一种基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽及其应用。所述泥 石流排导槽，包括束流侧墙和置于其间、与其相连、配合使用的梯级防冲刷齿 槛群，所述梯级防冲刷齿槛群由若干按照一定间距、具有一定埋深的防冲刷齿 槛组成；组成所述梯级防冲刷齿槛群的防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横 向长度B小于所述泥石流排导槽宽度D，且组成所述梯级防冲刷齿槛群的防冲 刷齿槛在束流侧墙之间呈左右交错分布。与现有技术相比，本发明专利技术能在低成本 下充分实现安全、顺畅排泄泥石流的目的，且能够满足流域爆发从粘性泥石流 到山区洪水的宽变化流体排泄需求，同时能够充分保持沟床内水生生物的上下 联系，有利于沟道生态修复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种泥石流排导技术，特别是涉及一种基于泥石流软基消能， 适用于粘性泥石流、或稀性泥石流、或水石流、或山区洪水排泄的基于梯级防 冲刷齿槛群的泥石流排导槽及其应用。
技术介绍
泥石流具有比水流高得多的容重，其包含碎屑土的流体二元结构具有特殊 性，表现出惯性高、输移力强、冲击力巨大等特点。泥石流运动产生的强烈冲 刷，导致沟床发生剧烈改变，引起沟床揭底和沟岸崩塌，增加了补给泥石流的 固体物质来源，增大了泥石流的危害，对两岸危险区内的城镇、村庄、道路、 水渠、电力、通讯线路等基础设施，以及农田、森林等造成严重危害。因此， 开发能有效控制泥石流冲刷的新型结构，对于减小泥石流的破坏力，提高下游 防护对象的安全性，具有重大的社会经济意义和生态环境意义。近年来，随着我国西部大开发的持续开展，众多大型基建工程开工建设， 开发利用泥石流堆积扇的力度加大，控制泥石流冲刷和淤积的问题日益突出。 特别是汶川地震后，泥石流物质来源大大增加，致使泥石流的规模增大，而且 在同一流域，因为不同的激发雨强，可能出现不同的流体形态，可能出现从粘 性泥石流一稀性泥石流一水石流一山区洪水的变化，表现出流体的冲刷、淤积特性不同。传统的泥石流防冲刷沿用输水渠道的全衬砌模式，但由于泥石流极强的磨 蚀能力，导致工程损毁快、维护费用高。目前用于泥石流防沖刷的横向贯穿型齿搵一般适用于泥石流容重不太高(G20kN/m3)的情况，针对泥石流性质变化 宽泛、涉及粘性泥石流一稀性泥石流一水石流、甚至山区洪水的情况，存在无 法适应的缺陷。同时，在常流水状态下，以往的全衬砌排导槽和横向贯穿型齿 楹阻断了'沟床内水生生物的上下联系，不利于沟床生态修复。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于梯级防冲刷齿榲群的 泥石流排导槽，不仅能在低成本下实现泥石流沖刷下切侵蚀与淤积的动态平衡， 充分实现安全、顺畅排泄泥石流的目的，而且能够满足流域爆发从粘性泥石流 到山区洪水的宽变化流体排泄需求，同时能够充分保持沟床内水生生物的上下 联系，有利于沟道生态修复。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是本专利技术提出的基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，包括两侧的束流侧 墙和置于其间、与其相连、配合使用的梯级防冲刷齿槛群，所述梯级防冲刷齿 槛群由若干按照一定间距、具有一定埋深的防冲刷齿槛組成。组成所述梯级防 冲刷齿槛群的防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长度B(即防冲刷齿搵在 束流侧墙垂直方向上的投影长度)小于所述泥石流排导槽宽度D (即两侧束流 侧墙之间的间距)，即任一所述防冲刷齿槛均只有一端与束流侧墙相连、没有在6束流侧墙之间贯穿；且组成所述梯级防冲刷齿槛群的防沖刷齿槛在束流侧墙之间呈左右交错分布，构成交错型梯级防沖刷齿槛群。