泥石流災害治理技術(shù)及應用

據(jù)調(diào)查，全國有29個省、市、自治區(qū)、直轄市分布有泥石流溝約8500多條，轄區(qū)居民常受其危害和影響。為了消除危險減少損失，國家及地方近年來投入了大量的人力物力，采取行之有效的防治措施去治理。基于以上原因，在學習《中國泥石流》一書后，針對基層單位的需求，對泥石流治理技術(shù)方法進行了簡化、歸納、總結(jié)，希望能對您有所幫助。一、概述泥石流災害的治理是在泥石流的形成、流通、堆積區(qū)內(nèi)，采取相應的治理工程（如蓄水、引水工程，攔擋、支護工程，排導、引渡工程，停淤工程及改土護坡工程等），以控制泥石流的發(fā)生和危害。泥石流的治理工程通常適用于泥石流規(guī)模大，暴發(fā)不很頻繁、松散固體物質(zhì)補給及水動力條件相對集中，保護對象重要，要求防治標準高、見效快、一次性解決問題的情況。治理工程主要有治水、治土和排導等為主的方案（圖1）。（一）治水為主的方案利用蓄水、引水和截水等工程控制地表洪水徑流，削減水動力條件，使水土分離，穩(wěn)定山坡。輔之少量攔擋、排導工程穩(wěn)定部分土體，適用于水力類泥石流溝的治理。（二）治土為主的方案利用攔擋、支護工程，攔蓄泥石流固體物質(zhì)，穩(wěn)定溝岸崩塌及滑坡；同時輔以排導、截水工程等。適用于土力類崩塌滑坡型泥石流溝的治理。（三）排導為主的方案利用排洪道、渡槽等工程，排泄泥石流，控制泥石流的危害。（四）綜合治理方案在具體實施泥石流的防治時，宜采取坡面、溝道兼顧，上下游統(tǒng)籌的綜合治理方案。一般在溝谷上游以治水為主，中游以治土為主，下游以排導為主。通過上游的穩(wěn)坡截水和中游攔擋護坡等，減少了泥石流固體物質(zhì)，控制了泥石流規(guī)模，改變了泥石流體的性質(zhì)，有利于下游的排導效果，從而控制泥石流的危害。在實施泥石流防治的工程措施的同時，還應與生物措施和其他措施（如行政法令措施等）相結(jié)合，這樣才能保證其防治效益的有效發(fā)揮。由于工程措施需花費大量的人力、物力和財力，因而工程方案的規(guī)劃設計應充分考慮有關(guān)社會、經(jīng)濟和環(huán)境生態(tài)的綜合論證。二、排導工程（一）泥石流排導槽泥石流排導槽是由人工構(gòu)筑的槽形建筑物，其作用是將泥石流順利地排泄到指定的區(qū)域，使保護對象免受破壞。排導槽結(jié)構(gòu)簡單、實用，功能可靠，效益明顯，施工及維護方便，壽命長，造價低。它是泥石流防治中應用廣泛的工程結(jié)構(gòu)。排導槽既可單獨使用，也可在流域綜合治理中與攔擋工程結(jié)合使用。排導工程的作用主要是排泄泥石流，控制泥石流流通區(qū)或堆積區(qū)的危害。它包括排導槽、渡槽、停淤場、導流堤、束流堤等多種類型。其中排導槽、渡槽和停淤場為最常用的排導工程。修建排導槽一般應具備以下條件：（1）保證排導槽的排導斷面，使泥石流在流動過程中不產(chǎn)生漫溢。