謝 濤，徐小林，陳洪凱(. 重慶交通大學(xué)巖土工程研究所，重慶 400047；. 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430050)

泥石流攔擋壩研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

謝 濤1，徐小林2，陳洪凱1
(1. 重慶交通大學(xué)巖土工程研究所，重慶 400047；2. 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 武漢 430050)

攔擋壩已大量應(yīng)用于泥石流治理工程中。它不僅能攔蓄部分泥石流固相物質(zhì)，減小泥石流規(guī)模，還能穩(wěn)定溝坡、控制溝道侵蝕，抑制泥石流發(fā)育。本文梳理了泥石流攔擋壩的研究成果，分析總結(jié)出工程設(shè)計(jì)中攔擋壩存在以下問題：(1)相關(guān)泥石流運(yùn)動特征參數(shù)的計(jì)算問題；(2)攔擋壩修建級數(shù)與設(shè)計(jì)庫容的選取問題；(3)攔擋壩的結(jié)構(gòu)型式與壩體材料選取問題；(4)攔擋壩的清淤問題；(5)與格柵壩設(shè)計(jì)相關(guān)的問題。基于以上問題，提出今后攔擋壩應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展以下研究方向：(1)攔擋壩設(shè)計(jì)方法改進(jìn)和結(jié)構(gòu)型式創(chuàng)新；(2)基于水土分離的泥石流防治理念；(3)基于物質(zhì)和能量調(diào)控的泥石流減災(zāi)技術(shù)。

泥石流；攔擋壩；防治工程；發(fā)展趨勢

0 引言

泥石流是山區(qū)常見的一種自然現(xiàn)象，由于其強(qiáng)大的沖擊和淤埋能力，往往在流通和堆積區(qū)域造成嚴(yán)重災(zāi)害[1]。泥石流減災(zāi)工程是減輕泥石流災(zāi)害最直接的手段之一。我國從20世紀(jì)50年代起開始了泥石流防治工作，發(fā)展至今已形成了以“穩(wěn)、攔、排”為主的泥石流流域綜合治理體系[2]，即在泥石流流域上游開展一系列生物工程，修建谷坊群和引水、截水工程，控制物源和水源，削弱泥石流形成條件，抑制泥石流發(fā)生；在泥石流流域中游修建各種類型的攔擋壩，攔截泥石流體，減小泥石流規(guī)模，削減泥石流流速和流量，控制溝道侵蝕，削弱泥石流流動的動力條件；在泥石流流域下游修建排導(dǎo)槽、導(dǎo)流堤等，使運(yùn)動能量得到衰減的泥石流沿著固定通道運(yùn)動到安全地帶(停積場)停積下來，或直接排向主河，避免泥石流在堆積區(qū)域淤埋各種設(shè)施，以及堵塞主河造成二次災(zāi)害。其中，橫跨泥石流流域中上游溝道中的攔擋壩是該治理體系的骨干工程，關(guān)乎防治工程的成敗。本文總結(jié)了前人的研究成果，分析了攔擋壩設(shè)計(jì)中存在的問題，并對攔擋壩的發(fā)展趨勢進(jìn)行了評述。

1 攔擋壩的研究現(xiàn)狀

國內(nèi)外學(xué)者對各種類型攔擋壩的研究主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面： 一是攔擋壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；二是評價(jià)攔擋壩的防治效果。

