[发明专利]一种自然清淤的泥石流拦砂坝及其应用

说明书

一种自然清淤的泥石流拦砂坝，包括主坝体以及位于主坝体背水面一侧的防冲辅助结构，所述主坝体由左右两侧的非溢流段和中间的溢流段组成，所述非溢流段采取混凝土浇筑方式一体成型，溢流段采用组装坝体的结构；所述防冲辅助结构为副坝与护坦的组合。应用时，先计算库区堆积物可冲走的比例，确定清淤规模；根据清淤规模拆卸相应数量的预制构件，然后在库区开挖过流通道，再利用泥石流爆发间歇期的山洪，快速冲刷库区泥沙进行自然清淤，清淤完成后重新安装拆卸下的预制构件，完成一道拦砂坝的清淤工作。本发明的拦砂坝解决了现有泥石流拦挡坝满库后库区清淤难度以及投入大、到达设计年限时库区泥沙处置的难题。

技术领域

本发明属于泥石流灾害防治及水利工程领域，具体涉及一种自然清淤的泥石流拦砂坝及其应用。

背景技术

泥石流是山区常见的地质灾害，大量固体物质对沟道及主河地形形成强烈的改造，我国山区极端气候频现，特大规模的泥石流灾害爆发频率越来越高，防灾形势愈加严峻。因此，解决特大规模泥石流防治工程中防灾效益最大化及工程后期维护管理等难题是当前防灾工作中的关键问题。

拦砂坝是泥石流治理技术中应用最广泛的工程，具有拦蓄泥沙、调峰控流的作用，根据结构型式分为重力坝、桩林坝、开放式拦砂坝、潜坝等，然而，拦砂坝运行一定年限或经历一定规模的泥石流灾害后，会出现库区淤满以及库区泥沙在工程出现损毁时发生溃决产生二次灾害的可能性；同时，拦挡工程库区淤满后，失去拦沙效益，对后期的泥石流灾害难以起到控流作用。为了实现拦挡工程防灾效益的持续性，传统拦挡工程常需要在满库后开展清淤工作，经济投入较大，此外，如何处置超出设计年限的拦挡工程库区的泥沙也是现阶段防灾工程中的难题。因此现有拦挡技术对大规模、高频率的泥石流灾害治理具有较大的局限性。

发明内容

本发明的目的是提供一种自然清淤的泥石流拦砂坝及其应用，利用泥石流爆发间歇期的集中水流快速冲刷库区泥沙进行自然清淤，解决了现有泥石流拦挡坝满库后库区清淤难度大、财力物力投入大以及拦砂坝设计年限到达极限时库区泥沙处置的难题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种自然清淤的泥石流拦砂坝，包括主坝体以及位于主坝体背水面一侧的防冲辅助结构，所述主坝体由左右两侧的非溢流段和中间的溢流段组成，所述非溢流段采取混凝土浇筑方式一体成型，溢流段采用组装坝体的结构；所述防冲辅助结构为副坝与护坦的组合。

进一步的，所述拦砂坝的安全储备是传统整体式拦砂坝安全储备的1.2倍以上。

进一步的，所述主坝体的迎水面为台阶状，迎水面坝体坡度为1:0.75-1:1，背水面为垂直状。

进一步的，所述溢流段的宽度根据泥石流流量以及沟谷条件计算确定，当宽度不超过20米时，仅采用组装坝体的结构，当宽度超过20m时，采用桩结构对溢流段坝体进行分隔，以加强组装坝体的强度。

进一步的，所述组装坝体由数个预制构件采用卯榫结构拼接而成，所述预制构件包括长方体状主体，在主体一侧或者两侧设有连接部。

进一步的，所述预制构件的主体上设有锚固孔，所述预制构件的主体上设有锚固孔，在锚固孔内设有尺寸匹配的锚杆对组装坝体进行连接加固，锚固孔中布设套管，锚杆通过灌浆固定在套管中，锚杆的底端固定于非溢流段上，上端为锚固端；

所述预应力N采取以下公式计算

式中：N—锚杆预应力

—混凝土静摩擦系数，取0.6-0.8

τ_max—计算剖面最大剪应力

A—混凝土预制构件连接处的接触面积。

进一步的，在溢流段的上表面设有增加坝体整体防冲刷能力的防冲钢板。