一种过流式泥石流拦挡坝及坝群的制作方法

本发明属于地质灾害防治技术领域，涉及一种过流式泥石流拦挡坝及坝群。

背景技术：

目前，泥石流拦挡坝作用一般以拦挡为主，其目的主要为拦载水沙，改变输水、输沙条件，调节下泄水量和输沙量，稳定斜坡和沟谷。当拦挡坝内有效库容被泥砂淤满，将失去拦蓄、调节功能，防灾减灾功能大大减弱。

拦挡坝内有效库容被泥砂淤满后，将大量固体松散物质储存在沟道内，拦挡坝承受的泥石流堆积物压力大，拦挡坝一旦发生溃决，固体松散物质集中、充分补给，形成更大的泥石流，一旦造成下游各级拦挡坝逐级放大效应，致灾能力大大加强，从而形成新的隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种过流式泥石流拦挡坝及坝群，解决了拦挡坝内有效库容被淤满后，拦蓄、调节功能失效问题及拦挡坝内有效库容被泥砂淤满后承受的泥石流堆积物压力大，拦挡坝容易发生溃决的问题。

本发明所采用的技术方案是包括过流式泥石流拦挡坝及由若干过流式泥石流拦挡坝组成的坝群；所述过流式泥石流拦挡坝由主坝体、溢流堰、泄流洞组成，溢流堰位于主坝体上方，泄流洞为若干个，设置在主坝体底部，溢流堰流量、泄流洞流量应满足以下条件：

(1)溢流堰及泄流洞过流能力满足保证拦挡坝安全的泥石流最大流量；

(2)泄流洞下泄流量小于保证下游防护区安全的最大下泄安全流量；

(3)泄流洞最小宽度能保证沟道内过流中最大石块粒径及清淤车辆及设备通过；

所述坝群由多个过流式泥石流拦挡坝组成，坝群总库容应满足下列条件：拦挡坝及坝群总库容能有效拦挡设防标准下泥石流最大一次总冲出量。

进一步，泄流洞最小宽度与过流中最大石块粒径的比值为1.5-2.0。

进一步，主坝体上设有泄水孔，泄水孔位于泄流洞上方。

本发明的有益效果是结构安全、清淤方便，拦蓄库容可多次重复利用。

附图说明

图1为本发明的拦挡坝结构示意图；

图2为本发明的拦挡坝群平面布置示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，过流式泥石流拦挡坝由主坝体、溢流堰、泄流洞组成，溢流堰位于主坝体上方，泄流洞为若干个，设置在主坝体底部，溢流堰流量、泄流洞流量应满足以下条件：

1.溢流堰及泄流洞过流能力满足拦挡坝安全的泥石流最大流量；

q溢+∑q泄≥qmax；

2.泄流洞下泄流量应小于保证下游防护区安全的最大下泄安全流量；

∑q泄≤qs；

泄流洞最小宽度能保证沟道内过流中最大石块粒径及清淤车辆及设备通过；优选

3.主坝体上还可以设有泄水孔，泄水孔位于泄流洞上方。进一步加强泄水能力。

q溢—溢流堰流量；q泄—泄流洞流量；qmax—泥石流设防流量；qs—下泄安全流量；d—泄流洞最小宽度；dmax为过流中最大石块粒径。

过流式泥石流拦挡坝群，由多个过流式泥石流拦挡坝组成坝群，坝群总库容应满足下列条件：

拦挡坝及坝群总库容能有效拦挡设防标准下泥石流最大一次总冲出量；

∑vi≥vmax；

式中i为自然数，vmax为设计频率下泥石流沟最大一次总冲出量。

如图2所示，两个过流式泥石流拦挡坝组成的坝群，v1—1#库区库容；v2—2#库区库容。

拦挡坝及坝群布置，间距及坝体长度、坝高等参数可根据沟道实际情况进行选择。

泥石流发生时，设计频率下泥石流安全通过上游拦挡坝溢流堰及泄流洞，泥石流沟最大一次总冲出量全部被暂时拦挡滞留于两个拦挡坝库区，并通过泄流洞向下游排泄，最下一级拦挡坝库区泥石流仅通过泄流洞下泄，下泄流量小于下游防护区安全流量，保证下游防护区安全，从而实现防灾减灾目的。

