一种翼型消能板及含有翼型消能板的泥石流排导槽制造技术

本实用新型专利技术公开了一种翼型消能板及含有翼型消能板的泥石流排导槽，属于泥石流防治技术领域，翼型消能板为对称双翼型结构，其迎水面为圆弧面，背水面为斜坡，圆弧面与斜坡平滑相接；排导槽则主要由翼型消能板和设置在翼型消能板之间的消能球组成；消能球设置多个，构成若干个菱形体。本实用新型专利技术通翼型消能板和消能球组的组合结构对急流段对泥石流进行三次消能，改变泥石流流路，影响泥石流的稳定性；同时翼型消能板、消能球的存在加大了排导槽底部的粗糙率，极大的削弱泥石流的运动动能，实现泥石流在急流段减速、消能的效果，进而减弱泥石流对槽底的冲刷破坏程度，保证排导槽的安全使用，减小后期维护费用。

An airfoil energy dissipation plate and the debris flow guide slot containing the airfoil energy dissipation plate

The utility model discloses an airfoil and airfoil dissipation plate containing dissipation plate the debris flow channel, which belongs to the technical field of debris flow control, plate type structure is the symmetric double elimination airfoil, the attack surface is the circular arc surface, the back surface of the water to the slope, and the slope arc surface smooth phase; drainage groove is mainly composed of airfoil dissipation plate and arranged on the airfoil energy dissipation energy dissipation ball between the plates; energy dissipation is provided with a plurality of balls, a plurality of rhombogen. Plate energy dissipation and composite structure on the jet of ball set three debris flow energy dissipation. The utility model airfoil, change debris flow path, influence of debris flow stability; at the same time, energy dissipation plate airfoil ball enhanced drainage groove bottom roughness, weaken the kinetic energy of debris flow great, debris flow in a rapid deceleration, the energy dissipation effect, and reduce erosion on the bottom debris damage, ensure the safe use of drainage trough, reduce maintenance cost.

