泥石流动力特征计算 (1)
泥石流堵溃点溃决计算公式的工程运用

泥石流堵溃点溃决计算公式的工程运用摘要:泥石流地质灾害是地质灾害类型中危害较大的一类,其致灾往往具备突发性、广泛性和后续性等特点。
其中的后续性特征多表现为前次泥石流过程中可能形成新的垮塌堆积体或不稳定坡体垂直临空面为下一次泥石流的爆发提供丰富的物源条件,在这之中的沟道堵溃点对后续泥石流的影响极大。
故计算出堵溃点溃决时的泥石流流量和固体冲出量,对泥石流的防治有着极为重要的作用。
本文将运用相关公式计算出实际工程中的泥石流溃决流量和冲出量,并与实际情况进行对比。
以此验证计算公式的准确性,为以后工作中公式运用提供支撑。
关键词:泥石流;溃决流量;计算公式1导言2018年7月10日至7月20日,四川省阿坝藏族羌族自治州内某泥石流沟先后爆发两次泥石流,造成沟道淤高2m~3m,淤埋下游2户居民房屋。
据统计两次泥石流累计固体冲出量约为7.50×104m3,其冲出量远大于之前泥石流冲出规模。
经调查其物源主要来源于1处沟内崩滑堆积物源入沟堵溃点。
计算出泥石流发生时的特征参数可为后续工程治理提供有效的依据,降低泥石流再次致灾风险。
2泥石流流域基本特征2.1泥石流沟道特征该泥石流沟流域面积约12.27km2,沟道长度约7.06km,高程介于1620~4040m之间,相对高差约2420m,平均纵坡降约342.8‰。
沟谷呈“V”字型,谷底一般宽6~12m,沟道中下游两岸斜坡基岩出露,为震旦系上统灯影组(Zb dn)灰岩,坡度一般80~85°,上游沟道两侧斜坡坡度一般45~55°,局部基岩出露区60~75°。
沟口上游约200m(1640m高程)处、支沟口(1880m高程)处为两处基岩跌水坎,坎宽分别为3.5m、5m,高度分别为16m、13m。
根据调查,沟域内发育4处崩滑堆积体和1段沟床堆积物源。
按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220--2006)附录H填写调查表并按附录G进行易发程度评分,标准得分N=118,属极易发。
普斯罗沟泥石流运动特征和动力计算

上式计算参数可 以直接通过 野外调查 、试验 、测
量或经验值确定 。在某设计概率下 ,所选 点流速计算
的结果见表 1 。
表 1 泥 石流 流 速计 算 表 ( ・ ) m S
2 2 3 泥石流峰值流量计算 .. 用东川公式 和拉 氏公式计算在设计 概率下 的泥石
梁培金 等 :普斯 罗沟泥石流运动特征和动力计算
・5 13・
2 3 泥石流全域总量及输砂量计算 .
F : A T cVc sn i
—
—
2 3 1 洪水总量计算 .. 依据 《 四川省 中小 流域暴雨 洪水计 算 手册》,设
计洪水总量
=
(3 1)
g
式中
为 受 力 面 与 泥石 流 冲压 力 方 向所 夹 的 角 ,
・
12・ 5
全 国中文核心期刊
路基工程
20 0 8年第 6期 ( 总第 1 1 ) 4期
普 斯 罗沟 泥 石 流 运 动 特 征 和 动 力 计 算
梁培金
( 西南 交通 大学土木工程学院 四川成都
张友 谊
60 3 ) ( 10 1 西南 科技大学土木与建筑学院 )
摘 要 在判定普斯 罗沟属 于稀性 泥石 流的基础上 ,对普斯 罗沟泥石流进行运动特征研 究和动 力 计 算,得 出相应数据 ,为泥石流 防治设计提供 了相应参数 ,并提 出了防治措施 的建议 。 关键词 泥石流 运动 动 力 特征
前泥石 流运 动及动 力特征研究成 果进行 分析。
2 1 泥石 流 流 速 .