（2）排泄區(qū)要有足夠的坡度，或者通過一定的工程措施能創(chuàng)造足夠的坡度，保證泥石流在排導槽內(nèi)不淤不堵，順暢排泄。一般來說，排泄稀性泥石流的坡度為3～10%，粘性泥石流為5～18%。恰（桐3構(gòu)）排泄區(qū)要比獄較順直或通過唱截彎取直變得算比較順直，以筆有利于泥石流焰流動。欣（伶4鼓）要有充足的寨停淤場所，以夢保證泥石流通去過排導槽導流孟后不帶來新的籠危害。陶（二）泥石流寫渡槽甚泥石流渡槽通塘常建于泥石流面溝流通段或流首通軟—醬—標堆積段，與鐵挖路、公路、水帽渠、管道或其棗它線形設施立派體交叉。泥石牽流通過上面的郊渡槽以急流形機式通過，流速捐及輸移效率較睛高，是泥石流廟災害防治常采炕用的一種排導襲工程。使用條件：硬（感1脖）泥石流暴發(fā)臭較為頻繁，高聯(lián)含沙水流水交峽替出現(xiàn)，有沖花刷條件的溝道貸。遇（仇2稼）泥石流最大勻流量不超過愿200m耍3渣/s組，其中固體物支粒徑最大不超解過儀1.5m還的中小型泥石洲流。燕（含3竟）具有足夠的呈地形高差，滿鑄足線路設施立從體交叉凈空的紋要求。犧（鮮4淺）進出口順暢昏，基礎有足夠怖的承載力并具奮有較高的抗沖壯刷能力。散（薦5挺）溝道遷徙無芹常，沖淤變化楚急劇，流量、雨容重和固體物累粒徑變幅很大早的高粘性泥石揉流和含巨大漂脆礫的水石流則走不宜采用或慎拼用。息（三）明洞工已程裝泥石流明洞與軍渡槽類似，往秤往當渡槽的寬糧度超過它的跨柳度后，就被稱毀為明洞。明洞活頂上一般都有域1決米州以上的土層覆海蓋，故保持了答溝床的自然形律態(tài)。排泄的最胃大泥石流流量線及漂礫直徑均姐大于渡槽。鐘明洞的適用條堂件帶（南1莖）泥石流規(guī)模牌大，流體中含狀有大石塊較多宏的溝谷，當溝吹口高差滿足線腫路凈高要求時舒，可采用明洞冊排泄。模（慚2轟）泥石流溝床帳縱坡很大，修稿建渡槽又在構(gòu)賞造上有困難，岸亦可采用明洞街。餡（筒3探）線路在堆積微扇底下穿過，令標高又略低于派洞頂，且泥石徹流淤積、漫流孟不很嚴重（或凍可控制），還破可明挖施工者舅，應采用潛埋熔明洞。罵（職4奸）線路經(jīng)過流邪通區(qū)溝底穿過莊，若能滿足洞醫(yī)頂標高要求，盡又可明挖施工球者，可在流通躺區(qū)范圍內(nèi)采用斷明洞通過，這券樣可以縮短兩懇端隧道長度。言明洞在我國鐵樓路及公路泥石誦流防治中使用馳較多，西北地算區(qū)的青藏、寶獸成、寶天、天押蘭及南疆等鐵帖路線上都有修盜建明洞渡槽的陰范例。堡（四）泥石流腥停淤場襯泥石流停淤場辜是根據(jù)泥石流鴿的運動和堆積疤機理，將運動過著的泥石流引周入預定地段，陣令其自然減速敏，停淤或修建吉攔蓄工程迫使底其停淤的一種舒泥石流防治工塑程設施。1．選址遺（藍1正）大型堆積扇舞兩側(cè)的地；（狠2京）扇面低凹地雷；（返3嘩）扇尾至主河僻之間的平緩階賢地；（抄4塞）相鄰兩泥石萌流溝堆積扇的帥扇間凹槽；（司5階）在寬谷寬窄旋各異的明顯差散別時，通過開捏鑿洞，將泥石司流排入鄰近流尺域的開闊場地冶上停淤，是一尊種簡便可靠的倦方法。2．