一種水石分離式泥石流防治系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種泥石流防治系統。針對現有技術中缺乏專門性的坡面泥石流防治工程系統的問題，本實用新型專利技術提供一種坡面泥石流防治系統，解決坡面泥石流，特別是粘土含量高地區的坡面泥石流的防治問題。系統環繞坡體布置，包括攔擋結構、排水結構與護坡結構，攔擋結構布置在坡腳前沿，排水結構布置在坡體邊緣，護坡結構布置在坡體傾斜坡面上。攔擋結構與坡體之間可進一步布置由石塊堆砌的反濾層。本實用新型專利技術基于“滲流潛蝕”原理經演算與實踐測試，確定攔擋結構透水壩壩體開孔孔徑為30~60cm，并需根據坡體地質條件進一步優化。本實用新型專利技術通過環繞坡體布置綜合性實施水土分離技術，有效防治坡面泥石流發生；系統結構簡單、取材方便，防治效果好。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種防治系統，特別是涉及一種坡面泥石流防治系統，屬于水利工程領域。
技術介紹
泥石流根據其流域地貌特征可分為溝谷型泥石流與坡面泥石流，兩者的防治工程需要不同技術原理與具體設施結構。近年來，大規模的鐵路、公路、水利等大型工程項目的建設在各地都產生并遺留大量棄土棄渣坡，成為坡面泥石流發生的重大隱患。這類泥石流通常發生突然、歷時短暫、來勢兇猛、大沖大淤、破壞力極強，一旦發生往往造成嚴重的生態破壞與巨大經濟損失甚至人員傷亡。泥石流防治研究領域對溝道泥石流防治技術研究較多，而對坡面泥石流防治技術的研究相對薄弱。現有的泥石流防治工程對坡面泥石流針對性較差，較難經受坡面泥石流的考驗，特別是粘土含量較高的泥石流區域，坡面泥石流沖毀防御工程事件屢見不鮮。
技術實現思路
本技術的目的就是針對現有技術的不足，提供一種坡面泥石流防治系統，解決坡面泥石流，特別是粘土含量高地區的坡面泥石流的防治問題。為實現上述目的，本技術的技術方案如下一種水石分離式泥石流防治系統，環繞坡體布置，其特征在于包括攔擋結構、排水結構與護坡結構；所述攔擋結構布置在坡體坡腳前沿，排水結構布置在坡體邊緣，護坡結構布置在坡體傾斜坡面上。上述防治系統以攔擋結構、排水結構與護坡結構為主體結構，環繞坡體布置，坡體是坡面泥石流的可能發生地點。攔擋結構布置在坡體坡腳前方，具體可選用各種形式的透水壩結構。攔擋結構用于直接阻截坡面土體向下滑動在重力與坡面水流的作用下解體造漿流動形成泥石流，同時及時對運動中的棄土、石塊、水混合物進行水土 /石分離，保證水經透水壩流至坡體以下、攔擋結構以外，棄土、石塊等物質則被阻截停滯在攔擋結構與坡體之間。透水壩壩體開孔設計規格是直接影響攔擋功效的關鍵技術特征，開孔過小造成排水不暢，無法及時實現水石分離，開孔過大降低透水壩體自身穩定性，無法保證整套系統的技術功效。本技術基于“滲流潛蝕”原理經反復演算與實踐測試，確定壩體開孔每個孔徑3(T60cm為優，其中砂巖類坡體的透水壩壩體開孔孔徑3(T40cm，灰巖類坡體的透水壩壩體開孔孔徑4(T60cm。根據實際地形與坡面棄土規模，攔擋結構可以是梯級壩或單一壩，以保證效果。攔擋結構與坡體之間進一步布置由石塊堆砌的反濾層，以防止泥石流淤塞攔擋壩的孔洞并增強攔擋效果。反濾層與攔擋結構等高，所用石塊可直接來源于坡體坡面環境整治產生的廢棄材料。從理論分析，反濾層所用石塊對粒徑沒有要求，一般越大越好，只要堆砌結實便能起到反濾作用。上述防治系統的排水結構是布置在坡體邊緣的截排水溝，包括布置在坡體傾斜坡面與兩側自然山體坡面交界處的側截排水溝、或/與坡體頂部靠近坡肩處的上截排水溝、或/與坡體坡腳前方的下截排水溝，下截排水溝位于坡腳與攔擋結構之間。由于土體在水的作用下液化產流是泥石流形成的根本原因，因此控制坡面水源，使坡面土體與水分離是泥石流防治的重要技術思想。本系統中的排水結構是將可能流經坡面的水流引至坡面以夕卜，沿坡體邊緣排走，防止水流沖刷坡面土體從而維護坡面穩定。側截排水溝主要作用在于收集與疏導棄土坡面及坡體兩側的徑流，避免坡面上的棄土棄渣遭受徑流沖刷。側截排水溝過水深度與底寬采用最佳水力橫斷面法確定；上截排水溝具體位于坡體頂部靠近坡肩以上3 5m處，作用是攔截坡體上方匯流進入坡體的地表徑流，避免頂部水流沖刷坡體影響坡體穩定；下截排水溝過水斷面為梯形或矩形，兩端承接側截排水溝，其主要作用在于疏導坡體自身表面徑流，避免因水源在攔擋壩前富集而降低坡體強度導致坡體失穩。