泥石流动力特征计算

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3.3.2泥石流的力学特征

⑴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+0）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：

11=L_

式中：一一泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数，°（加①+1）”；

R-----水力半径（m）,2.5m；

IC——泥石流水力坡度（％。），用沟床纵坡代替；

£

〃一一清水河床糙率系数；

小二,九一“

①一一泥石流泥沙修正系数，VH-YC）.

九---泥石流容重（t/m3）,为1.68t/m3；

清水容重清m3）,

九——泥石流中固体物质重度。

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。

①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：

式中：°——频率为P的泥石流洪峰值流量（m3/s）；

一一频率为P的暴雨洪水设计流量（m3/s）；

①一一泥石流泥沙修正系数，查《规范》附表，值为0.71；

九---泥石流容重(t/m3),为1.68t/m3；

儿——清水的重度(t/m3),为1.0；

加一一泥石流中固体物质重度；

DC一一泥石流堵塞系数(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

De值>2.52.5〜1.51.5〜1.11.0

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卜.表(表3-9)所示:

表3-9雨洪法计算最大流量

某泥石流沟

项目J-j

流域面积F(km2)35

沟长L(km)11.25

平均坡降J(%o)222

泥沙修正系数60.71

设计频率p(%)25

暴雨洪峰流量QP(m3/s)87.4972.54

泥石流峰值流量Qc(m3/s)224.43186.06

②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He(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：

式中：Qc一一泥石流断面峰值流量(m3/s)；

We一一泥石流过流断面面积(m2),取流通区平均沟道宽8m,水力半径为2.5m,过流断血面积

为20m2；

Vc一一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165.66m3/so

(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，但因往往不具备测且条件，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1200s：

Q=0.264TQc=KTQc

一次泥石流冲出的固体物质总量QH(m3)：

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：

式中：3一一泥石流整体冲压力；

九---泥石流容重，1.68t/m3；

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匕一一泥石流流速，8.28m/s；

〃一一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；

X——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，人取1.33。

通过该公式的计算，泥石流的整体冲压力约15.64xl04Pao

(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：

式中：Vs——泥石流中大石块的移动速度(m/s)；

a一一全面考虑摩擦系数、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

WaW4.5,平均Q=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6.32nVs。

(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)：

式中：Pd——为泥石流中石块的冲击力(Pa)；

Y---动能折减系数，对于圆端正面撞击，采用丫=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：

。一一受力面与泥石流冲击力方向的夹角，取90。；

Cl、C2——巨石及拦挡后工的弹性变形系数，Cl+C2=0.()05o

根据该公式，泥石流中石块的冲击力为14.35Kpa0

(8)泥石流最大冲起高度与爬高

泥石流最大冲起高度她根据规范推荐公式为：

由于泥石流在爬高过程中受到沟床阻力的影响其爬高附为：

式中：〃一一为迎面坡的函数。

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

泥石流平均流泥石流断面设计流量(形态调查

速8.28法)229.46

(m/s)(m3/s)

大石块运动速

2()年•遇清水洪峰流量(雨洪法)

度6.3272.54

(m3/s)

(m/s)

20年一遇泥石流洪峰流量(雨洪

容重

1.68法)186.06

(Um3)

(m3/s)

泥石流中石块14.3520年一遇一次泥石流可能最大冲41850

冲击力(Kpa)出量(雨洪法)(m3)

泥石流整体冲50年一遇清水洪峰流量(雨洪法)

15.64x10487.49

压力(Pa)(m3/s)

50年一遇泥石流洪峰流量(雨洪

爬高(m)2.8法)224.43

(m3/s)

最大冲起高度50年一遇一次泥石流可能最大冲

3.550480

(m)出量(雨洪法)(m3)

(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

12

VC=l/a•-IC”......................................................(2—2—1)

式中：

VC——泥石流断面平均流速(m/s)；

i/a=l/(yH-①+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一一水力半径(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。

,一一清水河床糙率系数，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

河段较顺砂、土质河床，河底平平顺的土岸或人工堤防，沟岸255(50〜75)

