本发明涉及一种泥石流灾害防治工程，特别是涉及一种河道沟道下游出口堆积扇停淤措施工程，属于水利工程、泥石流拦挡防治工程技术、山地环境治理。
背景技术：
1、山区泥石流灾害防治的主要思想“稳、拦、排、停”中，“停”是指，当泥石流沿着沟道运动至下游缓坡或出口区域后，通过自然堆积扇上采取的逐段拦挡、增阻措施，使其减速淤停。理论上，对于已经起动的泥石流治理而言，无论规划何种因地制宜的泥灾害防治思路与工程措施，最终都需要使泥石流“停”下，才能算作实现灾害防治目标。
2、根据现行《泥石流防治工程设计规范》（tcaghp 021-2018），停淤工程是泥石流防治分项工程之一。停淤工程需选址在河道沟道下游缓坡或出口开阔区域，一般属于小流域出口的堆积扇地带，也即是山区居民活动相对集中地带，可利用空间相对有限。因而，在有限空间内，既不能让泥石流直接冲入堆积扇，又不能过多修筑构筑体占用土地空间或者致使泥石流过度转向，兼顾最大限度利用堆积扇土地空间与最大程度发挥泥石流阻停功能两项目标，是停淤工程尤其是堆积扇停淤工程的首要技术问题。
3、在山地灾害环境治理的长期实践中，早期的岩土措施逐渐显露出与所在环境生态恢复不协调的弊端，尤其是岩土措施不利于山地环境本来因自身生物多样性所具备的生态环境自我恢复功能的发挥，因而开始将生态措施理念引入泥石流防治工程系统。现有各类型生态措施较集中于泥石流“稳”、“排”、“拦”的环境治理工程中，在停淤工程中使用很少。
4、现有技术cn2022106653788公开一种水石分离扩容式泥石流停淤场技术，利用地形沿着泥石流的流动方向依次设置固相拦挡部、一级固液分离扩容部、二级固液分离扩容部、泥沙沉积，针对于泥石流中的固相、液相分别进行固液分离的停淤设计，并针对泥石流的流量进行停淤扩容，实现停淤场容积可调节的目的。该技术方案的缺陷主要在于：其一、设施较多，占用停淤空间；二、生态措施采用梅花桩排布环形石笼内种植有树木，限制了树木本身对环境改造功能的发挥，树木在整个技术方案中的作用更多接近于景观性质。其三、整体为多段走道式布局，若停淤空间长度不足则各段功能不易实现，因而对地形有一定要求。
技术实现思路
1、本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种泥石流堆积扇停淤技术方案，能够将岩土措施与生态措施相整合，在实现有效停淤的同时充分发挥植被对环境的改造修复作用。
2、为实现上述目的，本发明提供一种泥石流堆积扇生态与岩土措施协同停淤系统，其技术方案如下。
3、一种泥石流堆积扇生态与岩土措施协同停淤系统，包括沿泥石流入口流向x布设的岩土措施段、生态岩土组合措施段、生态措施段；
4、所述岩土措施段上游区布置分流墩、下游区布置岩土拦挡网，岩土拦挡网间距排列呈筐形，筐口朝向分流墩；分流墩位于上游区中部，是钢混柱形墩，横截面呈扇形扩展，头部窄于尾部，头部朝向堆积扇入口；呈筐形排列的岩土拦挡网包括三部分，分别位于分流墩后方位与二侧后方位，后方位岩土拦挡网网面朝向分流墩，侧后方位岩土拦挡网网面分别朝向分流墩的两侧分流方向；侧后方位岩土拦挡网的下游端立桩与后方位岩土拦挡网垂直距离d1>0；
5、所述生态岩土组合措施段沿x方向间距布置多排生态拦挡网，每排的生态拦挡网间距排列且前后排错位，各排生态拦挡网的高度沿x方向降低、孔径沿x方向降低减小，床底布置灌草丛；
6、所述岩土拦挡网或生态拦挡网为立桩拉网结构，在立桩间张拉防护网，岩土拦挡网的立桩是钢混桩，生态拦挡网的立桩是乔木；
7、所述生态措施段分散布置灌丛，灌丛间植草。
8、本发明上述泥石流堆积扇生态与岩土措施协同停淤系统将泥石流防治工程措施中的岩土措施与生态措施两大类型加以整合利用，在泥石流运动空间内立体布置。在泥石流地面流动区域，采用灌丛、草本搭配改变地面糙率特征，调节泥石流堆淤动力与流态变化；在泥石流冲击高度空间区域，以堆积扇停淤方向为轴线，采用两种措施独立与交叉相结合的渐变布置方式，逐段挡拦降低泥石流冲击动能，缩减堆淤范围。通过立体布置，提升泥石流堆积扇停淤系统停淤能力与环境自我修复能力。
9、本发明进一步提供上述泥石流堆积扇生态与岩土措施协同停淤系统技术方案的优化方案。以下各优化方案可分别实施，也可以不冲突的前提下同时实施。
10、优化一、对构筑物拦挡高度h设计的优化。系统中的构筑物是对分流墩或岩土拦挡网或生态拦挡网的统称，构筑物拦挡高度h分别是分流墩高度h11、岩土拦挡网防护网高度h12、生态拦挡网防护网高度h21。构筑物的拦挡高度h不小于采用式1模型计算的模型设计值hd。
11、 式1
12、式中，hd－构筑物高度的模型设计值、单位m，ε－构筑物分流应力系数、无量纲，fr－构筑物处泥石流弗劳德数、无量纲；g－重力加速度常数、单位m/s2；其余参数均依堆积扇停淤系统的工程基础数据资料确定，包括：u－构筑物处泥石流流速、单位m/s，φ－泥石流在堆积扇运动时的底部摩擦角、单位°，h－构筑物处泥石流流深、单位m，i－堆积扇自然坡度，单位°。