q 02 f , = . 8 l 7、 F
都江堰市八一沟泥石流形成条件与动力学特征分析

中国地质灾害与防治学报 The Chinese Journal of Geological Hazard and Control
Vol. 21 No. 1 Mar. 2010
都江堰市八一沟泥石流形成条件与动力学特征分析
张自光1 ,张志明1 ,张顺斌2
(1. 成都市地质环境监测站,四川 成都 610072; 2. 重庆市高新岩土工程勘察设计院,重庆 400042)
八一沟泥石流位于地震极重灾区四川省都江堰 市龙池镇,是一条多期次老泥石流沟,震前曾发生过 3 次 大 规 模 泥 石 流[5],近 50 年 未 发 生 过 泥 石 流。 “5. 12”大地震造成大量松散物质堆积于八一沟及其 支沟沟谷和两岸斜坡地带,并于 2008 年 5 月 14 日、5 月 19 日和 7 月 17 日在降雨影响下连续暴发了 3 次 泥石流,体积约 114. 3 × 104 m3[6]。
计算得八一沟主沟泥石流平均流速为 7. 57 m / s。 3. 3 泥石流流量
泥石流流量计算目前主要有雨洪法和形态调查 法两种方法。根据八一沟气象特征,本文采用雨洪法 计算其流量,假设泥石流与暴雨同步、同频率发生,先 按水文方法计算出断面不同频率下的暴雨洪水设计 流量,然后选用堵塞系数,计算泥石流流量。 3. 3. 1 设计洪水流量计算
设计频率条件下的暴雨洪水设计流量计算采用 如下所示[8]:
Qp = 0. 278Rp iF 式中:QP———频率为 P 的暴雨洪水设计流量( m3 / s) ;
RP———频率为 P 的小时最大降雨量( mm) ; i———产流系数,取值范围 0. 3 ~ 0. 8; F———流域面积( km2 ) 。 3. 3. 2 设计泥石流流量计算 频率为 P 的泥石流峰值流量计算公式[8]:
泥石流地质灾害的动力学发育特征及成灾演化过程分析

泥石流地质灾害的动力学发育特征及成灾演化过程分析作者:***来源:《西部资源》2023年第02期[关键词]泥石流;发育分布;力学特征值;成灾演化泥石流发育具有突然性和暴发性,通常难以预测,一旦暴发将导致大规模毁灭性灾难[1],目前,国内的研究热点集中于泥石流的危险性评价[2]、发育特征[3]、地质灾害链[4]等方面,泥石流监测预报[5]、参数计算方法[6] 、模型分析[7]等有可能成为我国泥石流灾害研究领域未来的核心主题。
本文以兴义穆家坡泥石流为例,总结地质灾害的发育特征,概化泥石流发育演化模型,力求为多灾种地质灾害的防治开拓思路。
1. 泥石流的发育特征穆家坡泥石流沟2016、2017年暴雨时,均有不同程度的变形,2017年7月8日清晨,穆家坡泥石流在暴雨诱发下突发变形,造成4栋房屋损坏,多处道路中断,所幸未造成人员伤亡。
穆家坡泥石流沟及其两侧次级冲沟发育,主沟沟道全长泥石流沟主滑向210°,宽度2~6 m,沟道全长814.86 m,高差287.65 m,纵坡降约353‰,区域汇水面积为0.222km2。
区内植被覆盖率低,暴雨激发下,泥石流沟内滑塌、潜在不稳定斜坡等频发,其冲沟两侧斜坡上第四系松散层覆盖较厚,含粉砂、砾、块各级粒度,粒度很不均匀,且结构较为松散,斜坡自然稳定性较差。
经配方试验泥石流重度(γc)达到1.46 t/m3,固体松散物容重2.68 t/m3,经综合分析,该泥石流地质灾害属暴雨-崩滑-沟谷-低频-稀性泥石型泥石流。
1.1地形地貌条件分析穆家坡泥石流沟属剥蚀低中山沟谷地貌,地势上东北高西南低,流域北侧主要有三条冲沟汇入,山体地形坡度35°~40°。
该泥石流沟两侧均为高陡斜坡地形,沟谷横断面多呈狭窄“V”字型,地形起伏较大,沟谷切割强烈。
坡体第四系松散堆积体较厚,植被覆盖率15%左右,水土流失严重,为泥石流的形成提供了有利的地形条件和水动力条件[8]。
泥石流设计流量中的容重的计算方法

泥石流设计流量中的容重的计算方法
泥石流设计流量中的容重计算是一个复杂的过程,它涉及到多个因素,包括泥石流中固体颗粒的密度、水的密度、颗粒间的空隙率等。
下面是一个简化的计算方法,用于估算泥石流设计流量中的容重。
容重(γ)的计算公式通常可以表示为:
γ = γs × (1 - n) + γw × n
其中:
γs 是固体颗粒的密度(单位:kg/m³)
γw 是水的密度(单位:kg/m³),通常取值为 1000 kg/m³
n 是空隙率(单位:无单位),表示泥石流中空隙体积占总体积的比例
空隙率 n 的计算通常基于经验公式或实验数据。
一个常用的经验公式是:
n = 1 - (γs / γmix)
其中:
γmix 是泥石流的混合密度(单位:kg/m³),可以通过现场测量或估算得到
请注意,上述公式仅提供了一个基本的估算方法,实际的容重计算可能需要根据具体的泥石流特性和环境条件进行调整。
在实际应用中,建议参考相关的工程手册、规范或咨询专业工程师以获取更准确的计算结果。
