本發(fā)明屬于地質災害防治技術領域，涉及一種過流式泥石流攔擋壩及壩群。

背景技術：

目前，泥石流攔擋壩作用一般以攔擋為主，其目的主要為攔載水沙，改變輸水、輸沙條件，調節(jié)下泄水量和輸沙量，穩(wěn)定斜坡和溝谷。當攔擋壩內(nèi)有效庫容被泥砂淤滿，將失去攔蓄、調節(jié)功能，防災減災功能大大減弱。

攔擋壩內(nèi)有效庫容被泥砂淤滿后，將大量固體松散物質儲存在溝道內(nèi)，攔擋壩承受的泥石流堆積物壓力大，攔擋壩一旦發(fā)生潰決，固體松散物質集中、充分補給，形成更大的泥石流，一旦造成下游各級攔擋壩逐級放大效應，致災能力大大加強，從而形成新的隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種過流式泥石流攔擋壩及壩群，解決了攔擋壩內(nèi)有效庫容被淤滿后，攔蓄、調節(jié)功能失效問題及攔擋壩內(nèi)有效庫容被泥砂淤滿后承受的泥石流堆積物壓力大，攔擋壩容易發(fā)生潰決的問題。

本發(fā)明所采用的技術方案是包括過流式泥石流攔擋壩及由若干過流式泥石流攔擋壩組成的壩群；所述過流式泥石流攔擋壩由主壩體、溢流堰、泄流洞組成，溢流堰位于主壩體上方，泄流洞為若干個，設置在主壩體底部，溢流堰流量、泄流洞流量應滿足以下條件：

(1)溢流堰及泄流洞過流能力滿足保證攔擋壩安全的泥石流最大流量；

(2)泄流洞下泄流量小于保證下游防護區(qū)安全的最大下泄安全流量；

(3)泄流洞最小寬度能保證溝道內(nèi)過流中最大石塊粒徑及清淤車輛及設備通過；

所述壩群由多個過流式泥石流攔擋壩組成，壩群總庫容應滿足下列條件：攔擋壩及壩群總庫容能有效攔擋設防標準下泥石流最大一次總沖出量。

進一步，泄流洞最小寬度與過流中最大石塊粒徑的比值為1.5-2.0。

進一步，主壩體上設有泄水孔，泄水孔位于泄流洞上方。

本發(fā)明的有益效果是結構安全、清淤方便，攔蓄庫容可多次重復利用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的攔擋壩結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的攔擋壩群平面布置示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，過流式泥石流攔擋壩由主壩體、溢流堰、泄流洞組成，溢流堰位于主壩體上方，泄流洞為若干個，設置在主壩體底部，溢流堰流量、泄流洞流量應滿足以下條件：

1.溢流堰及泄流洞過流能力滿足攔擋壩安全的泥石流最大流量；

q溢+∑q泄≥qmax；

2.泄流洞下泄流量應小于保證下游防護區(qū)安全的最大下泄安全流量；

∑q泄≤qs；

泄流洞最小寬度能保證溝道內(nèi)過流中最大石塊粒徑及清淤車輛及設備通過；優(yōu)選

3.主壩體上還可以設有泄水孔，泄水孔位于泄流洞上方。進一步加強泄水能力。

q溢—溢流堰流量；q泄—泄流洞流量；qmax—泥石流設防流量；qs—下泄安全流量；d—泄流洞最小寬度；dmax為過流中最大石塊粒徑。

過流式泥石流攔擋壩群，由多個過流式泥石流攔擋壩組成壩群，壩群總庫容應滿足下列條件：

攔擋壩及壩群總庫容能有效攔擋設防標準下泥石流最大一次總沖出量；

∑vi≥vmax；

式中i為自然數(shù)，vmax為設計頻率下泥石流溝最大一次總沖出量。

如圖2所示，兩個過流式泥石流攔擋壩組成的壩群，v1—1#庫區(qū)庫容；v2—2#庫區(qū)庫容。

攔擋壩及壩群布置，間距及壩體長度、壩高等參數(shù)可根據(jù)溝道實際情況進行選擇。

泥石流發(fā)生時，設計頻率下泥石流安全通過上游攔擋壩溢流堰及泄流洞，泥石流溝最大一次總沖出量全部被暫時攔擋滯留于兩個攔擋壩庫區(qū)，并通過泄流洞向下游排泄，最下一級攔擋壩庫區(qū)泥石流僅通過泄流洞下泄，下泄流量小于下游防護區(qū)安全流量，保證下游防護區(qū)安全，從而實現(xiàn)防災減災目的。