13、进一步地，在岩土拦挡网或生态拦挡网的hd设计中，泥石流流速u依式2确定。
14、 式2
15、式中，n-1－构筑物处泥石流运动阻力系数、无量纲；其余参数均依堆积扇停淤系统的工程基础数据资料确定，包括：ws－泥石流固体颗粒物浓度、无量纲，d2mm－泥石流全粒径颗分级配曲线中粒径小于2mm的颗粒物质百分含量、%。
16、进一步地，在岩土拦挡网或生态拦挡网的hd设计中，泥石流流深h依式3确定。
17、 式3
18、式中各参数均依堆积扇停淤系统的工程基础数据资料确定，包括：hα－堆积扇入口断面泥石流流深、单位m，lx－构筑物与堆积扇入口断面的垂直距离、单位m，对于岩土拦挡网，lx取值下游端立桩与堆积扇入口断面的距离，l－堆积扇长度、单位m。
19、优化二、对分流墩的优化。分流墩横截面呈盘形凸轮状，头部曲率大于尾部曲率。进一步地，分流墩一般设计为以中心轴线l左右对称，侧边与中心轴线l夹角θ＝15°～35°。
20、优化三、对岩土拦挡网的防护网宽度wn12设计的优化。wn12依式4确定，其中，a112是分流墩尾部弧线弦长。若分流墩尾部为非为左右对称，a112可以取值弧线弦长平均值。
21、 式4
22、优化四、对单排生态拦挡网拦挡高度h21设计的优化。单排生态拦挡网拦挡高度h21依式7确定，单排生态拦挡网防护网总宽度wn21依式8确定。
23、 式7
24、 式8
25、式中，δ－单排设计生态透过率、取值0～1，λ－单排设计总拦挡率、取值0.3～0.5；另依工程基础数据资料确定：hb,i－立桩乔木树种在泥石流重现期i对应的胸径高hb、单位m，wj－生态拦挡网所在水平线的堆积扇宽度、单位m。
26、优化五、对各区段长度与距离分配的优化。岩土措施段长度不小于2/5l、生态岩土组合措施段长度不小于2/5l，分流墩头部最前端距离堆积扇入口断面不小于1/10l。
27、优化六、对生态岩土组合措施段布设过程的优化。由于生态措施与岩土措施的有机稳定结合需要时日，因而生态岩土组合措施段采用分阶段布设：第一阶段，利用原址乔木或移栽乔木或栽种乔木建造初期的生态拦挡网，根据乔木立桩的抗冲抗拔力学性能张拉预设防护网，在每排生态拦挡网前布置辅助防护网，在生态岩土组合措施段床底布置草本占优势的灌草丛，在灌草丛内分散布置消能墩；第二阶段，自灌草丛成熟起，分批移除消能墩，在消能墩原位补植灌草丛，提高灌草丛内灌丛占比；第三阶段，待八成生态拦挡网乔木立桩生长至设计规格起，分批移除辅助防护网，在辅助防护网立桩原位补植灌草丛，在生长至设计规格的乔木立桩间张拉防护网，拆除预设防护网，维持灌草丛以灌丛占优势；辅助防护网高度不小于其后排生态拦挡网防护网高度。
28、本技术中所称现场调查，包括了针对工程所在河道沟道出口堆积扇现场的各种地质勘察、踏勘、测绘、测量工作，以及领域内现有模拟实验、测试实验、观测实验、分析实验，以及历史灾害记录获取，以及相关技术规范，以及有参照借鉴作用的经验方法及数据获取等。由现场调查获取的数据统称为本技术方案的工程基础数据资料。
29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）在堆积扇停淤系统设计中，工程措施的规划容易发生的冲突至少在于：首先，工程措施数量不足，无法对泥石流有效阻停；再者，工程措施布置较多，占用有限停淤空间，降低停淤系统利用效率；最后，相较于其他类型泥石流防治工程区域，停淤场环境生态自然恢复难度更高。立足于此，本发明提供一种岩土工程措施与生态工程措施相整合的，具有层次性与系统性特征的泥石流堆积扇停淤工程系统技术方案。沿泥石流进入堆积扇的运动方向，技术方案逐次安排了岩土措施段、生态岩土组合措施段、生态措施段，三种治理措施区段。在每一区段，综合利用措施类型选择及其结构设计，系统对泥石流依次产生对冲消能并分流削峰、地面增阻并空间分级拦挡、地面增阻停淤的三层阻停功效。系统设计的最终目的是尽可能发挥停淤系统内有限数量构筑措施的不同功能，在满足“停”字防治的前提下，提高堆积扇停淤系统中的生态措施占比，增强系统自然生态恢复能力，延长停淤系统运行服役期限，消除次生灾害隐患。（2）针对停淤系统中各构筑物的拦挡高度设计，本发明提供一种拦挡高度设计方法，是基于泥石流动力学原理，综合考虑泥石流运动特征与堆积扇自然形态两大因素的数学计算模型，具有科学与严谨性。（3）相较于其他类型泥石流防治工程措施，在停淤系统中，由于受停淤空间占比的限制，能够引入的生态工程措施类型与数量均非常有限。本发明为此设计了工程措施的空间布置与动态时间相配合的生态岩土组合措施段营建方法，分为三个基本阶段，前后安排了递进性质的地面增阻改造与空间拦挡布置措施。通过灌草丛物种结构的过程调节、辅助防护网与消能墩的过程性增减等手段的综合运用，在最终完成生态岩土组合措施段布设的同时，保证了区段中岩土措施与生态措施的稳定有机结合。