【《某村泥石流的防治方案设计案例》5600字】

某村泥石流的防治方案设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u10221某村泥石流的防治方案设计案例 1246421.1治理点位置设计 1296581.2参数的确定 3140151.3防治工程设计计算 468401.4拦挡工程 10142791.5排导渠 121.1治理点位置设计（1）工程地质条件拦挡工程区工程地质条件：位于泥石流沟形成区，沟床宽1～10m，沟床纵坡215‰，沟岸为林地，岸坡陡峻。沟道上游两侧岸坡发育为第四系坡积层（Q4al）和灰岩，沟道内第四系泥石流堆积层（Q4sef）厚2～6m，谷坊坝和拦挡坝基础均处于第四系泥石流堆积层（Q4sef）内，岩性主要为卵砾石，中间由粗～中砂填充，粘性颗粒含量较少，密实度中等。雨季沟水流量较大，区内第四系松散堆积层，具有良好的透水性，无法形成稳定的地下水位，水位随季节变化较大。施工时坝肩边坡可能对坡体前缘形成扰动，可能诱发小规模边坡垮塌等现象，施工过程中应考虑开挖工程预防不良地质体的发生。排导槽工程区工程地质条件：主要位于泥石流沟流通区，工程区地形相对平缓，多为农田和居民区。分布地层为第四系泥石流堆积层（Q4sef），泥石流堆积层厚2～5m。排导槽建设过程中可能诱发小规模开挖土质边坡垮塌等现象，但一般规模较小，易于防治。（2）治理点位置确定根据《泥石流灾害防治工程设计规范》(DZ/T0239-2004)第1.1.5

条，拦挡坝坝址的选择应避开泥石流的直冲方向，多设在弯道的下游侧面，以充分发挥弯道的消能作用。坝址的选择受多种因素的限制，社会经济方面包括建坝的用途、目的、坝型的选择，自然环境因素有地形、地质周边环境等。来路沟沟谷开阔，两岸为第四系上更新统坡洪积物（Q3dl～pl），沟底分布有大量的碎石，厚度约2ｍ～5ｍ。泥石流防治措施布设拦挡坝为主，坝址选择在坝基良好、岸坡稳定及地形变窄的狭口处，充分发挥坝体的拦挡功能，同时能有效减少泥石流的冲击力。排导槽纵向轴线布置力求顺直与河沟主流中心线致，

尽可能利用天然沟道随弯就势，提高输沙能力、增大输沙粒径，将泥石流在控制条件下安全顺利地排泄到指定的区域。谷坊坝、拦挡坝和排导渠位置见图4-3。图4-3拦挡工程、排导工程位置图Fig.4-3Locationdiagramofblockingandsteeringworks为详细的了解拦挡工程、排导工程各处的地质条件、特征参数在拟建治理点位置设计了相应的剖面线，6座谷坊坝对应1-1＇至6-6＇，2座拦挡坝对应7-7＇、8-8＇，排导渠对应设计有9-9＇至13-13＇，见图4-4：图4-4拦挡工程、排导工程剖面线位置图Fig.4-4Blockengineering,drainageandguideengineeringsectionlinelocationmap1.2参数的确定（1）泥石流容重搅拌实验法：γc﹦Q/W（4-1）式中：γc-泥石流流体容重（t/m3）Q-搅拌成泥石流总重量(t)W-搅拌成泥石流总体积(m3)经试验计算得来路村泥石流的容重γc=1.516t/m3；（2）泥石流流速综合西藏古乡沟，东川蒋家沟，武都火烧沟的通用公式：Vc式中：Vc-泥石流流速（m/s）Nc-粘性泥石流的河床糙率，用内插法《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220～2006)表I.5查得，是0.077。Hc-计算断面平均泥深(m)用调查值Ic-泥石流水力坡度(‰)，用调查资料确定泥石流运动特征参数见表4-4：表4-4泥石流横断面流速计算成果一览表Table4-4ListofCalculatedResultsofCrossSectionVelocityofDebrisFlowExploration沟名断面编号计算位置NcIc（‰）Hc（m）Vc（m/s）主沟泥石流沟1-1＇断面拟建1#坝0.0772220.503.852-2＇断面拟建2#坝0.0771920.701.493-3＇断面拟建3#坝0.0771690.701.214-4＇断面拟建4#坝0.0771900.801.885-5＇断面拟建5#坝0.0771720.801.646-6＇断面拟建6#坝0.0772090.805.121#支沟7-7＇断面拟建7#坝0.0771790.603.918-8＇断面拟建8#坝0.0772050.905.48主沟泥石流沟排导渠9-9＇断面拟建排导渠0.0771350.503.0110-10＇断面拟建排导渠0.0771210.703.5611-11＇断面拟建排导渠0.0771130.703.4412-12＇断面拟建排导渠0.0771380.801.1613-13＇断面拟建排导渠0.0771300.801.041.3防治工程设计计算（1）坝体库容计算①回淤坡度按下式计算：I0=K·I（4-3）式中：I0-回淤纵坡（‰）；I-沟床纵坡（‰）；K-泥石流回淤系数，一般取0.3～0.5，本次设计取0.5。