泥石流分析及流量求解

泥石流分析及流量求解1)频率为P 的暴雨洪水流量计算(P Q )泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量有关,而清水洪峰流量的大小又取决于暴雨量的大小。
此次一片区泥石流沟谷清水洪峰流量按部分汇流公式计算,其公式为:P Q =0.278KiF (2-1) 式中:P Q —清水洪峰流量(m ³/s ) F —流域面积(km ²); i —1h 面雨量(mm );K —汇流系数,查青海省水文图集,取为0.8。
2)频率为P 的泥石流峰值流量计算(CQ )按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下,首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量,然后选用堵塞系数,按下列公式进行泥石流流量C Q 计算。
CP C C D Q Q •+=)1(φ (2-2)式中:C Q —频率为P 的泥石流峰值流量(m ³/s );P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量(m ³/s );C φ—泥石流泥沙修正系数, )/()(C H S C C γγγγφ--=;C γ—泥石流容重(t/ m ³);S γ—清水的比重(t/ m ³),取值为1.0;H γ—泥石流中固体物质比重(t/ m ³),取值为2.65;CD —泥石流堵塞系数,取1.1。
利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-3。
表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表第三节泥石流流速计算泥石流流速是决定泥石流动力学性质最重要的参数之一,目前泥石流流速计算公式多为半经验或经验公式。
一片区各泥石流均属稀性泥石流,稀性泥石流的流速计算公式本报告选用西北地区(铁一院)公式:38c c c v H I α=23(15.3/) (2-5)式中:cv ——泥石流断面平均流速(m/s );c H ——泥石流流体水力半径(m ),可近似取其泥位深度;cI ——泥石流流面纵坡比降(‰);α——阻力系数。
四川绵竹市白沙沟泥石流动力学特征及危险性评价

平原气候差异较大。 水源主要来源于降水, 其次 为冬季融 雪和地下水补 给。流域所在 的汉 旺镇 年 平均 气 温 1. 1.C,多 年 平均 降 水 量 为 4 —5  ̄ 5 4
18 A m, 多达 1 2 . m。 06 m 最 4 1m 4 1 . 形地貌条件 2地
形成 区由 5 条支沟 和主沟的汇水坡 面组 成
摘 要 : 流是 山 区常见 的地 质 灾 害之 一 , 泥石 也是 地震 灾区震 后 主要 的 地质 灾害之 一 。研 究泥 石 流的 动 力 学特征 是 理 解 泥石 流 成 因、 征及 治理 工程设 计参 数 的重要 途 径 , 特 可为 泥石 流 的治理 提 供依 据 。在 对 白 沙沟进 行 野外 调 查的 基础 上 。 泥 石 流的动 力 学 对该 特 征 进行 分析 、 算 , 对其 危 险性 作 出评 价 , 究结 果可 为 白沙 沟泥石 流 媛治理 及 防 灾减 灾提 供依 据 。 计 并 研 关键 词 : 泥石 流 ; 力 学特征 ; 险性 评价 动 危
一
分 别为 :090 1、. 7均小于 n %。 定为 可避免的。 0 0 、, 0 1, . 01 0 1 评 这样 , 抑制 A R便变得尤 为重要了。 A 无 潜在碱活性 。 目前 , 制 A R的方 法有两 种 : 矿物 抑 A 使用 ( — 碱 硅酸盐反应 ) 浆长度法 : 验用水 泥 外 加剂和使用化 学外加剂 。在混凝 土中掺加混 砂 试 A 它 同砂 浆棒 快 速法 ,水 泥 与骨 料 的质 量 比为 1 合 材是抑制 A R的重要途 径 , 不仅能够延缓 : A 而且对混凝 土 的其 它性能也 有一 2 5水泥4  ̄砂 9 g 养护室温度 2℃±℃, 或 抑制 A R, 2, o , O 。 a 2 相对 湿度大 于 9%。检测结 果 6 月后的膨胀 定 的改善作用 ,同时有 利于节约资 源、保 护环 5 个 率 分 别 为 :. 20 3 、. 80 l, 均 小 于 境 。 0 2 、. 30 1,. 5 0 0 0 0 硅灰 、 粉煤灰 、 矿渣是三种最 常用 的混合材 。 n %。 l 评定 为无潜在碱活性 。 通过 岩相法 、 砂浆 另外 , 化学 外加剂如钙 盐 、 盐能有效 的抑制 锂 棒快 速法和砂浆 长度法对该工程 骨料的碱活性 A R使 混凝土的耐久性大大提到 。 A , 检 验及分 析 , 出 的结 论一致 , 合评 定 , 得 经综 料 预防碱活性的对策: ①控制水泥含碱量; ② 场 的骨料 均为非活性骨料 。 