这种交错型结构能充分保 持沟床内水生生物的上下联系，有利于沟道生态修复。所述防冲刷齿槛与束流侧墙相连处呈倾斜角度a，且向下游侧倾斜，即防沖 刷齿搵与束流侧墙相连端较另一端位于上游；倾斜角度a的取值为60。-85°。这 种倾斜结构有利于泥石流的束流。根据泥石流沟谷的流域面积和堆积扇的纵比降，所述泥石流排导槽在平面 形态上可以呈三种形式。当泥石流沟谷的流域面积S^2km2、堆积扇纵比降J^12% 时，泥石流排导槽宽度D小于2倍防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长 度B,满足D〈2B;具体的结构可以是防冲刷齿槛分为两段，与束流侧墙相 连、呈倾斜角度a的倾斜段，未与束流侧墙相连、与束流侧墙垂直的垂直段， 防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长度B等于垂直段长度B2加上倾斜段 在束流侧墙垂直方向上的横向长度B,,泥石流排导槽宽度D等于垂直段长度B2 加上2倍倾斜段在束流侧墙垂直方向上的橫向长度B,,满足B=B2+B,、 D-B2+2BP其中防冲刷齿槛的垂直段长度B^泥石流排导槽宽度D的1/4。当 2km2 <泥石流沟谷的流域面积S520km2、 6%^堆积扇纵比降J < 12%时，泥石流 排导槽宽度D等于2倍防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长度B，满足 D=2B。当泥石流沟谷的流域面积S > 20krn2、堆积扇纵比降J < 6%时，泥石流排 导槽宽度D大于2倍防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长度B,满足D >2B;同时防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长度B为泥石流排导槽宽 度D的3/8-1/2，满足3/8DSB < 1/2 D。所述防冲刷齿檻的结构根据泥石流沟谷的流域面积和堆积扇的纵比降而变化，这有利于最大限度节省所述泥石流排导 槽的工程量。所述防冲刷齿槛在沿束流侧墙垂直方向上，呈中间低、靠束流侧墙端高； 高度差h与防冲刷齿槛在束流侧墙垂直方向上的横向长度B之比的横坡比降1 :n 为1:4-1:20，即l:n-h:B。这种中间低、两侧高的结构有利于泥石流束流，且有 利于产生底部湍流、充分消能。在沿束流侧墙纵向方向上，所述防冲刷齿槛的顶部宽b^底部宽b2，下游侧 垂直，上游侧倾斜；顶部宽b!为0.6-1.5m，底部宽b2为1.0-2.0m，上游侧斜面 高度H，与底部宽b2、顶部宽tM差之比的上游侧比降l:m为1:0.4-1:1,即l:m,: (b2 -bn)。这种上窄下宽的结构有利于防冲刷齿槛在泥石流冲击下保持稳定。所述泥石流排导槽可以采用浆砌石、或混凝土、或钢筋混凝土、或铅丝笼 等结构形式。所述防冲刷齿槛埋深H为1.5-2.5m，防冲刷齿槛间的间距L为 4.0-15.0m;保持合理的埋深和间距，能保证防冲刷齿槛和束流侧墙的安全。针对流体沖刷下切侵蚀和淤积的交替作用，本专利技术基于交错的防沖刷齿槛间软基的消能作用，和束流侧墙与防冲刷齿槛共同的束流作用，使得所述泥石流 排导槽可以应用于粘性泥石流、或稀性泥石流、或水石流、或山区洪水排泄的 防治。当流量较大时，本专利技术充分利用泥石流(或洪水)的下层紊流与表层下 降流之间的物质交换来消散流体内部动能，防止下切侵蚀；当流量较小时，充 分利用束流的冲刷作用防止泥沙淤积，实现泥石流(或洪水)沖刷下切侵蚀与 淤积的动态平衡，达到安全、顺畅排泄泥石流的目的。本专利技术提出的交错型结 构能有效调控沟谷冲刷-淤积平衡，减小泥石流的沖刷破坏能力，又能有效防止沟床淤积，降低防护工程的运行维护费用，保障下游防护对象的安全。所述 泥石流排导槽主要建于泥石流堆积扇上，将泥石流按照设计流速、流路导向设 计区域。