[發(fā)明專利]一種基于梯級防沖刷齒檻群的泥石流排導(dǎo)槽及其應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010198162.2
• 申請日: 2010-06-11
• 公開（公告）號: CN101851906A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳曉清;崔鵬;游勇;李德基
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號: E02B3/04
• 分類號: E02B3/04
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51212
• 代理人: 王璐瑤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種泥石流排導(dǎo)技術(shù)，特別是涉及一種基于泥石流軟基消能，適用于稀性泥石流、或水石流、或山區(qū)洪水排泄的基于梯級防沖刷齒檻群的泥石流排導(dǎo)槽及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

泥石流具有比水流高得多的容重，其包含碎屑土的流體二元結(jié)構(gòu)具有特殊性，表現(xiàn)出慣性高、輸移力強、沖擊力巨大等特點。泥石流運動產(chǎn)生的強烈沖刷，導(dǎo)致溝床發(fā)生劇烈改變，引起溝床揭底和溝岸崩塌，增加了補給泥石流的固體物質(zhì)來源，增大了泥石流的危害，對兩岸危險區(qū)內(nèi)的城鎮(zhèn)、村莊、道路、水渠、電力、通訊線路等基礎(chǔ)設(shè)施，以及農(nóng)田、森林等造成嚴重危害。因此，開發(fā)能有效控制泥石流沖刷的新型結(jié)構(gòu)，對于減小泥石流的破壞力，提高下游防護對象的安全性，具有重大的社會經(jīng)濟意義和生態(tài)環(huán)境意義。

近年來，隨著我國西部大開發(fā)的持續(xù)開展，眾多大型基建工程開工建設(shè)，開發(fā)利用泥石流堆積扇的力度加大，控制泥石流沖刷和淤積的問題日益突出。在眾多泥石流流域中，爆發(fā)稀性泥石流、過渡型泥石流和山區(qū)洪水的概率非常大，因此開發(fā)滿足這類泥石流的排導(dǎo)需求的新型排導(dǎo)槽顯得非常迫切。

傳統(tǒng)的泥石流防沖刷沿用輸水渠道的全襯砌模式，但由于泥石流極強的磨蝕能力，導(dǎo)致工程損毀快、維護費用高。目前用于泥石流防沖刷的橫向貫穿型齒檻一般適用于溝床比降較大的情況，比降小于5％時效果很差，出現(xiàn)淤積。在常流水狀態(tài)下，以往的全襯砌排導(dǎo)槽和橫向貫穿型齒檻阻斷了溝床內(nèi)水生生物的上下聯(lián)系，不利于溝床生態(tài)修復(fù)。

申請?zhí)枮?00910058217.7的發(fā)明專利申請，是本申請人的前期研究成果，公開了一種交錯齒檻型泥石流排導(dǎo)槽。該排導(dǎo)槽能夠滿足排泄應(yīng)寬流體，保持溝道上下游水力聯(lián)系，有利于溝道生態(tài)恢復(fù)。但同時，交錯齒檻使泥石流體在槽內(nèi)產(chǎn)生繞流消能，繞流的存在會給排導(dǎo)槽側(cè)墻的安全帶來一定潛在隱患；在溝床縱比降較小的情況下，繞流消能過度易導(dǎo)致泥石流淤積在排導(dǎo)槽中，針對溝床比降減小，該發(fā)明申請采取了減小齒檻長度的方法來減少繞流消能，但由于齒檻在束流側(cè)墻間呈交錯分布，因此隨著齒檻長度的減小，齒檻越短越不能給束流側(cè)墻的穩(wěn)定性提供充分保障，從而需要采取增加側(cè)墻基礎(chǔ)埋深來解決，但這樣會導(dǎo)致建筑成本增加太大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于梯級防沖刷齒檻群的泥石流排導(dǎo)槽，不僅能在低成本下實現(xiàn)泥石流沖刷下切侵蝕與淤積的動態(tài)平衡，充分實現(xiàn)安全、順暢排泄泥石流的目的，滿足流域爆發(fā)從稀性泥石流到山區(qū)洪水的較寬變化流體排泄需求，而且能夠充分保持溝床內(nèi)水生生物的上下聯(lián)系，有利于溝道生態(tài)修復(fù)，同時能夠利用向心束流作用充分保障束流側(cè)墻的穩(wěn)定性，在溝床比降較小的情況下不易出現(xiàn)泥石流淤積，有利于長期運行。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提出的基于梯級防沖刷齒檻群的泥石流排導(dǎo)槽，包括兩側(cè)的束流側(cè)墻和置于其間、與其相連、配合使用的梯級防沖刷齒檻群，所述梯級防沖刷齒檻群的每兩個梯級之間按一定間距分布，所述梯級防沖刷齒檻群由若干具有一定埋深的防沖刷齒檻組成。兩個防沖刷齒檻在束流側(cè)墻之間、相對所述泥石流排導(dǎo)槽的中心線呈左右對稱分布，共同構(gòu)成所述梯級防沖刷齒檻群的一個梯級；所述泥石流排導(dǎo)槽寬度D(即兩側(cè)束流側(cè)墻之間的間距)大于2倍防沖刷齒檻在束流側(cè)墻垂直方向上的橫向長度B(即防沖刷齒檻在束流側(cè)墻垂直方向上的投影長度)，滿足D＞2B；即任一所述防沖刷齒檻均只有一端與束流側(cè)墻相連、沒有在束流側(cè)墻之間貫穿，且組成所述梯級防沖刷齒檻群的防沖刷齒檻在束流側(cè)墻之間、相對排導(dǎo)槽中心線呈左右對稱分布，構(gòu)成對稱型梯級防沖刷齒檻群。這種對稱型結(jié)構(gòu)能充分保持溝床內(nèi)水生生物的上下聯(lián)系，有利于溝道生態(tài)修復(fù)；能夠充分保障束流側(cè)墻的穩(wěn)定性，在溝床比降較小的情況下不易出現(xiàn)泥石流淤積，有利于長期運行。

所述防沖刷齒檻在束流側(cè)墻垂直方向上的橫向長度B為泥石流排導(dǎo)槽寬度D的1/10-1/2，滿足1/10D≤B＜1/2D；排導(dǎo)槽溝床比降越大，所述防沖刷齒檻在束流側(cè)墻垂直方向上的橫向長度B的取值就越大。這有利于最大限度節(jié)省所述防沖刷齒檻的工程量。

所述防沖刷齒檻與束流側(cè)墻相連處呈傾斜角度α，且向下游側(cè)傾斜，即防沖刷齒檻與束流側(cè)墻相連端較另一端位于上游；傾斜角度α的取值為45°-75°；溝床比降越大，傾斜角度α的取值就越大。這種傾斜結(jié)構(gòu)有利于泥石流的束流。

所述防沖刷齒檻在沿束流側(cè)墻垂直方向上，呈中間低、靠束流側(cè)墻端高；高度差h與防沖刷齒檻在束流側(cè)墻垂直方向上的橫向長度B之比的橫坡比降1∶n為1∶4-1∶20，即1∶n＝h∶B。這種中間低、兩側(cè)高的結(jié)構(gòu)有利于泥石流束流，且有利于產(chǎn)生底部湍流、充分消能。