直，河宽顺，沟床纵坡＜30山坡坡度＜15()。

逐渐扩砂、土质河床，河底不平顺的土岸，略有坍塌，沟岸50(40〜55)

展，断面很平顺，沟床纵坡山坡坡度15〜250。

较规则，30〜60。

水流通卵、砾石河床，河底较有坍塌的土岸或岩质沟岸，沟45(35〜50)

畅，没有平顺,沟床纵坡30〜岸山坡坡度15〜250。

堵塞。60o

卵、砾石河床，河底不有坍塌的土岸或岩质沟岸，坍40(30〜45)

平顺,沟床纵坡60〜塌较发育，沟岸山坡坡度25-

120。320o

卵、碎、块石河床，河崩、坡积物或岩质沟岸，沟岸35(25〜40)

底不平顺，沟床纵坡。山坡坡度25〜32()。坍塌发育，

60〜120。有堵塞痕迹。

卵、碎、块石河床,河崩、坡积物或岩质沟岸，沟岸W25(15〜35)

底松散堆积，很不平山坡坡度＞320。，坍塌很发育,

顺,沟床纵坡＞120.有明显堵塞痕迹。

山区峡谷砂、园砾石河床，边滩人工堤防强制弯曲者35(30〜40)

河段、弯沙州犬牙交错有矶石或丁坝挑流者30(25〜35)

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曲河段、卵石、园石河床,河底参差不齐的卵石、园石河岸，25(20〜30)

阻塞的复起不平，或长有水生植或长中密灌丛的河岸

式断面河物的沟床。参差不齐的岩岸，或长灌木从20(15〜25)

段生的河岸

卵石、块石、大漂石河参差不齐的岩岸，或长灌木丛15(12〜20)

床，石梁、跌水、孤石生的河岸

交错、或水生植物稠

两岸时有岩咀突出，很不平顺，12(10〜15)

密，阻水严重的沟末形成强烈斜流、回水、死水的

Oo河岸

b、粘性泥石流流速计算公式

9一一粘性泥石流的河床糙率，用内插法由表2—2—2查得。

表2—2—2粘性泥石流河床糙率〃

糙率值

序

泥石流体特征沟床状况

号

流体呈整体运动；石块粒径大河床极粗糙，沟内有巨石

小悬殊,一般在30~50cm,2~和挟带的树木堆积，多弯

平均值0.270

5m粒径的石块约占20%；龙道和大跌水，沟内不能通

3.57

1头由大石块组成，在弯道或河行，人迹罕见，沟床流通”y2m时,

2.25

床展宽处易停积，后续流可超段纵坡在1OO%o~15O%o,

0.445

越而过，龙头流速小于龙身流阻力特征属高阻型

速、堆积呈垄岗状

流体呈整体运动，石块较大，河床比较粗糙，凹凸不平，

%VI.5m时，

一般石块粒径20〜30cm,含石块较多，有弯道、跌水；

20〜30

少量粒径2〜3m的大石块；流沟床流通段纵坡70%。〜平均0.040

25

2体搅拌较为均匀；龙头紊动强10()%。，阻力特征属高阻型

10〜20

烈，有黑色烟雾及火花；龙头》1.5m时，

15

和龙身流速基本一致；停积后0.050-0.100

呈垄岗状堆积平均0.067

流体搅拌十分均匀；石块粒径沟床较稳定，河床物质较

一般在10cm左右，挟有个别均匀，粒径10cm左右；受

2〜3m的大石块；龙头和龙身洪水冲刷沟底不平而且粗0.5m

物质组成差别不大；在运动过糙，流水沟两侧较平顺，0.043

程中龙头紊动十分强烈，浪花但干而粗糙；流通段沟底

0.5mV“cV23

飞溅；停积后浆体与石块不分纵坡55%。〜70%。，阻力特

313

离，向四周扩散呈叶片状征属中阻型或高阻型2.0m

10

0.077

2.0m<Hy

4.0m

0.100

泥石流铺床后原河床粘附

流体搅拌十分均匀：石块粒径一层泥浆体，使干而粗糙0.1VO.5m

一般在10cm左右，挟有个别的河床变得光滑平顺，利0.022

2〜3m的大石块；龙头和龙身于泥石流体运动，阻力特46

4物质组成差别不大；在运动过征属低阻型26

程中龙头紊动十分强烈，浪花0.03320

飞溅；停积后浆体与石块不分

2.0<乩<4.0m

离，向四周扩散呈叶片状

0.050

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-Vdmax.....................................................................（2—2—2）

