改善铁丝网坝拦截泥沙效果的商榷

泥石流是当前世界性灾害。防治泥石流的坝型多种多样。2002年8月日本首次利用铁丝网拦截泥石流,2003~2004年曾经历3次泥石流的考验。日本学者守山浩史等人就铁丝网拦截泥石流的作用与效果作了充分的调查研究,并针对铁丝网坝拦截泥石流后所表现出的弱点提出改进方案。其结论:当铁丝网坝处于未接受泥石流冲击的空负荷状态时,可以轻松地拦截泥石流,即使受点损伤,也影响不到网坝的防御机能。对处于具有张力条件下的铁丝网坝,再加上不能除掉的巨砾连续作用,当再次拦截泥石流时,将会对铁丝网坝造成损坏。当坝体拦截泥石流后,及时地清除所有淤积物和巨大砾石是非常关键的一个环节。为了安全地清除拦截的巨石,在铁丝网坝环形网的上部安装一个卸口接头是改进该项工程的当务之急。     

钢制格栅坝拦截泥石流效果试验研究

为拦截泥石流,世界各地设计并实施了多种坝型。在日本,多采用透过型格栅坝来防治泥石流危害。2005年日本学者中村?等人开始研制混合类加前扶垛型钢制开放式格栅坝。其结构做了调整,在原独立单体的基础上,增设横栏、加密立柱,构成桁架式格栅坝,研究其对泥石流的拦截效果。试验结果表明:在格栅坝上游侧有巨砾石堆积,在格栅坝内部没有堵塞。如果横栏的间隔是d95×1.0以下,与开口间隔没有关系,堵塞率在95%以上。对于不同类型的泥石流,如果横栏间隔在b2/d95=1.0,最下层横栏的间隔(b1/d95=1.0,1.25,1.5)没有关系。开口在b3/d95=1.5得到相同的泥石流拦截率。横栏间隔为b2/d95=1.0的格栅坝上层部分,没有堵塞,泥沙的拦截率急剧减少。辅助纵筋配置要求,可采用较细线材,纵筋的间隔必须紧密,才能对泥石流有拦截率。在泥石流多发地区,设置格栅坝,辅助纵筋的间隔设置为b1/d80=0.5,1.0,对泥沙拦截十分有效。     

发生泥石流时缝隙坝的拦沙机理

通过试验和实地考察,证实了钢管透水型防沙坝具有拦截泥沙作用.同时,通过试验模型、实地调查也进行了缝隙坝对冲刷泥沙调节效果的研究.但混凝土缝隙坝对泥石流拦截作用尚未做过系统的调查研究.缝隙坝发挥拦截泥沙作用主要取决于坝堤回水是否导致泥石流前端不能到达坝址处就停止,而在退水期,堆积在坝堤近旁的细粒泥沙流出后,总体上不能拦截泥石流等问题.这将是决定能否在有泥石流危险的溪流处设置缝隙坝的首要问题.因此,设想在泥石流危险河段中间、出口、泥石流冲积扇上端改变行洪坡度来观察缝隙坝对泥石流、泥沙流、冲刷流的泥沙拦截作用.     

铁丝网坝的性能设计

铁丝网坝是为防治泥石流而设计的渗透型水土保持设施。1975年在日本上上掘泽进行了试验研究,其作用是减少泥石流的流动。但1976年发生的石砾型泥石流,使原网坝中部的4条吊索断裂。分析存在的问题:吊索荷载过于集中,向吊索的下游方向移动不顺畅,造成吊索的磨损。2003年改良设计,重点加强了对荷载集中吊索的研究,充分考虑了吊索向下游方向位移,研究了除石以及复位作业的施工性。据2010年日本相关部门统计,按新方法设计的铁丝网坝,至此已捕捉数次泥石流。在性能方面主要体现在:1)通过减少河床作业保证施工安全;2)能充分考虑自然环境;3)能确实捕捉泥石流。     

利用铁丝网坝拦截滑坡体的试验研究

防治泥沙灾害,以往多采取被动式挡土墙。1971～2011年日本学者千叶干等人研究弹性挡土墙—利用铁丝网坝拦截滑坡。在实际坡面的底端设置铁丝网坝,重复数次拦截泥沙,最终铁丝网坝没有破坏。应用高频照相机摄影解读出泥沙滑动速度为11 m/s。能拦截来自高为5～100 m,坡度为30°～60°坡面上最大粒径为60 mm的泥沙。实践证明铁丝网坝具有拦截滑坡泥沙的功能。     