1.1 攔擋壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

對于攔擋壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，日本的學(xué)者重點(diǎn)研究了泥石流格子壩的設(shè)計(jì)方法，通過大量的模型試驗(yàn)研究格子壩開口寬度的合理取值，建議開口寬度b與泥石流最大粒徑dmax的比值b/dmax取為1.5～2.0[3-6]，并頒布了相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[7]；而我國臺灣地區(qū)的學(xué)者重點(diǎn)研究了梳子壩的設(shè)計(jì)方法，如連慧邦等通過模型試驗(yàn)，并結(jié)合理論分析得到梳子壩的泥沙流出比、過壩前后泥沙濃度比以及泥沙攔截率三個(gè)參數(shù)的關(guān)系和計(jì)算式，并依據(jù)這些計(jì)算式得到了梳子壩高度、開口寬度等參數(shù)的設(shè)計(jì)方法[8-9]，而我國內(nèi)地應(yīng)用最多的是重力式攔擋壩，目前關(guān)于重力攔擋壩的設(shè)計(jì)主要借鑒水工建筑物的重力壩，一些學(xué)者對此也作了一定研究，如姚令侃建立了一種以可靠度理論為指導(dǎo)的泥石流防治工程優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[10]；李發(fā)斌等建立了基于GIS的攔擋壩優(yōu)化模型[11]；鐘衛(wèi)等推導(dǎo)了谷坊工程的可靠度計(jì)算方法[12]；林雪平等研究了攔擋壩溢流口的過流能力，并建立了攔擋壩溢流口尺寸的計(jì)算方法[13]。此外，部分學(xué)者也對格柵壩的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，如孟河清、游勇和韓文兵等通過模型試驗(yàn)分別研究了格柵壩中的梁式壩和梳子壩開口寬度與堵塞條件之間的關(guān)系[14-16]。阿爾卑斯山地區(qū)一些國家的學(xué)者對攔擋壩的設(shè)計(jì)方法也進(jìn)行了相應(yīng)研究，如Armanini 等通過模型試驗(yàn)，根據(jù)固液兩相質(zhì)量守恒定律提出了縫隙壩開口寬度的設(shè)計(jì)方法[17]。

總體而言，雖然泥石流攔擋壩已廣泛應(yīng)用于我國的泥石流防治中，但是我國至今還未制定泥石流防治工程設(shè)計(jì)的國家標(biāo)準(zhǔn)，僅頒布了地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DZ/T0239-2004)。關(guān)于各種類型攔擋壩，特別是格柵壩的設(shè)計(jì)方法的研究還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

1.2 評價(jià)攔擋壩的防治效果

攔擋壩的防治效果方面的研究成果很多，主要集中在攔擋壩調(diào)節(jié)泥石流物質(zhì)和能量的效應(yīng)、泥石流對攔擋壩的反作用等內(nèi)容。

(1)攔擋壩調(diào)節(jié)泥石流物質(zhì)和能量的效應(yīng)

在攔擋壩調(diào)節(jié)泥石流物質(zhì)和能量的效應(yīng)方面，重點(diǎn)研究了攔擋壩的攔砂性能及其對泥石流性質(zhì)的影響，如Mizuyama等通過模型試驗(yàn)得到了泥石流峰值流量減小率、格子壩開口寬度和泥石流固相物質(zhì)體積濃度三者之間的關(guān)系式[18]；柴鈁武通過模型試驗(yàn)，根據(jù)泥石流質(zhì)量守恒定理，建立了梳子壩壩前泥沙體積濃度、泥沙體積濃度比及泥沙流出率之間的關(guān)系式[19]；韓文兵等通過模型試驗(yàn)研究了梳子壩開口深度h、開口寬度b以及開口密度∑b/B對梳子壩的淤砂形態(tài)、淤砂長度和回淤縱坡的影響[20-21]；劉貴慎通過模型試驗(yàn)比較了復(fù)合式攔擋壩群(分別選取梳子壩、格子壩和梁式壩中的兩者為一個(gè)組合，分別放置于中游及下游)的防治效果，試驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合壩群的攔砂率比單一壩體高，且建議在下游設(shè)置格子壩，中游根據(jù)地形條件可設(shè)置梳子壩或梁式壩[22]；Chen等對比了格子壩、縫隙壩、梁式壩、樁林的防治效果，試驗(yàn)結(jié)果顯示樁林在減小泥石流能量方面最為突出[23]；林基源等通過模型試驗(yàn)對比了梳子壩、梁式壩、重力攔擋壩的壩前堆積特性、攔砂率以及粗顆粒分離效率[24]；Fukawa等利用有限元方法模擬了泥石流堵塞格子壩的情況[25]；林澤松等利用FLO-2D數(shù)值模型方法模擬了梳子壩防治泥石流的效果[26]；Takahara等通過模型試驗(yàn)研究了具有狹小縫隙的格子壩防治泥石流的效果[27]；賈世濤等研究了泥石流經(jīng)過重力攔擋壩后，泥石流容重、流量、固體物質(zhì)組成等因素的變化規(guī)律[28];周海波等和曾慶利等通過選取典型的泥石流溝研究了谷坊工程防治泥石流的效果[29-30]。

