1)上的底部增阻带(3)和设于两侧排导槽侧墙(2)上的边墙增阻带(4)。

2.根据权利要求1所述基于断面增阻的泥石流排导槽，其特征在于：底部增阻带(3)和边墙增阻带(4)顶面均为弧面。

3.根据权利要求1或2所述基于断面增阻的泥石流排导槽，其特征在于：底部增阻带(3)高度h_c和边墙增阻带(4)厚度m₀相等、为排导槽宽度B_w的1/20-1/10、且小于等于0.5m。