[實(shí)用新型]一種泥石流攔砂壩溢流口

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420701252.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN204435329U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華勇;崔鵬;唐金波;陳劍剛;周公旦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院;水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): E02B8/06
• 分類號(hào): E02B8/06
• 代理公司: 成都賽恩斯知識(shí)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

本實(shí)用新型涉及一種泥石流防治技術(shù)，特別是涉及一種窄深束流式泥石流攔砂壩溢流口。

背景技術(shù)

我國(guó)山區(qū)的地形地質(zhì)條件復(fù)雜，泥石流是威脅山區(qū)人民正常生產(chǎn)、生活的主要地質(zhì)災(zāi)害之一。受地震、極端氣候條件等因素的影響，山區(qū)泥石流暴發(fā)的頻率越來越高，頻繁活動(dòng)的泥石流向下游輸送大量的固體物質(zhì)，使得攔砂壩庫(kù)容極易被填滿。滿庫(kù)條件下運(yùn)行的攔砂壩，泥石流水頭落差集中，下泄時(shí)流速大，常常對(duì)壩后動(dòng)床造成強(qiáng)烈的沖刷，一場(chǎng)泥石流過后往往形成很深的沖刷坑，勢(shì)必危及攔砂壩自身的穩(wěn)定和安全。因此，如何增大攔砂壩滿庫(kù)條件下泥舌跌落點(diǎn)距壩腳的距離，同時(shí)減小壩后動(dòng)床沖刷深度，進(jìn)而減弱泥石流對(duì)壩腳的沖刷破壞，對(duì)確保攔砂壩的安全運(yùn)行具有重要意義。

攔砂壩運(yùn)行中，除受地形、地質(zhì)、施工等條件影響以外，攔砂壩溢流口的結(jié)構(gòu)體型直接決定了泥石流泥舌跌落點(diǎn)距壩腳的距離及壩后動(dòng)床的沖刷深度?，F(xiàn)有的溢流口設(shè)計(jì)形式主要是矩形斷面和梯形斷面，但是這樣的結(jié)構(gòu)體型使得泥石流在過壩時(shí)，呈現(xiàn)出“寬淺式”的水流特點(diǎn)；泥石流過壩時(shí)的泥深小、流速低，且溢流口底部為平坡或小底坡鋪面，流速增加不明顯，其跌落點(diǎn)一般離壩腳較近，沖刷坑不斷向壩腳發(fā)展，常常導(dǎo)致壩基出露，而大多數(shù)情況下，受地形地質(zhì)條件的限制，攔砂壩的選址并不位于基巖上，而是修建于泥石流松散堆積層上，因此對(duì)壩腳的嚴(yán)重沖刷勢(shì)必危及整個(gè)攔砂壩的安全。據(jù)攔砂壩運(yùn)行狀況野外調(diào)查，壩基被跌落的泥石流沖刷是攔砂壩漬壩的重要原因。因此，攔砂壩壩基沖刷帶來的巨大安全隱患，是攔砂壩溢流口設(shè)計(jì)必須考慮的重要問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種窄深束流式泥石流攔砂壩溢流口，能使泥石流過壩后形成較長(zhǎng)的泥舌，增大泥石流跌落點(diǎn)距壩腳的距離，減弱泥石流對(duì)壩后動(dòng)床的沖刷程度，且結(jié)構(gòu)體型簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

本實(shí)用新型提出的一種泥石流攔砂壩溢流口包括兩側(cè)邊墻和設(shè)于兩側(cè)邊墻間的底部溢流面；溢流口進(jìn)口形狀為矩形，進(jìn)口寬度B1大于進(jìn)口高度h1；溢流口頂面的寬度由進(jìn)口到出口保持一致，均等于進(jìn)口寬度B1；溢流口出口形狀為梯形，出口頂部寬度等于進(jìn)口寬度B1，出口底部寬度B小于出口頂部寬度；溢流面為曲面，溢流面的高程和寬度均沿進(jìn)口向出口方向逐漸變?。贿厜榕っ娼Y(jié)構(gòu)(由于溢流口進(jìn)出口斷面幾何形狀有變化，所以邊墻需要用扭面結(jié)構(gòu)，即為漸縮式扭面邊墻)。

溢流口入口為常規(guī)的寬淺式矩形，中間為漸縮式束流結(jié)構(gòu)，出口為上寬下窄的窄深式梯形；通過溢流通道的側(cè)向收縮，有利于增強(qiáng)泥石流的“束流”效果，增加泥石流的泥位深度，提高泥石流出流速度，使泥石流過壩后形成較長(zhǎng)的泥舌，增大泥石流跌落點(diǎn)距壩腳的距離，減弱泥石流對(duì)壩后動(dòng)床的沖刷程度；出口采用上寬下窄的梯形設(shè)計(jì)，有利于進(jìn)一步防止泥石流中龍頭上部粗大顆粒堵塞于溢流通道內(nèi)。溢流面起始端高程大于出口端高程，有利于泥石流體在過流通道內(nèi)加速，出口處保持曲面水平或者向上挑。對(duì)于粘性或稀性泥石流，為防止泥石流中大顆?；驂K石對(duì)溢流面的磨蝕破壞作用，出口處保持曲面水平；對(duì)于山洪或含沙水流，出口處保持曲面可適當(dāng)上挑，以增大落水點(diǎn)與壩腳的距離。

溢流口進(jìn)口處中心線上設(shè)有T型隔墩；隔墩首部寬度b1為五分之一溢流口進(jìn)口寬度B1，隔墩尾部寬度b2為十分之一溢流口進(jìn)口寬度B1；可有效地阻攔大漂石，防止其堵塞過流通道。隔墩設(shè)置為T型的主要作用是增大泥石流與隔墩碰撞時(shí)的接觸面積，減弱泥石流對(duì)隔墩的沖刷破壞作用。

溢流面由進(jìn)口段曲面和出口段曲面兩段曲面連接而成，進(jìn)口段曲面為拋物線曲面或橢圓曲面，出口段曲面為圓弧曲面；進(jìn)口段曲面和出口段曲面連接處光滑過渡；其主要目的是在較短的水平運(yùn)動(dòng)距離內(nèi)使泥石流在豎直方向上獲得較大的落差，從而使得泥石流運(yùn)動(dòng)的速度迅速增大。出口段曲面采用圓弧曲面，其主要目的是通過固定邊界來改變泥石流的出流方向，使之獲得較大的水平出流速度，減小泥石流豎向的初始速度(當(dāng)溢流面出口保持水平時(shí)，泥石流出流時(shí)豎直方向初始速度為0)。

溢流口出口底部寬度B為進(jìn)口寬度B1的0.5-0.6倍。對(duì)于規(guī)模較小的泥石流，溢流口出口底部寬度B適當(dāng)縮窄，以增加出流速度，出口底部寬度B為進(jìn)口寬度B1的1/2；對(duì)于規(guī)模較大的泥石流，可增大溢流口出口底部寬度B，其取值可達(dá)進(jìn)口寬度B1的3/5。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：