高海拔地區(qū)某溝谷型泥石流治理方案研究

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(jiǎn)要分析泥石流基本特征;計(jì)算泥石流流體動(dòng)力學(xué)參數(shù)，基于該泥石流的動(dòng)力學(xué)計(jì)算，提出適用于本場(chǎng)地地形地貌條件下的治理措施。

【中圖分類號(hào)】P642.23 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）21-000-01

前言

2015年“4.25”尼泊爾地震作用下，我國(guó)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(diǎn)，并且有公路穿過，無搬遷的條件，所以進(jìn)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(zhǎng)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(yùn)動(dòng)特征以下切侵蝕為主，同時(shí)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(zhǎng)約1300m，平均溝床縱比降25‰。堆積體坡度5～8°，擴(kuò)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(yùn)動(dòng)特征。

二、泥石流特征值計(jì)算

1.泥石流流體重度

對(duì)于泥石流流體重度的確定，較為常用的方法是將現(xiàn)場(chǎng)配漿模擬計(jì)算值與查表所得值進(jìn)行綜合對(duì)比取值，利用泥石流近似特征綜合取值。

（1）現(xiàn)場(chǎng)配漿法：在溝道內(nèi)取用泥石流堆積物現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行配對(duì)稱重，其計(jì)算公式為：

計(jì)算結(jié)果如表2.1-1，泥石流重度模擬計(jì)算值為1.86t/m3。

（2）查表法：該方法的優(yōu)點(diǎn)在于將泥石流進(jìn)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(chǎng)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(jì)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(jì)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(jì)算峰值流量（表2.2-1）：

（2）形態(tài)調(diào)查法：本方法的重點(diǎn)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(jì)算求得泥石流峰值流量，計(jì)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(jìn)行計(jì)算：

本次計(jì)算參數(shù)的選取，主要依據(jù)1990年“9.13”泥石流現(xiàn)場(chǎng)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(cè)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(duì)比雨洪法和形態(tài)調(diào)查法的計(jì)算結(jié)果，后者求得的流量值近似于雨洪法百年一遇的計(jì)算值。泥石流治理設(shè)計(jì)以20一遇泥石流的流量為依據(jù)，因此，采用表2.2-1計(jì)算結(jié)果作為該泥石流峰值流量。

3.泥石流流速計(jì)算

泥石流動(dòng)力學(xué)參數(shù)-泥石流流速，多依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。鑒于缺乏泥石流過程監(jiān)測(cè)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(jìn)行泥石流流速計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2.3-1。計(jì)算公式如下：

對(duì)于泥石流沖出物最大粒徑塊體運(yùn)動(dòng)速度的計(jì)算公式：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查溝域內(nèi)泥石流堆積物中最大塊石粒徑，計(jì)算石塊運(yùn)動(dòng)速度結(jié)果見表2.3-2。

根據(jù)泥石流暴漲暴落、歷時(shí)短的特點(diǎn)，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(jì)算概化后的泥石流總量。

泥石流的歷時(shí)采用調(diào)查訪問手段，該泥石流于1990年9月某晚上約10點(diǎn)爆發(fā)，至凌晨3點(diǎn)左右停止，該過程發(fā)生的主要時(shí)段為10點(diǎn)至11點(diǎn)左右，綜合取舍后將泥石流歷時(shí)定為1小時(shí)20分鐘，計(jì)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(jì)效益低，溝口前緣利于排導(dǎo)，因此采用防護(hù)堤治理措施。

2.防護(hù)堤設(shè)計(jì)高度為設(shè)計(jì)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。

參考文獻(xiàn)

[1]DZ/T0220-2006.泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S].

[2]DZ/T0239-2004.泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]譚炳炎.暴雨泥石流活動(dòng)、勘查、危險(xiǎn)性評(píng)估及其防治[M].西南交通大學(xué)出版社，1991.

[4]成都鐵路局昆明科研所，王繼康等編.泥石流防治工程技術(shù)[M].中國(guó)鐵道出版社，1996.