類型年（信1牢）溝道停淤場型位于泥石流因溝谷中與溝道畜平行成帶狀。誓停淤場可以利聾用的面積主要撒為溝旁漫灘，踢也包括一部分星低洼地。在泥箱石流溝下游有綁寬而較長的漫程灘或低階地，熊且未被耕作利威用時，才可能對選用。攤（釘2燒）堆積扇停淤降場位于泥石謙流溝口至主河鬼之間的堆積扇扮上。選擇堆積距扇的一部分或淹大部分作為泥惑石流停淤場地倘。唐（鼻3滑）跨流域停淤尼場利用鄰近顫流域的低洼地但作停淤場。在承適合的地形條斑件、工程簡單救和選價較低時嫌選用此種類型腫。3．布置單（霞1但）溝道停淤場醒成條帶狀劃1座）選擇合適的辨引流口。一般劫選在溝床跌水祥的上游，兩岸決堅固的狹窄斷括面處或布置在遙彎道凹岸一側(cè)拋。因2士）修建導流、氣控制設施，對載入流的高程、倘深度、寬度進距行限制，控制撇進入停淤場的念泥石流流量，冬流速和流向。稻3漠）保持場內(nèi)地仔面坡度一致，發(fā)清除流路上較序大的反坡、壟妨崗等障礙物。忠4韻）沿溝岸一側(cè)熱修筑圍堤，防羨止泥石流返回莖溝道流走。押5趙）在停淤場尾亭部設集流溝，鎮(zhèn)將漫過的流體庸或高含沙水流唉集中排出停淤帆場外。救（器2效）堆積扇停淤扛場成扇形贊1瓶）根據(jù)泥石流坡性質(zhì)和堆積扇有的形狀特征，芹在擬定的停淤夜區(qū)內(nèi)劃出停淤肢場范圍。指2務）調(diào)整山口以啟外出流段的溝餅床縱坡，人為弊束窄溝道斷面似，加大過流泥瞧深，以造成漫挺流停淤。猛3竊）修建引導槽鹿，將泥石流引則入停淤場內(nèi)，句沿槽的兩側(cè)和全尾部開溢流口綱，使泥石流溫咳流停淤。忽4說）有條件時也香可就近打通梁這脊，將泥石流陜排至鄰近流域責不能利用的堆讓積扇上停淤。掀（膏3友）圍堰式停淤妻場無一定形狀銜通常是在泥嘉石流溝口外，扇利用廢棄河道敵或干涸湖沼或適洼地停淤。在占低矮的缺口處述構(gòu)筑圍堰，造棄成封閉地形，頓將泥石流引入狀停淤。4．結(jié)構(gòu)設計價泥石流停淤場夸的組成結(jié)構(gòu)物役有：攔擋壩、毛引流口、導流慶堤、圍堰、分柏流墻或集流溝乏等。停淤場的茅首部及尾部工割程使用期限較示長，可采用圬怪工結(jié)構(gòu)。其它徹工程設施由于簡使用年限短，仁隨淤積增加需睛逐漸加高、更山替，多采用土必石混合結(jié)構(gòu)，嘗鐵絲籠石堤，或編籬石堤或土銹堤，常按經(jīng)驗丟進行布置并擬訪定其結(jié)構(gòu)尺寸員。二、攔擋工程鴿攔擋工程的作肝用是攔蓄泥石配流固體物質(zhì)，俊穩(wěn)定溝岸崩塌層及滑坡，減小奉泥石流沖刷和釋沖擊力，抑制繭泥石流發(fā)育和帥暴發(fā)規(guī)模。攔巷擋工程通常建社于泥石流形成釣區(qū)或形升成船—宅—胳流通區(qū)溝谷內(nèi)塞，其主要類型姓包括攔砂壩（丘實體重力壩）烘和格柵壩等?？穑ㄒ唬r砂壩榮（實體重力壩盯）薦攔砂壩是泥石通流防治中的一伏種骨干工程，康修建在泥石流怨形成區(qū)中下游股或流通區(qū)內(nèi)的蹈永久性工程。膝攔砂壩，以圬燕工重力式結(jié)構(gòu)瘋采用得較為普于遍。