泥石流結束后，攔擋壩群各庫區(qū)暫時攔滯的泥石流絕大部分通過下部泄流洞下泄，庫區(qū)淤積固體松散物質較少。這些淤積物可在后期洪水或小規(guī)模泥石流沖刷攜帶下通過泄流洞自然清理，從而清空庫容，保證攔載水沙，改變輸水、輸沙條件，調節(jié)下泄水量和輸沙量功能的實現(xiàn)，達到長效防災減災的目的。對部分超徑塊體及樹木、高桿植物，可通過泄流洞人工清理運輸。

需要說明的是，只有當泥石流流量大于下游防護區(qū)安全流量時，攔擋壩內(nèi)才有泥石流暫時攔蓄，當泥石流流量小于下游防護區(qū)流量時，泥石流流量全部通過過流式攔擋壩下部泄流洞全部安全下泄。

由于泄流洞尺寸大，通過能力強，庫區(qū)永久淤積固體物質少，固體松散物質對攔擋壩壓力基本不存在，從而保證攔擋壩安全運行。

攔擋壩的數(shù)量可根據(jù)該地區(qū)泥石流的發(fā)生頻率和流量大小合理選擇；攔擋壩壩型可在滿足穩(wěn)定前提及前述尺寸及過流能力、庫容等條件下合理選擇。

綜上，本發(fā)明的有益效果在于：泥石流攔擋壩壩型結構簡單，攔蓄能力強，下泄流量安全可靠，庫內(nèi)淤積物自然清理，攔蓄庫容可重復利用，溝道內(nèi)臨時交通暢通，不需另設繞壩道路，后期清淤方便，攔擋壩基本不承受的泥石流堆積物壓力，對泥石流溝道的自然演化過程影響較小，防災減災效果明顯。

本發(fā)明提供的過流式泥石流滯洪攔擋壩及壩群采取滯流與泄流相結合的方式，壩體攔擋、溢流堰及泄流洞泄洪同時進行。各級攔擋壩形成有效攔蓄庫容，攔載水沙，改變輸水、輸沙條件，延長泥石流下泄時間，保證下泄水量滿足下游防護區(qū)安全；泥石流過后淤積的少量松散固體物質，通過后期較小洪水或泥石流多次沖刷攜帶下泄，庫區(qū)淤積物自行清理，保證有效庫容能夠攔滯設防標準下泥石流最大一次沖出量，實現(xiàn)攔蓄泥石流，調節(jié)下泄流量功能，攔蓄庫容可多次重復利用，增加攔擋壩及壩群的防災減災能力。泄流洞尺寸方便后期車輛及設備的通過和清淤作業(yè)。對于庫區(qū)淤積部分超大粒徑及樹木、高桿植物等影響泄流洞過流能力的物質，可通過泄流洞通道人工依次清理及運走，在同一泥石流攔擋壩及壩群防治體系內(nèi)做到“攔蓄、滯流、泄流、清淤”多位一體，實現(xiàn)防災減災的目的。

以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實施方式而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施方式所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種過流式泥石流攔擋壩及壩群，包括過流式泥石流攔擋壩及由若干過流式泥石流攔擋壩組成的壩群；所述過流式泥石流攔擋壩由主壩體、溢流堰、泄流洞組成，溢流堰位于主壩體上方，泄流洞為若干個，設置在主壩體底部，溢流堰流量、泄流洞流量應滿足以下條件：溢流堰及泄流洞過流能力滿足保證攔擋壩安全的泥石流最大流量；泄流洞下泄流量小于保證下游防護區(qū)安全的最大下泄安全流量；泄流洞最小寬度能保證溝道內(nèi)過流中最大石塊粒徑及清淤車輛及設備通過；攔擋壩及壩群總庫容能有效攔擋設防標準下泥石流最大一次總沖出量。本發(fā)明的有益效果是結構安全、清淤方便，攔蓄庫容可多次重復利用，防災減災效果明顯。

技術研發(fā)人員：魏萬鴻;葉偉林;孟興民;宿星;楊濤;劉興榮;馮樂濤;王得楷;吳瑋江;周自強
受保護的技術使用者：蘭州大學;甘肅省科學院地質自然災害防治研究所
技術研發(fā)日：2017.05.19
技術公布日：2017.08.11