專利名稱：單溝泥石流起動的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種單溝泥石流起動的控制方法，屬于泥石流災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及維持土體穩(wěn)定、抑制土體起動的工程技術(shù)領(lǐng)域。
一般的泥石流治理，是在泥石流發(fā)生以后，通過野外考察，確定泥石流的規(guī)模，推算泥石流發(fā)生頻率和相應(yīng)發(fā)生頻率下泥石流的規(guī)模強(qiáng)度(如流量、流速等參數(shù))，再根據(jù)這些參數(shù)布置和設(shè)計泥石流治理的工程措施，往往還輔以坡面上的生物水保措施，以控制流域坡面侵蝕過程。這些工程措施基本上都設(shè)計在中下游溝道和堆積扇上，主要有攔沙壩、停淤場、導(dǎo)流堤、排泄槽和建筑物的基礎(chǔ)保護(hù)工程，其設(shè)計依據(jù)是泥石流的暴發(fā)規(guī)模(最大流量)和破壞能力(流速和沖擊力)。其目的是減少泥石流的規(guī)模和破壞力(攔砂壩)，攔淤泥石流以減少對下游的危害(停淤場)，不造成危害或少造成危害的安全排泄泥石流(導(dǎo)流堤和排泄槽)，保護(hù)建筑物基礎(chǔ)不被沖毀(基礎(chǔ)保護(hù)工程)。
這種泥石流災(zāi)害防治方法有以下幾方面的不足。(1)災(zāi)害防治工程的設(shè)計依賴于已發(fā)生泥石流的物理力學(xué)參數(shù)，從減災(zāi)防災(zāi)角度講，實際上是災(zāi)害已經(jīng)發(fā)生，再來設(shè)法減輕或避免以后將會發(fā)生的災(zāi)害，是一種“亡羊補(bǔ)牢”的方法。(2)這種大多布設(shè)和修建在溝谷中下游的攔擋、停淤、排導(dǎo)等工程，嚴(yán)格地說來是一種對高速流動的泥石流被動地攔擋和對建筑物的被動地防護(hù)，能否起到理想的減災(zāi)目的，要看泥石流發(fā)生的規(guī)模和工程建筑物的抗御能力，而泥石流發(fā)生的頻率和規(guī)模在目前的研究和技術(shù)水平下，還不能十分確定地測得，這就使得工程設(shè)計帶有很大的經(jīng)驗性和風(fēng)險性。(3)泥石流發(fā)生發(fā)展和成災(zāi)過程一般是在源地形成之初規(guī)模較小，隨著泥石流向下游的運動，匯集溝道兩側(cè)支流和坡面上的匯水匯沙，沖蝕并帶動溝床和坡腳松散堆積物質(zhì)，規(guī)模逐漸增大，最后發(fā)展成大規(guī)模高速運動具有極大破壞能力的泥石流。因而，在中、下游的防災(zāi)減災(zāi)工程措施是在泥石流發(fā)展到強(qiáng)勢時的一種硬性措施，勢必增大工程規(guī)模和風(fēng)險。
本發(fā)明的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種單溝泥石流起動的控制方法，通過控制溝道上游松散土體，使之保持原堆積位置不起動，從而把泥石流控制在發(fā)生之前，減少災(zāi)害的損失，其工程量小，投資少。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達(dá)到，在泥石流形成區(qū)溝腦處，起動段松散物質(zhì)堆積形態(tài)不同海撥高度的節(jié)點處，設(shè)有若干個谷坊將溝道中的松散土體分割成部分，根據(jù)堆積物底床坡度確定相鄰兩個谷坊間的斜距，谷坊的高度大于松散土體底部水分飽和層高度，使溝道底床坡度θ≤15°。
本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達(dá)到若干降低水位的透水管置于谷坊和松散土體中；透水管由帶孔的內(nèi)管和外部裹覆的透水材料構(gòu)成。


圖1為本發(fā)明的工程措施示意2為透水管結(jié)構(gòu)圖本發(fā)明以下面將結(jié)合實施例(以兩座谷坊為例)作進(jìn)一步說明單溝泥石流形成區(qū)和起動段一般都位于溝腦附近，溝道順直，底床坡度大多在17°-35°之間，兩岸坡體侵蝕強(qiáng)烈，松散土體豐富，匯水區(qū)面積多在1km2以內(nèi)，單溝溝長多在2km以內(nèi)，形成區(qū)一般長度幾百米，而泥石流起動段則在百米左右。
如圖1所示在泥石流形成區(qū)、溝腦處起動段上、下兩個海撥高度的節(jié)點處，修筑兩個高為h1和h2的谷坊(1)、(2)，將溝道中的松散土體分割成上、下兩部分(3)、(4)，兩谷坊之間的斜距為L，谷坊的高度h1和h2大于松散土體的底部水分飽和層的高度hw，使溝底坡度θ1≤15°，谷坊(1)、(2)和松散土體(3)、(4)內(nèi)通過鉆孔，埋設(shè)若干根透水管(5)。透水管由帶孔的內(nèi)管(6)和外部裹覆的透水材料(7)構(gòu)成，如圖2所示。