(2)泥石流對攔擋壩的反作用

在泥石流對攔擋壩的反作用方面，重點(diǎn)研究了泥石流沖擊攔擋壩的動力效應(yīng)以及攔擋壩下游沖刷的問題。針對泥石流沖擊攔擋壩的動力效應(yīng)問題，主要采用模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬等方法研究壩體受力和變形的特征，如呂典翰等通過模型試驗(yàn)探討直立型梳子壩、斜面型梳子壩、曲面型梳子壩受到泥石流沖擊時(shí)的受力情況，試驗(yàn)結(jié)果表明梳子壩沖擊力隨泥石流流量、水槽坡度的增大而增大，且直立型梳子壩受力最大，斜面型次之，曲面型最小[31]；黃育珍等通過模型試驗(yàn)研究了溝床坡度、壩體角度、梳子壩開口寬度等因子對梳子壩沖擊力的影響[32]；段錦浩研究了廢舊輪胎對泥石流沖擊攔擋壩的消能效果[33]；林德貴等利用三維有限元數(shù)值分析研究了泥石流作用下梳子壩應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律[34]；馬宗建等運(yùn)用計(jì)算流體動力學(xué)技術(shù)對黏性泥石流沖擊攔擋壩進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到泥石流流速與攔擋壩沖擊力的分布[35]；徐江等利用數(shù)值模型進(jìn)行泥石流與攔擋結(jié)構(gòu)的雙向流固耦合分析，得到了泥石流在溝谷內(nèi)的運(yùn)動規(guī)律及攔擋壩的應(yīng)力和位移[36]；李昆等運(yùn)用流固耦合理論對黏性泥石流沖擊切口攔擋壩進(jìn)行了模擬，得到了攔擋壩壩體應(yīng)力應(yīng)變的分布規(guī)律[37]。

針對攔擋壩下游沖刷問題，主要通過模型試驗(yàn)和理論分析研究沖刷坑的演變規(guī)律，如石川芳治等利用模型試驗(yàn)對攔擋壩下游沖刷深度和長度進(jìn)行了預(yù)測[38]；連慧邦利用沖射流理論探討了攔擋壩下游侵蝕坑深度隨時(shí)間的變化規(guī)律[39]；潘華利等通過模型試驗(yàn)研究了攔擋壩下游侵蝕坑坡度與泥沙水下休止角、溝床原始縱坡之間的關(guān)系等[40]。

以上研究工作的開展，為泥石流防治工程中各種類型攔擋壩的實(shí)際應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

2 與泥石流攔擋壩設(shè)計(jì)相關(guān)的問題

從20世紀(jì)50年代以來，我國泥石流治理工程中修建了大量的攔擋壩，取得了較好的防治效益，但是在攔擋壩設(shè)計(jì)中還存在以下問題：

2.1 相關(guān)泥石流運(yùn)動特征參數(shù)的計(jì)算問題

泥石流流速、流量、沖擊力等是設(shè)計(jì)攔擋壩時(shí)需要確定的基本參數(shù)。在確定泥石流流速時(shí)，目前常使用的是以曼寧公式為基本形式的經(jīng)驗(yàn)公式，即利用某些地區(qū)的泥石流觀測資料為基礎(chǔ)，對曼寧公式中的各個(gè)系數(shù)加以率定，最終得到泥石流流速的計(jì)算方法。因此這些公式具有明顯的地區(qū)性，適用范圍有限。同時(shí)，這些公式得到的多為泥石流平均流速，然而泥石流流速通常在橫向和垂向上的分布是不均勻的，平均流速已不能滿足日益提高的泥石流防治工程設(shè)計(jì)要求，因此有必要研究考慮橫向和垂向分布不均勻的泥石流流速計(jì)算方法。

