用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构的制作方法

本发明涉及一种用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，属于泥石流防治。

背景技术：

1、泥石流是指持续时间很短，突然发生的携带有大量泥沙和石块等固体物质的一种特殊水流。泥石流形成的基本条件是汇水区内有丰富的固体松散物质、陡峻的地形及强大的暴雨或者急速的冰雪融化。目前对于泥石流的研究较为成熟，对于泥石流防治的措施较为丰富，如设置护坡、挡墙、拦渣坝、拦渣网、急流槽等。但对特殊条件下，泥石流的防治措施较为缺乏，如高位槽谷堆积物的防治措施。高位槽谷堆积物，因其高差大，人与机械难以抵达，不同于常规泥石流，不能在形成区进行防治，仅能在流通区和堆积区进行防治。这是因为流通区较长，势能转化为动能，且在水的浸润下，能量转化的能耗小，因而高位槽谷堆积物形成的泥石流与常规的泥石流相比，往往具有更高的动能；槽谷堆积物多是由冰川侵蚀形成的冰水堆积物，颗粒间多有明显的黏聚作用，因而多有低频爆发的特点，且一旦发生，一般规模较大。

2、本领域所声称的“低频爆发”一般指爆发周期一般在10年以上，固定物质主要来源于沟床；“高位”一般是指堆积物前缘与库区正常蓄水位的高差大于500m；“槽谷”即“u形谷”，主要是由冰川侵蚀而成的谷地；“消能”即是指降低堆积物顺坡滑动的能量。

3、目前，泥石流防治技术多聚焦于中高程或者低高程，不适用于本发明涉及的高位槽谷堆积物。如常规的拦渣网或拦渣坝，极易被高位堆积物产生泥石流中裹挟的大块石砸烂、击穿；急流槽等实现固体物质和水分离或降低泥石流中的含水量装置仅适用于在泥石流形成区布置，不适用于在流通区和堆积区已经启动且能量巨大的泥石流。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，以解决本领域长久存在的技术难题，即：如何针对高位槽谷堆积物形成的泥石流进行有效防治。

2、为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，包括位于流通区或者堆积区的u形槽谷，u形槽谷的两侧为边坡坡面，u形槽谷内设置有沿其宽度方向横向布置的混凝土结构拦挡坝，拦挡坝靠近u形槽谷上游侧的端面为踏步结构，拦挡坝的顶部在紧邻踏步结构顶部的位置一体设置有分流拦挡结构，分流拦挡结构包括位于拦挡坝中部区域的墩头部和位于墩头部两侧的分流导流部，墩头部用于阻挡泥石流直接从拦挡坝的坝顶溢流至u形槽谷的下游，分流导流部的前端和踏步结构所在区域的u形槽谷流道对接，分流导流部的末端分别和u形槽谷两侧的边坡坡面对接，分流导流部对应的流道宽度和流道断面面积在由顺水流方向上均呈递增趋势，以使得流经踏步结构区域的泥石流能够从沟道型泥石流转变为流至两侧边坡坡面的坡面型泥石流；u形槽谷两侧的边坡坡面上分别对应设置有密植挡渣排水防护林结构；拦挡坝的底部设置有连通u形槽谷上下游的排水洞。

3、进一步优选的方案是：踏步结构所在区域的拦挡坝采用埋石混凝土结构，底部基础伸入至基岩内。

4、进一步优选的方案是：分流拦挡结构所在区域的拦挡坝采用钢筋混凝土结构，底部基础伸入至基岩内。

5、进一步优选的方案是：分流拦挡结构所在区域的拦挡坝两侧通过水平锚杆与基岩锚固连接、底部通过竖向锚索与基岩锚固连接。

6、进一步优选的方案是：水平锚杆采用不等距布置，靠近踏步结构这一侧的水平锚杆对应的锚杆间距大于其它区域的锚杆间距。

7、进一步优选的方案是：分流导流部至少包括内侧导流面和底部导流面，内侧导流面是指分流导流部靠近墩头部这一侧的侧面，内侧导流面的顶端与拦挡坝的坝顶相交形成弧形刀脊线，底部导流面的底高程在顺水流方向上呈递减趋势。

