本實(shí)用新型屬于水土流失防治技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在露天煤礦區(qū)周邊形成大量排土場，并隨開采剝離邊坡日漸高陡，排土場在占用大量土地的同時(shí)也破壞原來地表徑流條件，大量的排棄物料比較松散，吸水、滲透能力強(qiáng)，致使雨水被排土場上的排棄物料吸收、滯留。同時(shí)，排土場的存在阻礙了其基底地下水的蒸發(fā)，影響了地下水的排泄條件，使得基底地下水得到了很好的補(bǔ)充和保存，增高了排土場基底土體內(nèi)的水位。日積月累，新的地下水體在砂土和粘土之間形成軟弱層，降低排土場與基底層的摩擦力，改變地應(yīng)力平衡，惡化排土場基底的承載條件，導(dǎo)致裂縫的大量產(chǎn)生，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)排土場內(nèi)部地裂縫、塌陷漏斗等，邊坡產(chǎn)生裂隙，遇到強(qiáng)降雨便會次生地質(zhì)災(zāi)害。為此，巖土工程、土木工程、生態(tài)工程等相關(guān)學(xué)科提出相應(yīng)手段來治理排土場水土流失。通常使用的措施有完善排水系統(tǒng)(外圍圍堰、排水溝)、覆蓋裂縫、坡腳鎮(zhèn)壓、植樹種草等工程措施、生物措施。在具體實(shí)施過程中，出現(xiàn)部分礦區(qū)由于排土監(jiān)管不到位，排土場工程經(jīng)費(fèi)不足工程造價(jià)高，截排水工程設(shè)計(jì)復(fù)雜等原因，排土場排土基本上以“傾倒-碾壓-挖溝-堆土”粗放排土堆置，以至大多數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)沒有徹底落實(shí)，影響排土場平臺和邊坡穩(wěn)定。

現(xiàn)有治理技術(shù)措施主要存在以下問題：設(shè)計(jì)復(fù)雜，施工難度高；技術(shù)局限性明顯，地區(qū)適應(yīng)性差；工程治理措施與生物措施整合性差，存在二次施工，實(shí)施成本高周期長。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有治理排土場水土流失方法存在設(shè)計(jì)復(fù)雜，施工難度高；技術(shù)局限性明顯，地區(qū)適應(yīng)性差；工程治理措施與生物措施整合性差，存在二次施工，實(shí)施成本高周期長的問題。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)，所述淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)設(shè)置有排土場，所述排土場中心設(shè)有沉砂池和排水管，上游邊緣挖置截水溝和擋水墻，下游平臺邊緣堆置安全車擋和砂石路；排土場設(shè)置自兩側(cè)短邊向中間傾斜且連續(xù)分布若干的集水池，排土場上選種坡面植被，排水管坡面斜管安裝在排土場的破面，排水管橫管的一端與排水管連接，另一端與排水管坡面斜管連接。

進(jìn)一步，所述集水池呈現(xiàn)淺碟型，由串珠狀鞍部連接。

進(jìn)一步，所述沉砂池中心埋設(shè)縱管，集水池全部鋪設(shè)防滲膜土工布，并且與縱管無縫焊接，排水管橫管與縱管連接。

進(jìn)一步，所述縱管與排水管橫管通過鋼結(jié)構(gòu)或混凝土包封結(jié)構(gòu)連接。

本實(shí)用新型提供的淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)，使排土場堆置、坡面平臺設(shè)計(jì)施工、排土場植被重建一體化設(shè)計(jì)施工，具有成本低、適用性強(qiáng)、植被重建效果顯著、操作簡便易行等特點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是施工簡潔，工作人員僅需掌握該技術(shù)的主題思想，按照關(guān)鍵詞操作即可。在實(shí)踐中證明該設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)容易理和操作，基本不存在指標(biāo)遺漏和參數(shù)偏離的情況，能保證按要求落實(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)的完整性。

本發(fā)明提供的淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)，使排土場堆置、坡面平臺設(shè)計(jì)施工、排土場植被重建一體化設(shè)計(jì)施工，具有成本低(表1)、適用性強(qiáng)(在適用地域同傳統(tǒng)治理模式一致)、植被重建效果顯著(表2)、操作簡便易行等特點(diǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是施工簡潔，工作人員僅需掌握該技術(shù)的主題思想，按照關(guān)鍵詞操作即可。在實(shí)踐中證明該設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)容易理和操作，基本不存在指標(biāo)遺漏和參數(shù)偏離的情況，能保證按要求落實(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)的完整性。