日本有关透过型坝拦截泥石流的调查分析

对日本长野县姬川水系松川上游的唐松泽设置的钢制透过型砂防坝南股 4 坝 ,拦截石砾型泥石流及坝体材料受损情况进行调查与分析。其结果 :钢制透过坝拦截含大量巨石的泥石流龙头部及后续流泥沙 ,并向坝内侧上方堆积 ,当坝内快速地积满了泥沙之后 ,泥石流后续流带着巨石越过坝顶而落下 ,巨石撞击坝的横梁和水平梁 ,使这部分材料受损。其原因 :巨石从坝顶落下时具有向下游一侧水平方向的速度和巨石容易撞击钢管。因此 ,在坝体容易受泥石流撞击的地方 ,应将水平面上的副梁和水平梁尽量拆除 ,并设法在该处不让巨石落下。针对泥石流对坝的缝隙部位可能有扭曲作用 ,建议对其坝体材料的安全性进行三维的研究。     

透水型防沙坝拦截裹挟树木泥石流的性能

在泥石流易发区的小流域沟壑治理中,设计修建透水型防沙坝,快速形成堵截的功能。而拦截功能,主要取决于透水断面建材的净间距(L)和泥石流中石砾的最大粒径(dmax)之比,建议设计参数取1.0≤L/dmax≤1.5。在发生泥石流时,当大量的树木常裹挟于泥石流中,难以忽略流动树木对拦截功能的影响。2009年日本学者进行了透水型防沙坝拦截裹挟树木的泥石流试验。其研究结论是:泥石流拦截率的提高,与LV/dmax密切相关。木材堆积率在10%以下,拦截率表现离散。伴随LV/dmax的增大,其离散度有变大的趋势,木材堆积率的拦截率影响变大。此项研究对于我国研究防御同类泥石流,具有借鉴作用。     

关于上部狭窄式格栅坝的研究

在泥石流易发区,设置格栅坝,以期达到阻止泥石流的流动或起到消能的作用。以往的实践证明,同规格格栅坝拦截泥石流效果不十分理想。因此,在试验的基础上,研究了泥石流粒径、质量分数变化的特点,通过同规格及上部窄格模型坝拦截泥石流的模拟过流试验,分析7种格栅尺寸的坝型拦截泥石流的效果,得出如下结论：同规格及上部窄格格栅坝均能有效地拦截泥石流的龙头;泥砂量减少率随着上部的Linin／d95值的增大而减小,当Lmin/d95＜1．6时,减少率达到80％以上;且随着下部格栅间隔的增大而减小。因此,在具体设计时,应采用上部窄格的格栅坝型,下部格栅尺寸在考虑Lmin/d95的基础上,同时还应考虑Lmax／d95的比值。     

泥石流特性模拟方法与研究

对于泥石流特性的研究,2005年日本学者中谷洋明等人针对泥石流存在明显不同流动的现象,从流速和弯曲部位两方面入手,通过仿真模型演示泥石流在陡坡面上及弯曲部的流动特性,在此基础上采用解析法对模型的适用性进行评价。其结果表明:流速随时间变化有共同增大的趋势;弯曲部左、右岸水位落差为25 m,有显著偏流的结果。泥石流发生36 s后,对建筑物(堰坝)产生冲击,距洪峰(160 kN/m)到达时间只有1 s。正面龙头部分瞬间的冲击力很大。且在泥石流龙头部分集中大的砾石,其冲击力导致建筑物破损。计算的结果表明,最下游的堰坝及下游侧流出的沙石量与上游流入量对应成比例。并且,有堰坝其流速、偏流的高度,比无堰坝要小得多,流出的泥沙量也有减半的效果。今后,要在模型与粒径、粒度分布等的灵感度进行分析。并要考虑建立综合性的解析模型,以提高计算能力。     

泥石流梁式格栅坝拦砂性能试验研究

通过特殊泥石流试验装置 ,对泥石流梁式格栅坝拦砂性能进行研究 ,初步得到 :梁式格栅坝有全部闭塞、临时闭塞、半闭塞、未闭塞 4种闭塞类型。当梁间距 b与泥石流体中最大颗粒粒径 dm ax之比 b/ dmax≤ 1.0时 ,格栅坝基本闭塞 ;b/ dmax≥ 1.5时 ,格栅坝未闭塞 ;1.0 相似文献   