上述防治系統的護坡結構是布置在坡體坡面上的工程護坡結構、或/與植被護坡結構、或/與綜合護坡結構。工程護坡結構、植被護坡結構、綜合護坡結構都是坡面治理中現有技術，各有優劣。工程護坡能提高邊坡的穩定性，對雨滴擊濺和地表徑流沖刷的防治效果好，但投資較大，易隨棄土堆積體的不均勻沉降而破壞；生物護坡能較好控制水土流失，適應棄土堆積體的沉降變形，改善坡體周圍生態環境效果顯著，但在種植初期防治效果較差；綜合護坡兼有工程護坡與植物護坡的優點，是在工程護坡措施間隙上種植植物，它不僅具有增加坡面工程的強度，提高邊坡的穩定性的作用，而且具有綠化美化的功能(參考文件戴金水、張玉昌、王坤堂，工程護坡與生物護坡，東北大學出版社，2008)。3種護坡結構的具體設計可根據坡體及周圍地質環境選擇確定。在坡體上布置護坡結構之前，首先根據填土高度進行分級削坡，保證坡體坡面坡度I. O: I. 75 I. 0:2. 0，再在坡體上布置護坡結構。本系統基于泥石流防治中的水土分離原理，在可能發生坡面泥石流的坡體周邊布置截排水溝，通過溝道引水防止其對坡體的直接沖刷，減少坡面土體隨水下滑的危險；同時在坡腳前方布置透水壩，使下滑至坡腳的水石、水土混合物能進一步實現水石分離，水通過透水壩的開孔流至透水壩以外，土石則淤停在透水壩以內，由此控制了坡體發生泥石流的可能。系統同時在坡體的臨空坡面布置護坡結構，以穩定坡體減輕攔擋壩的壓力。與現有技術相比，本技術的有益效果是(1)系統通過環繞坡體布置攔擋結構、排水結構與護坡結構綜合性實施水土分離技術，有效防治坡面泥石流發生；(2)系統結構簡單、取材方便；(3)基于反復實驗，提供了合理的透水壩開孔孔徑規格，保證了防治系統的功效發揮。附圖說明圖I是水石分離式泥石流防治系統結構示意圖。圖2是水石分離式泥石流防治系統結構示意圖(含反濾層)圖3是圖2的AA剖面示意圖。圖4是圖2的BB剖面示意圖。圖5是圖2的CC剖面示意圖。附圖中的數字標記分別是I坡體2攔擋結構21反濾層22開孔3排水結構31側截排水溝32上截排水溝33下截排水溝4護坡結構具體實施方式以下結合附圖，對本技術的優選實施例作進一步的描述。實施例一如圖I 圖5所示，用本技術提供的系統對蒲虹公路沿線棄土場實施泥石流防治。四川省都江堰市蒲陽虹口旅游公路(簡稱蒲虹公路)為三級公路，全長23. 8km，采用雙向兩車道標準，設計行車速度30km/h，路基寬6. 5m ;平曲彎道不設超高的最小半徑為350m，平曲彎道不設加寬的最小半徑為250m，停車視距30m。蒲虹公路沿線目前保留16個棄土場，主要分布于沖溝內(7個)、河岸坡地(5個)、坡面凹地(4個)三種地形區內。大部分棄土場容量小于10萬m3，僅少數棄土場(3#、6#)的設計庫容達到20萬m3。其中已發生泥石流災害有5個棄土場，存在發生滑坡泥石流隱患的棄土場9個。發生泥石流及可能發生泥石流的棄土場主要分布在沖溝內，也有分布在河岸邊及坡面上。本實例對存在滑坡泥石流隱患的9個棄土場進行泥石流防治。棄土場的主體是棄土堆積坡體，在本實施例中表述為坡體。( I)防治系統整體結構圖I是水石分離式泥石流防治系統結構示意圖。水石分離式泥石流防治系統環繞坡體I布置，包括攔擋結構2、排水結構3與護坡結構；攔擋結構2布置在坡體坡腳前沿，排水結構3布置在坡體I邊緣，護坡結構布置在坡體I傾斜坡面上。(2)攔擋結構圖2是水石分離式泥石流防治系統結構示意圖(含反濾層);圖3是圖2的AA剖面示意圖。攔擋結構2是透水壩。透水壩壩體開孔22，每個孔徑3(T60cm。根據坡體I地質條件不同，孔徑不同。對于砂巖類坡體I，透水壩壩體開孔22孔徑3(T40cm，對于灰巖類坡體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種水石分離式泥石流防治系統，環繞坡體（1）布置，其特征在于：包括攔擋結構（2）、排水結構（3）與護坡結構（4）；所述坡體攔擋結構（2）布置在坡腳前沿，排水結構（3）布置在坡體（1）邊緣，護坡結構（4）布置在坡體（1）傾斜坡面上。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳寧生，胡桂勝，盧陽，謝萬銀，
申請(專利權)人：中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所，
類型：實用新型
國別省市：