配方法是目前常用的泥石流流量計(jì)算方法。該方法假定泥石流與流域暴雨洪水同頻率且同步發(fā)生，在利用水文方法得到不同頻率洪水流量的基礎(chǔ)上，考慮固相物質(zhì)體積濃度和溝道堵塞條件，最終得到泥石流流量。利用配方法可以得到不同頻率下的泥石流流量，從而為攔擋壩的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。但是針對由地震引發(fā)的次生泥石流時(shí)，利用該方法計(jì)算的泥石流流量遠(yuǎn)小于實(shí)際值，因此針對山區(qū)地震使得泥石流流域內(nèi)松散固體物質(zhì)總量急增的情形，還有必要建立更精確的泥石流流量計(jì)算方法。

在計(jì)算泥石流沖擊力時(shí)，通常將泥石流看作固液兩相流體，沖擊力分為漿體動壓力和大石塊沖擊力兩部分。該方法分別考慮了泥石流固液兩相物質(zhì)對攔擋壩的沖擊特性，具有一定合理性。但是在計(jì)算大石塊沖擊力時(shí)，目前僅考慮了固相物質(zhì)中粒徑最大的礫石對攔擋壩的沖擊作用，而泥石流固相物質(zhì)粒徑范圍通常較大，因此該計(jì)算方法顯然與實(shí)際不相符，有必要研究考慮固相物質(zhì)粒徑組成的沖擊力計(jì)算方法。

2.2 攔擋壩修建級數(shù)與設(shè)計(jì)庫容的選取問題

攔擋壩最直接的作用是攔蓄泥石流固相物質(zhì)，但是由于泥石流流域內(nèi)的松散固體物質(zhì)總量多，特別是由山區(qū)地震誘發(fā)的大量崩滑體作為泥石流物源的情形，攔擋壩的攔蓄庫容往往遠(yuǎn)小于泥石流松散固體物質(zhì)總量。如2008年汶川“5·12”地震在四川綿竹清平鄉(xiāng)文家溝誘發(fā)了巨型滑坡，總體積約5.9×107m3，據(jù)估算，即使在溝口修建高50 m 高的攔擋壩，也僅能提供2.0×106m3的庫容[41]。因此攔蓄了固相物質(zhì)的攔擋壩，特別是位于流域上游的谷坊群除了起到攔截作用外，往往還需起到穩(wěn)定溝坡、控制溝床侵蝕的作用，從而減少流域內(nèi)參與泥石流活動的物源總量。但是由于目前針對攔擋壩的上述作用還缺乏定量的評估方法，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)人員常常僅根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)選擇攔擋壩的修建級數(shù)，以及攔擋壩的攔蓄庫容，因此攔擋壩的設(shè)計(jì)缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)，針對上述問題還有待進(jìn)一步研究。

2.3 攔擋壩的結(jié)構(gòu)型式與壩體材料選取問題

為了節(jié)約建設(shè)成本，我國已建成的攔擋壩多為漿砌石重力壩，在泥石流沖擊作用下壩體變形小，且漿砌石強(qiáng)度較低，導(dǎo)致攔擋壩易被沖毀。如2010年甘肅舟曲“8·8”特大泥石流將三眼峪溝內(nèi)已修建的7座攔砂壩不同程度的損毀[42]。因此需研究壩體變形較大、材料強(qiáng)度高，抵抗泥石流沖擊性能好的新型攔擋壩。