控制混 凝土中碱含量 。中国工程建设 标准化协 4碱活性的抑制及预 防 会批 准的《 混凝 土碱含量 限值标 准) E S 39 ) C 5 :3 C A R发 生 的三个必 要 条件 是 : 、 性集 规定 : A 碱 活 干燥环 境 , 工程 结构 、 工程结 构 一般 重要 料和水 , 只要其 中任 何—个条件消失 ,A A R都不 不限制, 特殊工程结构 3 g 。 . K m; 0 潮湿环境 , 一 会发生 , 但在实 际工程 中往往 是不可能的 。 碱来 般工 程结构 3 K/ 要工程结 构 3 Kh .  ̄ ,重 5 m . gn, 0 自水泥本 身 、混凝土外加 剂甚 至集料本身 也有 特殊 工作结构 2 KC .v ; 1 m 含碱环境 , 般工程 结 一 较高的碱含量 , 以不能完全 消除碱 的影 响。 所 对 构 3 g 3 K / , 和特殊工程结构用 非活性骨料 ; m 重要 于 A R所需 的水 ,空气 中的水 分就足 以维 持 ③对骨料选择使用,明确每种骨料的安全含碱 A A R进 行 ,水工 混凝土工 程更为发 生 A R提 量限值;④掺混合材; A A ⑤隔绝水和湿空气的来
泥石流流量计算资料

第二节 泥石流流量计算1)频率为P 的暴雨洪水流量计算(P Q )泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量有关,而清水洪峰流量的大小又取决于暴雨量的大小。
此次一片区泥石流沟谷清水洪峰流量按部分汇流公式计算,其公式为:P Q =0.278KiF (2-1) 式中:P Q —清水洪峰流量(m ³/s ) F —流域面积(km ²); i —1h 面雨量(mm );K —汇流系数,查青海省水文图集,取为0.8。
2)频率为P 的泥石流峰值流量计算(C Q )按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下,首先按水文方法计算出剖面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量,然后选用堵塞系数,按下列公式进行泥石流流量CQ 计算。
C P C CD Q Q ∙+=)1(φ (2-2) 式中:C Q —频率为P 的泥石流峰值流量(m ³/s );P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量(m ³/s );C φ—泥石流泥沙修正系数, )/()(C H S C C γγγγφ--=; C γ—泥石流容重(t/ m ³);S γ—清水的比重(t/ m ³),取值为1.0;H γ—泥石流中固体物质比重(t/ m ³),取值为2.65;CD —泥石流堵塞系数,取1.1。
利用上述公式计算出的各沟泥石流出山口峰值流量见下表5-3。
表5-3 热藏龙哇、龙藏沟泥石流流量计算表沟名及编号 设计频率 K i (mm) F (km 2) Qp (m 3/s) Dc C φQc (m 3/s) 热藏龙哇沟2%0.820.31.67.221.10.51112.001%21.9 7.80 12.97 龙藏沟2% 0.820.3 0.5192.34 1.1 0.3333.43 1%21.92.533.71第三节泥石流流速计算泥石流流速是决定泥石流动力学性质最重要的参数之一,目前泥石流流速计算公式多为半经验或经验公式。
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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+Φ)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:式中: a 1——泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数,()5.0111+Φ=H a γ;R ——水力半径(m),2.5m ;IC ——泥石流水力坡度(‰),用沟床纵坡代替;n ——清水河床糙率系数;Φ——泥石流泥沙修正系数,()()c H c γγγγω--=Φ;c γ——泥石流容重(t/m3),为m3;w γ——清水容重(t/m3),m3;H γ——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: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 );Φ——泥石流泥沙修正系数,查《规范》附表,值为;c γ——泥石流容重(t/m3),为m3;w——清水的重度(t/m3),为;γ——泥石流中固体物质重度;HDC ——泥石流堵塞系数(见表3-8),可查经验表为。
