泥石流动力特征计算

精品文档 1欢迎下载 3 3 2 泥石流的力学特征 1 容重 泥石流静力学特征主要指泥石流体或浆体的容重 含水量 物质组成 流变特征 化学性 质及其静力特征等 在一般地区出于泥石流的突发性 冲击力大等条件所限 难以直接测 得天然泥石流容重 一般采用现场调查试验法进行泥石流容重的测定 即在现场请当地亲 眼看见泥石流暴发的居民多人 在需要测试的沟段 选取有代表性的堆积物搅拌成暴发时 泥石流流体状态 进行样品鉴定 然后分别测出样品的总质量和总体积 求出泥石流流体 容重 在无法取得代表性样品时 根据 规范 中泥石流沟易发程度数量化评分标准 对 某泥石流沟进行泥石流沟易发程度数量化评分 详见表 4 3 按照 规范 中附表 数量 化评分 N 与重度 1 关系 可以得到泥石流的容重 本报告采用后一种方法 查表得到泥石流的容重为 1 68t m3 2 泥石流流速 泥石流的流量是泥石流重要的特征值之一 它不仅反映了泥石流的强度 规模和流体性质 而且决定着防治泥石流工程建筑物的类型 结构和尺寸 因此 泥石流的洪峰流量是泥石 流研究和防治工程中不可缺少的参数 流速 VC 按照铁道部推荐的稀性泥石流的计算公式进行计算 5 0 3 2 11 cC IR na V 式中 a 1 泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数 5 0 1 11 H a R 水力半径 m 2 5m IC 泥石流水力坡度 用沟床纵坡代替 n 1 清水河床糙率系数 泥石流泥沙修正系数 cH c c 泥石流容重 t m3 为 1 68t m3 w 清水容重 t m3 1 0t m3 H 泥石流中固体物质重度 t m3 根据以上计算公式 泥石流的平均流速为 8 28m s 3 泥石流流量 泥石流流量计算 目前主要有两种方法 一是雨洪法 二是形态调查法 雨洪法 假设泥石流与暴雨同频率 且同步发生 先按水文方法计算出断面不同频率下的小流域暴 雨洪峰流量 计算方法查阅四川省水文手册 然后选用堵塞系数 按下式计算泥石流流量 cpc DQQ 1 精品文档 2欢迎下载 式中 c Q 频率为 P 的泥石流洪峰值流量 m3 s p Q 频率为 P 的暴雨洪水设计流量 m3 s 泥石流泥沙修正系数 查 规范 附表 值为 0 71 c 泥石流容重 t m3 为 1 68t m3 w 清水的重度 t m3 为 1 0 H 泥石流中固体物质重度 DC 泥石流堵塞系数 见表 3 8 可查经验表为 1 5 表 3 8 泥石流阵流堵塞系数 DC 值表 堵塞程度严重堵塞中等严重堵塞轻微堵塞无堵塞 Dc 值 2 5 2 5 1 51 5 1 1 1 0 按照雨洪法 利用泥石流流量公式计算所得的泥石流最大流量如下表 表 3 9 所示 表 3 9 雨洪法计算最大流量 沟名 项目 某泥石流沟 流域面积 F km2 35 沟长 L km 11 25 平均坡降 J 222 泥沙修正系数 0 71 设计频率 p 25 暴雨洪峰流量 QP m3 s 87 49 72 54 泥石流峰值流量 Qc m3 s 224 43186 06 形态调查法 在泥石流沟道中选择 2 3 个测流断面 仔细查找泥石流过境后留下的痕迹 然后测量这些 断面上的泥石流流面比降 若不能由泥痕确定 则用沟床比降代替 泥位高度 Hc 或水 力半径 和泥石流过流断面面积等参数 用相应的泥石流流速计算公式 求出平均流速 Vc 后 即用下式求泥石流断面峰值流量 Qc CCC QWV 式中 Qc 泥石流断面峰值流量 m3 s Wc 泥石流过流断面面积 m2 取流通区平均沟道宽 8 m 水力半径为 2 5 m 过流断 面面积为 20 m2 Vc 泥石流断面平均流速 m s 为 8 28m s 用上式计算的泥石流断面峰值流量 Qc 为 165 66 m3 s 4 一次泥石流过程总量计算 一次泥石流总量 Q 可通过计算法和实测法确定 实测法精度高 但因往往不具备测量条件 只是一个粗略的概算 计算法根据泥石流历时 T s 和最大流量 Qc m3 s 按泥石流暴 涨暴落的特点 将其过程线概化成五角形 按下式计算 Q m3 泥石流历时 T 取 1200 s Q 0 264TQc KTQc 精品文档 