表1本發(fā)明與傳統(tǒng)治理模式工程造價(jià)對照表

注：表中，本發(fā)明指“淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)”傳統(tǒng)模式指“傳統(tǒng)“消坡-固化-覆土-種植-灌溉模式”(下表同)。表中工程量按照：外排土場1000米長，20米高邊坡，共4個(gè)臺階，20米寬平盤設(shè)計(jì)，核算治理工程造價(jià)

表2本發(fā)明與傳統(tǒng)治理模式植被重建效果對照表

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、安全車擋；2、砂石路；3、集水池；4、沉砂池；5、排水管；6、擋水墻；7、截水溝；8、坡面植被；9、排水管橫管；10、排水管坡面斜管。

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖1的俯視圖。

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖1的縱剖圖。

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖1的主視圖。

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖1的局部放大圖。

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的平臺截水溝的縱剖圖。

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的圖6的橫剖圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

下面結(jié)合附圖1-7對本實(shí)用新型的應(yīng)用原理作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)由安全車擋1、砂石路2、集水池3、沉砂池4、排水管5、擋水墻6、截水溝7、坡面植被8、排水管橫管9、排水管坡面斜管10組成。

排土場中心設(shè)有沉砂池4和排水管5，上游邊緣挖置截水溝7和擋水墻6，下游平臺邊緣堆置安全車擋1和砂石路2；排土場設(shè)置自兩側(cè)短邊向中間傾斜且連續(xù)分布若干的集水池3，集水池3呈現(xiàn)淺碟型，由串珠狀鞍部連接，沉砂池4中心埋設(shè)縱管，集水池4全部鋪設(shè)防滲膜土工布，并且與縱管無縫焊接，排土場上選種坡面植被8，排水管坡面斜管10安裝在排土場的破面，排水管橫管9的一端與排水管5連接，另一端與排水管坡面斜管10連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例的淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)分為：

坡面降雨防濺擊治理區(qū)，區(qū)域必須依照土壤特性、區(qū)域氣候條件選擇能夠有效減緩坡面水土侵蝕的植物種植方式和組合；坡面降雨防濺擊治理區(qū)，是指整個(gè)排土場坡面，由于坡面的上部、下部的水土侵蝕不同，所以在坡上部主要是種植根系發(fā)達(dá)的灌木類或草本類植物，而下部種植冠幅寬大的草本或者木本植物，從而使得降雨落在葉片表面減輕直接沖擊地面，有效減緩濺移土粒在水平方向和豎直方向的移動。

坡面細(xì)溝侵蝕治理及漫流匯集區(qū)，該區(qū)域應(yīng)區(qū)別濕潤區(qū)和干旱區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過反坡向波浪式擋水壩的曲度調(diào)解坡面徑流的流水和集水量，濕則排干則畜；坡面細(xì)溝侵蝕治理及漫流匯集區(qū)，是指由于降雨在坡面產(chǎn)流形成漫流后，向坡下匯集侵蝕，被沿與等高線斜交挖置的波浪式反坡?lián)跛畨巫钃酰趽跛畨蝺?nèi)種植根孽型植物，坡上水流在淺溝內(nèi)留置供植被生長所需水分。

平臺多段式截水匯集區(qū)，該區(qū)域通過設(shè)置聯(lián)通式截水溝和擋水墻，實(shí)現(xiàn)集截水、蓄水、抽水與擋石、行駛為一體的功能區(qū)組合；平臺多段式截水匯集區(qū)，是指排土場坡面與平臺連接處，挖置1m～1.5m深，5m長，2m寬呈梯形開口(梯形角必須小于90°，根據(jù)土質(zhì)設(shè)計(jì)在60°～75°之間為宜)的截流溝，每2個(gè)相鄰截流溝兩側(cè)短邊自平臺面下沉50cm聯(lián)通鞍部，5個(gè)截水溝為一組，共4個(gè)鞍部，各組之間留寬約15m的平整路面，方便坡面施工與人工監(jiān)測出行，截水溝水平高度基本一致。

平臺淺碟型串珠狀集水區(qū)，該區(qū)域可控制平臺徑流的有序匯集，實(shí)現(xiàn)流水不流土的目的；平臺淺碟型串珠狀集水區(qū)，是指從平臺兩側(cè)向中心挖置集水池，集水池直徑范圍為擋水墻至平臺砂石路邊緣各8m，挖置淺碟型成集水坑，中心集水坑須做底襯防滲膜，形成平臺儲水區(qū)，供灌溉和施工用水。

