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1、10申请公布号CN104088250A43申请公布日20141008CN104088250A21申请号201410131034422申请日20140402E02B1/00200601E02B7/00200601E02B5/0020060171申请人长安大学地址710064陕西省西安市南二环中段33号72发明人庄建琦马鹏辉74专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权54发明名称基于泥石流形成模式的泥石流防治方法57摘要本发明公开了一种基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，包括以下步骤1）获取山坡的坡度，并根据坡度判断泥石流形成模式，所述泥石流起动模式包括堵溃式、侵蚀式，以及下。
2、滑式；2）当泥石流起动模式为堵溃式时，则在潜在滑坡体位置的下方设置重力坝，稳固沟床，防止滑坡起动；当泥石流起动模式为侵蚀式时，则在泥石流上游设置栅格坝，控制泥沙进入河道，稳固沟床；当泥石流起动模式为下滑式时，则在泥石流上游坡面进行排水，下游设置排导槽。对泥石流防治工程进行设计与布局，得到最小的投入取得根治泥石流的最佳效果，以其符合于防治并举，对泥石流的发生起到有效的防止。51INTCL权利要求书1页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页附图3页10申请公布号CN104088250ACN104088250A1/1页21一种基于泥石流形成模式的泥。
3、石流防治方法，其特征在于，包括以下步骤1）、获取山坡的坡度，并根据坡度判断泥石流起动模式，所述泥石流起动模式包括堵溃式、侵蚀式，以及下滑式；2）、当泥石流起动模式为堵溃式时，则在潜在滑坡体位置的下方设置重力坝，稳固沟床松散物质，促使松散物质堆积，降低沟床比降，稳定潜在滑坡；当泥石流起动模式为侵蚀式时，则在泥石流上游设置栅格坝，以降低水流冲刷沟床松散物质的动能，控制泥沙起动；当泥石流起动模式为下滑式时，则在泥石流上游坡面进行排水，防止雨水入渗，下游设置用于排泄泥石流的排导槽，防止泥石流四处蔓延淤积。2根据权利要求1所述的基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，其特征在于，所述根据坡度判断泥石流起动模。
4、式具体包括当坡度大于8小于等于125时，泥石流起动模式为堵溃式；当坡度为大于125小于等于175时，泥石流的起动模式为侵蚀式；当坡度为大于175小于等于25时，泥石流的起动模式为下滑式。3根据权利要求1或2所述的基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，其特征在于，当泥石流起动模式为堵溃式时，还包括在滑坡体上游布设用于分离水土的栅格坝，且栅格坝的高度根据滑坡基准线进行设定，栅格坝的高度高于滑坡基准线，以降低水流流速，促使泥沙淤积，防止水流侵蚀潜在滑坡体坡脚。4根据权利要求1或2所述的基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，其特征在于，当泥石流起动模式为侵蚀式时，还包括在泥石流中游设置用于稳固河床的重力坝。
5、，拦截上游泥沙，防止下游泥沙起动。5根据权利要求1或2所述的基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，其特征在于，所述当泥石流起动模式为下滑式时，排导槽采用肋板防冲抗冲，核心工程的底床采用抗磨蚀材料护底。6根据权利要求1所述的基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，其特征在于，所述排导槽顺直设置，利于泥石流松散物质快速排到主河，且排导槽横断面应为梯形或矩形形状，以使得排导槽具有最大断面水力半径。权利要求书CN104088250A1/6页3基于泥石流形成模式的泥石流防治方法技术领域0001本发明涉及泥石流流防治工程领域，尤其涉及一种基于泥石流形成模式的泥石流防治方法。背景技术0002随着环境、气候的变化，。