3欢迎下载 一次泥石流冲出的固体物质总量 QH m3 wH wc H Q Q 根据该公式 在计算频率为 20 年一遇的情况下 某泥石流沟一次泥石流冲出的最大固体物 质总量为 41850m3 在计算频率为 50 年一遇的情况下 一次泥石流冲出的最大固体物质总 量为 50480m3 5 泥石流整体冲压力 泥石流冲击力是泥石流防治工程设计的重要参数 采用规范推荐的泥石流体整体冲压力计算公式 g a Vc c sin 2 式中 泥石流整体冲压力 c 泥石流容重 1 68t m3 c V 泥石流流速 8 28m s a 建筑物受力面与泥石流冲击压力方向的夹角 取 90o G 重力加速度 建筑物形状系数 圆形建筑物取 1 0 矩形建筑物取 1 33 方形建筑物取 1 47 本 次建筑物主要以矩形为主 取 1 33 通过该公式的计算 泥石流的整体冲压力约 15 64 104Pa 6 泥石流体中大石块的最大流速 按照规范 用以下经验公式计算 5 0 max daVs 式中 Vs 泥石流中大石块的移动速度 m s 全面考虑摩擦系数 泥石流容重 石块比重 石块形状系数 沟床比降等因素的参 数 3 5 4 5 平均 4 0 dmax 泥石流堆积物中最大石块粒径 m 为 2 5m 通过计算 泥石流大石块的最大速度为 6 32m s 7 泥石流中石块冲击力 泥石流中石块冲击力的计算参照以下公式 吴积善 泥石流及其综合治理 1993 12 sin dC Q PV CC AAA 式中 Pd 为泥石流中石块的冲击力 Pa 动能折减系数 对于圆端正面撞击 采用 0 3 Vc 泥石流平均流速 m s 为 8 28m s Q 石块质量 kg 按最大粒径 2 5m 来算 受力面与泥石流冲击力方向的夹角 取 90 C1 C2 巨石及拦挡圬工的弹性变形系数 C1 C2 0 005 根据该公式 泥石流中石块的冲击力为 14 35Kpa 精品文档 4欢迎下载 8 泥石流最大冲起高度与爬高 泥石流最大冲起高度 H 根据规范推荐公式为 g V H c 2 2 由于泥石流在爬高过程中受到沟床阻力的影响其爬高 H 为 g V g bV H cc 22 8 0 2 式中 b 为迎面坡的函数 通过计算 泥石流的最大冲起高度为 3 5m 爬高为 2 8m 根据以上的计算 将泥石流各动力参数的计算结果汇总于表 3 11 表 3 11 泥石流动力学参数计算结果 参数结果参数结果 泥石流平均流速 m s 8 28 泥石流断面设计流量 形态调查法 m3 s 229 46 大石块运动速度 m s 6 32 20 年一遇清水洪峰流量 雨洪法 m3 s 72 54 容重 t m3 1 68 20 年一遇泥石流洪峰流量 雨洪法 m3 s 186 06 泥石流中石块冲 击力 Kpa 14 35 20 年一遇一次泥石流可能最大冲出 量 雨洪法 m3 41850 泥石流整体冲压 力 Pa 15 64 104 50 年一遇清水洪峰流量 雨洪法 m3 s 87 49 爬高 m 2 8 50 年一遇泥石流洪峰流量 雨洪法 m3 s 224 43 最大冲起高度 m 3 5 50 年一遇一次泥石流可能最大冲出 量 雨洪法 m3 50480 3 泥石流动力学参数计算 A 流速计算 据勘查所得泥石流流体水力半径 纵坡 沟床糙率及重度等参数计算 也 可按泥石流的性质和所在地域 选择适合的地区性经验公式计算 泥石流流速是决定泥石流动力学性质的最重要参数之一 目前泥石流流速计算公式为半经 验或经验公式 概括起来一般分为稀性泥石流流速计算公式 粘性泥石流计算公式和根据 泥石流中大石块运动速度推算泥石流流速等三种办法 a 稀性泥石流流速计算公式 VC 1 a n 1 R 3 2 IC 2 1 2 2 1 式中 精品文档 5欢迎下载 VC 泥石流断面平均流速 m s 1 a 1 H 1 1 2 泥石流中由含沙量变化而引起的流速修正系数 查表 2 3 1 R 水力半径 m 一般可用平均水深 H m 代替 IC 泥石流水力坡度 一般可用沟床纵坡代替 n 1 清水河床糙率系数 查当地水文手册或查铁路桥渡勘测设计规范 TBJ17 86 表 2 2 1 泥石流河道河床清水糙率表 河段特征河床物质组成及形态沟岸状况 1 n 砂 土质河床 