攔砂因壩的功能是：儲攔蓄泥砂，調(diào)思節(jié)下泄泥石流撈的流速、流量境和規(guī)模，降低悠其危害作用，食抬高局部溝床比，控制溝道侵召蝕基準，形成襯大范圍回淤，新穩(wěn)定溝岸及崩摸滑體。攔砂壩愈在泥石流災害通防治工程中運熱用較多，并在蠻工程實踐中創(chuàng)誘造了多種新的舊結(jié)構(gòu)形式。1．主要類型昌按照壩庫規(guī)?？希▔胃摺r蓄狀量）大小和主那要功能的不同弊，可大致分為潑：谷坊和攔砂壤壩兩類。回（倉1稱）谷坊及谷坊賠群粗谷坊是用于泥煮石流溝道治理軌的低矮攔擋建收筑物，具有類懂似擋土墻形式井的梯形橫斷面膏。由于承受流撈體壓力和泥石與流沖擊力，谷魂坊橫斷面比一包般擋土墻厚大級，基礎埋置較難深。壩身留有技多層篩狀排水絡孔，充分排泄政壩前堆積層中驢的潛水，減小遼壩體滲透壓力堂和浮力，以改錄善壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)挑定性。谷坊頂莊部中央設溢流餡口，排泄泥石蜜流和洪水，兩刊端非溢流段壩項肩嵌入岸坡起絡支撐作用。谷召坊的有效高度褲一般低于端5m旱，基礎埋深挽2荒～司3m歉，攔淤庫容數(shù)股十至數(shù)百立方斃米，一般當年責即可淤滿。谷誕坊淤滿后，其膛功能充分發(fā)揮互，這是谷坊和單攔砂壩的主要餃區(qū)別之處。趴谷坊的功能是困：攔砂節(jié)流；貫抬高局部溝段鴿的侵蝕基準，就護床固坡；減舌緩回淤段溝床土縱坡，減小沖雞刷，抑制泥石住流發(fā)育。谷坊乘一般沿溝道成墨群布置，谷坊槍之間相互銜接詳，沿溝道形成禮梯級。建于流晝域上游水土嚴敗重流失區(qū)，以晶節(jié)流固床護坡辰為主，一般在春小流域治理規(guī)作劃中，修筑梯捧級谷坊群，使溉成為一個有機語的整體，其功喪效更佳。（2）攔砂壩碰多建在主溝或蜂較大的支溝內(nèi)寧。通常壩高大掛于黎5m幅，接砂量在碰1000削～舉100000妄0m島3鮮之間甚至更大兔。2．壩址選擇潤（紋1宜）選在口狹肚抱闊、壩肩高度萬足夠、上游溝勾段平緩、地基終堅固的部位；撒（藏2迅）選在支溝匯賓口和彎道的下嬸游，跌坎的上拍游。壩肩避開犧集水槽和沖溝冤，不允許在老線的崩塌、滑坡翻體上建壩。韻（利3訂）選在有利于傷壩下游消能和蘋防沖，便于和沉下游排導工程鳴相聯(lián)結(jié)處，即識溝谷順直，流殿勢穩(wěn)定，地基己堅固處。跨（底4癢）選在距離材塌料源地較近、滔運輸方便、施威工場地開闊和妖便于施工與運掀行管理之處。扇（伶5稼）壩址選擇還咳應符合鐵路、烈公路、礦山、鞏水利和城建等驅(qū)部門的有關(guān)規(guī)俊定，避開不利嗎于建壩的地質(zhì)櫻構(gòu)造地帶。3．壩下消能只泥石流過壩后星下落的能量很迅大，壩下游的貸局部沖刷下切節(jié)是壩體失事的抬重要原因。建遣筑在砂礫石基睜礎上的壩體，森更易因壩下沖略刷引起底部被趙掏空，而造成滋壩體傾覆破壞呆。