专利名称：一种沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法
技术领域：
本发明涉及一种泥石流防治技术方法，尤其涉及一种避免沟谷型泥石流的形成与发展的沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法。
背景技术：
泥石流是水夹带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流，它暴发突然，来势凶猛， 具有强大的破坏力，常常造成生命财产重大的损失。泥石流形成的基本条件可归结为充沛的水源，丰富的松散固体物质，有利的流域形态和沟床纵坡。这些泥石流成因要素中，水动力条件是变化的环境因素，松散固体物质和流域条件是相对固定的因素。泥石流形成过程中，会因携带的泥石而使洪流具有强大的冲刷能力，侵蚀沟道卷入更多的泥石，使泥石流的规模逐渐发展壮大。泥石流包括形成区、流通区和堆积区，防治的工程一般应在泥石流的形成区和流通区内。如果能够控制泥石流的形成区和流通区的水动力条件，就能有效防止泥石流灾害的发生。目前泥石流治理工程主要有截水工程、拦蓄工程、排导工程、护坡工程等，以控制泥石流的发生和造成危害。利用截水等工程控制地表洪水径流，削减水动力条件，需要有利的地形条件，主要适用于大型泥石流沟的治理。拦蓄泥石流固体物质是减少泥石流危害的有效措施，修建谷坊、拦挡坝，蓄泥石流的塘、库或洼地，使松散固体物质不参与泥石流运动，也可以在防护区的范围以外，利用洼地、沟壑、荒滩、湖沼或修建围提，以足够大的容积将泥石流引入屯蓄起来，使之不产生危害。目前的拦蓄工程存在的主要问题是工程量大和使用的限制条件多。排导工程是利用排洪道、渡槽等工程，排泄泥石流，控制泥石流的危害。 由于泥石流的侵入能力强、固体物质丰富，排导槽抗冲刷和抗淤积能力要求很高。除工程措施外，通过种植乔、灌木、草丛等植物，充分发挥其滞留降水、保持水土、调节径流等功能，从而达到预防和制止泥石流发生或减小其规模，减轻其危害程度的目的。生物措施的特点是投资省、能改善自然环境，但发挥效用的时间长，不能及时防治泥石流灾害发生。
发明内容
本发明的目的在于针对泥石流的固液两相流体物性特征，提供一种沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法，该方法通过实施泥石流固液两相分离控制泥石流形成发展。本发明的目标是通过以下技术方案来实现的一种沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法，该方法包括以下步骤
(1)调查分析泥石流沟的水文地质与工程地质条件，确定泥石流的形成区、流通区与堆积区；分析确定分流排洪的有利地貌条件，确定不产生泥石流的允许沟谷流量A ；
(2)统计泥石流沟流域面积，依据气象资料确定泥石流沟的洪峰流量％，根据分流流量 Qf= Q2-Q1确定透水管总面积，再根据透水管的直径得到透水管的数量，透水管直径一般可取8(T200mm，透水管的长度一般取3、m，透水管的侧壁透水孔直径小于5mm，防止过大的石块进入管内；(3)根据潜在泥石流沟的规模和沟谷的形态特征，在泥石流形成区或流通区内铺设透水管，可将透水管固定在谷底也可将其固定在沟谷的两侧，也可采用直立的桩管布置方式； 采用直立的桩管布置方式时，透水管的长度不宜超过an ；
(4)在透水管的下游端连接虹吸排水管；可采用一根透水管接一根虹吸管的形式，也可采用多根透水管接入一根虹吸排水管的形式；虹吸管的顶点高程，可取沟内长年平均水位以上10(T200mm，以保障沟谷的正常水文条件，保护生态环境，并确保不产生过大的洪峰流量产生泥石流；
(5)沟谷洪峰水流的控制过程当发生强降雨引起泥石流形成区和泥石流流通区的沟谷水位上升时，入渗到透水管内的水头高度超过下接虹吸管的最高点，虹吸排水过程发生， 沟谷中的水源源不断进入透水管后经虹吸管排泄到下游，从而达到减小透水管与虹吸管出水口之间沟段的洪峰流量，减小沟道的冲刷，并使上游搬运的沙石在沟道内沉积，防止泥石流形成。本发明的有益效果是本发明可实现泥石流形成和流通过程的有效控制，解决不同规模泥石流沟的治理问题；利用透水管实现土石与水的分离，施工简便；虹吸排水将重力流转变为满管流，提高排水效率；虹吸产生的抽吸作用能防止管道淤积，有效提高排水工程使用的耐久性；虹吸式排水管无须坡度控制，安装方便；不涉及大规模的土石方工程和构筑物建设，工程造价低，对环境影响小。