式中：

匕一一泥石流中大石块的移动速度推算泥石流流速（m/s）；

4-一一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

国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一一泥石流断面平均流速（m/s）。

雨洪法

假03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1-2计算泥石流流量。

QC=（I十①）QP・DC........................................................................（2—2—4）

式中：

QC一一频率为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=0.278rXiXF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）

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(1十CD)——泥石流中由含沙量变化而引起的流量修正系数，查表2—3・」。

式中：(yC-YW)/(yH-yc).....................................................(2—2—5)

YC一一泥石流重度(t/m3)；

YW——清水的重度(t/m3)：

YH——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De值

堵塞程

特征堵塞系数De

度

河槽弯曲，河段宽窄不均，k口、陡坎多。大部分支沟

严重父汇角度大，形成区集中。物质组成粘性大，稠度高，>2.5

沟槽堵塞严重，阵流间隔时间长

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。河床堵塞情况一1.5〜2.5

般，流体多呈稠浆一稀粥状

沟槽顺直均匀，主支沟交汇角小，基本无卡口、驻坎，

轻微1.K1.5

形成区分散。物质组成粘度小，阵流的间隔时间短而少

无1.0

一次泥石流过程总量计算

・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1.6计

Q=0.264TQc=KTQc.................................................(2—2—6)

式中K值的变化随流域面积(F)的大小而变化：

当F<5(km2)时:K=0.202；

F=5〜10(km2)时:K=0.113；

F=10〜100(km2)时:K=0.0378；

泥石流体中的固体物质流量QH(m3)：

QH=Q(yC-yW)/(yH-yW).....................................................(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=(T-yc/g-Vc2-sina).X...........(2—2—8)

式中：

F一—泥石流体整体冲击压力(Pa)；

g——重力加速度(m/s2),取g=9.8m/s2：

a一—建筑物受力面与泥石流冲击力方向的夹角(°);

X——建筑物形状系数：圆形建筑物入=1.0,矩形建筑物入=1.33,

方形建筑物：入=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。

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着的弯道超高现象。

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：

V2R

△〃=2.3=-lg=

g叫.......................（2—2—9）

式中：

Ah——弯道超高（m）；

R2——凹岸曲率半径（m）；

R1一一凸岸曲率半径（m）；

b）、泥石流最大冲起高度

V2

2g...............................（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AH：

2gg...........................（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（Yc）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）、根据数星化评分法确定重度：

根据数量化评分（N）建立与重度（yc）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。

现场清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。

_Gc

ycV.......................................（2-3-1）

式中：

Yc——泥石流流体重度，t/m3；

G，一一样品的总质量，t；

丫一一样品的总体积，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

利度特征稀浆状稠浆状稀粥状稠粥状

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重度Yc(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)

重度1/a重度1/a重度1/a

评

评

评?c?c?c

分

1+?分1+?1+?

分(t/m(t/m(t/m

3)3)3)