河底平 顺 沟床纵坡 30 平顺的土岸或人工堤防 沟岸山坡 坡度 120 崩 坡积物或岩质沟岸 沟岸山坡 坡度 320 坍塌很发育 有明显 堵塞痕迹 25 15 35 人工堤防强制弯曲者35 30 40 砂 园砾石河床 边滩 沙州犬牙交错有矾石或丁坝挑流者30 25 35 参差不齐的卵石 园石河岸 或长 中密灌丛的河岸 25 20 30 卵石 园石河床 河底 起不平 或长有水生植 物的沟床 参差不齐的岩岸 或长灌木丛生的 河岸 20 15 25 参差不齐的岩岸 或长灌木丛生的 河岸 15 12 20 山区峡谷 河段 弯 曲河段 阻塞的复 式断面河 段 卵石 块石 大漂石河 床 石梁 跌水 孤石 交错 或水生植物稠密 阻水严重的沟床 0 两岸时有岩咀突出 很不平顺 形 成强烈斜流 回水 死水的河岸 12 10 15 b 粘性泥石流流速计算公式 2 1 3 2 1 cc c c IH n V c n 粘性泥石流的河床糙率 用内插法由表 2 2 2 查得 精品文档 6欢迎下载 表 2 2 2 粘性泥石流河床糙率 c n 糙率值 序号 泥石流体特征沟床状况 c n c n 1 1 流体呈整体运动 石块粒径大小 悬殊 一般在 30 50cm 2 5m 粒径的石块约占 20 龙头由大 石块组成 在弯道或河床展宽处 易停积 后续流可超越而过 龙 头流速小于龙身流速 堆积呈垄 岗状 河床极粗糙 沟内有巨石和 挟带的树木堆积 多弯道和 大跌水 沟内不能通行 人 迹罕见 沟床流通段纵坡在 100 150 阻力特征属 高阻型 平均值 0 270 c H 2m 时 0 445 3 57 2 25 2 流体呈整体运动 石块较大 一 般石块粒径 20 30cm 含少量粒 径 2 3m 的大石块 流体搅拌较 为均匀 龙头紊动强烈 有黑色 烟雾及火花 龙头和龙身流速基 本一致 停积后呈垄岗状堆积 河床比较粗糙 凹凸不平 石块较多 有弯道 跌水 沟床流通段纵坡 70 100 阻力特征属高 阻型 c H 1 5m 时 平均 0 040 c H 1 5m 时 0 050 0 100 平均 0 067 20 30 25 10 20 15 3 流体搅拌十分均匀 石块粒径一 般在 10cm 左右 挟有个别 2 3m 的大石块 龙头和龙身物质组成 差别不大 在运动过程中龙头紊 动十分强烈 浪花飞溅 停积后 浆体与石块不分离 向四周扩散 呈叶片状 沟床较稳定 河床物质较均 匀 粒径 10cm 左右 受洪水 冲刷沟底不平而且粗糙 流 水沟两侧较平顺 但干而粗 糙 流通段沟底纵坡 55 70 阻力特征属中 阻型或高阻型 0 1m c H 0 5m 0 043 0 5m c H 2 0m 0 077 2 0m c H 4 0m 0 100 23 13 10 4 流体搅拌十分均匀 石块粒径一 般在 10cm 左右 挟有个别 2 3m 的大石块 龙头和龙身物质组成 差别不大 在运动过程中龙头紊 动十分强烈 浪花飞溅 停积后 浆体与石块不分离 向四周扩散 呈叶片状 泥石流铺床后原河床粘附 层泥浆体 使干而粗糙的河 床变得光滑平顺 利于泥石 流体运动 阻力特征属低阻 型 0 1 c H 0 5m 0 022 0 0 c H 2 0m 0 033 2 0 c H 4 0m 0 050 46 26 20 c 泥石流中石块运动速度推算泥石流流速计算公式 在缺乏大量实验数据和实测数据阶情况下 为便于以堆积后的泥石流冲出物最大粒径大体 推求石块运动速度推算泥石流流速的经验公式 Vs k d max 2 2 2 精品文档 7欢迎下载 式中 s V 泥石流中大石块的移动速度推算泥石流流速 m s max d 泥石流堆积物中最大石块的粒径 m k 全面考虑的摩擦系数 泥石流重度 石块密度 石块形状系数 沟床比降等因素 变化范围 3 5 5 5 B 流量计算 泥石流流量可采用形态调查法 据泥痕勘测所得的过流断面面积乘以流速 或雨洪法 按暴雨洪水流量乘以泥石流修正系数 确定 暴雨小径流的地区性经验公式较 多 暴雨洪水流量应采用适合当地的经验公式计算 a 形态调查法 在泥石流沟道中选择 2 3 个有代表性的过流断面 查找泥石流过境后留下的痕迹 然后确 定泥位 最后测量这些断面上的泥石流流面比降 若不能由痕迹确定 