[实用新型]一种水石分离式泥石流防治系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种防治系统，特别是涉及一种坡面泥石流防治系统，属于水利工程领域。

背景技术

泥石流根据其流域地貌特征可分为沟谷型泥石流与坡面泥石流，两者的防治工程需要不同技术原理与具体设施结构。近年来，大规模的铁路、公路、水利等大型工程项目的建设在各地都产生并遗留大量弃土弃渣坡，成为坡面泥石流发生的重大隐患。这类泥石流通常发生突然、历时短暂、来势凶猛、大冲大淤、破坏力极强，一旦发生往往造成严重的生态破坏与巨大经济损失甚至人员伤亡。泥石流防治研究领域对沟道泥石流防治技术研究较多，而对坡面泥石流防治技术的研究相对薄弱。现有的泥石流防治工程对坡面泥石流针对性较差，较难经受坡面泥石流的考验，特别是粘土含量较高的泥石流区域，坡面泥石流冲毁防御工程事件屡见不鲜。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种坡面泥石流防治系统，解决坡面泥石流，特别是粘土含量高地区的坡面泥石流的防治问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种水石分离式泥石流防治系统，环绕坡体布置，其特征在于：包括拦挡结构、排水结构与护坡结构；所述拦挡结构布置在坡体坡脚前沿，排水结构布置在坡体边缘，护坡结构布置在坡体倾斜坡面上。

上述防治系统以拦挡结构、排水结构与护坡结构为主体结构，环绕坡体布置，坡体是坡面泥石流的可能发生地点。拦挡结构布置在坡体坡脚前方，具体可选用各种形式的透水坝结构。拦挡结构用于直接阻截坡面土体向下滑动在重力与坡面水流的作用下解体造浆流动形成泥石流，同时及时对运动中的弃土、石块、水混合物进行水土/石分离，保证水经透水坝流至坡体以下、拦挡结构以外，弃土、石块等物质则被阻截停滞在拦挡结构与坡体之间。透水坝坝体开孔设计规格是直接影响拦挡功效的关键技术特征，开孔过小造成排水不畅，无法及时实现水石分离，开孔过大降低透水坝体自身稳定性，无法保证整套系统的技术功效。本实用新型基于“渗流潜蚀”原理经反复演算与实践测试，确定坝体开孔每个孔径30~60cm为优，其中砂岩类坡体的透水坝坝体开孔孔径30~40cm，灰岩类坡体的透水坝坝体开孔孔径40~60cm。根据实际地形与坡面弃土规模，拦挡结构可以是梯级坝或单一坝，以保证效果。拦挡结构与坡体之间进一步布置由石块堆砌的反滤层，以防止泥石流淤塞拦挡坝的孔洞并增强拦挡效果。反滤层与拦挡结构等高，所用石块可直接来源于坡体坡面环境整治产生的废弃材料。从理论分析，反滤层所用石块对粒径没有要求，一般越大越好，只要堆砌结实便能起到反滤作用。

上述防治系统的排水结构是布置在坡体边缘的截排水沟，包括布置在坡体倾斜坡面与两侧自然山体坡面交界处的侧截排水沟、或/与坡体顶部靠近坡肩处的上截排水沟、或/与坡体坡脚前方的下截排水沟，下截排水沟位于坡脚与拦挡结构之间。由于土体在水的作用下液化产流是泥石流形成的根本原因，因此控制坡面水源，使坡面土体与水分离是泥石流防治的重要技术思想。本系统中的排水结构是将可能流经坡面的水流引至坡面以外，沿坡体边缘排走，防止水流冲刷坡面土体从而维护坡面稳定。侧截排水沟主要作用在于收集与疏导弃土坡面及坡体两侧的径流，避免坡面上的弃土弃渣遭受径流冲刷。侧截排水沟过水深度与底宽采用最佳水力横断面法确定；上截排水沟具体位于坡体顶部靠近坡肩以上3～5m处，作用是拦截坡体上方汇流进入坡体的地表径流，避免顶部水流冲刷坡体影响坡体稳定；下截排水沟过水断面为梯形或矩形，两端承接侧截排水沟，其主要作用在于疏导坡体自身表面径流，避免因水源在拦挡坝前富集而降低坡体强度导致坡体失稳。

上述防治系统的护坡结构是布置在坡体坡面上的工程护坡结构、或/与植被护坡结构、或/与综合护坡结构。工程护坡结构、植被护坡结构、综合护坡结构都是坡面治理中现有技术，各有优劣。工程护坡能提高边坡的稳定性，对雨滴击溅和地表径流冲刷的防治效果好，但投资较大，易随弃土堆积体的不均匀沉降而破坏；生物护坡能较好控制水土流失，适应弃土堆积体的沉降变形，改善坡体周围生态环境效果显著，但在种植初期防治效果较差；综合护坡兼有工程护坡与植物护坡的优点，是在工程护坡措施间隙上种植植物，它不仅具有增加坡面工程的强度，提高边坡的稳定性的作用，而且具有绿化美化的功能（参考文件：戴金水、张玉昌、王坤堂，工程护坡与生物护坡，东北大学出版社，2008）。3种护坡结构的具体设计可根据坡体及周围地质环境选择确定。在坡体上布置护坡结构之前，首先根据填土高度进行分级削坡，保证坡体坡面坡度1.0:1.75~1.0:2.0，再在坡体上布置护坡结构。