6、泥石流灾害已经成为了我国地质灾害的主要类型之一。其规模大、流速快，导致其危害之大，成为山区城镇和交通的主要灾害类型之一；现在防治措施有稳、拦、排等措施，如稳定沟床的谷坊等措施，拦截松散物质的拦砂坝、重力坝等措施，排泄松散物质的排导槽等和停淤场等措施；但是这些防治措施没有针对泥石流的形成模式合理布局，稳、拦、排等工程措施防治重点不突出，没有针对性，防治效果不太理想。如发生在2010年8月份的舟曲泥石流是一场典型的沟床侵蚀和沟道堵溃式泥石流，泥石流峰值流量很大，已有的泥石流防治工程主要是拦砂坝，排导槽设置通流能力极弱，没有根据泥石流的形成模式进行有效设计和布局，导致泥石流防治效果欠佳。发明内容00。
7、03针对上述缺陷或不足，本发明提供了一种基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，能够有效地防治泥石流。0004为达到以上目的，本发明的技术方案为0005一种基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，包括以下步骤00061、获取山坡的坡度，并根据坡度判断泥石流起动模式，所述泥石流起动模式包括堵溃式、侵蚀式，以及下滑式；00072、当泥石流起动模式为堵溃式时，则在潜在滑坡体位置的下方设置重力坝，稳固沟床松散物质，促使松散物质堆积，降低沟床比降，稳定潜在滑坡；0008当泥石流起动模式为侵蚀式时，则在泥石流上游设置栅格坝，以降低水流冲刷沟床松散物质的动能，控制泥沙起动；0009当泥石流起动模式为下滑式时，则在泥。
8、石流上游坡面进行排水，防止雨水入渗，下游设置用于排泄泥石流的排导槽，防止泥石流四处蔓延淤积。0010所述根据坡度判断泥石流起动模式具体包括当坡度大于8小于等于125时，泥石流起动模式为堵溃式；当坡度为大于125小于等于175时，泥石流的起动模式为侵蚀式；当坡度为大于175小于等于25时，泥石流的起动模式为下滑式。0011当泥石流起动模式为堵溃式时，还包括在滑坡体上游布设用于分离水土的栅格坝，且栅格坝的高度根据滑坡基准线进行设定，栅格坝的高度高于滑坡基准线，以降低水流流速，促使泥沙淤积，防止水流侵蚀潜在滑坡体坡脚。0012当泥石流起动模式为侵蚀式时，还包括在泥石流中游设置用于稳固河床的重力坝，拦。
9、截上游泥沙，防止下游泥沙起动。0013所述当泥石流起动模式为下滑式时，排导槽采用肋板防冲抗冲，核心工程的底床说明书CN104088250A2/6页4采用抗磨蚀材料护底。0014所述排导槽顺直设置，利于泥石流松散物质快速排到主河，且排导槽横断面应为梯形或矩形形状，以使得排导槽具有最大断面水力半径。0015与现有技术比较,本发明的有益效果为0016本发明提供了一种基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，由于不同的起动模式，泥石流特征出现不同，因此，本发明根据山坡的坡度，将泥石流起动模式分类，并根据所分的泥石流起动模式，对泥石流防治工程进行设计与布局，得到最小的投入取得根治泥石流的最佳效果，以其符合于防。
10、治并举，对泥石流的发生起到有效的防止，减少灾害所带来的损失。附图说明0017图1是本发明堵溃式泥石流流量过程图；0018图2是本发明侵蚀式泥石流流量过程图；0019图3是本发明下滑式泥石流流量过程图；0020图4是本发明席家沟泥石流防治规划示意图；0021图5本发明花石板沟泥石流防治规划示意图；0022图6本发明花石板沟泥石流防治规划示意图。具体实施方式0023下面结合附图对本发明做详细描述。0024根据大量的泥石流起动现象和过程，进行了25组不同坡度825的试验，根据试验现象，松散物质在不同坡度情况下，其形成泥石流的现象差异很大，根据试验现象，我们可以总结径流作用下泥石流起动模式大致分为三种。
