王娜 范曉南
【摘 要】本文以高海拔地區(qū)某溝谷型泥石流溝為例,簡要分析泥石流基本特征;計算泥石流流體動力學(xué)參數(shù),基于該泥石流的動力學(xué)計算,提出適用于本場地地形地貌條件下的治理措施。
【中圖分類號】P642.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2019)21-000-01
前言
2015年“4.25”尼泊爾地震作用下,我國西南高山峽谷部分地區(qū)新增潛在泥石流物源。某溝谷型泥石流受汛期連續(xù)降雨影響,形成了小規(guī)模粘性泥石流,且泥石流溝口是村委聚集點,并且有公路穿過,無搬遷的條件,所以進行工程治理是極其必要的。
一、泥石流特征
1.形成區(qū)特征
地貌為高山峽谷區(qū),高程4520-4800m,匯水面積98.85km2,主溝長14km,溝床平均縱比降61‰。物源為岸坡崩滑體、溝床泥石流堆積及坡殘積,縱向上溝谷形態(tài)呈折線型,谷底一般寬18~25m,谷坡坡度一般35~50°,局部可達(dá)70~85°。該段泥石流運動特征以下切侵蝕為主,同時伴有沖刷作用。
2.流通堆積區(qū)特征
海拔4440~4520m,主溝呈“U”形,平均長約1300m,平均溝床縱比降25‰。堆積體坡度5~8°,擴散角35~50°,寬300~400m,平面面積約0.71km2,泥石流堆積厚度約10m,多年沖出堆積體方量約700萬m3。該區(qū)段泥石流表現(xiàn)為以淤積為主的運動特征。
二、泥石流特征值計算
1.泥石流流體重度
對于泥石流流體重度的確定,較為常用的方法是將現(xiàn)場配漿模擬計算值與查表所得值進行綜合對比取值,利用泥石流近似特征綜合取值。
(1)現(xiàn)場配漿法:在溝道內(nèi)取用泥石流堆積物現(xiàn)場配置泥石流漿體,近似模擬泥石流漿體濃度,與當(dāng)?shù)刈咴L調(diào)查成果進行配對稱重,其計算公式為:
計算結(jié)果如表2.1-1,泥石流重度模擬計算值為1.86t/m3。
(2)查表法:該方法的優(yōu)點在于將泥石流進行了易發(fā)程度的量化,根據(jù)相應(yīng)規(guī)范確定泥石流重度和泥沙修正系數(shù),結(jié)果如表2.2-2。
(3)綜合取值:采用現(xiàn)場配漿法結(jié)合查表法綜合確定泥石流流體重度為1.50t/m3。
2.泥石流流量
(1)雨洪法:基于設(shè)計的暴雨洪水全部轉(zhuǎn)化為泥石流的假定條件,選定符合泥石流特征的堵塞系數(shù)和泥沙修正系數(shù),選用水文方法計算出的不同頻率下的暴雨洪峰流量為變量,組成如下公式,以此計算峰值流量(表2.2-1):
(2)形態(tài)調(diào)查法:本方法的重點在于泥石流泥位線的確定,以此特征確定泥石流流速、過流斷面面積,最終計算求得泥石流峰值流量,計算公式為:
參照規(guī)范,確定該泥石流屬于粘性泥石流,流速采用粘性泥石流通用公式進行計算:
本次計算參數(shù)的選取,主要依據(jù)1990年“9.13”泥石流現(xiàn)場勘查確定,溝床糙率按野外調(diào)查得到的清水河床形態(tài)特征查水文手冊確定。據(jù)此,求得泥石流流速、流量值見表2.2-2~2.2-3。
(3)綜合取值:對比雨洪法和形態(tài)調(diào)查法的計算結(jié)果,后者求得的流量值近似于雨洪法百年一遇的計算值。泥石流治理設(shè)計以20一遇泥石流的流量為依據(jù),因此,采用表2.2-1計算結(jié)果作為該泥石流峰值流量。
3.泥石流流速計算
泥石流動力學(xué)參數(shù)-泥石流流速,多依據(jù)經(jīng)驗公式計算。鑒于缺乏泥石流過程監(jiān)測數(shù)據(jù),按泥石流重度分類為屬粘性泥石流,根據(jù)規(guī)范,本次選用通用公式進行泥石流流速計算,計算結(jié)果見表2.3-1。計算公式如下:
對于泥石流沖出物最大粒徑塊體運動速度的計算公式:
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查溝域內(nèi)泥石流堆積物中最大塊石粒徑,計算石塊運動速度結(jié)果見表2.3-2。
根據(jù)泥石流暴漲暴落、歷時短的特點,泥石流過程線概化模型為五邊形,通過求得圖形面積即可計算概化后的泥石流總量。
泥石流的歷時采用調(diào)查訪問手段,該泥石流于1990年9月某晚上約10點爆發(fā),至凌晨3點左右停止,該過程發(fā)生的主要時段為10點至11點左右,綜合取舍后將泥石流歷時定為1小時20分鐘,計算得到泥石流的一次沖出量(表2.4-1):
三、結(jié)論
1.泥石流物源較為豐富,溝床縱比降大,采用攔擋措施的經(jīng)濟效益低,溝口前緣利于排導(dǎo),因此采用防護堤治理措施。
2.防護堤設(shè)計高度為設(shè)計泥石流流深加泥石流爬高和安全超高,安全超高一般取0.5~1.0m。
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