②坝体拦挡贮量采用沟道断面法计算:（4-4）式中：Vs-拦挡（谷坊）坝库容（m3）；A-坝址处沟道横断面的面积（m2）；La-回淤长度；K—泥石流回淤系数，一般取0.3～0.5，本次设计取0.5。沟谷纵比降通过现场调查已获得，回淤纵坡比降通过公式4-3计算得知；有效坝高初步设计为3m，有效坝宽根据实测坝址横断面宽度，Vs是坝的回淤库容；③防止沟床揭底冲刷减少物源计算M=La·B回·S（4-5）式中：M-防止沟床揭底冲刷减少物源，m3；B有-有效坝宽，m；S-建坝前的前刷深度，m；④合计稳拦物源量计算V稳=V回+M（4-6）式中：V稳-合计稳拦物源量，m3；V回-坝的回淤库容，m3。由此计算出坝体拦挡储量的结果见表4-9。表4-9谷坊坝和拦挡坝库容一览表Table4-9Gufang(retaining)damstoragecapacitylist分项分部沟谷纵比降（‰）回淤纵坡比降（‰）回淤长度La（m）有效坝高H（m）有效坝宽B有（m）泥石流回淤系数K坝的回淤库容V回（m3）回淤段沟道堆积物源宽度B回（m）建坝前的前刷深度S（m）防止沟床揭底冲刷减少物源M（m3）合计稳拦物源量V稳（m3）GF122211125.6319.40.5741.96100.5128872.96GF21929631.1317.50.5816.375100.7217.71031.075GF316981.531.1311.20.5662.43100.7217.7880.13GF41909529.6317.20.5630.48100.8236.8867.28GF51728631.8316.40.5782.28120.8305.281087.56GF6209101.530.4323.30.51062.48150.8361.81427.28LD116783.536.3318.30.5996.43590.8261.361257.795LD216582.539.3323.20.51367.64120.8377.281741.92合计11327.0414529.16（2）溢流口过流流量计算设计坝溢流口根据拟建坝位沟道形态特征及该处泥石流峰值流量综合确定，以保证治理工程有效性。根据本工程特征，采用堰流公式进行计算坝顶溢流口过流量Q=mbH0式中：Q-过坝泥石流流量(m3/s)；b-溢流口宽度（m）；H0-溢流口深度（m）；g-设计泥深(m)；m-宽顶堰流量系数（查表求得）本工程m取值为0.346；泥石流溢流口宽度计算见表4-10：表4-10来路村泥石流溢流口宽度计算表Table4-10CalculationtableofwidthofoverflowopeningofdebrisflowinLailuVillage名称溢流口宽度b(m)设计泥深g(m)溢流口深度H0(m)流量系m数允许过流流量(m3/s)设计泥石流过坝流量(m3/s)GF13.50.810.3463.843.54GF23.50.810.3463.843.81GF31.00.810.3461.383.89GF41.00.810.3461.381.11GF51.50.810.3461.931.38GF61.50.810.3461.931.68LD16.00.810.3466.586.17LD26.50.810.3467.126.96（3）坝体结构计算设计工况分为一般工况和地震工况，每种工况下设计有满库、半库、空库三种状态。①抗滑稳定性验算作用于拦挡坝和谷坊坝的基本荷载有：坝体自重、泥石流压力、过坝泥石流的动水压力、静水压力、扬压力、冲击力等，其中坝体自重、泥石流压力为垂直方向的力，两者之和为垂直方向作用力的总和；过坝泥石流的动水压力、静水压力、扬压力、冲击力为水平方向的力，这几个水平方向的力的加和是水平方向作用力的总和。（4-8）式中：K—垂直方向作用力的总和(kN)；—水平方向作用力的总和(kN)；—坝体与地基的摩擦系数。已知垂直方向作用力的总和和水平方向作用力的总和，坝体与坝基的摩擦系数f通过查表得0.50，抗滑安全系数计算结果表见表4-11。表4-11防治设计不同工况下拦挡坝坝和谷坊坝抗滑移验算结果表Table4-11Anti-slipcheckingresultsofretainingdamandGufangdamunderdifferentworkingconditionsofpreventionandcontroldesign名称抗滑稳定性验算编号设计工况设计状态计算参数计算结果容许抗滑安全系数最小值垂直方向作用力的总和ΣN(kN)水平方向作用力的总和ΣP(kN)坝体与坝基的摩擦系数f抗滑安全系数Kc=f·ΣN/ΣPGF1一般工况满库607.1652.560.505.781.15半库571.54149.970.501.92空库562.41193.750.501.45地震工况满库607.1661.300.501.951.06半库575.16158.710.501.81空库563.66202.490.501.39GF2一般工况满库607.1661.040