阶梯型泥石流拦砂坝的制作方法

本实用新型涉及泥石流防治技术领域，特别涉及一种阶梯型泥石流拦砂坝。

背景技术：

汶川特大地震以来，泥石流防治工程面临着新的挑战。2008年至今，四川(汶川、芦山)、云南(彝良)、甘肃(岷县)、青海(玉树)相继发生强烈地震，对于地表结构造成巨大的破坏，泥石流物源剧增，对于防治工程任务艰巨，需要进行更多的创新性探索。泥石流工程措施是最常用和较有效的防治措施。它包括谷坊、拦砂坝、排导槽、渡槽、明硐等，其中拦砂坝是一种最常用的工程措施。

2010年8月12～14日，在5.12汶川地震灾区的绵竹市清平乡、汶川县映秀镇和都江堰龙池镇诱发了极其严重的泥石流灾害，此次灾害中，在清平、映秀、龙池等地，多条泥石流沟内的治理工程被泥石流摧毁，其沟谷纵坡比降大，泥石流运动速度快，冲击力和摧毁性极强。

现有技术中的泥石流拦砂坝无法有效消减泥石流部分能量、减缓泥石流与大块石对坝体的冲击力、降低坝体的损坏，使用年限和寿命短。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种具有消能作用、抗泥石流和大块石冲击、坝体自身稳定性强的阶梯型泥石流拦砂坝，以有效消减泥石流部分能量，减缓泥石流与大块石对坝体的冲击力，减小坝体的损坏，泥石流过坝后能增强坝体的稳定性，达到提高拦砂坝使用年限和寿命的目的。

本实用新型提供了一种阶梯型泥石流拦砂坝，包括坝体基础、坝身主体、和两个侧翼基座，坝身主体及侧翼基座的下表面均与坝体基础的上表面连接，坝身主体的迎水面上形成有第一阶梯结构；坝身主体的迎水面的两侧分别设置有一个侧翼基座，且侧翼基座与坝身主体连接，第一阶梯结构位于侧翼基座的上方；坝身主体的与第一阶梯结构对应的区域开设有排水孔，坝身主体的与两个侧翼基座之间的部分对应的区域开设有泄水孔。

优选地，坝身主体的与两个侧翼基座之间的部分形成有第二阶梯结构，泄水孔形成在第二阶梯结构处。

优选地，坝身主体为混凝土结构。

优选地，第一阶梯结构中的每级台阶的竖向高度为坝身主体的高度的1/8至1/5，第一阶梯结构中的每级台阶的水平厚度为坝身主体的坝顶宽度的1/2至1.0倍。

优选地，竖向高度小于或等于2米，水平厚度小于或等于2米。

优选地，迎水面的坡比为1:1.0至1:1.5，坝身主体的背水面的坡比为1:0.1至1:0.05。

优选地，侧翼基座的竖向高度为坝身主体的高度的1/3至1/2倍，侧翼基座的水平长度为坝身主体的高度的0.8至1倍，侧翼基座的与坝身主体的连接部分的长度为水平长度的1/2，侧翼基座的最大水平厚度为坝身主体的坝顶宽度的2-4倍。

优选地，排水孔设置在第一阶梯结构的每层台阶的顶部。

优选地，排水孔为边长为0.2至0.4米的正方形通孔。

优选地，泄水孔为宽度为1米、高度为1-3米的矩形通孔。

本实用新型针对泥石流拦砂坝的抗冲击性的要求，结合泥石流运动特点，利用第一阶梯结构的迎水坡面消减泥石流流速、消散泥石流部分能量，缓冲泥石流和大块石对坝身主体的冲击力，并利用泥石流堆积物自重稳固拦砂坝；利用侧翼基座增强坝体基础的稳定性，同时减缓对坝身主体两岸坡脚的侧蚀作用，侧翼基座束流构型，能减缓泥石流绕坝侵蚀，坝体自身稳定性强，有效地延长拦砂坝使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的立体图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的主视图；

图4是本实用新型的俯视图。

图中附图标记：1、坝体基础；2、坝身主体；3、侧翼基座；4、背水面；5、第一阶梯结构；6、排水孔；7、泄水孔；8、第二阶梯结构；9、迎水面；10、沟床线。

具体实施方式

本实用新型提供了一种阶梯型泥石流拦砂坝，包括坝体基础1、坝身主体2、和两个侧翼基座3，所述坝身主体2及所述侧翼基座3的下表面均与所述坝体基础1的上表面连接，所述坝身主体2的迎水面9上形成有第一阶梯结构5；所述坝身主体2的迎水面9的两侧分别设置有一个所述侧翼基座3，且所述侧翼基座3与所述坝身主体2连接，所述第一阶梯结构5位于所述侧翼基座3的上方；所述坝身主体2的与所述第一阶梯结构5对应的区域开设有排水孔6，所述坝身主体2的与所述两个侧翼基座3之间的部分对应的区域开设有泄水孔7。优选地，所述坝身主体2混凝土结构。其中，排水孔6和泄水孔7为沿图2中箭头所示的泥石流流向的通孔。