钢制格栅坝的性能设计

钢制格栅坝原作为港湾设置工程 ,1995年由美国引入日本并应用在水土保持防治泥石流工程上。作为一种水土保持坝型 ,因以前未进行过稳定性试验 ,有必要研究其性能。此类透水型格栅坝应具备拦截泥石流性能 ,中小型洪水时能向下游输移泥沙 ,并具有粒径调节作用 ;在构造上应稳定性好、抗剪性强 ;在管理上易于除石。设计方法采用水力模型检验、稳定性能校核、抗冲击性能校核。     

日本卷帘式闸门缝隙坝防治泥石流简介

泥石流是一项不可抗拒的自然灾害.防治泥石流的硬措施主要采取减压、疏导、拦截等.我国在防治泥石流方面,虽然有诸多成功的技术措施,但在疏导措施方面缺乏缝隙坝类型,在缝隙坝类型中,采用闸门控制更为少见.2004年日本京都大学水山高久先生研究了类同于卷帘式闸门的塘坝,在控制泥石流方面,发挥了良好的效果,此项研究,对于我国研究泥石流控制工程的设计,将起到某种借鉴作用.     

北京双紧梢沟泥石流堆积物的特征及演变

北京山区具备泥石流形成与发生条件,泥石流灾害的发生较为频繁。在收集当地泥石流发生历史资料的基础上,详细调查了西白莲峪双紧梢沟的自然地理状况和泥石流堆积物的特点。采用野外量测和填图的方法调查双紧梢沟泥石流的地貌特征;现场选取一定数量的砾石进行abc长度和倾向调查,测定双紧梢沟泥石流堆积物的结构特征;选定泥石流典型区域,进行挖圆探坑,取出全部颗粒并带回实验室,进行粒度分析;同时,对双紧梢梢沟泥石流堆积扇的发育和演变过程进行分析。粒度分析结果表明双紧梢沟泥石流堆积物砾石平均粒径为0.256m,磨圆度为2～6。90%以上砾石直径为0.220～0.410m,最大砾石直径为0.409m,堆积物主要有砾石和一些粗骨性碎屑物质组成,砾石排列无明显特征,分选差。由粒度分析可知,该区泥石流堆积扇的形成受到水石流形成过程的影响,水石流形成堆积扇,之后可能发生粘性泥石流。由其频率曲线为一多峰曲线。该曲线说明泥石流发生时,其砾石的搬运方式由推移、跳跃、悬浮三大部分组成。双紧梢沟泥石流堆积扇的演变过程和特征明显受到双紧梢沟和西白莲峪主沟水流的影响。该研究结果对今后进一步探讨北京山区泥石流形成机理和运动过程以及为泥石流防治制定有效措施提供参考。     

印度尼西亚应用缝隙坝研究泥石流泥沙淤积

利用 1998年 2月印尼内拉毕火山泥石流的实测资料及在泥石流沟布设的缝隙坝的拦蓄现状 ,研究缝隙坝防治泥石流的拦蓄效果。根据同年 2月份发生泥石流的洪痕及侵蚀沟淤积断面 ,推断出泥石流的规模 ;采用STC测定出缝隙坝库区的纵、横断面 ,确定其缝隙坝的沉积效果 ;用一维河床演变计算法评估并验证缝隙坝的功能。结果证明 :径流系数随降雨频率增加而增大。在连续布设 2座缝隙坝时 ,上游坝可容纳较大规模的泥石流 ,洪峰过后 ,随退水时程 ,沉积泥沙可排出 ,起着缓冲、调节径流泥沙作用 ,下游坝将大量拦蓄泥石流。为保证下次拦蓄 ,要求人工排石、排沙 ,腾出库容。     

不同条件下泥石流堰塞坝的溃决过程

[目的]对不同因素作用下的泥石流堰塞坝溃决过程进行试验研究,为泥石流堰塞坝的灾害防治和灾后重建等提供科学支撑。[方法]开展了不同来水流量、坝体形态、黏粒含量、坝高和初始含水量条件下的溃决试验。将漫顶溃决过程分为4个阶段:坡面侵蚀过程、陡坎侵蚀过程、下切和侧向侵蚀过程和衰退过程。此外,分析了泥石流堰塞坝坝体破坏机理,并给出下游坡面泥沙起动临界条件的计算式。[结果]溃决流量与来水流量之间呈非线性正相关;溃决洪峰流量随着背水坡坡度增加而增加;溃决洪峰流量随着坝高的增加而迅速增加,泥石流堰塞坝坝体黏粒含量与溃决洪峰流量之间整体呈现负相关;溃决洪峰流量随着土体初始含水量的增加而缓慢降低,但变化的范围不大。[结论]在泥石流堰塞坝溃决的不同因素中,坝高和黏粒含量影响最大,来水流量次之,背水坡度和初始含水量影响最小。     