1.301.223/0.794/1.501.459/0.672/1.701.765/0.575/

4473102

01.2140.79621.4190.68531.7050.587

1.301.231/0.7881.501.467/0.6691.711.778/0.569

4574103

71.2200.79291.4270.68101.7170.584

1.311.239/0.7821.511.475/0.6651.711.791/0.567

4675104

41.2260.78861.4360.67871.7290.580

1.321.247/0.7771.521.483/0.6621.721.804/0.565

4776105

11.2330.78431.4440.67441.7420.577

1.321.256/0.7711.531.492/0.6591.731.817/0.562

4877106

81.2390.77901.4530.67111.7540.576

1.331.264/0.7671.531.500/0.6561.731.830/0.559

4978107

51.2450.77671.4620.66781.7670.571

1.341.272/0.7621.541.508/0.6531.741.842/0.556

5079108

21.2520.77241.4710.66451.7800.568

1.341.280/0.7581.551.516/0.6501.751.855/0.553

5180109

91.2580.76711.4800.66021.7930.564

1.351.288/0.7531.551.524/0.6471.751.868/0.550

5281110

61.2650.76381.4890.65791.8070.561

1.361.296/0.7491.561.532/0.6441.761.881/0.548

5382111

31.2720.75951.4980.65361.8200.558

1.371.3(M/0.7441.571.540/0.6411.771.894/0.545

5483112

01.2780.75621.5070.65021.832().555

1.371.313/0.7391.571.549/0.6381.771.907/0.542

5584113

71.2850.75291.5170.64691.8460.552

1.381.321/0.7351.581.557/0.6361.781.919/0.539

5685114

41.2920.74861.5140.64761.8600.549

1.391.329/0.7311.591.565/0.6331.791.932/0.537

5786115

11.2990.74431.5360.63931.8740.546

1.391.337/0.7271.601.577/0.6291.801.945/0.534

5887116

81.3060.74001.5450.63601.8890.542

1.401.345/0.7231.601.586/0.6261.842.208/().488

5988117

51.3120.73771.5550.63331.9840.523

1.411.353/0.7191.611.599/0.6221.882.471/0.452

6089118

21.3200.73341.5650.62962.0880.504

1.411.361/0.7151.621.611/0.6181.922.735/0.423

6190119

91.3270.72911.5760.62692.2040.485

1.421.370/0.7111.621.624/0.6141.972.998/0.399

6291120

61.3340.72581.5860.62212.3320.466

1.431.378/0.7071.631.637/0.6102.013.216/0.381

6392121

31.3420.72141.5950.62042.4780.448

1.441.386/0.7041.641.650/0.6062.053.524/0.361

6493122

01.3490.71711.6050.61672.6440.429

1.441.394/0.6991.641.663/0.6022.103.788/0.345

6594123

71.3570.71481.6160.61302.8330.410

1.451.402/0.6961.651.676/0.5992.144.051/0.332

66124

31.3630.71151.6270.60933.0520.391

1.461.410/0.6921.661.688/0.5952.184.314/0.320

6796125

01.3710.70721.6380.60663.3070.372

1.461.418/0.6891.661.701/0.5922.224.577/0.309

68y/126

71.3790.70391.6490.60393.609()353

1.471.426/0.6851.671.714/0.5882.274.840/0.299

6998127

41.3870.69961.6600.59913.9630.333

1.481.435/0.6821.681.727/().5862.315.104/0.290

7099128

11.3950.69531.6720.59644.4040.313

1.481.443/0.678101.691.740/0.5812.355.367/0.282

71129

81.4030.692001.6830.59374.9560.293

1.491.451/0.675101.691.753/0.5782.405.630/0.275

72BO

51.4110.688171.6950.59005.6670.271

注：p--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•3VG（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ImX1m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

40二.或算术平均值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=Uc3

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）;。3为调查断面的过程面积（米2）。

P=ni/（n+l）*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（％加为调查期的总年数;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。

精心整理

2.配方法

配方法9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=(l+(pc)Qw

4>c=(yc-wy)(ys-Yc)

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)；

<1>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：

QC=(l+(pc')Qw

6c'=(yc-1)/[ys(1+Pw)-yc(l+ysPw)]

式中:<bc'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

(%)洪它符号同前。

(3)考虑堵塞，其计算公式为：

QC=(1+(pc)QwDw

QC=(1+(pc')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。

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;夬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5()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.断面与流速的测定乂受泥石流频率的影响，要取得其参数比较困难.

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+4))....1

Qc为泥石流流量

Qb为清水设计流量

力为泥石流修正系数，小二(YC-YB)/(YH-YC)

yc为泥石流容重

yB为水的容重

YH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

量的常值.

(1)考虑补给沙石体含水量的配方法，

Qc=Qb(l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=(YH-YC)/(YH-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