2.4 攔擋壩的清淤問題

受到地形條件限制，大部分泥石流流域的交通條件極其簡陋，一旦攔擋壩被固體物質(zhì)淤滿后，機(jī)械設(shè)備很難到達(dá)攔擋壩庫區(qū)進(jìn)行清淤工作，從而導(dǎo)致攔擋壩對后續(xù)泥石流失去調(diào)節(jié)作用，影響其防治效益。

2.5 與格柵壩設(shè)計(jì)相關(guān)的問題

格柵壩的種類很多，在我國較常見的主要有梁式格柵壩、梳子壩、樁林等?！赌嗍鳛?zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中對上述格柵壩的設(shè)計(jì)方法僅做了簡要介紹(主要對其開口間距作了相應(yīng)規(guī)定)。因此還需進(jìn)一步研究各種格柵壩的設(shè)計(jì)方法。

同時(shí)從工程實(shí)踐效果看，現(xiàn)有格柵壩在運(yùn)行初期能有分選地將泥石流中的粗顆粒攔截在壩內(nèi)，而危害較小的細(xì)顆?？梢粤飨蛳掠?，但是由于攔截的顆粒直接停積在格柵開口處，易造成開口堵塞，最終使格柵壩失去“攔粗排細(xì)”功能，影響其防治效果[43]。

SNCR系統(tǒng)中的脫硝反應(yīng)發(fā)生在一個(gè)特定的溫度區(qū)間內(nèi)，在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，能提供足夠的能量使脫硝進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。對于以氨作為還原劑的SNCR脫硝反應(yīng)最佳溫度窗口為850℃～1100℃。

3 攔擋壩發(fā)展方向

綜上所述, 由于泥石流攔擋壩存在以上問題，因此，今后攔擋壩的重點(diǎn)發(fā)展方向如下：

3.1 攔擋壩設(shè)計(jì)方法的發(fā)展

目前，我國已建的攔擋壩多為重力攔擋壩，且每級攔擋壩泄流孔的尺寸變化不大，泥石流固相物質(zhì)被整體攔截在壩內(nèi)，降低了攔擋壩的庫容，減少其使用年限。為了增大攔擋壩的攔截能力，陳曉清等提出通過不同開孔的攔擋壩群沿程分級攔截泥石流中的固體顆粒，最大限度地發(fā)揮攔擋壩的攔蓄功能。同時(shí)針對依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定攔擋壩修建級數(shù)與設(shè)計(jì)庫容的問題，陳曉清提出了主河輸移型泥石流防治規(guī)劃設(shè)計(jì)原理，即最大限度利用主河的輸移能力，合理地將泥石流峰值流量分配給攔擋壩削減流量、通過排導(dǎo)工程向主河排泄的流量、以及停淤工程接受的流量，從而確定攔擋壩級數(shù)和修建高度[44]，如在汶川“5·12”地震誘發(fā)的四川綿竹清平鄉(xiāng)小崗劍泥石流的治理工程中，便利用該原理對攔擋壩進(jìn)行了設(shè)計(jì)?；谥骱虞斠颇芰Φ臄r擋壩設(shè)計(jì)方法有望得到廣泛應(yīng)用。

