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   

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.     

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。     

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。     

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。     

水石流梳子型切口坝拦砂性能试验研究

通过室内水槽试验,对梳子型切口坝切口闭塞临界条件和拦砂性能进行探讨。初步得到:（1）切口坝有全闭塞、部分闭塞、不闭塞和随机闭塞4种闭塞类型。当切口坝的切口宽度b与水石流中最大颗粒粒径d_max之比b/d_max≤ 1.0时,切口全闭塞;b/d_max≥ 2时,切口不闭塞;1.0 <b/d_max<1.5时,切口一般是部分闭塞;1.5≤ b/d_max<2,出现随机闭塞;（2）在同一水槽坡度下,随着b/d_max的逐渐增大,切口坝泥砂拦截率逐渐下降;当b/dmax一定时,泥砂拦截率随坡度的降低而增大。     

利用铁丝网坝防治泥石流

防治泥石流的坝型有多种,各具特色。2002年8月日本学者今井一之等人研制出铁丝网坝,对泥石流进行拦截。其结论是:铁丝网坝从第一次拦截泥石流开始,到上层泥沙覆盖为止,能有效地拦截泥石流龙头砾石群,构成透过石笼堤的最低形成条件。在绳结局部残存变形的条件下,其结构面仍有拦截作用。复原时去除切断的绳结,剩余所有构件再次使用时,迅速对应的挂起来。清除砾石时,操作安全,而且作业迅速。存在问题是:后续泥石流对左右两岸河床仍有冲刷作用;主索的回转角度偏大,向下游移动过大;再次使用的构件耐久性不明确等。当我国引用其方法时,应对存在问题采取适当的对策方案,对铁丝网坝进行改进,达到最佳使用的目标。     

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。     

神户格栅型钢制防砂坝的功能

<正>1 减缓、阻止泥石流泥石流具有巨大的破坏力。由于钢制三维格栅型防砂坝具备钢的弹性,可缓冲泥石流的冲击能量,从而能减缓、阻止泥石流的运动。2 具有调节泥砂机能第一阶段,减缓、阻止泥石流的运动,使泥砂堆积在坝前。第二阶段,将堆积在坝前的泥砂从格栅孔徐徐排出,恢复坝前拦蓄库容,为阻止下一次的泥石流的发生作存准备。即:阻止泥石流前锋由于巨砾的集中所具有的破坏力,保障了河川的有效机能,并能防止灾害。     

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。     

透水型谷坊坝拦截泥石流形态数学模拟

在对透水型谷坊坝进行评价与修改和新设计时,必须把握泥沙移动形态。然而,其有效方法是用数学模拟。对泥石流的模拟试验,多数采用频分多路复用法(FDM);少数用数字地形模型(DEM)进行计算。但不同程度存在计算难度。2009年日本学者丹羽论等人依据浅水流方程在二维平面,用有限元素法对透水型谷坊坝进行了泥石流的模拟试验。以基准面和水面海拔之差作为连续式的未知量,对泥石流区域流动的稳定性进行计算。分析结果表明,此法适用在透水型谷坊坝周边泥石流泥沙堆积的模拟。能在定量上对透水型谷坊坝的进行评价与分析。今后,有待于提高在移动边界附近的计算精度的研究和输送泥沙质量浓度等评价进行预测。     