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是与全村砌排导槽结构相比，节省 造价15%以上，且有利于工程后期运行管理；与横向贯穿型齿搵相比，防冲刷 效果更佳、工程更耐用、投资更省，且能够满足流域爆发从粘性泥石流到山区 洪水的宽变化流体排泄需求；同时，还能够充分保持沟床内水生生物的上下联 系，有利于沟道生态修复。附图说明图1是梯级防冲刷齿槛群的纵向剖视图。图2是当泥石流沟谷的流域面积S^2km2、堆积扇纵比降&12%时本专利技术的 俯视图。图3是当2kn^〈泥石流沟谷的流域面积S￡20km2、 6°/^堆积扇纵比降J< 12%时本专利技术的俯#见图。图4是当泥石流沟谷的流域面积S > 20km2、堆积扇纵比降J < 6%时本专利技术 的俯视图。图5是当泥石流沟谷的流域面积S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，包括束流侧墙（２）和置于其间、与其相连、配合使用的梯级防冲刷齿槛群，所述梯级防冲刷齿槛群由若干按照一定间距、具有一定埋深的防冲刷齿槛（１）组成，其特征在于：组成所述梯级防冲刷齿槛群的防冲刷齿槛（１）在束流侧墙（２）垂直方向上的横向长度Ｂ小于所述泥石流排导槽宽度Ｄ，且组成所述梯级防冲刷齿槛群的防冲刷齿槛（１）在束流侧墙（２）之间呈左右交错分布。

【技术特征摘要】
1. 一种基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，包括束流侧墙(2)和置于其间、与其相连、配合使用的梯级防冲刷齿槛群，所述梯级防冲刷齿槛群由若干按照一定间距、具有一定埋深的防冲刷齿槛(1)组成，其特征在于组成所述梯级防冲刷齿槛群的防冲刷齿槛(1)在束流侧墙(2)垂直方向上的横向长度B小于所述泥石流排导槽宽度D，且组成所述梯级防冲刷齿槛群的防冲刷齿槛(1)在束流侧墙(2)之间呈左右交错分布。2. 根据权利要求1所述的基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，其特征在于 防冲刷齿槛(1)与束流侧墙(2)相连处呈倾斜角度a，且向下游侧倾斜。3. 根据权利要求2所述的基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，其特征在于 当泥石流沟谷的流域面积S^2km2、堆积扇纵比降&12%时，泥石流排导槽 宽度D小于2倍防冲刷齿槛(1 )在束流侧墙(2 )垂直方向上的横向长度B, 满足D〈2B;当2km2<泥石流沟谷的流域面积S^20km2、 6。/c^堆积扇纵比 降J < 12%时，泥石流排导槽宽度D等于2倍防冲刷齿槛(1 )在束流侧墙(2 ) 垂直方向上的横向长度B，满足D-2B;当泥石流沟谷的流域面积S 〉 20km2、 堆积扇纵比降J〈6。/。时，泥石流排导槽宽度D大于2倍防冲刷齿槛(1)在 束流侧墙(2)垂直方向上的横向长度B,满足D〉2B。4. 根据权利要求3所述的基于梯级防冲刷齿槛群的泥石流排导槽，其特征在于 当泥石流沟谷的流域面积S^2km2、堆积扇纵比降&12%时，防冲刷齿搵(1 ) 分为两段，与束流侧墙(2)相连、呈倾斜角度a的倾斜段(3),未与束流 侧墙(2)相连、与束流侧墙(2)垂直的垂直段(4);防冲刷齿槛(1 )在 束流侧墙(2 )垂直方向上的横向长度B等于垂直段长度B2加上倾斜段(3 )在束流侧墙(2)垂直方向上的横向长度B,，泥石流排导槽宽度D等于垂直 段长度B2加上2倍倾斜段(3)在束流侧墙(2)垂直方向上的横向长度B 满足B二B2+B、D:B2+...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓清，游勇，李德基，崔鹏，
申请(专利权)人：陈晓清，游勇，李德基，崔鹏，
类型：发明
国别省市：90