则用沟床比降代替 泥位高度 HC 或水力半径 和泥石流过流断面面积等参数 用相应的泥石流流速计算公式 求出断面平均流速 VC 后 即可用下式求泥石流断面峰值流量 QC QC WC VC 2 2 3 式中 WC 泥石流过流断面面积 m2 VC 泥石流断面平均流速 m s 雨洪法 假设泥石流与暴雨同频率 且同步发生 计算断面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流 流量的前题下建立的计算方法 其计算步骤是先按水文方法计算出断面不同频率下的小流 域暴雨洪峰流量 计算方法查阅水文手册 然后选用泥石流重度和堵塞系数 按式 I 2 计 算泥石流流量 QC 1 十 QP DC 2 2 4 式中 QC 频率为 P 的泥石流洪峰值流量 m3 s QP 频率为 P 的暴雨洪水设计流量 m3 s 根据各省水文手册中给出的计算公式计算 或用下式 QB 0 278 r i F 计算 式中 r 按小时平均雨强 毫米 小时 设计 用实测最大小时雨强校核 iB 产水系数 植被具有保水功能 降雨后入渗少 产水系数与雨强的大小和植 被的多少呈正变 与松散土层的厚度呈反变 一般产水系数 i 0 3 0 8 泥百流地区多 在 0 6 以下为宜 产沙系数则相反 它与植被的多少呈反变 与雨强的大小和松散土层的 厚度呈正变 一般产沙系数 is 0 3 0 8 F 流域面积 平方公里 1 十 泥石流中由含沙量变化而引起的流量修正系数 查表 2 3 1 式中 C W H c 2 2 5 C 泥石流重度 t m3 精品文档 8欢迎下载 W 清水的重度 t m3 H 泥石流中固体物质比重 t m3 DC 泥石流堵塞系数 可查经验表 2 2 3 表 2 2 3 泥石流堵塞系数 Dc 值 堵塞程度 特 征堵塞系数 Dc 严重 河槽弯曲 河段宽窄不均 卡口 陡坎多 大部分支沟交 汇角度大 形成区集中 物质组成粘性大 稠度高 沟槽堵塞 严重 阵流间隔时间长 2 5 中等 沟槽较顺直 沟段宽窄较均匀 陡坎 卡口不多 主支沟 交角多小于 60 形成区不太集中 河床堵塞情况一般 流体 多呈稠浆 稀粥状 1 5 2 5 轻微 沟槽顺直均匀 主支沟交汇角小 基本无卡口 陡坎 形 成区分散 物质组成粘度小 阵流的间隔时间短而少 1 1 1 5 无 1 0 一次泥石流过程总量计算 一次泥石流总量 Q 可通过计算法和实测法确定 实测法精度高 但因往往不具备测量条件 只是一个粗略的概算 计算法根据泥石流历时 T s 和最大流量 Qc m3 s 按泥石流暴 涨暴落的特点 将其过程线概化成五角形 按式 I 6 计 Q 0 264TQc K TQc 2 2 6 式中 K 值的变化随流域面积 F 的大小而变化 当 F 100 km2 时 K 0 0 0252 泥石流体中的固体物质流量 QH m3 QH Q C W H W 2 2 7 C 冲击力计算 可用附录 I 中公式计算泥石流整体冲击力 泥石流中大石块冲击力 泥 石流中大石块冲击力的计算方法较多 计算结果可信度较低 a 泥石流体整体冲击压力计算公式 F c g Vc2 sin 2 2 8 式中 F 泥石流体整体冲击压力 Pa g 重力加速度 m s2 取 g 9 8m s2 建筑物受力面与泥石流冲击力方向的夹角 建筑物形状系数 圆形建筑物 1 0 矩形建筑物 1 33 方形建筑物 1 47 D 弯道超高与冲高计算 泥石流流动在弯曲沟道外侧产生的超高值和泥石流正面遇阻的 冲起高度 精品文档 9欢迎下载 a 泥石流的弯道超高 由于泥石流流速快 惯性大 故在弯道凹岸处有比水流更加显著的弯道超高现象 根据弯道泥面横比降动力平衡条件 推导出计算弯道超高的公式 1 2 2 lg3 2 R R g V h c 2 2 9 式中 h 弯道超高 m R2 凹岸曲率半径 m R1 凸岸曲率半径 m b 泥石流最大冲起高度 g V H c 2 2 2 2 10 c 泥石流在爬高过程中由于受到沟床阻力的影响 其爬高 H g V g bV H cc 22 8 0 2 2 2 11 4 泥石流的形成区 流通区和堆积区测绘 a 工程治理区实测剖面至少按一纵三横控制 b 重点区应有 1 3 个探槽或探坑 井 控制 