泥石流治理工程

泥石流治理工程设计要点中铁二院蒋忠信1.参数计算区分松散固体物源的静储量、动储量和一次冲出量。动储量包括可入沟的崩塌滑坡体、坡面侵蚀物、可起动的沟床堆积物等。按泥石流勘查规范计算流速、流量、一次泥石流总量、冲击力、爬高、弯道超高等参数。突出泥痕调查，流速、流量可据弯道泥痕反算。据弯道超高值Δh计算流速：稀性泥石流v=[Rg(Δh/B-tanФ)]1/2粘性泥石流v={Rg[Δh/B-tanФ-c/(Hγcos2θ)]}1/22.震区参数调整根据地震后松散固体物源大增的新情况，调整泥石流的重度（稀性增多）、峰值流量（堵塞系数加大）与暴发频率（临界雨强变小）。如2008-9-24泥石流一次冲出量北川魏家沟达100万方，唐家山支沟达30万方，大大超过预计值。3.确定拦排数量根据工程有效期（乡镇20年，城镇50年），计算拦+排泥石流固体物质总量。根据主河输沙能力与既有桥涵过流能力，以不导致主河、公路次生灾害为度，确定拦（及停）-排结合方案中拦与排的比例。进行主河堵溃二次灾害（壅水淹没与溃决洪水）预测。尽量与公路改扩建协调。4.拦砂工程类型3类：拦砂坝、缝隙坝和谷坊群。拦砂坝和谷坊群均为重力式圬工实体坝。拦砂坝功能以拦砂为主，较高大；谷坊群由多座谷坊坝组成（前谷坊回淤直至后谷坊脚），较低矮，功能以回淤防冲压脚为主。缝隙坝为拦粗排细的透过式坝，有格栅坝、梳齿坝、网格坝、钢绳网坝等。高强被动柔性防护网可作为新型钢绳网坝用以拦阻泥石流，美国于1994年试用，2002年布鲁克（日本）公司开发出Tabata泥石流防护系统。建议试用于拦截地震崩入陡沟中的巨石。5.拦砂工程设计按地形地质条件选择好坝位，尽量选上游纵坡缓的基岩锁口处，使坝短、库容大、坝基浅；计算回淤坡度（多小于沟纵坡0.5-1.5%）与库容以及防揭底和侧蚀的物量。有条件时可加固地震堰塞体作坝。按坝高初拟坝顶宽度（最小1m），坝面坡陡（甚至直立），背坡缓（1:0.4-1:0.6），坝肩伸进坡体，坝基应力不高；按最危险工况（空库一次泥石流满库）进行抗滑、抗倾和坝身强度检算。确定溢流段高度与截面，排水孔不要过大过密（孔面积0.4-0.8m2，总面积5%-8%）；在坝下0.5-1.0H段设护坦或潜坝防冲。缝隙坝要据最大粒径D进行缝隙设计，缝宽1.5-2.0D，缝的总宽度为0.2-0.4溢流段宽B。确定其拦砂及过流能力，震区注意流木阻塞问题。根据各坝的造价与拦固物源量，得各坝的效益比（拦固单位物源的费用），取消或降低低效益比的坝，增高高效益比的坝。6.排导槽设计平面尽量顺直并避免拆迁工程；断面按过坝后泥石流流量控制，与纵坡组合与过流能力匹配，选择合理纵坡（稀性3%-7%，粘性7%-18%），必要时分段变坡以避免冲、淤和大填大挖。做好进、出口段和变坡处、过既有桥涵的处理，进口段与坝衔接或做八字堤，出口向主河下游交汇（30°-60°）；变纵坡处作好消能处理；过既有桥涵可采用加大流速的措施，避免改扩建。边墙按挡土墙检算，当槽底有圬工时偏于安全；正确计算弯道凹岸加高（水山高久公式Δh=aBV2/Rg，a取2.0），按实际调查和计算流速确定防冲、防淤措施。防冲可铺底或设防冲肋（间距10-25m，高1.5-2.5m），V形槽心铺厚0.6-1.0m。防淤可加大流速，加大流速可加高变窄槽的断面以增大泥深，甚至作成V型槽（IV=(I纵2+I横2)1/2，I横=1:3-1:10）。7.其它工程措施(1)固坡工程：一般不直接加固崩塌滑坡，必要时前缘以墙、堤防冲。(2)跨流域分流与筑库储水：如大洪沟中游用隧洞将水排向相邻非泥石流沟，黑沙河筑库将百年一遇洪峰流量由110m3/s削减为33.9m3/s。(3)停淤场：用于出沟口后有平缓开阔地时。要在引流口设圬工拦挡坝，拦淤堤可为土质并可多级，溢流口后接集流沟。如蒋家沟停淤场1972-1982年共停淤805万方。(4)导流-护岸堤：用于有保护对象的沟岸，按重力式墙设计与检算，突出防冲计算与基础埋深。(5)桩林：用于固体物质巨大且无筑坝条件者，可筑钢管桩（或人字撑）、钢筋砼桩林拦石，至少两排，桩距b=1.5-2.0D，外露桩高2-4b。震区可试用。(6)渡槽：用于有条件从上方绕避道路等线性工程者，有梁式、拱式，加强底板与出口导墙。(7)生物工程：流域植树造林，水土保持。作用近来被低估，如日本一树不伐而泥石流频发。