沖刷的范圍逼和深度即與壩羅高和流體性、逗單寬流量的大隨小有關(guān)，也與揭溝床堆積物的劈組成和性質(zhì)等據(jù)多種因素有關(guān)顛。根據(jù)某些泥襯石流防治工程任的觀測，沖刷含深度一般在強3得～光10m食以上。壩下消真能的原理是通好過流體之間或隸流體與溝床物尸質(zhì)之間的相互傍作用，應用柔弱性材料做墊層稍。壩下消能主棋要有以下措施獻。牢（養(yǎng)1奸）副壩工程在稿壩下游另建一茅座或幾座低攔控砂壩（稱副壩布），用設消力斬池的方法消除酒或減弱落下流傲體的沖刷力，胳以防止深沖刷嗓。主壩與副壩視之間的間隔和移重復的高度是捐消弱沖刷的關(guān)避鍵因素，主壩姓高度大、溢流專水較深時，副視壩的高度也要刪增大。沖刷深纏度和形態(tài)隨主秒、副壩之間的鞭距離而變化，遇當距離短時，臭沖刷向壩基方啦向伸展，這是吊很危險的，應楊特別注意。實阻際應用時多采蘆用經(jīng)驗公式計湊算。壩高越小腹，所選的系數(shù)剛應越大。為了海處理副壩下游虹的沖刷，可根擠據(jù)需要設置第鉤二、三座副壩夕。暖（劍2橋）潛壩工程在以壩下游一定距戶離設置潛壩（蠟或齒墻）穩(wěn)定翅溝床，控制壩耽下游沖刷坑的杰發(fā)展。潛壩與申主壩間的距離電應根據(jù)沖刷坑卡的尺寸而定，給潛壩埋深亦應進根據(jù)流體對溝灑床的沖刷深度弓變化及下游溝憶床的演變情況哄綜合確定，根玻據(jù)需要還可設頭置多道潛壩。她（鴉3監(jiān)）在狹窄地形容或堅固巖岸區(qū)使，可修建拱基威壩或橋或拱形件基礎重力壩，踩使壩體自身具恥有較好的受力榨特性和自保能傭力，從而達到條壩基沖刷時，求確保壩體安全琴。換（型4軌）護坦工程當技壩基的基礎為伙砂礫石層、粒督徑比較小時，煉可在壩下游設酒置護坦工程防夢止沖刷。護坦的一般按水平布條設，并與下游臟溝床高程一致則。當溝床坡度頸陡時，可作降石坡，但會加大界對護坦下游的墾沖刷，故應加喊大主壩的基礎賣埋深，盡量減先緩坡度。護坦購尾部多會出現(xiàn)繭沖刷，故需設怖齒墻。齒墻后慰應緊貼河床布撐設一段石籠、憤大石鋪砌的海黑漫等。甜除以上方法外貴，還有副壩和醬護坦并用及副特壩和副壩之間勝加大石塊或砌為塊石的方法等肌。副壩工程實白用于輸送礫石尼粒徑大、流量另大、壩高的溝惑道上；拱基型質(zhì)及橋式拱型對睛中高壩及多種炭類型的泥石流詳都比較適用，眼但對泥石流等務細粒流體攔蓄公條件欠佳。（二）格柵壩為格柵壩是用于攏稀性泥石流和路水石流防治的贊一種工程結(jié)構(gòu)道。它能攔蓄泥庸石流中粗大顆陶粒，排走泥沙端、細礫和流體陵中的自由水，牌使進入壩庫的塞泥石流很弟快被疏干，達處到水土分離。港泥石流停淤固乞結(jié)之后，格柵陣和壩體受力減很小，安全性增項加。怕以混凝土、鋼摸筋混凝土、漿懸砌石、型鋼等憶為材料，將壩晉體做成橫向或匠豎向格柵，或賄做成平面、立含體網(wǎng)格，或做升成整體格架結(jié)往構(gòu)的透水型攔辣砂壩稱為格柵盛（攔砂）壩。侮格柵壩不僅能探攔蓄大量的泥雕沙、石塊，而磁且能起到調(diào)解光泥沙的效果，離因此，人們亦紀稱此類壩為泥閉沙調(diào)解壩。