中心集水池二級溢流設(shè)計(jì)區(qū)，該區(qū)域主要實(shí)現(xiàn)在大面積降水產(chǎn)生洪流時(shí)，使坡面洪水多次沉淀后通過排水溝管溢流到坡下，并對固定的水流通道加以重點(diǎn)防控和監(jiān)測。中心集水池二級溢流設(shè)計(jì)區(qū)是指平臺最低集水池，池內(nèi)做安全防滲處理，自池底深2/3處環(huán)形堆置乙級溢流池，集水池中心高出坑底約1/3池深處設(shè)置溢流泄洪豎管(直徑1m-1.5m)，豎管管口可遮濾網(wǎng)，豎管聯(lián)通埋深在(0.5-1m)處連接排水管橫管，橫管向下傾斜1°，在邊坡表面出露并連接坡面排水管，把洪流輸送到下一個(gè)平臺的截水溝內(nèi)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例的淺碟型串珠狀波浪式排土場截排水系統(tǒng)中：

排土場平臺：平臺設(shè)計(jì)連續(xù)淺碟式集水區(qū)，并從兩側(cè)向中心降低，中心設(shè)有沉砂池和排水管，上游邊緣挖置截水溝和擋水墻，下游平臺邊緣堆置安全車擋和砂石路面。

排土場坡度：根據(jù)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐檢驗(yàn)，如果排土條件允許外排土場邊坡坡度建議在10°-15°，可以喬-灌-草為組合進(jìn)行植被重建；坡度在20°-30°之間，以草本植物為主，適當(dāng)種植低矮喬木實(shí)現(xiàn)景觀重塑；坡度在30°-45°之間不可以種植喬木，應(yīng)以深根系固結(jié)土壤效果良好的草本和灌木為主；如果坡度超過45°，則無法實(shí)現(xiàn)重建植被的良性演替，最終會會出現(xiàn)嚴(yán)重的水土流失災(zāi)害，導(dǎo)致植被重建失敗。

邊坡坡面：邊坡坡面縱向設(shè)置反坡向波浪式擋水壩，在干旱半干旱地區(qū)起到集水作用，在濕潤地區(qū)起到加快匯流作用；距平臺豎向排水管底部1m-2m處(多暴雨地區(qū)橫管易陡)設(shè)置排水管出口，并沿坡面敷設(shè)至坡底截水溝。

排水管可敷設(shè)HDPE鋼帶增強(qiáng)螺旋波紋管，縱管與橫管連接處使用鋼結(jié)構(gòu)，或混凝土包封結(jié)構(gòu)，防治波紋管承插式借口斷裂和橫管承壓損壞，條件允許可設(shè)置備用管道。

平臺標(biāo)高以降雨匯集徑流依次降低標(biāo)高，徑流順序?yàn)椋航厮疁稀⑦吘壖?、中心集水池、沉砂溢流池、溢流排水管?/p>

根據(jù)地區(qū)氣候條件，平臺植被重建物種可以喬灌草相結(jié)合，既注重植被重建也可關(guān)注景觀重塑的效果，但是蒸發(fā)量降水量的地區(qū)慎重植樹，應(yīng)以低矮灌木和草本為重建物種。邊坡須選擇冠幅寬大、枝葉密集、根系發(fā)達(dá)固土效果良好的鄉(xiāng)土草灌品種。

整個(gè)平臺和邊坡設(shè)置人工和自動監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測排土場變形、移位、塌陷等險(xiǎn)情，并有嚴(yán)格的預(yù)警制度和險(xiǎn)情防控方案。

排土場淺碟型串珠狀波浪式截排水工程首先是敷設(shè)排水管道，然后覆土填埋，與橫管相接的豎管出露于平臺面，一般情況下縱管位于該側(cè)平臺幾何中心處；依次向上堆排巖土，敷設(shè)管道，形成不同高度的平臺和邊坡。

根據(jù)排土場標(biāo)高敷設(shè)HDPE鋼帶增強(qiáng)螺旋波紋管橫管，坡度最15‰-20‰；根據(jù)平臺面積建議橫管鋪設(shè)至平臺幾何中心，管道土弧基礎(chǔ)或砂石基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中心角不宜小于12°，采用承插式連接；根據(jù)“管土共同工作理論”，如采用剛性管座基礎(chǔ)將破壞圍土的連續(xù)性，從而引起管壁應(yīng)力的突變，并可能超出管材的極限抗拉強(qiáng)度導(dǎo)致破壞，為了彌補(bǔ)塑料排水管的強(qiáng)度或剛度不足，管道需做混凝土包封結(jié)構(gòu)，本專利中混凝土包封的塑料排水管道，應(yīng)采用全管段連續(xù)包封，目的是為了消除管壁應(yīng)力集中的問題；管道口徑應(yīng)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程2011版》、《雨水管匯水面積F速算表》、《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》選擇管徑大小和平行管數(shù)量，例如：以降雨強(qiáng)度40mm/24h，60min內(nèi)可匯水面積為14ha，用DN1000mm管道排水(加模擬方程)。

