砂坝
时间：2020-05-31 作者：网络整理 阅读：
【知识解读】
目前在泥石流防护工程中，大多选择在沟谷中设置拦挡结构进行阻挡，而拦挡结构又以拦砂坝、石笼坝、格栅坝为主。这些结构在实际应用中存在以下不足：
拦砂坝：主要以拦蓄泥沙、石块等固体物质为目的，泄洪、下泄水流效果较差。
石笼坝：具有一定的挡排能力，但是针对规模较大、冲击力较大的泥石流，稳定性较差；且石笼坝前淤积固体物质较多后，对石笼坝的透水能力影响较大。泥石流内的固体物质可能会堵塞石笼坝内孔隙，且清理难度较大。
格栅坝：目前运用较多的结构型式，衍生体较多。可有效拦截固体物质并下泄水流。缺点是泥石流对坝后坝踵掏蚀严重；大规模泥石流爆发情况下，泥石流漫坝或泥石流后随意下泄，掏刷两侧边坡，增加新的物源。泥石流对坝后存在掏蚀，冲击力较大的泥石流可能对坝体稳定造成不利影响。
1.拦沙坝
拦截泥沙以防其下泄危害而建造的坝。在水土流失区，当河沟上游土壤流失物以沙石为主时，洪水期水流将携带大量沙石抬高河床，或外溢掩埋河沟两岸农地。为减少径流中的沙石量和调节雨季洪水流量，在有季节性水流的河沟内，选择口小肚大的部位建坝。通常经数年或10年左右时间即可淤满坝库。这种情况在花岗岩水土流失区最常见。淤满后的坝库即成沙库，平整后加黏土和有机质改良，可开辟做农地。
在沟道中以拦蓄山洪及泥石流中固体物质为主要目的的拦挡建筑物。它是荒溪治理的主要工程措施，坝高一般为3～15m。栏沙坝的作用：（1）拦蓄山洪或泥石流中的泥沙（包括块石），减轻对下游的危害；（2）抬高坝址处的侵蚀基准，减缓坝上游沟床坡降，加宽沟底，减小水深、流速及其冲刷力；（3）坝上游拦蓄的泥沙掩埋滑坡的剪出口，使滑坡体趋于稳定。
世界各国拦沙坝发展的历史是与荒溪治理相联系的。欧洲阿尔卑斯山区国家早在14世纪就曾修建拦沙坝，使荒溪泥石流中的固体物质被拦蓄在坝内，以保证位于荒溪冲积扇上的村庄、道路、教堂等建筑设施的安全。当时限于技术及经济条件，主要采用树木或石料修筑简易的原木拦沙坝、木框装石拦沙坝、干砌石拦沙坝、铁丝石笼拦沙坝。随着水利科学及土木建筑科学的发展，不断涌现出新的坝型，如孔口式拦沙坝、缝隙式拦沙坝、格栅式拦沙坝、栅状拦沙坝、金属缆绳拦沙坝等。日本在17世纪开始兴修防沙坝。中国土石山区及石山区的农民，在开发与利用山区土地资源及水土保持实践中，普遍修建过大量的干砌石拦沙坝，用以拦截泥沙，建设沟道中的农耕地或果园。中国南方山区的农民，为了防止岩屑（如石英砂）及土沙淹埋下游农田，也在沟道中修筑拦沙坝。
2.石笼坝
石笼护岸是为保护江河湖海堤岸免受水流、风浪、海潮侵袭和冲刷所采取的一种工程措施。传统的护岸工艺是抛石或砌石，随着世界对生态环境的重视，技术人员设计出防护和生态相结合的一种结构物，它就是石笼网。石笼是机编钢丝六角网结构，具有柔性、防冲刷性、生态性等优势特点。有资料表明早在中国公元前250年修建著名的都江堰时李冰父子就采用了竹编石笼、杩槎导流、截流，欧洲采用石笼也有100多年历史。因此石笼护岸工艺是可行的。
石笼坡式护岸：将装满石块的蜂巢结构形状的石笼网直接铺护在堤防或滩岸临水坡面，防止水流、风浪的侵蚀、冲刷。这种防护形式顺水流方向布置，断面临水面坡度缓于1:1.0，对水流的影响较小，也不影响航运。
石笼坝式护岸：依托堤防、滩岸修建石笼坝，让水直接冲刷石笼坝，起到导引水流离岸，防止水流、风浪直接侵蚀、冲刷堤岸。这是一种间接性的、有重点的防护形式，
石笼墙式护岸：靠自重稳定，在满足一定的承载能力地基上。将石笼像搭积木似的顺岸设置成一定高度的挡墙结构，具有占地少的优点，常用于河道断面窄，临河侧无滩、又受水流淘刷严重的堤段。
石笼网结构在护岸工程的抗冲刷能力非常强。石笼表面的镀锌PVC包塑工艺，也满足了护岸工程使用年限的条件，石笼内的填充物也解决了工程施工留下的砖块、石块等建筑废弃物二次利用，箱笼内自然存在的空隙还能有帮助自然生态环境的生成作用，因此石笼护岸工艺不仅可行，而且是未来几年或几十年江河湖海堤岸防护必用的一种生态护岸结构
3.格栅坝