泥石流结束后，拦挡坝群各库区暂时拦滞的泥石流绝大部分通过下部泄流洞下泄，库区淤积固体松散物质较少。这些淤积物可在后期洪水或小规模泥石流冲刷携带下通过泄流洞自然清理，从而清空库容，保证拦载水沙，改变输水、输沙条件，调节下泄水量和输沙量功能的实现，达到长效防灾减灾的目的。对部分超径块体及树木、高杆植物，可通过泄流洞人工清理运输。

需要说明的是，只有当泥石流流量大于下游防护区安全流量时，拦挡坝内才有泥石流暂时拦蓄，当泥石流流量小于下游防护区流量时，泥石流流量全部通过过流式拦挡坝下部泄流洞全部安全下泄。

由于泄流洞尺寸大，通过能力强，库区永久淤积固体物质少，固体松散物质对拦挡坝压力基本不存在，从而保证拦挡坝安全运行。

拦挡坝的数量可根据该地区泥石流的发生频率和流量大小合理选择；拦挡坝坝型可在满足稳定前提及前述尺寸及过流能力、库容等条件下合理选择。

综上，本发明的有益效果在于：泥石流拦挡坝坝型结构简单，拦蓄能力强，下泄流量安全可靠，库内淤积物自然清理，拦蓄库容可重复利用，沟道内临时交通畅通，不需另设绕坝道路，后期清淤方便，拦挡坝基本不承受的泥石流堆积物压力，对泥石流沟道的自然演化过程影响较小，防灾减灾效果明显。

本发明提供的过流式泥石流滞洪拦挡坝及坝群采取滞流与泄流相结合的方式，坝体拦挡、溢流堰及泄流洞泄洪同时进行。各级拦挡坝形成有效拦蓄库容，拦载水沙，改变输水、输沙条件，延长泥石流下泄时间，保证下泄水量满足下游防护区安全；泥石流过后淤积的少量松散固体物质，通过后期较小洪水或泥石流多次冲刷携带下泄，库区淤积物自行清理，保证有效库容能够拦滞设防标准下泥石流最大一次冲出量，实现拦蓄泥石流，调节下泄流量功能，拦蓄库容可多次重复利用，增加拦挡坝及坝群的防灾减灾能力。泄流洞尺寸方便后期车辆及设备的通过和清淤作业。对于库区淤积部分超大粒径及树木、高杆植物等影响泄流洞过流能力的物质，可通过泄流洞通道人工依次清理及运走，在同一泥石流拦挡坝及坝群防治体系内做到“拦蓄、滞流、泄流、清淤”多位一体，实现防灾减灾的目的。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种过流式泥石流拦挡坝及坝群，包括过流式泥石流拦挡坝及由若干过流式泥石流拦挡坝组成的坝群；所述过流式泥石流拦挡坝由主坝体、溢流堰、泄流洞组成，溢流堰位于主坝体上方，泄流洞为若干个，设置在主坝体底部，溢流堰流量、泄流洞流量应满足以下条件：溢流堰及泄流洞过流能力满足保证拦挡坝安全的泥石流最大流量；泄流洞下泄流量小于保证下游防护区安全的最大下泄安全流量；泄流洞最小宽度能保证沟道内过流中最大石块粒径及清淤车辆及设备通过；拦挡坝及坝群总库容能有效拦挡设防标准下泥石流最大一次总冲出量。本发明的有益效果是结构安全、清淤方便，拦蓄库容可多次重复利用，防灾减灾效果明显。

技术研发人员：魏万鸿;叶伟林;孟兴民;宿星;杨涛;刘兴荣;冯乐涛;王得楷;吴玮江;周自强
受保护的技术使用者：兰州大学;甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所
技术研发日：2017.05.19
技术公布日：2017.08.11