【技术实现步骤摘要】
一种翼型消能板及含有翼型消能板的泥石流排导槽
本技术涉及泥石流防治技术，特别是涉及一种翼型消能板及基于翼型消能板和消能球组合结构进行槽底加糙从而实现消能、减速、防冲刷功能的全衬砌型泥石流排导槽。
技术介绍
泥石流是产生于沟谷或坡面上的一种饱含泥砂、石块和巨砾的固液两相流体，其介于滑坡/崩塌等块体重力运动和水流等液体运动之间，呈层流或者紊流运动状态，具有爆发突然、运动速度快、历时短暂等特点。我国是世界上泥石流灾害最严重的国家之一，其灾害类型多、分布广泛，活动强烈，危害严重，制约着广大山区社会经济发展，威胁人民生命和财产安全。排导槽是泥石流治理工程中的重要措施之一。排导槽是一种由人工开挖或填筑的过流断面，或利用自然沟道，具有规则的断面形状和衬砌的一种开敞式槽形过流建筑物。目前，一般通过修建排导槽引导和输送泥石流，从而减轻泥石流对下游地区人民的正常生产和生活的影响。自上而下，排导槽通常由进口段、急流段和出口段三部分组成，为防止因变坡产生淤积和冲刷，排导槽纵坡一般采用一坡到底的形式。但是排导槽底面糙率较低，泥石流在排导槽中一直处于加速状态，到达急流段时具有较高的流速，泥石流中的固体颗粒对排导槽表面产生强烈的侵蚀，严重影响排导槽的使用寿命。目前泥石流排导槽主要有两类：一类是软基消能型排导槽，也称东川槽；另一类是满铺底全衬砌型排导槽，也称V型槽。其中，东川槽适合于比降和规模较大的稀性或粘性泥石流防治，V型槽更适用于小规模粘性泥石流。泥石流浆体中固体物质含量高、容重大具有很强的冲刷力，使得两种槽都存在磨蚀问题，东川槽的肋槛磨蚀严重，一般浆砌石和普通混凝土比浆砌条石和高标号混凝土磨蚀更严重，通常经历一次泥石流后磨蚀约2～5cm，更严重磨蚀成楔形深槽，甚至导致肋槛断裂；V型槽虽然采用高强度材质马鞍石铺底，但槽底的磨蚀仍然非常严重。施工质量稳定及材料均匀的V型槽，常磨蚀成成一条深槽，不均匀或者把流速提得太高的V型槽，则形成一个个串珠状的洼坑，更有甚者出现揭底掏刷。近年来，有研究者提出一种扰流消能的全衬砌泥石流排导槽(CN204728280U)，适合沟床比降较大的情况，其在一定程度上能够达到扰流、消能的目的，但其结构存在一个问题，即采用正四棱台结构时，其棱角在高容重泥石流的冲击下容易磨损，而采用圆台结构虽然能保证底部的抗剪切性能且能减弱磨耗，但由于其下大上小，上部结构的稳定性又难以保证。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有技术的不足，针对目前泥石流在全衬砌排导槽中过流时，易在急流段对排导槽槽底造成强烈的冲刷进而造成排导槽磨蚀严重，甚至出现揭底掏刷的现象，提供一种具有消能、防冲刷的全衬砌泥石流排导槽，加大沟槽底部的糙率，增大阻力，控制泥石流的流速，减小对槽底的冲刷，保证工程构筑物的安全，延长排导槽的使用寿命、减小维修费用。本技术之目的通过下述技术方案实现：一种翼型消能板，所述翼型消能板为对称双翼型结构，翼型消能板的迎水面为圆弧面，背水面为斜坡，所述圆弧面与所述斜坡平滑相接。一种含有翼型消能板的泥石流排导槽，包括全衬砌的排导槽底板及其两侧的排导槽侧墙，还包括：翼型消能板，所述翼型消能板设置在排导槽入口处与出口处的底板上；消能球，所述消能球设置在翼型消能板之间的排导槽底板上。翼型消能板的设计理念为：翼型消能板用于最大可能性地分散泥石流的流路，其纵剖面为圆弧面与斜坡的衔接能够增加泥石流在纵剖面上的流路。翼型消能板迎水面的分水尖角度α设计为120°～150°，背水面的分水尖角度β设计为150°～180°。针对不同性质的泥石流设计不同的分水尖角度，粘性泥石流选取较小的分水尖角度，稀性泥石流选取较大的分水尖角度。翼型消能板与底板有较大的接触面积，能够有效的抵抗泥石流流体对其的剪切，保证结构自身的安全性。翼型消能板迎水面分水尖角度α为120°～150°，翼型消能板背水面分水尖角度β为150°～180°。翼型消能板迎水面分水尖处对应的圆弧面的半径R为0.25m，圆弧面的半径R朝着翼缘方向依次减小，至翼缘末端处圆弧面的半径R减小为0.1m。排导槽的设计理念为：排导槽常采用一坡到底的设计形式，使得泥石流在槽内处于加速状态，特别是在急流段(纵比降i为150‰-300‰)，泥石流运动速度较高，对排导槽的侵蚀能力增强，形成冲刷坑槽，进而导致排导槽失效。基于以上认识，针对排导槽的急流段易遭受泥石流冲刷破坏的情况，本技术提出了在排导槽急流段设计翼型消能板和消能球组合的技术方案。其中，翼型消能板设置在排导槽急流段入口处与出口处的底板上；消能球组则设计在翼型消能板之间的底板上。若泥石流未能够越过翼型消能板而从其两侧流过，则翼型消能板能够增加泥石流流路，进而间接降低坡降；若泥石流越过翼型消能板从其顶部流过，则在越过翼型消能板的圆弧面时有部分能量损失，之后在翼型消能板斜坡尾部形成漩涡，消去下泄泥石流的部分能量，通过在急流段入口处设置翼型消能板从而达到对泥石流进行初次消能的目的。当泥石流流经急流段中部的消能球时，则能够再次调整泥石流的流路，改变泥石流的运动轨迹，同时泥石流在消能球的协助下产生剧烈的旋转翻滚，减弱其携带的动能，达到二次消能的目的，进一步削弱了泥石流的动能。同理，在急流段出口处的翼型消能板则进行第三次消能，使得泥石流能量降至最低。经过在排导槽急流段三次对泥石流消能、减速进而降低泥石流对排导槽底部的冲刷。进一步地，所述消能球的数量设置为4n个，每4个消能球组合成一个菱形体，所述菱形体对应的迎水侧菱形角γ为60°。所述消能球的结构形式为半球形，消能球的半径r为0.2～0.3m。菱形体能够有效的减轻泥石流对其的撞击，保证结构的使用寿命。消能球的设计理念为：经过入口段翼型消能板的初次消能，泥石流的流速有所降低，此时将消能球半径设为0.2-0.3m能有效的减小泥石流流速。若消能球半径过大，则占用过多的过流断面，不利于泥石流的排导，同时半径过大也容易造成泥石流的撞击，威胁消能球自身的安全；若半径设置过小，很难对泥石流起到消能、减速的目的，使得经过消能球后的泥石流流速依然很高，对槽底的冲刷仍很严重。消能球半径的选取依据排导槽的宽度，排导槽宽度大于等于6m时选消能球半径选0.3m；排导槽宽度小于6m时则选择0.2m。进一步地，所述翼型消能板的翼展L为排导槽底宽B的1/3～1/2；所述翼型消能板的弦长b为设计为翼展L的1/3；翼型消能板纵分水尖处对应的圆弧面半径R为0.25m，圆弧面半径R朝着翼缘方向依次减小，至翼缘末端处时圆弧半径R减为0.1m。圆弧面半径不宜过大，因为入口处翼型消能板的主要作用是对上部下来、速度较快的泥石流进行初次消能，若圆弧面半径过大，造成翼型板的前缘过高，增大泥石流对翼型消能板的冲击，不利于翼型消能板的稳定；若圆弧半径过小，又达不到初次消能的目的。翼型消能板前翼末端与后翼末端通过翼缘平滑连接，也有利于减少泥石流对其的撞击，若前后两翼通过一定的角度连接，则其棱角易被泥石流磨蚀损坏。进一步地，沿着排导槽纵向方向，入口处翼型消能板到消能球的最小距离S1为排导槽底宽B的3倍；出口处翼型消能板到消能球的最小距离S2为排导槽底板宽B的3倍。进一步地，所述消能球的数量至少设置为8个，组合成至少2个菱形体，菱形体与菱形体之间的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种翼型消能板，其特征在于，所述翼型消能板为对称双翼型结构，翼型消能板的迎水面为圆弧面(10)，背水面为斜坡(11)，所述圆弧面(10)与所述斜坡(11)平滑相接。