格栅坝的特点是拦、排兼备，变实体重力坝的全部拦挡为部分拦挡。格栅坝拦蓄泥石流中的大部分较大固体物质，排走泥沙、细砾和流体中的自由水，使进入坝库的泥石流很快被疏干，达到水土分离。可以减少下泄泥石流的密度、流量和规模，降低下游遭受泥石流危害的程度。确保一定库容，以延长格栅坝的使用年限。与实体重力坝相比，格栅坝具有良好的拦石排水效果，受力条件好且结构简单、施工周期短、工程费用低、利于库坝维护管理，在国内外泥石流防治工程中各种材料的格栅坝逐渐得到应用和迅速发展。
格栅坝最适合于拦蓄含巨石、大漂砾的水石流、稀性泥石流和挟带大量推移质的高含沙洪水，也可布置在粘性泥石流与洪水相间出现的沟道；而不适用于拦蓄崩滑体和间发性粘性泥石流以及细颗粒的泥流、水沙流等泥石流河沟。
格栅坝类型繁多，从受力特性分，有刚性格栅坝和柔性格栅；从结构形状分，有平面型和立体型两种；从建材分，有钢筋混凝土、金属；按结构型式与构造分类，格栅坝包括在实体重力坝上开切口或布置过流格栅而形成的切口坝、缝隙坝、梁式坝、梳齿坝、耙式坝、筛子坝和由杆件系统（立柱、锚索和框架等）组成的格子坝、网格坝和桩林等。
在间歇发生、暴发频率较低的泥石流沟道中下游，或含有巨大漂砾、危害性较大的泥石流沟口，利用“树谷坊”、型钢、钢管桩、钢筋混凝土桩林横断沟道，拦阻泥石流中粗大固体物质和漂木，造成连锁停积，使凶猛的泥石流失去威势和破坏力，从而达到减少泥石流危害的目的。泥石流活动停止后，将淤积物清除，使库内容量恢复，等待阻拦下一次泥石流物质。
4.梳齿坝
梳齿坝作为拦挡措施的一种，具有部分拦挡、挡排结合的特点，可减轻坝体所受水压和冲击力 ，起到调节下泄流体物质 组成的作用，能有效提高库容利用系数，延长坝库使用寿命。梳齿坝相比圬工实体拦挡坝更为经济合理，具有广阔的市场和良好的应用前景。
【跟踪训练】
为了整治长江航道，工程技术人员设计了顺坝、梳齿坝等工程。图1为武汉鹦鹉洲长江大桥附近的“顺坝＋梳齿坝”工程景观图。该顺坝位于江心，顺着水流方向延伸，梳齿坝指垂直于顺坝的多条梳齿状坝体。图2为梳齿坝示意图。据此完成1--3题。
1.图示“顺坝＋梳齿坝”工程的主要功能是提高通航能力，其原理是( )
A.增加流速，提高航速 B.规顺水流，增加水深
C.分隔江面，增加航道 D.增加码头，方便装卸
2.图示坝顶会季节性地露出水面，最可能的原因是( )
A.上游水库季节性蓄水 B.上游沿岸季节性引水
C.河源地区季节性融冰 D.流域降水季节性变化
3.如果将该梳齿坝建在河岸位置，则主要作用是( )
A.作为旅游景点 B.优化鱼类生存环境 C.降低流速、护岸 D.方便船舶停靠
格栅坝，又名格栏坝，是指具有横向或竖向格栏网格，在沟道中拦挡固体物质为主要目的的新型挡拦建筑物，其建筑材料多为石头、金属及混凝土等，坝的形状也多种多样，如缝隙坝、梳齿坝、耙式坝、筛子坝和网格坝和桩林等。据此回答4～5题。
4.格栅坝的主要功能是
A.降低山洪的危害 B.阻挡泥石流
C.防止水土流失 D.减轻风沙危害
5.格栅坝的坝址最适宜选择在
A.顺直河流的狭窄处 B.支沟汇合处的狭窄处
C.河谷弯道的中下段 D.平原开阔河段处
【参考答案及解析】
1.B 题干中指明建坝的主要目的是提高通航能力，建顺坝和梳齿坝让水面变窄，规顺了水流，增加了水深，从而提高通航能力。
2.D 长江流域大部分地区属于亚热带季风气候，降水季节差异大，冬季枯水期水位下降，坝顶可能露出水面。
3.C 如果梳齿坝建在河岸位置，与河岸垂直，也与水流方向垂直，可以起到降低流速、消减河水的冲刷力、保护河岸的作用。故C项正确。这种护岸坝不具有独特的旅游价值，建起来专门作为旅游景点的意义不大，故A选项错误。建坝并不是改善鱼类生存环境的最好方式，也不会为了优化鱼类生存环境而建坝，故B选项错误。船舶停靠码头需要很多综合设施，梳齿坝反而会影响船舶停靠，故D选项错误。
4.B 格栅坝是在沟道中拦挡固体物质为主要目的的新型挡拦建筑物，主要功能是阻挡泥石流，B对；对山洪、水土流失、风沙没有影响。
5.C 为了减少泥石流的冲击造成的破坏，最好选择在河谷弯道的中下段；顺直河流的狭窄处、支沟汇合处的狭窄处、平原开阔河段处河流的冲击力都比较大。