8、进一步优选的方案是：密植挡渣排水防护林结构由高大乔木与低矮灌木交叉种植得到。

9、本发明的有益效果是：本发明首先通过布置踏步结构，迅速抬高泥石流底高程，并起到初步消能和保护分流拦挡结构的作用；然后通过布置分流拦挡结构，迅速分割高位涌下的泥石流束，并使泥石流脱离原沟道，改为冲向u形槽谷两侧的边坡坡面，起到初步减小泥石流规模的作用；最后通过布置的密植挡渣排水防护林结构，进一步分割泥石流，增大泥石流束宽度、降低泥石流流速，迅速排干泥石流中的水分，增加泥石流固体物质流动的阻力，且高大乔木和低矮灌木搭配可进一步拦截泥石流。本发明中的“踏步结构+分流拦挡结构+密植挡渣排水防护林结构”有机结合成一个整体，将常规的沟道型泥石流转为坡面型泥石流，流域范围变大，流速降低，且有密植挡渣排水防护林结构阻挡，泥石流中的块石、碎石和砾石等具有一定粒径的固体组分和泥石流中携带的水分分离，水分迅速流失；具有一定粒径的固体组分因水流失，内摩擦力增大，且在防护林的“拖拽”作用下，最终大部分停留在边坡坡面上；小部分固体组分及含有细颗粒土的水分流入库区内，不会造成库水位迅速雍高，且因流速较低，涌浪规模小，不会造成库水翻坝。本发明可有效实现对高位槽谷堆积物形成的泥石流进行防治，且实施较为简便。

技术特征：

1.用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，包括位于流通区或者堆积区的u形槽谷(1)，u形槽谷(1)的两侧为边坡坡面(2)，其特征在于：u形槽谷(1)内设置有沿其宽度方向横向布置的混凝土结构拦挡坝，拦挡坝靠近u形槽谷(1)上游侧的端面为踏步结构(4)，拦挡坝的顶部在紧邻踏步结构(4)顶部的位置一体设置有分流拦挡结构(5)，分流拦挡结构(5)包括位于拦挡坝中部区域的墩头部(51)和位于墩头部(51)两侧的分流导流部(52)，墩头部(51)用于阻挡泥石流直接从拦挡坝的坝顶溢流至u形槽谷(1)的下游，分流导流部(52)的前端和踏步结构(4)所在区域的u形槽谷(1)流道对接，分流导流部(52)的末端分别和u形槽谷(1)两侧的边坡坡面(2)对接，分流导流部(52)对应的流道宽度和流道断面面积在由顺水流方向上均呈递增趋势，以使得流经踏步结构(4)区域的泥石流能够从沟道型泥石流转变为流至两侧边坡坡面(2)的坡面型泥石流；u形槽谷(1)两侧的边坡坡面(2)上分别对应设置有密植挡渣排水防护林结构(3)；拦挡坝的底部设置有连通u形槽谷(1)上下游的排水洞(8)。

2.如权利要求1所述的用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，其特征在于：踏步结构(4)所在区域的拦挡坝采用埋石混凝土结构，底部基础伸入至基岩内。

3.如权利要求1所述的用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，其特征在于：分流拦挡结构(5)所在区域的拦挡坝采用钢筋混凝土结构，底部基础伸入至基岩内。

4.如权利要求3所述的用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，其特征在于：分流拦挡结构(5)所在区域的拦挡坝两侧通过水平锚杆(6)与基岩锚固连接、底部通过竖向锚索(7)与基岩锚固连接。

5.如权利要求4所述的用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，其特征在于：水平锚杆(6)采用不等距布置，靠近踏步结构(4)这一侧的水平锚杆(6)对应的锚杆间距大于其它区域的锚杆间距。

6.如权利要求1所述的用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，其特征在于：分流导流部(52)至少包括内侧导流面和底部导流面，内侧导流面是指分流导流部(52)靠近墩头部(51)这一侧的侧面，内侧导流面的顶端与拦挡坝的坝顶相交形成弧形刀脊线(521)，底部导流面的底高程在顺水流方向上呈递减趋势。

7.如权利要求1至6任意一项所述的用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，其特征在于：密植挡渣排水防护林结构(3)由高大乔木与低矮灌木交叉种植得到。

技术总结
本发明涉及一种用于库内低频爆发高位槽谷堆积物的消能拦挡结构，属于泥石流防治技术领域。本发明包括位于流通区或者堆积区的U形槽谷，U形槽谷的两侧为边坡坡面，U形槽谷内设置有沿其宽度方向横向布置的混凝土结构拦挡坝，拦挡坝靠近U形槽谷上游侧的端面为踏步结构，拦挡坝的顶部在紧邻踏步结构顶部的位置一体设置有分流拦挡结构，分流拦挡结构包括位于拦挡坝中部区域的墩头部和位于墩头部两侧的分流导流部，用于使得流经踏步结构区域的泥石流能够从沟道型泥石流转变为流至两侧边坡坡面的坡面型泥石流；U形槽谷两侧的边坡坡面上分别对应设置有密植挡渣排水防护林结构；拦挡坝的底部设置有连通U形槽谷上下游的排水洞。

技术研发人员：李忠爽,曲海珠,赵小平,张青宇,王瑜川
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24