【技术特征摘要】
1.一种翼型消能板，其特征在于，所述翼型消能板为对称双翼型结构，翼型消能板的迎水面为圆弧面(10)，背水面为斜坡(11)，所述圆弧面(10)与所述斜坡(11)平滑相接。2.根据权利要求1所述的一种翼型消能板，其特征在于，翼型消能板迎水面分水尖(12)角度α为120°～150°，翼型消能板背水面分水尖(13)角度β为150°～180°。3.根据权利要求2所述的一种翼型消能板，其特征在于，翼型消能板迎水面分水尖(12)处对应的圆弧面(10)的半径R为0.25m，圆弧面(10)的半径R朝着翼缘(8)方向依次减小，至翼缘(8)末端处圆弧面(10)的半径R减小为0.1m。4.一种含有权利要求1所述的翼型消能板的泥石流排导槽，包括全衬砌的排导槽底板(1)及其两侧的排导槽侧墙(2)，其特征在于，还包括：翼型消能板(3)，所述翼型消能板(3)设置在排导槽入口处与出口处的底板(1)上；消能球(4)，所述消能球(4)设置在翼型消能板(3)之间的排导槽底板(1)上。5.根据权利要求4所述的一种含有翼型消能板的泥石流排导槽，其特征在于，所述消能球(4)的数量设置为4n个，每4个消能球(4)组合成一个菱形体，...

【专利技术属性】
技术研发人员：方迎潮，王道杰，何松膛，洪勇，苏凤环，
申请(专利权)人：中国科学院，水利部成都山地灾害与环境研究所，
类型：新型
国别省市：四川,51