一種新型山坡雨水收集系統(tǒng)及山洪、泥石流防治方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雨水收集利用及地質(zhì)災(zāi)害的防治技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型山坡雨 水收集系統(tǒng)及山洪、泥石流防治方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泥石流是松散土體和水的混合體在重力作用下沿坡面流動的現(xiàn)象，多發(fā)生在山 區(qū)，它的面積、體積和流量都較大。典型的泥石流由懸浮著粗大固體碎肩物并富含粉砂及粘 土的粘稠泥漿組成。在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下，大量的水體浸透流水山坡或溝床中的固體堆積 物質(zhì)，使其穩(wěn)定性降低，飽含水分的固體堆積物質(zhì)在自身重力作用下發(fā)生運動，就形成了泥 石流。由于泥石流爆發(fā)突然、來勢兇猛、很難準(zhǔn)確預(yù)知其發(fā)生的時間，可攜帶巨大的石塊高 速前進，具有強大的能量，常常沖毀或淤埋鐵路、公路、農(nóng)田，以及水利、國防、通訊和旅游點 等工程措施，甚至摧毀城鎮(zhèn)和廠礦，造成重大損失。
[0003] 近年來，汶川地震、玉樹地震、蘆山地震等一系列地震導(dǎo)致山體震碎，松散堆積體 顯著增多，據(jù)統(tǒng)計，僅汶川地震就新增地質(zhì)災(zāi)害4萬多起，這些松散堆積體在連續(xù)降雨或暴 雨的作用下，形成了一系列泥石流災(zāi)害鏈效應(yīng)，嚴(yán)重的威脅著人民群眾生命財產(chǎn)的安全與 生存發(fā)展，因此，應(yīng)當(dāng)高度重視震后泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的防治。而在華東、華南及沿海地區(qū)， 由于臺風(fēng)的影響，常常也誘發(fā)山洪泥石流災(zāi)害。由于復(fù)雜的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造， 加上氣候的多變性，泥石流的防治十分困難。
[0004] 目前，山區(qū)泥石流防治工程主要有：①治水工程：修建水庫和引水、排水渠道、隧 洞工程，調(diào)蓄、引導(dǎo)泥石流流域的地表水，改善泥石流形成與發(fā)展的水動力條件；②攔擋工 程：修建攔擋壩等，攔截泥石流，削弱泥石流強度，沉積砂石，減小泥石流破壞能力；③排導(dǎo) 工程：修建排導(dǎo)溝、導(dǎo)流堤、順?biāo)畨蔚裙こ?，?guī)范泥石流流徑，削弱泥石流強度；④停淤工 程：開辟人工停淤場，引導(dǎo)規(guī)范泥砂淤積場所；⑤防護工程：修建護坡、擋墻、順壩、丁壩等， 保護房屋、鐵路、公路、橋梁等工程設(shè)施，抵御泥石流的沖擊。泥石流防治措施要多種工程聯(lián) 合運用，要與非工程措施相結(jié)合才能取得充分的防治效果。目前國內(nèi)泥石流防治主要利用 攔擋、排導(dǎo)、停淤、防護工程一個或多個相結(jié)合。
[0005] 在實際工程中大部分泥石流防治的措施有分級設(shè)置攔擋壩，對泥石流進行攔擋停 淤；設(shè)置排導(dǎo)溝等排導(dǎo)工程，對山洪、泥石流、滑坡進行疏導(dǎo)等，而這些防治措施具有局限 性，像攔擋停淤工程，其治理在前期可以達到一定效果，但是其工程耗資大、施工要求高、后 期維護費用較高，不能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
[0006] 本方法利用GRC技術(shù)（即地質(zhì)條件+雨水收集+綜合治理)，充分考慮地形地貌等 地質(zhì)條件，設(shè)計出因勢而導(dǎo)的雨水收集循環(huán)利用系統(tǒng)，創(chuàng)新采用雨水匯集、水石分離、蓄水 利用等綜合技術(shù)，減少雨水的下滲侵蝕，防止坡體強度的降低，防止因強降雨或持續(xù)性降雨 而導(dǎo)致的山洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。該方法實現(xiàn)了用收集的地表水來發(fā)電和對 山體植被、當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物進行灌溉，綜合治理當(dāng)?shù)厮镰h(huán)境，增加當(dāng)?shù)刂脖桓采w率，進一步減 少當(dāng)?shù)啬嗍鳛?zāi)害的發(fā)生，最終充分的利用了地表水資源，達到即防護又治理的效果。對于 大型以上泥石流，往往設(shè)計出分級攔擋壩、停淤池或沉砂池對泥石流或滑坡進行排導(dǎo)，在防 治工程建成后，需要花費巨大的人力物力進行清淤維護，才能確保工程的持續(xù)利用。因此， 迫切需要一種利用當(dāng)?shù)刭Y源實現(xiàn)防治工程的可持續(xù)治理方法，基于此，本方法擬在充分考 慮泥石流沖擊力、泥石流運動的最小坡度，在中上游設(shè)計梯級壩、扇形壩、格柵壩等對雨水 資源進行充分的利用，在下游設(shè)置小型攔水壩進行畜水發(fā)電，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益用于后期工 程的維護。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種新型山坡雨水收集系統(tǒng)及山洪、泥石流防治方法，它設(shè) 計簡單、施工方便、工程造價較低有普遍適用性。
