格栅坝在泥石流治理工程中的应用

格栅坝在泥石流治理工程中的应用

摘要：一般泥石流都是突然发生的，所以在防治的时候，格栅坝的高稳定性

和材料的消耗，使得泥石流的使用范围比一般的土坝要大得多，但是在现阶段，

我们对泥石流的设计还不够完善。本文根据以往的研究成果和试验结果，对格栅

坝在泥石流防治中的应用进行了总结，并对以往采用的各种参数计算方法进行了

创新。

关键词：格栅坝；泥石流；工程实例

引言

泥石流是一种由于降水（暴雨、冰川、积雪溶化水）在沟谷或山坡上产生的

一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流。泥石流流体浓度介于夹

砂水流和滑动土体之间，其固体物质粒径分布范围很宽、流体性质很不稳定，冲

和淤是其主要危害。

山区地形是确定形成泥石流物体储备和流出特征的重要条件，坡度越陡，山

体越易失稳，泥石流的发生和发展也越快，通常泥石流流域均可分为形成区、流

通区和堆积区。应重点调查、收集、核对其形成特征值，从地形地貌方面判释泥

石流的类型特征和危害作用。

格栅坝由支撑和格栅组成，支撑采用混凝土浇筑而成，而格栅则由废旧钢轨、混凝土梁和废旧钢管组成，它们之间形成了一个紧密的连接，以确保坝体的稳定

性和安全性。两边是体翼的墙体，这样，它的透水性好，稳定性好，而且材料也

比较少，因而它的使用范围也比其它的实体大坝要大得多。此外，与其它实体大

坝相比，一方面格栅坝具有良好的拦蓄作用，能在一定程度上保留较大的砂砾，

将无害化的小型固体排除；第二个特点是：格栅坝可以通过调整其本身的节距，

有选择地拦截和排放，从而调整适当的拦排比，达到均衡；第三项是调整格栅坝

的栅栏，利用雨水冲刷剩余的微粒固体，从而达到净化大坝的目的，延长大坝的

寿命；格栅坝本身具有的孔隙结构，能迅速地排出蓄水量，从而减小了坝顶的扬

压和水压，从而改善了坝体的稳定性；最后，由于其本身的特性，使得其朝着轻型化、组装化的方向发展，从而极大地缩短了建造时间。

一、格栅坝设计步骤

本文结合以往的经验，将格栅坝的设计分成如下步骤：①在进行泥石流控制时，确定工程设计年份等资料；(二)充分了解建设地区的水文情况，尽可能精确地确定设计年份的降雨；(三)按实际淤泥痕迹法或雨洪法，求出施工期间最大固体冲刷量；(四)基于上述最大颗粒冲刷质量，为了确保格栅坝的安全运行，我们需要先估算其库容，然后测量其坝顶高度。此外，我们还需要考虑大坝周围的坡度情况，预测滑坡发生时的水位。最终，我们需要根据计算得出的淤泥深度和坝体高度，来确定格栅坝的泄水口的宽度、高度，以及横梁的间距。最终，我们还需要考虑到沟槽区域的整体特征，来确定支柱、翼墙、横梁的设计要求。(九)结合格栅坝的结构特征、抗洪能力、耐久性、安全性等因素，确定其下层深度；(十)综合考虑格栅坝的下沉深、坝高、结构特征、安全性等因素，确定每一个组成部分的详细参数和规模。

2.1坝体结构设计

2.1.1确定格栅坝坝体高度

为了确定大坝的高度，必须不断地进行试验计算，直至要截留的固体体积比格栅坝的体积要小，才能确定大坝的高度。

2.2.2确定格栅段宽度设计泥深

为了保证安全，在设计溢流段宽度时，必须考虑到施工段的位置、流速、泥深、宽度和方向等多种因素，以确保其与实际流道宽度相匹配。此外，为了减少泥石流对大坝的影响，溢流段的流量也应该比泄洪口的泄洪能力更小。

2.2确定支墩间距

栅栏坝的支柱可以分为两种：带有斜撑的和没有斜撑的。通常情况下，带斜撑的桥柱之间的距离在4.8~6 m米之间，而没有斜撑的桥柱之间的距离通常在

3.6~

4.8 m米之间。然而，由于泥石流的水流压力呈阶梯形分布，并且相对较高，所以为了确保坝体的稳定，必须把桥柱的地基向周围扩展。

2.3横梁设计工况

由于栅栏具有良好的渗水性，而且与网栅的接触面积较小，因此不会产生较

大的静水压，因此，在设计中不必考虑水压的影响。同时，考虑到在适当的区域，存在着总的冲击力和大石头的撞击，因此，我们对横梁的三种情况进行了分析，

一是空仓顶部受到撞击的横梁，二是中、下段没有受到撞击的横梁，三是满载和

半截的下梁。

2.4支墩设计工况

我们在大坝建成后，根据第一次泥石流、小规模泥石流、大规模泥石流等多

种工况，分别针对空库、半库、满库三种情况，并根据有关的地理条件，给出相

应的设计条件。而在相同的条件下，其它的横梁与淤泥中的其他部位的碰撞强度

不同。因此，在进行资料分析时，我们发现，由于撞击力与滑移稳定的位置之间

并无相关关系，而对于倾斜稳定，则是因为上部撞击对桥墩的影响较小。

二、工程实例

1.泥石流概况及基本特征

云南省丽江市永胜县程海镇团山河发育于程海东岸，自东向西径流，于星湖

村委会河南村、河北村交界处汇入程海，流域面积12.18km2，团山河主沟长约

4.39km，中上游沟床平均纵坡10

5.00‰，中下游沟床纵坡平均为48.00‰。团山

河泥石流由来已久，为一条长期活动的泥石流沟，沟口村庄长期饱受其危害，为此，当地水务部门在沟口地带开展过河道整治工作，修建有长约1.65km的双边

护岸堤，虽在一定程度上减轻了泥石流的危害，但由于防治工程的单一和局限，

灾害隐患一直未得到消除。目前团山河中上游地带滑坡及活动性冲沟发育，沟床

堆积物较多，部分支沟岸坡地带分布有较多“祥宁二级公路”修建时形成的弃渣，沟谷内大块石堆积较多，流域内松散固体物源丰富，，在连续降雨或单点暴雨情

况下，具备再次暴发大规模泥石流的条件，主要对沟口河南村、河北村和云南绿