.501.971.15半库571.54178.040.501.61空库562.41221.820.501.27地震工况满库607.1669.780.501.351.06半库575.16186.780.501.54空库563.66230.560.501.22GF3一般工况满库607.1658.400.505.201.15半库571.54169.340.501.70空库562.41213.120.501.32地震工况满库607.1667.140.501.521.06半库575.16178.080.501.61空库563.66221.860.501.27GF4一般工况满库736.3266.550.505.531.15半库685.98196.070.501.75空库667.70239.850.501.39地震工况满库736.3276.210.501.831.06半库686.73205.730.501.67空库669.20249.510.501.34GF5一般工况满库736.3261.090.505.741.15半库685.98188.040.501.82空库667.70231.820.501.44地震工况满库736.3273.750.501.991.06半库686.73197.700.501.74空库669.20241.480.501.39GF6一般工况满库736.3269.250.505.321.15半库685.98201.870.501.67空库667.70248.650.501.34地震工况满库736.3278.910.501.671.06半库686.73211.530.501.60空库669.20258.310.501.30LD1一般工况满库597.5268.790.501.341.15半库582.00203.380.501.43空库575.83247.160.501.16地震工况满库597.5278.790.503.791.06半库582.50213.380.501.36空库576.83257.160.501.12LD2一般工况满库597.5268.490.501.361.15半库582.00202.400.501.44空库575.83246.170.501.17地震工况满库597.5278.490.503.811.06半库582.50212.400.501.37空库576.83256.170.501.13②抗倾覆验算（4-9）式中：—抗倾覆安全系数，可根据防治工程安全等级及荷载组合取值；—抗倾力矩的总和(kN·m)；—倾覆力矩的总和(kN·m)。已知抗倾力矩的总和和倾覆力矩的总和，抗倾覆安全系数计算结果表见表4～12。表4-12防治设计不同工况下拦挡坝和谷坊坝抗倾覆验算结果表Table4-12Anti-overturningcheckingresultsofretainingdamandGufangdamunderdifferentworkingconditionsofpreventionandcontroldesign名称抗倾覆验算编号设计工况设计状态计算参数计算结果容许抗倾安全系数最小值抗倾力矩的总和ΣMN(kN•m)倾覆力矩的总和ΣMP(kN•m)抗倾覆安全系数Ko=ΣMN/ΣMPGF1一般工况满库957.6585.1611.241.40半库922.88212.961.33空库908.62275.253.30地震工况满库957.6596.409.931.12半库921.22221.201.12空库911.30286.483.18GF2一般工况满库957.65100.439.541.40半库922.88261.953.48空库908.62327.242.78地震工况满库957.65111.668.581.12半库921.22276.193.35空库911.30338.482.69GF3一般工况满库957.6595.6710.011.40半库922.88248.843.71空库908.62311.122.92地震工况满库957.65106.918.961.12半库921.22260.073.55空库911.30322.362.83GF4一般工况满库1121.31110.3410.161.40半库1258.27298.351.22空库1231.27360.633.41地震工况满库1328.02122.4110.851.12半库1260.14310.421.06空库1235.02372.713.31GF5一般工况满库1121.31105.9110.591.40半库1258.27283.471.44空库1231.27345.763.56地震工况满库1328.02117.9911.261.12半库1260.14295.541.26空库1235.02357.833.45GF6一般工况满库1121.31115.209.731.40半库1258.27311.641.00续表4-12名称抗倾覆验算编号设计工况设计状态计算参数计算结果容许抗倾安全系数最小值抗倾力矩的总和ΣMN(kN•m)倾覆力矩的