11、情如表1所示0025表1不同坡度下形成泥石流现象002600271、在坡度8125情况下，泥石流的形成现象可以概括为冲蚀崩塌堵塞溃决形成泥石流模式。在此坡度范围内泥石流形成，主要是靠流水作用冲蚀沟道，使得岸坡崩塌，崩塌体堵塞河道，随着水流的增加，坝体上方水量汇集，堰塞体含水量增加，坝体所能承受住的净水压力减小，瞬时溃决，形成泥石流。此种情况下形成的泥石流流量过程呈现出猛增猛降现象，在流量大的时候，泥石流容重也很大，在18G/CM3左右；当流量骤降的时候，泥石流容重也很小,如图1所示。我们称这种泥石流的起动模式为堵溃式。说明书CN104088250A3/6页50028堵溃式泥石流形成的地形条件主。
12、要在沟道坡度很缓，沟道两侧松散物质多，在水流冲刷和降雨入渗作用下，坡脚失稳，坡面松散物质发生滑坡，堆积在沟道中。由于沟道坡度很缓，水动力条件无法将下滑的松散物质直接带走，从而形成堰塞体。随着水流的增加，堰塞体含水量增加，受到的上游水的推力也增大，堰塞体溃决，形成泥石流。00292、在坡度125175情况下，泥石流的形成现象可以概括为沟道松散物质在水流作用下，逐渐起动参与水流之中，河道下切和朔源侵蚀严重，岸坡和后缘崩塌，崩塌体进入沟道中，由于沟道比降较大，随即参与水流之中，形成泥石流，这种现象随着水流容重的增加，下切和朔源侵蚀愈来愈严重，使得水流逐渐形成泥石流，规模不断增大。形成这种泥石流的动力。
13、主要是由于水流的下切侵蚀而导致的岸坡失稳，由于适中的比降条件，使之失稳下滑的松散固体物质能够随即参与到水流中，而形成泥石流，不同于水力侵蚀作用形成的水力类泥石流。此种情况下形成的泥石流流量属于逐渐增大形式，没有大的波动现象，同时泥石流的容重属于中等，在16G/CM3左右，如图2所示。我们称这种泥石流的起动模式为侵蚀式。0030侵蚀式泥石流形成的地形条件主要在沟道坡度适中，沟道两侧松散物质多，在水流冲刷下，坡脚失稳，再加上降水或地表水渗入作用下，形成软弱带，产生表层侵蚀，进而输入泥石流沟道中，参与泥石流过程。这种情况下，产生的松散物质在沟道中没有聚集现象，在沟道坡度和水动力条件下，下滑的松散物质。
14、被水流直接带走，直接转化为泥石流，或者参与泥石流。00313、在坡度17525情况下，泥石流的形成现象可以概括下滑流态化机制；沟道松散物质在表面水流作用下，含水量和孔隙水压力增加，在大坡度情况下，其坡体临界条件小，随着水流的入渗作用，根据第四章中的试验结果可知，接近饱和状态下的松散土体，其摩擦角很小，因此，在表面径流作用下，松散物质含水量开始急剧增加，坡体开始失稳，向下滑动，在水流参与下，逐渐呈流态化现象，形成泥石流。在这种机制下形成的泥石流流量很大，属于剧增现象，同时形成泥石流的容重也很大，在195G/CM3左右，如图3所示。根据形成的坡度条件，这种泥石流的起动模式多发生于沟道源头，我们称这。
15、种泥石流的起动模式为下滑式。0032下滑式泥石流形成的地形条件主要在沟道坡度很陡的情况下，坡面产生径流并入渗，导致松散物质含水量和孔隙水压力急剧增加，坡体失稳向下滑动，随着滑体的继续滑动，坡体内部剪切导致坡积物强度降低，再加上水流的不断参与，进一步导致土体的弱化和解体，土体开始沿地表流动，速率加快，形成泥石流。0033本发明提供了一种基于泥石流形成模式的泥石流防治方法，包括以下步骤00341、获取山坡的坡度，并根据坡度判断泥石流形成模式，所述泥石流启动模式包括堵溃式、侵蚀式，以及下滑式；00352、当泥石流启动模式为堵溃式时，则在潜在滑坡体位置的下方设置重力坝，稳固沟床松散物质，促使松散物质堆。
16、积，降低沟床比降，稳定潜在滑坡；0036当泥石流起动模式为侵蚀式时，则在泥石流上游设置栅格坝，降低水流流速，从而降低水流冲刷沟床松散物质的动能，控制泥沙起动；0037当泥石流启动模式为下滑式时，则在泥石流上游坡面进行排水，防止雨水入渗，下游设置排导槽，快速排泄泥石流，防止泥石流四处蔓延淤积。说明书CN104088250A4/6页60038优选的，步骤2中当泥石流启动模式为堵溃式时，还包括在滑坡体上游布设用于分离水土的栅格坝，且栅格坝的高度根据滑坡基准线进行设定，栅格坝的高度应高于滑坡基准线，以降低水流流速，促使泥沙淤积，防止水流侵蚀潜在滑坡体坡脚。0039步骤2中当泥石流启动模式为堵溃式时，还。