與疫實體重力壩相巧比，它具有受器力條件好、節(jié)桶省材料、施工錢方便，攔石排末水效果好，利依于庫壩維護管疾理等優(yōu)點。驢格柵壩最適合凳于攔蓄含巨石志、大漂礫的水智石流、稀性泥溫石流和挾帶大燒量推移質(zhì)的高主含沙洪水，也告可布置在粘性架泥石流與洪水安相間出現(xiàn)的溝劉道；而不適用異于攔蓄崩滑體傭和間發(fā)性粘性的泥石流。葉1歌．格柵壩類型覆按結(jié)構(gòu)型式與眉構(gòu)造分類，格炭柵壩包括在實旱體圬工重力壩比上開切口或布逼置過流格柵而況形成的切口壩修、縫隙壩、梁仇式壩、梳齒壩再、耙式壩、篩豆子壩和由桿件蹈系統(tǒng)（立柱、蹤錨索和框架等謊）組成的格子陵壩、網(wǎng)格壩和皂樁林等。黃按幾何形態(tài)分踩類，格柵壩包匆括平面形、立喬體形。平面形地格柵壩主要用碗于溝谷狹窄、瑞壩體較低、泥樣石流規(guī)模和作斜用荷載均較小嶺的情況；立體瞞形格柵壩則主威要用于壩體較個高、泥石流規(guī)顆模較大、作用尖荷載和格柵的海空間尺寸較大老的情況。插按使用材料和摘受力狀況分類捷，格柵壩分為先用漿砌石、混再凝土、鋼筋混至凝土和鋼材制姑作的整體性較數(shù)好的剛性結(jié)構(gòu)飄壩和用鋼結(jié)構(gòu)受、鋼索等制作規(guī)的柔性結(jié)構(gòu)壩憶。血2蒙．主要類型設殼計要點介紹替（瞧1拜）梁式壩揪1卸）梁的間隔應倡做成可以調(diào)整淋的，以便可以妄隨時根據(jù)庫內(nèi)灑淤積情況、泥是石流活動情況著和下游沖刷淤勾積情況將梁的倍間隔進行調(diào)整浮。駁2垮）橫梁以采用候高強度鋼筋混鍬凝土預制件為郵好，便于施工防安裝，又利于素使用過程中拆雖卸或更換。須3流）梁的間隔為媽：燭d/h=1.僅0憑～汽1.5d氧為空隙凈高，捧h雪為梁高。娛4痕）采用高為喊h繼，寬為專b走的矩形斷面，馳且使會h/b=1.末5歇～葛2.0召，篩分率按嚼e=V娛1錫/V賽2湊計算。畫V麗1碗為一次泥石流逮過程中，庫內(nèi)不的泥沙滯留量容；給V諸2饒為通過壩體下霜泄的泥沙量。夢使用正常的梁廈式壩篩分效果銹一般應達到：憶當流失粒徑驅(qū)D格c接=0.5D脖M信（轎D片M朝為流體中的最塘大粒徑）時，輩滯留庫內(nèi)的泥士沙百分比為卻20%芹。當間隔相同仁時，水平梁比合豎梁的篩分效會果高污30%賣。尊5充）同一溝段布棗置的梁式壩；遭依篩孔大小依皂次向下布置，肢應該使串的壩鬧系有最高的篩李分效率。兔6偷）考慮壩體的黑穩(wěn)定性問題和本橫梁過流面的壤磨蝕問題。眾7快）考慮人工或饑機械方法清理集壩庫淤積問題冶。詞（氧2礦）切口壩哄1杜）齒狀溢流口煤布置在壩的頂暢部，采用窄深火或梯形斷面、頌矩形斷面或三湯角形斷面。訂2賢）切口壩的閉膊塞條件為：不閉塞（1）尖≤乖1.5格斃冶顆閉塞（碎2驅(qū)）屋b辯為切口寬，爪時，切口對不湊同流量的流體傅有抑制作用。臭當：傾＞殿2爭～弄3爽，遣≤暗1.5李時，切口壩可槐以充分發(fā)揮攔壟砂、節(jié)流和調(diào)莫整壩庫