农业百科

拦沙坝

2023-04-15

简介

在有泥石流或山洪暴发的荒溪沟道中修建的高于5米的拦挡建筑物。它的作用是:①拦蓄沙石或泥石流,以减轻其对下游工程、农田、村镇、道路的危害;②抬高坝址沟床的侵蚀基点,减缓坝上游河床比降,减弱山洪冲刷能力;③拦蓄的泥石,对滑坡体运动产生阻力,利于滑坡体稳定。拦沙坝可分为重力坝和拱坝两大类。

重力拦沙坝 依靠坝体自重产生的稳定性而起到拦蓄沙石作用的坝。可分为干砌石坝、浆砌石坝、土石混合坝、木石混合坝、铁丝石笼坝、格栅坝、缝隙坝、大孔石坝等。

浆砌石坝是常用的拦沙坝坝型。坝址应选择在谷口狭窄、两岸基石比较坚固完整的沟段,最好选在基岩外露的沟床处。坝头两岸若有风化层,应予清除并用混凝土砌护。为防止坝基沉陷不均匀而使坝体产生裂缝,可沿坝轴线方向每隔10~15米预留一条2~3厘米宽的构造缝。坝的横断面一般为梯形,断面尺寸根据洪峰流量用堰流公式计算。坝顶可设溢流口,坝体内设排水孔,用以排泄坝前积水或淤积物内渗透水。排水孔布置,横距3~5米,纵距2~3米,孔径15~30厘米。

铁丝石笼坝适用于小荒溪,便于就地取材,修建简单、施工期短,但坝的整体性和稳定性较差,使用期短。坝体由铁丝石笼和堆石组成。可将铁丝作成箱形,尺寸为0.5×1.0×3.0米。箱架用Φ12~15毫米钢筋焊制而成,用10号铅丝编制网孔,网孔6~10厘米。然后在铁丝笼内装石。

当沟道中泥石流挟带的大石块较多时,或发生泥石流危险的沟道内,以采用格栅拦沙坝为宜。它可使水、细粒物质及小块石泄入下游,只把大石块拦蓄在坝上游,此种坝,省工省料,施工进度快,使用期较长。坝体一般用一组钢筋或钢轨、钢管作横梁,固定在用水泥或钢筋水泥作的支墩上。横梁间距可按荒溪中冲积扇上较大的石块尺寸确定,以使小石和泥沙泄入下游,只把大石块拦在坝内。为了增强横梁的强度,在沟宽大于8米的沟谷内,增设混凝土或钢筋混凝土支墩。

拱形拦沙坝 是在沟谷中修筑的向上游弯曲成弧形的拦沙坝,按建筑材料不同,有浆砌石坝、混凝土坝、钢筋混凝土坝等。在沟床及两岸山坡的岩石比较坚硬完整的地形与地质条件下,适于修建拱形拦沙坝。因拱坝上游泥沙压力和山洪、泥石流作用力主要是通过坝体传至两岸岩石,只有一部分通过坝体传到坝基。但由于拱坝受的力以压力为主,断面应力分布均匀,因而可以减少坝体厚度,节省材料,与同高的重力坝相比可节省1/2~1/3石方量。拱坝多采用同圆心、同外半径的圆弧拱,拱圈中心角在110°~120°之间,在沟道狭窄的条件下,中心角不小于80°。坝下游修建消能设施。

坝高的确定,除根据其类型、所用建筑材料决定外,还应综合考虑拦沙效益、工程量、施工期限和消能设施费用等因素。坝愈高,拦沙量愈多,单位土石方工程量的拦淤库容和对坝上游滑坡体的稳定作用均愈大,工程量加大,施工期限愈长,而且过坝山洪的消能设施费用也要随之增大。因而通常拦沙坝的坝高以不超过15米为宜。

拦沙坝的稳定计算和应力计算随坝型不同而异。对于常用的浆砌石重力拦沙坝,除计算一般挡水建筑物所受的作用力之外,还要考虑受到泥石流的冲击力。在拦沙坝未淤满之前,泥石流冲击力是拦沙坝的主要作用力之一。泥石流冲击力的计算式如下:

P=K·ρ·V2c sinα

式中 P为泥石流冲击力(吨/米2);K为泥石流冲击力系数,其值大小决定于沟谷特征,一般为2.5~4.0;ρ为泥石流密度,γc为泥石流容重(吨/米3),g为重力加速度;Vc为泥石流流速(米/秒);α为泥石流流向与坝轴线交角。

英文

sediment storage dam