17、包括在滑坡体上游布设用于分离水土的栅格坝，且栅格坝的高度根据滑坡基准线进行设定，高度高于滑坡基准线。0040步骤2当泥石流启动模式为侵蚀式时，还包括在泥石流中游设置用于稳固河床的重力坝。0041所述当泥石流启动模式为下滑式时，由于流量大、流速快，因此，排导槽采用肋板防冲抗冲，局部核心工程的底床采用抗磨蚀材料护底，所述排导槽顺直设置，且为用梯形或矩形形状，以使得排导槽具有最大断面水力半径。0042侵蚀式泥石流防治模式0043侵蚀式泥石流形成过程表现为渐变式，此类泥石流形成主要是靠下切、测蚀和朔源侵蚀作用，使得松散物质不断增加，逐渐形成泥石流；其规模表现为增加缓慢，容重多属于过渡性泥石流。因此在防。
18、治措施上，在上游设置栅格坝，控制大量泥沙进入河道；中游应设置重力坝，稳固河床，防止河流下切侵蚀和测蚀，从而起到对该类型泥石流的防治效果。0044堵溃式泥石流防治模式0045针对堵溃式泥石流多是由于沟床下切侵蚀，边坡形成临空面从而导致边坡失稳，堵塞河道形成堰塞坝，进而溃决形成泥石流的特征；该类型泥石流流量过程呈现出猛增猛降现象，在流量大的时候，泥石流容重很大，在20G/CM3左右；当流量骤降的时候，泥石流容重也很小；规模主要是由滑坡体规模和流域面积控制，因此针对这种泥石流的形成条件防治模式应该采取该模式泥石流的形成比降较小，可以设置重力坝进行稳固沟床，防止下切，并且还可以起到栏砂消减洪峰的作用；。
19、重力坝位置应该设置在潜在滑坡下方，不留空隙，沉积泥沙，抬高河床，稳固滑坡。在滑坡体上游布设栅格坝，分离水土，降低水流流速，减少下切侵蚀强度。坝的高度根据滑坡基准线进行设定，高度应要与滑坡基准线以上。0046下滑式泥石流防治模式0047对于下滑机制的泥石流形成模式，此类泥石流形成快速，容重大，流量剧增，防治比较困难。同时该类型泥石流规模很大，发生坡度很陡，重力坝无法有效拦截泥沙和控制其运动。因此，在泥石流防治上采取上游坡面排水，下游泥石流排导的综合防治思路坡面排水主要是防止雨水下渗，降低土壤含水量，从起动角度控制泥石流的发生；排水工程应有效防止水流冲刷和入渗，尤其是在有裂隙处，防止雨水进入。下游。
20、设置排导槽引导泥石流运动堆积，防治其大流量对沟口带来危害；排导槽应该顺直，采用梯形或矩形等形式，同时注意适当采用肋板防冲抗冲，局部核心工程的底床宜采用石料等抗磨蚀材料护底；如果坡面滑动面较浅，且地基基础扎实，可以考虑修建重力坝充当挡土墙防治坡面失稳。0048本发明根据泥石流的行程模式，对拦砂坝、谷坊、重力坝、排导槽等泥石流防治工程进行合理有效布局，起到有效防止泥石流起动的效果，从而起到对泥石流灾害减缓的作用。0049实例应用0050研究区域位于北川县县城左后侧，最高海拔是1763M，最低海拔是750M，相对高差达1013M，中心位置为31818N，104444E。主要包括魏家沟泥石流、席家沟泥。
21、石流和花石板说明书CN104088250A5/6页7沟泥石流。受512地震及地震所引发的地质灾害影响，流域被两侧山体发生大面积山体滑坡，大量松散物源堆积在沟道内。00512008年9月2324日，北川县境内遭遇20年一遇暴雨，3条泥石流沟均暴发，泥石流沿沟道涌向北川老县城，大量泥石淤积在沟口段北川老县城东南侧一带，魏家沟主沟泥石流在曲山镇任家坪冲出沟道，淹没任家坪处北川中学废墟，少量洪水及泥石流进入任家坪板房过渡安置区，造成极为严重的灾害。0052通过野外调查这3条泥石流沟形成过程，通过对震后和泥石流后的沟道特征、滑坡体位置等情况，对比分析其泥石流特征，在形成上存在差异魏家沟属于滑坡转化泥石流。
22、类型，地震后源头土体疏松，并存在大量的后缘裂缝，在强降雨作用下，滑坡失稳起动，向下运动过程中，逐渐流态化，形成泥石流；花石板沟属于堵溃式起动泥石流类型，在花石板沟中下游存在两处大型滑坡，长度在300M以上，且对称分布，大量的松散物质堆积在沟道中，在强降雨作用下，沟道汇流快速增加，沟道中松散物质堵塞河道，随着水量增加，溃决起动形成泥石流；席家沟属于侵蚀类型的泥石流，沟道松散物质在大流量的径流作用下，沟道不断下切侵蚀，并同时发生朔源侵蚀和测蚀，导致岸坡和后缘物质不断供应，泥石流规模逐渐增大。0053工程布置0054A席家沟0055席家沟位于北川县县城左侧，流向自西向东汇入魏家沟并进入主河湔江，最高。