总和ΣMP(kN•m)抗倾覆安全系数Ko=ΣMN/ΣMP空库1231.27376.933.27地震工况满库1328.02127.2810.431.12半库1260.14326.713.86空库1235.02389.003.17LD1一般工况满库843.31111.387.371.40半库831.30311.882.67空库825.52371.172.21地震工况满库843.31127.716.601.12半库832.19325.222.56空库827.30387.512.13LD2一般工况满库843.31113.837.411.40半库831.30310.062.68空库825.52372.342.22地震工况满库843.31127.176.631.12半库832.19323.392.57空库827.30385.682.15通过上述计算得出，拦挡坝和谷坊坝在一般工况和地震工况下抗滑移安全系数、抗倾覆安全系数都大于容许安全系数最小值，所以各个拦挡坝和谷坊坝的设计均符合标准，能有效地发挥拦挡。（4）排导渠流速及过流能力计算根据《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239－2004）第1.1.7条的规定，并参照谭炳炎著作《走进泥石流》综合确定固底槽过流流速按下式进行计算。Vc=1/γhφ+1×1/n×Hc2/3×I式中：Vc-泥石流过固底槽的过流流速（m/s）；γh-泥石流固体物质重度（KN/m³）；φ-泥石流泥沙修正系数，可按《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239－2004）表6-1采用；1/n-糙率系数，本工程按30采用；Hc-计算断面平均泥深(m)用调查值Ic-泥石流水利坡度（‰），一般可用沟床纵坡代替。泥石流过固底槽的过流流速计算见表4-12。表4-12泥石流过固底槽的过流流速计算表Table4-12Calculationtableofflowvelocityofdebrisflowoversolidbottomtrough泥石流固体物质重度γH（kN/m3）泥沙修正系数φ糙率系数1/n水力半径R（m）水利坡度Ic（‰）泥石流过固底槽的过流流速Vc（m/s）主沟21.00.463011281.23根据《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239－2004）第1.1.7条的规定，并参照谭炳炎著作《走进泥石流》综合确定固底槽过流量按下式进行计算。Qc=Wc×Vc=B×H×Vc（4-11）式中：Qc-固底槽设计过流量（m3/s）；Wc-泥石流过流断面面积（m2）；B-固底槽有效宽度（m）；H-固底槽设计泥深（m）；Vc-泥石流过固底槽的过流流速（m/s）。根据上述公式，计算固底槽流速、过流能力如下表4-13：表4-13固底槽过流能力计算一览表Table4-13Calculationtableofflowcapacityofsolidbottomtank泥石流固底槽有效宽度B（m）固底槽设计泥深H（m）排导槽设计高度（m）泥石流过固底槽的过流流速Vc（m/s）固底槽设计过流量Qc（m3/s）泥石流清水峰值流量Q（m3/s）泥石流主沟1.01.52.01.2325.3810.06根据上述计算，拟设排导槽工程满足泥石流过流能力，能正常排泄泥石流。1.4拦挡工程（1）坝型的选择根据泥石流类型特点、地形条件、地质条件、当地施工技术水平、建筑材料、防护目标等确定坝型。具体选择标准和要求如下：①选定泥石流谷坊坝坝型必须适应泥石流的类型特点，力求达到最佳的使用效果与最长的使用时间。②选定泥石流拦挡坝、谷坊坝坝型结合坝址处的地形与地质条件，充分发挥地缘优势，修建适应性强、技术成熟，施工便捷、管理方便、经济实惠、效益高的坝型。③泥石流坝型选择经济合理、因地制宜的原则。④坝型选择简单、安全可靠，适合泥石流防治，符合防灾原则。⑤宜采用流线性好、耐磨性高、抗冲刷性强的坝型结构，遵循自然、尊重自然规律，符合因势利导的原则。⑥坝型选择坚固、以耐久性建材。根据上述要求和标准，方案设计拦挡坝+谷坊坝相结合的综合防治，拦挡坝坝型采用C20混凝土拦挡坝，谷坊坝坝型采用梯形格宾石笼拦挡。坝顶处采用溢流口的形式进行排泄。（2）工程布置①拦挡坝和谷坊坝坝体结构设计严格按照《泥石流灾害防治工程设计规范》及相关技术标准进行，在坝下泥石流流体压力、冲击力、冲刷力等外部荷载作用下，坝体具有足够的安全稳定性。根据拟建坝高，坝体断面采用梯形断面，挡水坝顶宽2m，古坊坝顶宽1.5m～2m。根据沟渠最大流量和坝体尺寸，在坝顶设置合适的溢流口；埋设在地上的桥台必须达到稳定地层，土层埋深不小于1.5米，埋设在沟底和基岩两侧的地基应不小于0.5米。经过抗滑、抗倾覆、地基承载力验算后，优化设计得到的坝体结构见尺寸表4-7及尺寸图4-5。表4-7坝体结构尺寸表Table4-7Dimensionsofdamstructure坝编号总坝高(m)有效坝