3.2 攔擋壩結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展

為了解決漿砌石修建而成攔擋壩難以抵御泥石流沖擊力的問題，陳曉清等提出了鋼筋混凝土框架+漿砌石壩體式泥石流攔擋壩、預(yù)制鋼筋混凝土箱體組裝式攔擋壩等新型泥石流攔擋結(jié)構(gòu)[45]，王秀麗等提出了一些抗沖擊性能更好的新型攔擋壩，如鋼-混凝土組合式新型攔擋壩、格賓攔擋壩等[46-47]。同時(shí)，瑞士布魯克公司從防治崩塌、滾石的防護(hù)網(wǎng)中研發(fā)了一種柔性網(wǎng)格壩[48]，室內(nèi)模型試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)表明該結(jié)構(gòu)具有良好的攔截固體物質(zhì)能力，且具有良好的抗沖擊能力。如在瑞士Illgraben流域?qū)υ摻Y(jié)構(gòu)(高5 m，寬約10 m，網(wǎng)眼直徑0.3 m，底部距溝床0.5 m)進(jìn)行的現(xiàn)場試驗(yàn)顯示，該結(jié)構(gòu)在當(dāng)年共遭到三場泥石流的考驗(yàn)，7月18日暴發(fā)的第一場泥石流總量達(dá)到19 000 m3，整個(gè)結(jié)構(gòu)被淤滿，隨后8月2日和18日暴發(fā)的兩場總量達(dá)到14 000 m3的泥石流時(shí)，結(jié)構(gòu)并沒有遭到破壞[49-50](圖1)。與傳統(tǒng)的剛性攔擋壩相比，該結(jié)構(gòu)具有安裝簡單，施工周期短，工程費(fèi)用節(jié)省(減少30%～50%)，便于廣泛應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，目前該結(jié)構(gòu)最大可攔截1 000 m3固體物質(zhì)，因此針對一些規(guī)模較小的泥石流，用柔性網(wǎng)格壩替代目前普遍使用的剛性攔擋壩將是不錯(cuò)的選擇。

圖1 柔性格網(wǎng)結(jié)構(gòu)[50]Fig.1 Debris flow flexible barrier

3.3 基于水土分離的泥石流防治理念

針對松散固體物質(zhì)總量特別多的泥石流流域，現(xiàn)有攔擋壩的防治效果甚微。如能通過工程措施在泥石流中上游實(shí)行水土分離，抑制泥石流發(fā)生或降低泥石流規(guī)模，將有效提高下游攔擋壩的防治效果。基于水土分離理念，日本早在上世紀(jì)80年代就發(fā)展了一種水平透水格柵[3](圖2)，同時(shí)也進(jìn)行了相應(yīng)的研究，如Gonda和Kim等通過模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬解釋了泥石流在水平透水格柵停止運(yùn)動的力學(xué)作用機(jī)理[51-52]。類似結(jié)構(gòu)已應(yīng)用于我國四川清平文家溝特大泥石流治理工程中(圖3)，文家溝泥石流的松散固體物質(zhì)主要來自于2008年汶川“5·12”地震誘發(fā)的巨型滑坡堆積體，體積約5.900×107m3，2010年8月12～13日，在強(qiáng)降雨的作用下文家溝在4 h內(nèi)沖出約4.50×106m3固體物質(zhì)，18座攔擋壩被泥石流徹底摧毀[53]，說明單純的攔擋和排泄已不能滿足松散固體物質(zhì)極其豐富的泥石流災(zāi)害防治需求。因此，在文家溝泥石流治理工程中，通過在流域上游修建水平透水格柵和引水隧道，將泥石流形成區(qū)內(nèi)的洪水排走，從而抑制泥石流發(fā)生。工程實(shí)踐表明，泥石流運(yùn)動到水平透水格柵表面后，泥石流漿體迅速透過格柵，流體內(nèi)部孔隙水壓降低，泥石流流速減小甚至停止運(yùn)動，從而有效降低了泥石流規(guī)模。因此基于水土分離的泥石流防治技術(shù)有望在未來得到廣泛應(yīng)用。

圖2 日本的水平透水格柵[3]Fig.2 Debris flow breaker in Japan

圖3 修建于四川省綿竹市文家溝的水平透水格柵Fig.3 Debris flow breaker in Wenjia gully of Mianzhu County，Sichuan Province

3.4 基于物質(zhì)和能量調(diào)控的泥石流減災(zāi)技術(shù)

圖4 魚脊型泥石流水石分離結(jié)構(gòu)Fig.4 Herringbone water-sediment separation structure for debris flow