23、海拔是1389M，沟口地理位置海拔是705M，相对高差达684M；主沟沟长21KM，沟道平均比降是2588。该流域在地震后，坡面物质大部分堆积在沟道中，沟道比较顺直，利于泥石流的发生。2008年9月24暴雨后，经过泥石流的冲刷切割，冲沟宽度530M，沟口处宽达50M，河床变幅为310M，局部达十多米，目前沟内松散堆积物较多，多以碎块石土为主，物源丰富。0056根据野外调查和形成区特征，该沟泥石流的形成模式属于侵蚀式。针对该流域自然现状和泥石流形成特征，对该沟泥石流应采取如下防治措施0057重力坝栅格坝该类型泥石流形成条件主要是水流作用的侵蚀作用，因此在防治模式上重点放在沟道侵蚀上。从沟道汇水处。
24、开始修建梯级重力坝和谷坊坝，在沟道中上游设3座谷坊坝，下游平缓处修建2座拦砂坝，谷坊坝能改变局部沟段的水动力特性，拦砂坝能抬高坝0058库上游侵蚀基准，使回淤段纵坡减缓到原有沟床纵坡的090075，降低流速，最大限度的防止沟道侵蚀，制止沟床冲刷，遏制泥石流起动。防治规划见图4。0059B花石板沟0060花石板沟流域面积为131KM2，沟道长度为2517KM；最高海拔是1395M，沟口地理位置海拔是730M；主沟道平均比降2079地震后在流域中部形成了两个巨大的滑坡体，体积在100万M3。2008年9月24日，该流域在降雨和沟道径流作用下，随着坡脚侵蚀，这两个滑坡体表层产生小型滑坡，堆积在沟道中。
25、堵塞沟道，形成两处堰塞坝，随后溃决形成泥石流，从而导致本次泥石流最大流量达到260M3/S，泥石流容重在195G/CM3以上，规模大。针对该流域自然现状和泥石流形成特征，对该沟泥石流应采取如下防治措施0061重力坝谷坊坝在花石板沟滑坡脚上游修建梳齿坝或缝隙坝拦砂坝，稳固沟床说明书CN104088250A6/6页8内松散固体物质，兼起拦蓄部分泥沙、回填压脚的作用，同时可以降低水流流速，减少对滑坡坡脚的侵蚀作用；在滑坡下修3座梯级重力坝，将泥沙停淤在滑坡坡脚，回淤压脚，防止沟道下切侵蚀，稳定坡脚。0062排导槽在沟口最近一处重力坝修建泥石流排导槽。对于此类泥石流特征流量大，流速快和容重高，排导槽平。
26、面布置上包括进口段，急流段和出口段。走线要顺直，比降控制在大于10，采用梯形或矩形等形式，并在底部设置肋板防冲抗冲，减缓流速；与主河的关系上，控制在夹角小于30。防止高容重大流量泥石流快速进入主河发生堵河现象。其中进口段的宽度要大于原有沟道的2倍以上，高度根据最大流量设计，如图5所示；0063C魏家沟0064魏家沟流域面积为136KM2，沟道长度121KM。地震后在流域源头形成了巨大的滑坡体，比降在3758，土质疏松；此外，在流域源头还形成了大量的不稳定斜坡，在沿斜坡顶部形成的裂缝宽度达到50CM，在降雨入渗作用下极易形成下滑式泥石流。2008年9月24日，该流域在降雨作用下，这些不稳定斜坡形。
27、成了起动形成了大规模泥石流，淤埋了北川中学。根据事后野外调查，此次泥石流形成模式属于下滑式，即在降雨入渗和坡面径流作用下，这些不稳定斜坡失稳，产生流态化现象，转化为泥石流；泥石流容重在20G/CM3以上，规模具大。针对该流域自然现状和泥石流形成特征，对该沟泥石流应采取如下防治措施0065排水堤目的是导水截留，在滑坡体上方修建蓄水堰塘或排水沟，拦蓄水流或把水流排到相邻的非泥石流沟谷中或滑坡体下游沟段，避免大量水分直接作用于滑坡体，使水分条件保持在起动临界值以下，以维持其稳定，不致起动形成泥石流。对滑体范围内的地表水，在滑坡体表面修建树枝状明沟，尽快汇集引出以防下渗。0066重力坝在滑坡体坡脚部位。
28、修建，根据实际情况，滑坡体坡度大，松散物质具厚，在修建重力坝上应注意埋深，桩基深应大于松散物质厚度，桩及坝底板为钢筋混凝土结构，坝身设有排水孔，如图6所示。0067排导槽对于此类泥石流特征，平面布置上包括进口段，急流段和出口段。走线要顺直，比降控制在大于15以上，采用梯形或矩形等形式，以防止高容重大流量泥石流发生淤积。与主河的关系上，控制在夹角小于30。其中进口段的宽度要大于原有沟道的2倍以上，高度根据最大流量设计。说明书CN104088250A1/3页9图1图2说明书附图CN104088250A2/3页10图3图4说明书附图CN104088250A103/3页11图5图6说明书附图CN104088250A11。