本發(fā)明相比已有技術(shù)具有如下優(yōu)點1.在泥石流形成區(qū)、溝腦處起動段修置兩個谷坊，可以掩埋底部水分飽和層，對松散土體而言，形成一個虛擬底坡線，把底床坡度從θ減少至θ1≤15°，減緩坡度，減小驅(qū)動力，防止溝床進(jìn)一步下切，并穩(wěn)固兩岸谷坡。從而避免厚層松散固體物質(zhì)在水分的作用下，尤其是底部水分飽和后，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，由較大坡度提供重力分力而破壞，導(dǎo)致松散土體起動并發(fā)展為泥石流，達(dá)到災(zāi)害防治的目的。
2.兩谷坊將松散土體分割成上下兩部分，切斷其連續(xù)性，消散其內(nèi)部應(yīng)力。
3.在松散土體內(nèi)通過鉆孔埋設(shè)透水管(5)，導(dǎo)流地下水，降低地下水位，防止厚層飽和水層的形成。
4.破壞泥石流的起動條件，維持了土體的穩(wěn)定性，有效地抑制了土體的起動，使之不能再起動形成泥石流，達(dá)到災(zāi)害治理與預(yù)防目的。與已往的溝谷中下游的攔擋、排導(dǎo)、防護(hù)工程相比，這是一種主動治災(zāi)、未災(zāi)先治、防患于未然的減災(zāi)新途徑，可以避免泥石流所造成的災(zāi)害損失。
5.不像已往的災(zāi)害治理工程依賴泥石流本身的物理參數(shù)，而是以泥石流形成區(qū)松散土體起動形成泥石流體的基本條件為工程布置和設(shè)計的依據(jù)，不僅可以對已發(fā)生過泥石流的溝谷實施治理；而且對沒有發(fā)生過泥石流的溝谷，可以判定其是否有可能產(chǎn)生泥石流，并在泥石流發(fā)生前實施治理，避免了泥石流治理工程設(shè)計依賴泥石流物理參數(shù)的被動局面，是泥石流防治工程技術(shù)的一個進(jìn)步和補(bǔ)充。
6.由于泥石流的規(guī)模和能量沿程逐漸增加，一般下游的溝床寬度約為上游溝床寬度的2-3倍，泥石流規(guī)模會擴(kuò)大若干倍，中下游的防治工程較上游工程的空間尺度大3-5倍，工程量大4-6倍，因而造價也增大5倍左右。上游調(diào)控松散土體起動條件的工程較下游硬性被動防護(hù)和攔擋泥石流的措施工程量小，設(shè)計簡單，投資少。
7.本發(fā)明在泥石流形成區(qū)的全面勘察基礎(chǔ)上，通過工程措施來調(diào)控松散土體起動形成泥石流的條件，使其不能起動而達(dá)到泥石流災(zāi)害治理的實效。不僅能有效主動地減災(zāi)，而且還能節(jié)省大量投資；既適用于一般已成災(zāi)泥石流的治理，也能對迄今未發(fā)生泥石流的潛在泥石流實施治理，達(dá)到未災(zāi)先治的減災(zāi)效果。全國有單溝泥石流溝10萬余條，許多大規(guī)模泥石流都是由單溝泥石流發(fā)展匯積而成，每年造成大量的財產(chǎn)損失、人員傷亡和交通阻塞災(zāi)害。單溝泥石流流域形態(tài)上具有相似性，這就使得本發(fā)明具有再現(xiàn)性，有著廣闊的應(yīng)用前景，存在著顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.單溝泥石流起動的控制方法，涉及在溝道上設(shè)置堤壩，其特征在于泥石流形成區(qū)、溝腦處起動段松散堆積體在不同海撥高度的節(jié)點處，設(shè)置有若干個谷坊(如實施例中的(1)、(2))將溝道中的松散土體分割為幾個部分，谷坊(如實施例中的(1)、(2))的高度(如實施例中的h1、h2)大于松散土體(如實施例中的(3)、(4))的底部水分飽和層高度hw，并使溝道底坡度θ≤15°。
2.如權(quán)利要求1所述的單溝泥石流起動的控制方法，其特征在于谷坊(如實施例中的(1)、(2))和松散土體(如實施例中的(3)、(4))中沿斜坡走向置有若干降低水位的透水管(5)。
3.如權(quán)利要求2所述的單溝泥石流起動的控制方法，其特征在于透水管(5)由帶孔內(nèi)管(6)外部裹覆的透水材料(7)構(gòu)成。
全文摘要
單溝泥石流起動的控制方法,屬于泥石流災(zāi)害防治技術(shù)領(lǐng)域。其特征是在泥石流形成區(qū)、溝腦處起動段的節(jié)點處,設(shè)置谷坊將溝道中松散土體分割成幾部分,根據(jù)坡度來確定相鄰兩谷坊間的斜距,谷坊的高度大于松散土體底部水平飽和層高度,使溝道底坡度小于15°,從而減小驅(qū)動力,避免厚層松散土體底部水分飽和層結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低并因較大坡度提供重力分力而破壞,導(dǎo)致出現(xiàn)松散土體起動并發(fā)展為泥石流。其工程量小,投資少,效益顯著。
文檔編號E02B3/00GK1267766SQ9911472
公開日2000年9月27日 申請日期1999年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月23日
發(fā)明者崔鵬, 唐邦興, 柳素清 申請人:中國科學(xué)院－水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所