表3-8 泥石流阵流堵塞系数DC值表按照雨洪法,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: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 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 = =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:δ——泥石流整体冲压力;γ——泥石流容重,m3;cV——泥石流流速,8.28m/s;ca——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;λ——建筑物形状系数,圆形建筑物取,矩形建筑物取,方形建筑物取。
本次建筑物主要以矩形为主,λ取。
通过该公式的计算,泥石流的整体冲压力约×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:式中: Vs——泥石流中大石块的移动速度(m/s);α——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。
≤α≤,平均α=;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):式中: Pd——为泥石流中石块的冲击力(Pa);γ——动能折减系数,对于圆端正面撞击,采用γ=;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;α——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=。
根据该公式,泥石流中石块的冲击力为。
(8)泥石流最大冲起高度与爬高∆根据规范推荐公式为:泥石流最大冲起高度H∆为:由于泥石流在爬高过程中受到沟床阻力的影响其爬高H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,爬高为。
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(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 1R 32·IC 21…………………………………(2—2—1)式中:VC —— 泥石流断面平均流速(m /s );1/a =1 / (γH ·Φ+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b 、粘性泥石流流速计算公式c n ——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c nc、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)式中:V——泥石流中大石块的移动速度推算泥石流流速(m/s);sd——泥石流堆积物中最大石块的粒径(m);m axk——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~,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Φ)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= 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=——;泥百流地区多在以下为宜。
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=——;F——流域面积(平方公里)(1十Φ)——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:Φ=(γC -γW)/(γH –γc)…………………………………(2—2—5)γC ——泥石流重度(t/m3);γW ——清水的重度(t/m3);γH ——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,按式计Q = = 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 < 5 (km2 )时: K = ;F = 5~10 (km2 )时: K = ;F = 10~100 (km2 )时: K = ;泥石流体中的固体物质流量QH(m3):QH= Q(γC -γW)/(γH –γW)…………………………………(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。