5 对各类防治工程提供以下主要设计参数 1 各类拦挡坝 覆盖层和基岩的重度 承载力标准值 抗剪强度 基面摩擦系数 泥石 流的性质与类型 发生频次 泥石流体的重度和物质组成 泥石流体的流速 流量和设计 暴雨洪水频率 泥石流回淤坡度和固体物质颗粒成分 沟床清水冲刷线 2 其它工程 桩林着重于其锚固段基岩深度 风化程度和力学性质 排导槽 渡槽着重 于泥石流运动的最小坡度 冲击力 弯道超高和冲高 导流堤 护岸堤和防冲墩着重于基 岩的埋藏深度和性质 泥石流冲击力和弯道超高 墙背摩擦角 停淤场着重于淤积总量 淤积总高度和分期淤积高度 2 泥石流流体重度 c 的确定 泥石流流体重度 c 的确定 目前测试手段还不能解决 因此暂时的替代办法有 1 根据数量化评分法确定重度 根据数量化评分 N 建立与重度 c 的线性关系 制成备查表直接查找 参见表 2 3 1 2 现场仿制 可靠性很难保证 精品文档 10欢迎下载 现场请当地曾亲眼看见过该沟泥石流暴发的老居民多人次 在需要测试的沟段 选取有代 表性的堆积物搅拌成暴发时的泥石流流体状态 进行样品仿制 然后分别测出样品的总质 量和总体积 按下式求出泥石流流体重度 c V Gc 2 3 1 式中 c 泥石流流体重度 t m3 c G 样品的总质量 t V 样品的总体积 m3 3 现场评估 在泥石流沟现场 请多人次当地亲自目睹过该沟泥石流暴发或受过灾害的村民 描述泥石 流流体特征和流体运动状况 然后按表 2 3 2 的特征确定泥石流流体重度 表 2 3 2 泥石流流体稠度特征表 稠度特征 稀浆状稠浆状稀粥状稠粥状 重度 c t m3 1 20 1 401 40 1 601 60 1 801 80 2 30 表 2 3 1 数量化评分 N 与重度 1 关系对照表 h 2 65 2 70 评 分 重度 c t m 3 1 1 a 评 分 重度 c t m 3 1 1 a 评 分 重度 c t m 3 1 1 a 44 1 30 0 1 223 1 214 0 794 0 79673 1 50 2 1 459 1 419 0 672 0 685 102 1 70 3 1 765 1 705 0 575 0 587 45 1 30 7 1 231 1 220 0 788 0 792 74 1 50 9 1 467 1 427 0 669 0 681 103 1 71 0 1 778 1 717 0 569 0 584 46 1 31 4 1 239 1 226 0 782 0 788 75 1 51 6 1 475 1 436 0 665 0 678 104 1 71 7 1 791 1 729 0 567 0 580 47 1 32 1 1 247 1 233 0 777 0 784 76 1 52 3 1 483 1 444 0 662 0 674 105 1 72 4 1 804 1 742 0 565 0 577 48 1 32 8 1 256 1 239 0 771 0 779 77 1 53 0 1 492 1 453 0 659 0 671 106 1 73 1 1 817 1 754 0 562 0 576 49 1 33 5 1 264 1 245 0 767 0 776 78 1 53 7 1 500 1 462 0 656 0 667 107 1 73 8 1 830 1 767 0 559 0 571 50 1 34 2 1 272 1 252 0 762 0 772 79 1 54 4 1 508 1 471 0 653 0 664 108 1 74 5 1 842 1 780 0 556 0 568 51 1 34 9 1 280 1 258 0 758 0 767 80 1 55 1 1 516 1 480 0 650 0 660 109 1 75 2 1 855 1 793 0 553 0 564 52 1 35 6 1 288 1 265 0 753 0 763 81 1 55 8 1 524 1 489 0 647 0 657 110 1 75 9 1 868 1 807 0 550 0 561 精品文档 11欢迎下载 53 1 36 3 1 296 1 272 0 749 