渗透型堰堤拦截细粒径泥石流的性能

世界各地均在致力于研究采用何种措施防治泥石流效果最明显。日本将钢制渗透型堰堤作为拦截泥石流工程首选。2010年日本学者守山浩史等人就钢制渗透型堰堤基本构造形式拦蓄细粒径泥石流效果进行研究,其结论:采用钢制渗透型堰堤环网状结构形式,能更好发挥拦截泥石流效果,并能吸收泥石流冲出能量。但堰堤最下段开口部狭窄,易存留巨石和流木等,所以有必要定期除石。将此作为今后的课题,且应注意收集堰堤下段的开口部尺寸、形状与拦截泥石流效果数据,改善工程性能。其试验报告对我国此项研究具有借鉴意义。     

一种泥石流拦砍坝溢流口的防冲设施

本文介绍的是四川省黑水县芦花沟泥石流拦砂坝溢流口防止冲刷的一种钢件结构设施。其结构型式是:在拦砂坝溢流口下游侧底面与下游坝体垂直临空面交接处,用8-10毫米的钢板作成,伸出下游临空面59厘米,高出溢流口底面10-15厘米的钢件,用φ25毫米的螺纹钢筋焊接后,再在坝体溢流口浇筑50厘米厚的200号钢筋混凝土,使其与拦砂坝衔接成整体。有这种设施的溢流口,能拦蓄一层泥石流,起消能和缓冲作用。在后来的泥石流过坝时,将泥石流对坝体溢流口直接的冲刷、摩擦、碰撞和淘蚀作用的外力,变成泥石流内部的石磨石、砂磨砂的内力,从而保护拦砂坝溢流口不被过坝泥石流所破坏。     

带摩擦阻尼器的新型泥石流拦挡坝的动力响应

[目的]为解决普通格栅泥石流拦挡坝容易被损毁的问题,提出带摩擦阻尼器的新型泥石流格栅拦挡坝,为摩擦阻尼器在新型泥石流格栅坝中的应用提供依据。[方法]采用钢球模拟泥石流中的大块石,运用有限元软件ABAQUS对这种新型坝体进行泥石流大块石的冲击模拟。[结果]与普通泥石流拦挡坝相比,带摩擦阻尼器的新型泥石流拦挡坝在巨石冲击坝体时梁柱节点处的应力响应明显减小。[结论]新型泥石流格栅坝在位移、能量等方面具有良好的抗冲击性能。     

舟曲县三眼峪沟泥石流灾害治理工程分析

2010年8月8日,舟曲县城北侧三眼峪沟和罗家峪沟暴发的特大山洪泥石流,给舟曲县城人民生命财产造成了巨大损失。基于现场调查、勘测,从流域地质环境条件,该次泥石流形成及活动特征,固体松散物质储存及补给方式,沟道冲淤变化及县城防灾等分析入手,阐述了拦挡工程在三眼峪沟泥石流治理中的作用,提出了以拦为主,拦排结合的治理观点;对拦挡坝工程类型进行分析选择,提出了采用抗冲击力强的中、高拦挡坝治理该沟泥石流,以确保足够的拦砂库容和工程的安全可靠性;依据各沟段泥砂补给及泥石流活动特征,分析拦挡坝构筑物形式及其功能和作用,系统部署了沟道拦挡坝工程。     

本溪市泥石流防治对策探讨

本溪地处辽东山区,是泥石流易发区,每年汛期时常发生泥石流。2001年8月5日,在本溪市南芬区发生一次建国以来危害最为严重的泥石流灾害。通过对本次泥石流形成原因的分析,提出了本溪市泥石流防治的对策: 采取生物防治措施-反坡窄幅梯田及坡脚布阵法恢复植被,减少坡积物以削弱泥石流发生的物质条件;利用树木根系与土体固结力,稳定土体,防止坡地重力侵蚀。采取工程防治措施-修建格拦坝或钢管式无混凝土基础透水坝,拦截泥石流。建立泥石流防治预案,采取预警避难措施,减轻泥石流灾害程度。