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。     

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。     

草本植被过滤带对径流中泥沙和除草剂的去除效果

除草剂阿特拉津的大量使用在提高农业生产效率、增加作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了禾本科草本植被过滤带（狼尾草Pennisetum alopecuroides (Linn.) Spreng和野古草Arundinella hirta (Thunb.) C. Tanaka）对径流、泥沙、以及阿特拉津的拦截效果。结果表明,禾本科草本植被过滤带能有效拦截径流,拦截率可达88%;并显著降低泥沙和阿特拉津流失量,但其作用效果受泥沙和阿特拉津的进水浓度影响较大。当进水泥沙浓度为20、40、60 g/L时,植被过滤带对泥沙的拦截率分别为95%、93%、85%;当进水阿特拉津浓度为0.3、0.6、0.9 mg/L时,植被过滤带对阿特拉津的拦截率分别为95%、92%、91%。另外,植被过滤带对泥沙和阿特拉津的拦截率随时间延长呈逐渐降低趋势,试验开始后第1、10、20、40、60分钟的泥沙拦截率分别为97%、95%、93%、91%、87%,阿特拉津拦截率分别为97%、93%、90%、86%、84%;同时,阿特拉津出流浓度与径流量有显著相关关系（r1=0.88,r2=0.93,r3=0.94）,表明径流量在一定程度上决定了阿特拉津出流浓度和出流量。研究证实,植被过滤带能有效降低阿特拉津随径流流失量,对阿特拉津引起的农业面源污染具有较好防治效果。     

浮木拦截工程的拦截性能试验研究

风倒木又多伴泥石流而流出,多因建筑物拦截而雍高水位,造成洪泛水灾。在日本控制浮木灾害的规范规定拦截工程间隔B与最大浮木长度的比Lmax<1/2。2010年日本学者谷一等人通过模拟试验研究浮木长度及拦截工程间隔的变化,对拦截浮木性能的影响。其结论是:在B/Lmax同等条件下,浮木长度变短拦截率降低。不同浮木长度混在一起,拦截率降低。浮木拦截率取决于浮木长度、直径,拦截工程间隔、高度,流量等。有关拦截率推测公式,虽然与试验结果具有一致性,但其适用性研究不充分,有待于在今后工作,进一步深入研究。     

砒砂岩地区沟道植物“柔性坝”拦沙试验

植物“柔性坝”试验在内蒙古西召沟小流域东一支沟进行 ,共布设 9座“柔性坝”。 1996～ 1998年各坝最大测段平均累计淤积厚度为 0 48m。 1997～ 1999年 ,“柔性坝”坝系总拦沙量为 985 5m3 ,全沟段纵比降比布设“柔性坝”前变小。 1997～ 1999年“柔性坝”坝系拦截大于 0 0 5mm的粗粒泥沙为 765 6m3 ,占该时段“柔性坝”坝系总拦沙量的 78%。试验表明 ,“柔性坝”坝系淤积量、淤积厚度与产沙量、沟道形态、沙棘栽植的株行距及暴雨径流量有关     

川藏公路南线泥石流坝溃决洪水过程试验研究

川藏公路南线(西藏境内)由于区域地质地貌和气候环境条件的特殊性,近几十年来曾多次发生泥石流堵溃事件,坝体溃决所产生的洪水给下游造成了灾难性破坏.根据13组室内泥石流坝溃决模型试验对洪水流量过程进行研究发现,对流量影响最大的是堵塞坝的溃决形式,即重力再启动形式的溃决洪峰流量最大,水力再启动次之,冲刷型溃决最小;溃坝洪水洪峰流量与上游来水量流量成正比关系.溃决过程中的洪峰位置出现在库区水下泄30%～50%的时候;不论哪种形式溃决,洪峰在时间轴上的位置主要集中在整个洪水历时的1/3处.该研究可以为泥石流坝溃决洪水预测和下游综合避险减灾提供参考.     

连续配置钢管格栅坝拦截泥石流效果

在相同试验条件下床用无坝处理、单坝处理、双坝处理、单坝加双坝组合处理，设１０种组合试验。试验用的模型坝分３种类型（Ｌ／ｄ９５＝３．５类型Ⅰ）、２．５（类型Ⅱ）、１．９（类型Ⅲ）。分别进行泥石流泥沙体积分数（ｖ）的变化测试、泥石流粒径变化的试验研究。其结果：在上游配置类型Ⅰ、类型Ⅱ，在下游配置类型Ⅲ的情况下，峰值排沙量减少率与总排沙量减少率提高，ｖ随时间的延长而降低。在上游配置类型Ⅰ、类型Ⅱ，在下游配置类型Ⅱ情况下，峰值排沙量减少率没有太大的变化。但总排沙量减少率变低，队随时间的延长而增高。关于ｄ９５粒径随时间的变化情况，连续配置与设置１座时没有明显的差别。