0 759 82 1 56 5 1 532 1 498 0 644 0 653 111 1 76 6 1 881 1 820 0 548 0 558 54 1 37 0 1 304 1 278 0 744 0 756 83 1 57 2 1 540 1 507 0 641 0 650 112 1 77 2 1 894 1 832 0 545 0 555 55 1 37 7 1 313 1 285 0 739 0 752 84 1 57 9 1 549 1 517 0 638 0 646 113 1 77 9 1 907 1 846 0 542 0 552 56 1 38 4 1 321 1 292 0 735 0 748 85 1 58 6 1 557 1 514 0 636 0 647 114 1 78 6 1 919 1 860 0 539 0 549 57 1 39 1 1 329 1 299 0 731 0 744 86 1 59 3 1 565 1 536 0 633 0 639 115 1 79 3 1 932 1 874 0 537 0 546 58 1 39 8 1 337 1 306 0 727 0 740 87 1 60 0 1 577 1 545 0 629 0 636 116 1 80 0 1 945 1 889 0 534 0 542 59 1 40 5 1 345 1 312 0 723 0 737 88 1 60 7 1 586 1 555 0 626 0 633 117 1 84 3 2 208 1 984 0 488 0 523 60 1 41 2 1 353 1 320 0 719 0 733 89 1 61 4 1 599 1 565 0 622 0 629 118 1 88 6 2 471 2 088 0 452 0 504 61 1 41 9 1 361 1 327 0 715 0 729 90 1 62 1 1 611 1 576 0 618 0 626 119 1 92 9 2 735 2 204 0 423 0 485 62 1 42 6 1 370 1 334 0 711 0 725 91 1 62 8 1 624 1 586 0 614 0 622 120 1 97 1 2 998 2 332 0 399 0 466 63 1 43 3 1 378 1 342 0 707 0 721 92 1 63 4 1 637 1 595 0 610 0 620 121 2 01 4 3 216 2 478 0 381 0 448 64 1 44 0 1 386 1 349 0 704 0 717 93 1 64 1 1 650 1 605 0 606 0 616 122 2 05 7 3 524 2 644 0 361 0 429 65 1 44 7 1 394 1 357 0 699 0 714 94 1 64 8 1 663 1 616 0 602 0 613 123 2 10 0 3 788 2 833 0 345 0 410 66 1 45 3 1 402 1 363 0 696 0 711 95 1 65 5 1 676 1 627 0 599 0 609 124 2 14 3 4 051 3 052 0 332 0 391 67 1 46 0 1 410 1 371 0 692 0 707 96 1 66 2 1 688 1 638 0 595 0 606 125 2 18 6 4 314 3 307 0 320 0 372 68 1 46 7 1 418 1 379 0 689 0 703 97 1 66 9 1 701 1 649 0 592 0 603 126 2 22 9 4 577 3 609 0 309 0 353 69 1 47 4 1 426 1 387 0 685 0 699 98 1 67 6 1 714 1 660 0 588 0 599 127 2 27 1 4 840 3 963 0 299 0 333 70 1 48 1 1 435 1 395 0 682 0 695 99 1 68 3 1 727 1 672 0 586 0 596 128 