组合式格栅装置解决泥石流重力式拦砂坝的淤积问题

摘要

重力式拦砂坝因坝后淤积、库容不足,泥石流拦蓄作用失效,后续翻坝泥石流坠砸下游坝基,是拦砂坝损毁的主要成因之一。采用工程措施清淤调库,提高拦砂坝淤积满库后的可持续利用,是泥石流防治工程设计中面临的实际问题。本文通过理论分析、模型实验等研究方式分析了重力式拦砂坝的满库状态,设计了鱼脊型格栅装置或组合格栅装置,构建新型拦砂坝体系,研究了泥石流的调控效果。结果表明:(1)重力式拦砂坝库容内的泥沙堆积体形成的缓坡段与组合式格栅装置共同作用可实现对泥石流的调控;在小流量的水石流情况下缓坡段的自然分选作用明显,而在流量较大的稀性泥石流条件下组合格栅的拦粗排细作用效果显著;(2)组合格栅的拦粗排细率与其作用的泥石流固体物质颗粒级配参数fc′呈先增大后减小的抛物线关系;在水石流和泥石流条件下,fc′分别达到41.5%和36.9%时,拦粗排细率达到最大,即组合格栅的拦粗排细效果最优;(3)新型拦砂坝体系对泥石流泥沙总分离率与粗颗粒分离率均与形成泥石流的固体物质颗粒级配参数fc呈正比关系;泥石流初始容重越大,调控后容重减小越明显。本研究为继续发挥满库后的重力式拦砂坝的泥石流调控作用提供了方案,具有重要的工程实践意义。