[0008] 為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方法：它包括有山坡雨 水匯集系統(tǒng)、水石分離系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)四大系統(tǒng)，所述的山坡雨水匯集系統(tǒng)包含 有泥石流監(jiān)測預(yù)警、生態(tài)護坡、網(wǎng)狀明渠；所述的水石分離系統(tǒng)包含有柔性排導(dǎo)槽、停淤池、 山底隧道；所述的發(fā)電系統(tǒng)包含有發(fā)電廠房、攔擋壩、蓄庫；灌溉系統(tǒng)包含有明渠、滴灌系 統(tǒng)。
[0009] 本發(fā)明方法對山坡雨水收集以及山洪、泥石流防治的主要方法為： 1、山坡雨水匯集：前部主要通過不同孔徑大小的竹片柵欄分層將大石塊停留在坡面 上，后部通過網(wǎng)狀弧形導(dǎo)水渠將坡面雨水匯集入坡面導(dǎo)水槽，將全部坡面導(dǎo)水槽中的雨水 通過主導(dǎo)水槽匯集進入水石分離平臺。
[0010] 2、水石分離平臺：在主導(dǎo)水槽出口修建階梯狀水石分離階梯坎，對匯集的泥水進 行初分離，分離后的雨水導(dǎo)入停淤池中進行沉降。 3、停淤池的設(shè)計：停淤泥池分為兩個池，第一、二、三個具有消能停淤作用，第三個清水 池主要起著蓄水停淤作用，在其一側(cè)修建雨水出口。而出水口通過明渠導(dǎo)入引水隧洞。
[0011] 4、雨水發(fā)電：通過引水隧洞將水從上游引到下游，并較大的高差發(fā)電，產(chǎn)生一定量 的經(jīng)濟效益，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可用于后期治理泥石流。
[0012] 5、滴灌系統(tǒng)：主要將收集在蓄水池中的水用于澆灌種植的植被，以便增加農(nóng)作物 的成活率，提高地表水的利用率，還可作為下游村鎮(zhèn)(工礦企業(yè)）的生活用水。而這也是本 綜合治理系統(tǒng)的核心理念和關(guān)鍵技術(shù)，不僅可以改善周邊生態(tài)環(huán)境，而且可以達到資源可 持續(xù)利用目的。其中滴灌的布置與規(guī)劃均有當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和選取種植的植被來確定。擬選茶 樹、水杉、珙桐等一些適合當(dāng)?shù)胤N植且易成活的經(jīng)濟樹種進行栽種，既起到護坡作用又能產(chǎn) 生經(jīng)濟效益，而滴灌便是這些樹苗的守護神。
[0013] 采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明的有益效果為： 1、植被恢復(fù)、生態(tài)護坡：通過在坡面加固壓實、設(shè)置大孔徑攔擋墻后種植草皮與樹木來 加固坡面松散的土壤。再在邊坡上種植一些適宜當(dāng)?shù)厣L的樹木，增加植被的覆蓋率，達到 生態(tài)治理泥石流、山洪的目的。
[0014] 2、順勢而導(dǎo)、匯集雨水：將雨水匯集在坡面上的導(dǎo)水渠中，大大減少了水?dāng)y帶的泥 沙量和增加坡面植被的成活率，并且降低了山坡水流的流速，防止了雨水沖刷淘蝕松散堆 積體從而匯集形成新的泥石流。
[0015] 3、水石分離、攔擋停淤：通過臺階式鋼筋籠水石分離平臺和沉砂池對水的過濾與 沉積，達到水石分治的效果，從而使得地表水由濁變清，緩解和減少對中下游松散堆積體的 沖刷，避免該區(qū)域泥石流再次爆發(fā)產(chǎn)生危害。
[0016] 4、發(fā)電灌溉、持續(xù)發(fā)展：充分匯集處于上游匯水區(qū)地表水，并利用其較大的相對高 差產(chǎn)生的勢能發(fā)電，后期發(fā)電后的尾水通過明渠輸送到下游的蓄水庫中用于下游農(nóng)田的灌 溉或工礦企業(yè)的生活用水。實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟模式。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明綜合治理系統(tǒng)的平面示意圖； 圖2為階梯鋼筋石籠水石分離平臺的平面示意圖； 圖3為停淤池與停淤坎的剖面示意圖； 圖4為導(dǎo)流明渠、匯水明渠、尾水明渠的示意圖； 圖5為渠道梯形斷面圖。
[0018] 附圖標(biāo)記說明： 1-山坡雨水匯集系統(tǒng)；2-水石分離系統(tǒng)；3-發(fā)電系統(tǒng)；4-灌溉系統(tǒng)；5-坡面導(dǎo)流明渠； 6-坡面弧形雨水匯集明渠；7-清水池；8-引水隧洞；9-泥沙沉降區(qū)；10-下游蓄水庫。
【具體實施方式】
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