19 / 2025-03-28 11:15:21

梯级拦砂坝组合模式对泥石流的逐级调控研究

梯级拦砂坝；泥石流；拦砂率；粒度分布

受极端气候与人类工程活动影响，泥石流灾害在世界范围内多发频发，严重威胁山区人民生命财产安全。在流域内沿沟道逐级修建拦砂坝能够有效拦蓄泥石流固体物质和调节颗粒物质组成。然而，梯级拦砂坝数量、坝间距和坝型等设计参数对泥沙物质的拦截效率及颗粒分选功能的影响仍缺乏系统研究。首先基于野外调查提出了实体坝与透过性坝的梯级组合模式，分析了梯级坝组合模式对沟道的冲淤形态特征影响。通过水槽试验，研究了四种开口坝与闭口坝组合的梯级坝系对不同容重泥石流的拦截效率，分析了被拦截泥石流的粒度分布特征。结果表明，梯级坝的拦截效率与泥石流容重呈正相关，达到了45%~85%。泥石流粒度分布参数与拦砂坝数量和细颗粒含量呈负相关，上游的开口坝拦截了更多的粗颗粒，排泄至下游库内的细颗粒被闭口坝拦截。进而提出了综合考虑无量纲坝间距、坝数量和相对开口等参数的梯级拦砂坝的拦砂率计算公式，与以往的拦砂率计算精度相比提升了14%。研究结果有助于山区小流域内梯级拦砂坝系统设计。