优选地，可在坝身主体2的第一阶梯结构5的每层台阶上设置多个排水孔6，这样，第一阶梯结构5上的排水孔6呈梅花形布置。优选地，所述排水孔6设置在所述第一阶梯结构5的每层台阶的顶部。优选地，所述排水孔6为边长为0.2至0.4米的正方形通孔。优选地，所述泄水孔7为宽度为1米、高度为1-3米的矩形通孔。

本实用新型针对泥石流拦砂坝的抗冲击性的要求，结合泥石流运动特点，利用第一阶梯结构5的迎水坡面消减泥石流流速、消散泥石流部分能量，缓冲泥石流和大块石对坝身主体2的冲击力，并利用泥石流堆积物自重稳固拦砂坝；利用侧翼基座3增强坝体基础1的稳定性，同时减缓对坝身主体2两岸坡脚的侧蚀作用，侧翼基座3束流构型，能减缓泥石流绕坝侵蚀，坝体自身稳定性强，有效地延长拦砂坝使用寿命。

优选地，所述坝身主体2的与所述两个侧翼基座3之间的部分形成有第二阶梯结构8，所述泄水孔7形成在所述第二阶梯结构8处。

优选地，所述第一阶梯结构5中的每级台阶的竖向高度h为所述坝身主体2的高度H的1/8至1/5，所述第一阶梯结构5中的每级台阶的水平厚度d为所述坝身主体2的坝顶宽度B的1/2至1.0倍。优选地，所述竖向高度h小于或等于2米，所述水平厚度d小于或等于2米。优选地，所述迎水面9的坡比为1:1.0至1:1.5，所述坝身主体2的背水面4的坡比为1:0.1至1:0.05。其中，本实用新型中的坡比是指坡面的竖直高度与底部的水平宽度的比值。

优选地，所述侧翼基座3的竖向高度w为所述坝身主体2的高度的1/3至1/2倍，所述侧翼基座3的水平长度L为所述坝身主体2的高度H的0.8至1倍，所述侧翼基座3的与所述坝身主体2的连接部分的长度为所述水平长度的1/2，所述侧翼基座3的最大水平厚度S为所述坝身主体2的坝顶宽度B的2-4倍。每一台阶上的排水孔6之间的间距为3-4米。

本实用新型中的迎水面上设置有第一阶梯结构5和第二阶梯结构8，因而能充分利泥石流爬升台阶来消减泥石流流速、消散泥石流部分能量，从而有效缓冲泥石流和大块石对于坝体的冲击力。第一阶梯结构5和第二阶梯结构8能有效利用泥石流堆积物自重，增加坝体竖向重力，增强坝体稳定性。

下面，通过两个具体的实施例，对本实用新型进行示例性说明。

实施例1

请参考图1至图4，某泥石流沟流域面积约7.2km²，主沟长度约6.9km，最高高程约2301.0m，沟口高程约987.0m，相对高差约1314.0m，沟内为粘性泥石流。为防止泥石流灾害，沟内修建带侧翼基座的阶梯型拦砂坝，针对拦砂坝具体参数如下：

根据泥石流沟道情况，沟道宽约15.0m，设计规划拦砂坝有效坝高约8.0m，坝肩宽约2.0m；溢流口顶宽约16.0m，溢流口底宽约12.0m，溢流口高约2.0m；第一阶梯结构5的每级台阶高约1.5m，每级台阶水平厚度约1.0m；侧翼基座高度约4.0m，水平长度约8.0m，水平厚度约为4.0m；

迎水面的坡比为1:1.5，背水面的坡比为1:0.1；排水孔为3排11个，排水孔为0.3m*0.3m方孔，水平间距约3.0m，竖向间距约为2.0m；泄水孔为矩形开口，高约2.0m，宽约1.0m。坝体结构采用混凝土，混凝土为C25或C30。

实施例2

请参考图1至图4，某泥石流沟流域面积约43.1km²，主沟长度约11.5km，最高高程约2310.0m，沟口高程约980.0m，相对高差约1330.0m，沟内为粘性泥石流。为防止泥石流灾害，沟内修建带侧翼基座的阶梯型拦砂坝，针对拦砂坝具体参数如下：

根据泥石流沟道情况，沟道宽约25.0m，设计规划拦砂坝有效坝高约20.0m，坝肩宽约3.0m；溢流口顶宽约18.0m，溢流口底宽约14.0m，溢流口高约2.0m；阶梯构型每级台阶高约2.0m，每级台阶水平厚度约2.0m；侧翼基座高度约10.0m，水平长度约20.0m，水平厚度约为6.0m；

迎水面的坡比为1:1.0，背水面的坡比为1:0.05；排水孔为3排11个，排水孔为0.4m*0.4m方孔，水平间距约4.0m，竖向间距约为3.0m；泄水孔为矩形开口，高约3.0m，宽约1.0m。坝体结构采用混凝土，混凝土为C25或C30。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：充分利用坝体迎水面阶梯构型，消减泥石流流速、泥石流部分能量，有效减小泥石流与大块石对拦砂坝的冲击力。同时，阶梯构型能利用堆积物自重，增强坝体自身稳定性。侧翼基座设计，增强坝体基础稳定性，减小泥石流对坝体两岸的侧蚀作用，稳固坡脚，侧翼基座束流构型，能缓解泥石流绕坝侵蚀。通过以上设计，减缓泥石流冲击力，提高坝体自身抗冲击能力与坝体稳定性，达到延长拦砂坝使用寿命的目的。