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.     

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。     

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   

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

关于透水型拦沙坝回水极限的研究

透水型拦沙坝一般不产生回水,但当透水型拦沙坝排水口堵塞时,也会产生回水而影响泥石流防治效果。研究透水型拦沙坝回水将有利于透水型拦沙坝的结构设计。日本建设技术研究所研究人员利用水工模型进行了透水型拦沙坝在排水口堵塞后产生回水的研究,回水发生的条件取决于透水率。透水率越小,越易产生回水。坝前比降为水平时易产生回水。在同等条件下,对于相同的坝前水深、坝前比降为水平时,回水区增长。回水发生时,随流量增大,坝前水位增高,回水也随之变长。若增大流量,回水发生将向不发生转变。水跃发生位置将移至坝前。     

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。     

无混凝土基础透水防砂坝的开发试验

由于抗滑力和水流冲击致使坝体基础遭受破坏，对此研制了钢管式无混凝土基础透水防砂坝，并进行了静态拉伸试验，对水道上的泥石流等的泥砂流动进行了泥砂拦截试验。通过试验对建筑物稳定性的研究结果进行研讨。     

天水市红花咀沟滑坡泥石流分析防治

红花咀沟上游和侧壁经过多次小规模滑移,堆积黄土疏松,随着夏秋集中降雨,滑坡体在失稳后会沿着红花咀沟顺流而下,携带沟内的大量黄土物源转变泥石流,估计潜在的泥石流物源有105 m3。利用颗粒流数值分析以及Lorente模型、刘希林模型的对比,确定了滑坡泥石流的规模及危害范围。选取布设拦挡坝的防治措施,计算得到布置拦挡坝后,泥石流前缘距离缩短为1 531m,堆积区宽度降低至552m,在房屋公路农田中堆积区的宽度减小到174m以及泥石流的峰值速度降低为10.1m/s。提出拦挡坝评价指标P来衡量其防治效率,计算结果显示拦挡坝可以很大程度降低泥石流的危害程度。     

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。     

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.     

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。     

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。     

日本泥石流形态观测

滑川北股泽为日本泥石流易发区。1982～2004年共有11次的观测记录,其中7次获得了泥石流VTR图像,观测器械设在第1#塘坝～上游塘坝群的泥石流流下堆积区间。通过监控摄像可以获得泥石流的水文图及流出塘坝堆沙区域的泥石流的图像。并求得泥石流的流量、流速、波高、土沙生产量、土沙堆积量、土沙流出量。通过分析可认为:由于过去的长期存在不稳定的土沙堆积在山坡、溪床内,成为泥石流发生的间接原因;近期的超强降雨是诱发泥石流的直接原因。其堆积机制:因水保工程曾拦截数次泥石流,伴随堆沙区域的地形变化,原河床的坡度变化点成为主要边界,后续泥石流开始逆向堆积。     

依据河床比降、河宽的侵蚀模拟

评价预测泥石流泛滥区域和沟壑坝系等防御泥石流措施效果,最有效的方法是数值模拟。2009年日本学者铃木拓郎等人具体研究了伴随坡度变化、河床束窄区域及坝系工程的泥沙堆积过程。其结论:在侵蚀与堆积初期,在坡度变化点的下游发生侵蚀与堆积。在同等的水与泥沙总供给量、流量、持续时间的条件下,侵蚀与堆积过程在短时间内,由大流量供给,在下游有泥沙侵蚀与堆积现象。在固定坡度的条件下,河道宽度变化时,首先在狭窄部位上游发生堆积后,下游发生侵蚀,并慢慢上朔,最终出现全部发生侵蚀的结果。泥石流在冲击坝体的瞬间,泥沙急剧的堆积。流量变大,堆积坡度变小,坝下游的泥沙流出相应提前,更多的泥沙向下游流出。模拟结果符合现实发展的自然规律。     

陡坡河床堆积物中的水分动态

泥石流发生的决定因素在于堆积物是否具有流动性。对于堆积物水分状况的研究,在世界范围内尚无定论。2008年日本京都大学农学研究所水谷太郎等学者在京都大学防沙观测所实验流域的足洗河谷陡坡河床堆积的泥沙内部不同深度安置显像密度计,通过观测降雨对堆积物水分状况的影响,分析泥石流发生时河床堆积物中的水分动态,研究泥石流的发生机理。其结果是在降雨影响下,堆积物的下层和上层达到饱和时,在中层明显呈不饱和现象。河床堆积物处于饱和状态,是泥石流发生的前兆。发生泥石流的临界降雨量是10 m in最大雨强20 mm。此项研究对我国研究泥石流发生机制,很有借鉴作用。