4 結(jié)論

本文詳細(xì)分析了泥石流攔擋壩的研究成果，以及在工程設(shè)計(jì)中攔擋壩存在的問題，并闡述了攔擋壩的發(fā)展趨勢，得到以下結(jié)論：

在攔擋壩研究現(xiàn)狀方面，目前的研究主要集中在攔擋壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、攔擋壩調(diào)節(jié)泥石流物質(zhì)和能量的效應(yīng)、泥石流對攔擋壩的反作用等方面。

在攔擋壩設(shè)計(jì)方面，存在以下問題：

(1)泥石流流速、流量、沖擊力是攔擋壩設(shè)計(jì)時(shí)需要使用的基本參數(shù)，目前這些參數(shù)的計(jì)算方法已不能滿足日益提高的工程設(shè)計(jì)要求；

(2)在確定攔擋壩修建級數(shù)、設(shè)計(jì)庫容時(shí)主要依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論指導(dǎo)；

(3)在泥石流沖擊作用下，由剛性材料修筑而成的攔擋壩壩體易被破壞；

(4)受到地形限制，壩庫淤滿的攔擋壩難以清淤，影響防治效益；

(5)還需進(jìn)一步研究格柵壩的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)其開口易被分離的粗顆粒堵塞，難以持續(xù)實(shí)現(xiàn)“攔粗排細(xì)”功能。

針對上述問題，今后攔擋壩的發(fā)展方向如下：

(1)應(yīng)用主河輸移型泥石流防治規(guī)劃設(shè)計(jì)原理，解決根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)確定攔擋壩修建級數(shù)、設(shè)計(jì)庫容的問題；

(2)發(fā)展鋼筋混凝土框架+漿砌石壩體式泥石流攔擋壩、預(yù)制鋼筋混凝土箱體組裝式攔擋壩、柔性網(wǎng)格壩等新型泥石流攔擋壩；

(3)攔擋壩群可設(shè)計(jì)成不同開口尺寸，沿程分級攔截泥石流中的固體顆粒，最大限度地發(fā)揮攔擋壩的攔蓄功能；

(4)在泥石流流域中上游實(shí)行水土分離的工程措施，如水平透水格柵等，抑制泥石流發(fā)育或降低泥石流規(guī)模， 發(fā)展基于水土分離的泥石流防治理念；

(5)發(fā)展基于物質(zhì)和能量調(diào)控的泥石流減災(zāi)新技術(shù)。

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Review and trends on debris dam research

XIE Tao1，XU Xiaolin2,CHEN Hongkai1
(1.InstituteofGeotechnicalEngineering,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China;2.CCCCSecondHighwayConsultantsCo.Ltd,Wuhan,Hubei430050,China)

Debris dam has been widely used in debris flow control works, which can reduce the scale of debris flow by retaining solid material of debris flow, and reduce debris flow frequency by stabilizing slope and controlling deep-cutting erosion. This paper analyzes the current research result of debris dam, and debris dam exist the following problems in the engineering design: (1) calculating characteristic parameters which is related to debris dam design. (2) Selecting quantity and design capacity of debris dam. (3) Selecting structural style and dam body material. (4) Solid material in the debris dam cannot be dredged. (5) Design problem related to the open-type dam. Based on the above questions, development trend of debris dam should be as follows: (1) Improving debris dam design and structure type innovation. (2) Prevention and control concept based on soil and water separation of debris flow. (3) The debris flow disaster reduction technology based on material and energy regulation.

debris flow; debris dam; prevention project; development trend

2016-07-16;

2016-08-17

中國博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目(2016M590868)；重慶市博士后科研項(xiàng)目(Xm2015062)；重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(KJ1600510)；2016年重慶高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)計(jì)劃資助項(xiàng)目(CXTDG201602012)

謝 濤(1986-)，男，重慶黔江人，博士，講師，主要從事泥石流防災(zāi)減災(zāi)理論與技術(shù)研究。E-mail：xietao@cqjtu.eud.cn

10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.2017.02.19

P642.23

A

1003-8035(2017)02-0137-09