邊坡坡面自上而下人工培土依次形成反坡式波浪形擋水壩(壩高約30cm，向坡上傾斜深度約20cm，擋水壩間距在80cm-100cm，(擋水壩彎曲程度與當(dāng)?shù)仄骄杲邓砍烧嚓P(guān)，擋水壩間距與當(dāng)?shù)仄骄杲邓砍上嚓P(guān))，在壩體和傾斜溝內(nèi)撒播根系發(fā)達(dá)的灌草植物種籽(如北方地區(qū)小葉錦雞兒、高加索三葉草等)，此環(huán)節(jié)可與邊坡植被重建同時(shí)進(jìn)行，此設(shè)計(jì)可使干旱地區(qū)坡面蓄水規(guī)模加大(干旱地區(qū)降水少易蓄積)，增強(qiáng)植被存活率，濕潤地區(qū)坡面蓄水規(guī)模減弱(濕潤地區(qū)降水多，波浪式擋水壩增加了坡面層流匯集速度，流向下游，單位時(shí)間和單位面積上土壤浸潤強(qiáng)度降低)，降低坡面侵蝕程度。

邊坡坡面主要選取具有低矮、寬幅、固土特性的3大類植物種植：植株低矮的植物在坡面抗倒伏性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于植株較高的植物，利于成活形成群落；冠幅寬大密集的草本植物(如內(nèi)蒙古地區(qū)的大籽蒿、沙打旺)和根系發(fā)的草灌木(如內(nèi)蒙古地區(qū)的高加索三葉草、小葉錦雞兒等)，冠幅寬大可以有效減緩雨滴對坡面的濺擊作用，減弱坡面泥土顆粒隨雨滴向坡面下游形成更嚴(yán)重的水土侵蝕；根系發(fā)達(dá)的灌草植物可以有效吸儲存收水分，根孽發(fā)達(dá)固土效果優(yōu)良，此類植物可有效減少坡面徑流的流速和流量。

在與邊坡坡腳交線下游3m處，設(shè)置斷面為梯形的截水溝，頂寬2.0m，內(nèi)外坡比均為1：1.5，深約1m～1.5m，5m長；相鄰截流溝兩側(cè)短邊自平臺面下沉50cm，形成聯(lián)通的過水鞍部，5個(gè)截水溝為一組，共4個(gè)鞍部，各組之間留寬約15m的平整路面，方便坡面施工與人工監(jiān)測出行，截水溝水平高度基本一致。

在截水溝下游邊緣堆置高1.5m，寬約2m的擋水墻與截水溝組配套，長約25m。該擋水墻除同時(shí)具有擋水集水，防治邊坡坡體內(nèi)的滾石滾落至平臺引起的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失外，也可以阻擋由暴雨等引發(fā)滑坡時(shí)的隨動部分。

平臺面設(shè)置自兩側(cè)短邊向中間傾斜且連續(xù)分布若干的集水池，集水池呈現(xiàn)淺碟型，由串珠狀鞍部連接，最后平臺徑流匯集到平臺幾何中心的溢流沉砂池，沉砂池中心埋設(shè)縱管，中心集水池全部鋪設(shè)防滲膜土工布，并且與縱管無縫焊接，中心集水池泥水一次澄清，水面上升，超過溢流沉砂池高度后流入沉砂池，沉砂池水面繼續(xù)升高超過縱管后，二次澄清后溢流到排水管道。

平臺面邊緣鋪設(shè)施工道路，道寬12m，路基高50cm，表面呈拱形且以碾壓成型的沙石路面為主，且在降雨后2天內(nèi)非特殊情況下嚴(yán)禁駛?cè)胫匦蛙囕v，防治路面破損，并做定期監(jiān)測和維護(hù)。

根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件和排土場土質(zhì)，在平臺面上選種適宜灌木和禾本科牧草鄉(xiāng)土種，此類植物主要特征是能使坡面迅速復(fù)綠，次生演替迅速成為優(yōu)勢群落，實(shí)現(xiàn)自養(yǎng)性快速演替。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。