2 31 4 5 104 4 404 0 290 0 313 71 1 48 8 1 443 1 403 0 678 0 692 100 1 69 0 1 740 1 683 0 581 0 593 129 2 35 7 5 367 4 956 0 282 0 293 72 1 49 5 1 451 1 411 0 675 0 688 101 1 69 7 1 753 1 695 0 578 0 590 130 2 40 0 5 630 5 667 0 275 0 271 注 为泥石流中含沙量的修正好系数 3 泥沙级配取样分析 1 体积法 在需要试验的沟段 选择有代表性的试验点 取样坑的边长取 2 3 倍最大粒径 深取 精品文档 12欢迎下载 1 2 个最大粒径 清除表层杂质 取出其全部土 砂 石 从中挑出粒径大于 200mm 以上 的石块单个分别称重 其余按粒径分别按 200 150mm 150 100mm 100 50mm 50 20mm 20mm 以下分成若干级 每级分组称重 计算分组粒径 并绘制颗粒级配曲线 按粒径与重量关系的理论公式 D cm 8 91 3 G kg 2 3 2 求算泥砂粒径 也可以直接查表 然后求得所需特征值 2 方格网法 在取样地段 选出代表性沟段画出 100 个 1m 1m 的小方格 取每个小方格交点上的一石块 剔除个别大孤石 来作统计 量取每个石块的三轴向尺寸 长 宽 高 计算三边尺寸 的几何均值 3 Lbhdcp 或算术平均值 3 hbL dcp 作为该石块的平均直径 然后 按粒径大小分成若干个粒径组 称出各粒径组的质量与总质量之比 绘制颗粒级配曲线 求算颗粒级配曲线并求得所需特征值 取泥石流浆体 使用标准粘度计或旋转粘度计和泥浆静切力计测试 1 形态调查法 形态调查法指根据沟床内以往发生过的泥石流痕迹 测量泥位高和过流断面面积 计 算平均流速和流量 再根据其发生的日期 确定其经验频率 推算设计流量的方法 这种 方法在无或少资料区经常采用 在有资料区也是作为相互效核验证的主要方法 其流量计 算式和经验频率计算式如下 Qc Uc 式中 Qc 为调查断面的泥石流流量 米 3 秒 Uc 为通过查断面的泥石流平均流速 米 秒 为调查断面的过程面积 米 2 P ni n 1 100 这个式子在这里起什么作用 式中 P 为本次泥石流出现的经验频率 n 为调查期的总年数 ni 为 n 年中按泥石流流量 大小排列所得到的本次泥石流的序号 在有比较清晰泥痕和比较好断面的情况下 这种方法的计算结果是最可靠的 2 配方法 配方法是在清水流量中配上土体含量 使其成为泥石流流量的方法 但需假定土 体是在水体产流和汇流过程中通过冲刷同步加入 泥石流的频率和洪水的频率一致 洪水 全部变成泥石流 这种方法的计算步骤是 先按水文方法计算出断面的不同频率的小流域 暴雨洪峰流量 再根据不同情况计算泥石流流量 1 不考虑泥石流土体的天然含水量 其计算公式如下 QC 1 c Qw c c w s c 式中 Qw 为某一频率的暴雨洪峰设计流量 米 3 秒 Qc 为 Qw 同频率的泥石流流量 米 3 秒 为泥石流流量增加系数 rc 为泥石流体容重 克 厘米 3 吨 米 3 Yw 为清水容 重 克 厘米 3 吨 米 3 Ys 为土体实体容重 克 厘米 3 吨 米 3 2 考虑泥石流土体的天然含水量 其计算公式为 精品文档 13欢迎下载 QC 1 c Qw c c 1 s 1 Pw c 1 s Pw 式中 c 为考虑泥石流土体的天然含水量的流量增加系数 Pw 为泥石流土体的天 然含水量 其它符号同前 3 考虑堵塞 其计算公式为 QC 1 c QwDw QC 1 c QwDw 式中 D 为泥石流堵塞系数 其它符号同前 3 地区性经验公式 前人根据对某一地区泥石流流量观测资料的统计分析 建立了一些地区经验性公 式 这些公式大多也是在配方法的基础上建立起来的 适合于该地区同类型泥石流沟的泥 石流流量计算 也可作为类似地区的参考 4 实测法 在经常暴发泥石流的沟谷 对泥石流流量进行实地观测 同时进行雨量观测 利 用流量与降雨的关系 并以降雨的频率作为这次泥石流出现的频率进行统计分析 来求算 设计泥石流流量 但是 这些间接计算方法都不能算是可靠的 