图1是本发明沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法的实施工作示意图。图中泥石流形成区1、泥石流流通区2、泥石流堆积区3、透水管4、虹吸排水管5。
具体实施例方式本发明的原理是针对泥石流的固液两相流体物性特征，在泥石流的形成区或流通区沟谷内布设透水管，进行水石分离，在透水管下游端接虹吸排水管，把泥石流沟内分离出的洪水排泄到下游安全沟道内，达到减小泥石流沟的水动力条件，防止泥石流灾害发生。本发明沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法，具体实施包括以下步骤
(1)调查分析泥石流沟的水文地质与工程地质条件，确定泥石流的形成区1、流通区2 与堆积区3。分析确定分流排洪的有利地貌条件，确定不产生泥石流的允许沟谷流量兑。(2)统计泥石流沟流域面积，依据气象资料确定泥石流沟的洪峰流量仏，根据分流流量Qf= ( - 确定透水管总面积，再根据透水管的直径得到透水管的数量，透水管直径一般可取8(T200mm，透水管的长度一般取3、m，透水管的侧壁透水孔直径小于5mm，防止过大的石块进入管内。(3)根据潜在泥石流沟的规模和沟谷的形态特征，在泥石流形成区或流通区内铺设透水管，可将透水管固定在谷底也可将其固定在沟谷的两侧，也可采用直立的桩管布置方式。采用直立的桩管布置方式时，透水管的长度不宜超过an。(4)在透水管4的下游端连接虹吸排水管5。可采用一根透水管接一根虹吸管的形式，也可采用多根透水管接入一根虹吸排水管的形式。虹吸管的顶点高程，可取沟内长年平均水位以上10(T200mm，以保障沟谷的正常水文条件，保护生态环境，并确保不产生过大的洪峰流量产生泥石流。 (5)沟谷洪峰水流的控制过程。当发生强降雨引起泥石流形成区1和泥石流流通区2的沟谷水位上升时，入渗到透水管4内的水头高度超过下接虹吸管5的最高点，虹吸排水过程发生，沟谷中的水源源不断进入透水管后经虹吸管排泄到下游，从而达到减小透水管4与虹吸管5出水口之间沟段的洪峰流量，减小沟道的冲刷，并使上游搬运的沙石在沟道内沉积，防止泥石流形成。
权利要求
1. 一种沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)调查分析泥石流沟的水文地质与工程地质条件，确定泥石流的形成区、流通区与堆积区；分析确定分流排洪的有利地貌条件，确定不产生泥石流的允许沟谷流量A ；(2)统计泥石流沟流域面积，依据气象资料确定泥石流沟的洪峰流量％，根据分流流量 Qf= Q2-Q1确定透水管总面积，再根据透水管的直径得到透水管的数量，透水管直径一般可取8(T200mm，透水管的长度一般取3、m，透水管的侧壁透水孔直径小于5mm，防止过大的石块进入管内；(3)根据潜在泥石流沟的规模和沟谷的形态特征，在泥石流形成区或流通区内铺设透水管，可将透水管固定在谷底也可将其固定在沟谷的两侧，也可采用直立的桩管布置方式； 采用直立的桩管布置方式时，透水管的长度不宜超过an ；(4)在透水管的下游端连接虹吸排水管；可采用一根透水管接一根虹吸管的形式，也可采用多根透水管接入一根虹吸排水管的形式；虹吸管的顶点高程，可取沟内长年平均水位以上10(T200mm，以保障沟谷的正常水文条件，保护生态环境，并确保不产生过大的洪峰流量产生泥石流；(5)沟谷洪峰水流的控制过程当发生强降雨引起泥石流形成区和泥石流流通区的沟谷水位上升时，入渗到透水管内的水头高度超过下接虹吸管的最高点，虹吸排水过程发生， 沟谷中的水源源不断进入透水管后经虹吸管排泄到下游，从而达到减小透水管与虹吸管出水口之间沟段的洪峰流量，减小沟道的冲刷，并使上游搬运的沙石在沟道内沉积，防止泥石流形成。
全文摘要
本发明公开了一种沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法，在泥石流形成区或流通区的沟谷中布置一系列透水管，并在其下游端连接虹吸排水管，当降雨形成洪流的水面高程达到虹吸高程时，通过虹吸排水管把入渗到透水管内的水排泄到下游的安全沟道中，以降低沟道的水动力强度；应用本发明的沟内水石分离虹吸排水防治泥石流方法，可实现泥石流形成和流通过程的有效控制，解决不同规模泥石流沟的治理问题，防治工程施工简便、适应性强；虹吸排水将重力流转变为满管流，提高排水效率，虹吸产生的抽吸作用能防止管道淤积，高水位时分流排水对沟谷水文环境影响小。
文档编号E02B3/02GK102535384SQ201210039280
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者于洋, 孙红月, 尚岳全, 支墨墨, 朱汉华, 蔡岳良 申请人:浙江大学