也不能推广到各种类型的泥石流和 各个泥石流形成流域中 因此 在选用这些公式时 应当考虑不同地区 不同类型 不同 性质的泥石流特点 其计算结果与现场调查和历史资料进行比较 然后确定应选用的数据 精品文档 14欢迎下载 泥石流及其综合治理泥石流及其综合治理 1 流量 泥石流峰值流量是泥石流重要的特征值之一 它不仅反映了泥石流的强度 规程和流体的性质 而且决定着防治泥石流工程建筑物的类型 结构和尺 寸 因此 泥石流峰值流量是泥石流研究和防治工程中不可缺少的参数 故引 起国内外泥石流专家所关注 本世纪 50 年代我国大量采用苏联学者的计算方法 以适应公路和铁路建设的迫切需要 当时一般采用配方法和形态调查法进行峰 值流量的估算 但这些方法之间误差很大 通过修改参比改进了一些 但其计 算结果偏差仍顾大 确定泥石流最大流量 Qc 最可靠的方法是直接测量自然界里奔流着的泥 石流或泥石流遗留的痕迹 可是这样确定泥石流最大流量时 首先 要确定泥 石流最高泥位时的断面面积和相应的平均流速 断面与流速的测定又受泥石流 频率的影响 要取得其参数比较困难 配方法 配方法 此法根据泥石流体中水和固体物质的比例 用在一定设计标准下可能出现 的洪水流量加上按比例所需的团体物质体积配合而成的泥石流流量 此法的基 木表达式为 Qc Qb 1 1 Qc 为泥石流流量 Qb 为清水设计流量 为泥石流修正系数 C B H C C为泥石流容重 B为水的容重 H泥石流中泥沙比重 配方法是目前泥石流流量计算的基本方法 采用配方法进行泥石流流量计 算 对于稀性泥石流来说 与实际结果差别不大 对于粘性泥石流来说 特别 是塑性泥石流 推求值远小于实测值 因此国内外许多学者都在配方法的基础 上 再乘上一个系数 来表示某种原因而引起的站性泥石流流量的增值 1 1 考虑补给沙石体含水量的配方法 考虑补给沙石体含水量的配方法 Qc Qb 1 十 P 2 式中 P 为考虑补给固体物质含水量的泥石流流量修正系致 P 1 CVB CVB 1 CVB CVB H C H 1 为泥石流补给区中固体物质的体积比原始水量或天然含水量 可以实测 也可以采用当地水文气象站资料 该法是假定在给定的设计容重下 水在形成泥石流的过程中起决定性的作 用 因此 其缺点未能考虑到固体物质的补给规律以及泥石流形成过程中水和 固体物质遭遇的情况 所以计算结果偏小 但此法比式 1 要精确 因为式 2 不仅考虑了固体的补给量 而旦还考虑了补给沙石体中的水的含量 2 2 考虑堵塞条件下的配力法 考虑堵塞条件下的配力法 泥石流在通过卡口 急弯 纵坡突然变缓的情况下的沟段 常常发生泥石 流停积堵塞 加积增大而又开始流动 成为泥石流流量增大的重要原因 一殷 表达式为 精品文档 15欢迎下载 Qc QB 1 q 式中 q 为泥石流堵塞系数 其值为 l 一 3 0 其中微弱堵塞 1 1 4 一 殷堵塞 1 5 一 1 9 较严重堵塞 2 0 一 2 5 严重堵塞 2 6 3 0 据云南东川大白泥沟 1960 1952 年观测资料的分析 求得帖性泥石流的堵 塞修正系数 q 与堵塞时间 t 的经验关系 q O 87t0 24 式中 t 为堵塞时间 即阵性泥石流之间的断流时间 根据上述资队求得泥石流堵塞系数 q 与产生泥石流流量 Qc 的经验关系为 q 5 8 Qc0 21 适用于粘性阵流 关于泥石流堵塞现象的成因很多 它与泥石流浆体的性质 组成 规模和 固体物质来源的方式及数量等因素有关 由于泥石流堵塞后又溃决 使泥石流 流量值增大 其变化的大小随泥石流堵塞的时间长短而定 其堵塞程度随泥石 流流量大小而变 泥石流流量与堵塞系数之间的关系反映了泥石流流体堵塞加积 最后溃决 的基本规律 即泥石流流量小 堵塞加积大时 才可能达到溃决的流量 流量 大 堵塞加积小时 即堵塞系数小 泥石流体溃决便开始运动 当流量达到某 种程度时 不需要加积增大 就可能在河床中顺畅通过 2 2 形态调查法 形态调查法 又称泥鹰调查法又称泥鹰调查法 从形态调查求算泥石流峰值流里的方法 系按照泥石流在河槽岸边上 遗留的最高痕迹 测该处河床横断面积 乘上选用适合的泥石流流速公式计算 的相应的流速值 其表达式如下 Qc Wc Vc 式中 Wc 为泥石流过流断面面积 Vc 为泥