泥石流防治工程設(shè)計的相關(guān)問題探討

李琦山

摘 要 泥石流作為山區(qū)中比較常見的一種自然地質(zhì)災(zāi)害，其是因為降水而產(chǎn)生的一種帶有泥沙、石塊的特殊洪流，其產(chǎn)生比較突然，歷時短，影響大，具有較強(qiáng)的破壞性。泥石流防治工程設(shè)計作為長時間以來相關(guān)部門重點(diǎn)探究的防災(zāi)減災(zāi)工程，本文就結(jié)合泥石流流體的“設(shè)計容重”，重點(diǎn)探討泥石流防治工程設(shè)計的相關(guān)問題，具體內(nèi)容如下。

關(guān)鍵詞 泥石流;防治工程;設(shè)計;問題

在泥石流中，含有大量泥沙、石塊等物體，其形成基本條件有以下幾點(diǎn)：足夠的可以補(bǔ)給水流的固體物質(zhì);足夠的具有攜帶功能的水動力條件;在侵蝕和動力區(qū)域具有充足陡峻特點(diǎn)的地質(zhì)地貌環(huán)境。上述三項條件和其他因素的變化，形成不同類型的泥石流。在進(jìn)行泥石流防治工程建設(shè)設(shè)計過程中，需要提前對所有河流地質(zhì)情況進(jìn)行勘查，明確泥石流活動趨勢，從而實現(xiàn)防治工程的合理設(shè)計。

1泥石流流體的“設(shè)計容重”

1.1 “設(shè)計容重”的定義

在防治工程設(shè)計中，應(yīng)科學(xué)計算出泥石流流體容重，也就是該工程流體設(shè)計容重。對于泥石流流體容重來說，其設(shè)計意義在于，設(shè)計容重應(yīng)展現(xiàn)出泥石流所固有的流體屬性;設(shè)計容重應(yīng)該是在歷史泥石流活動中出現(xiàn)過，或者在今后一段時間內(nèi)可能出現(xiàn)的對防治工程有不利影響的流體容重值，其中，最不利的容重值不一定是流體容重的最大值。一個完整的泥石流防治工程體系，可以由多個單項工程組合而成，而各單項工程在整個體系中發(fā)揮著重要防治效果。因為流體屬性各不相同，在防治工程設(shè)計過程中可能會發(fā)生各單項工程最不利的不同屬性流體容重值[1]。在這種情況下，導(dǎo)致各防治工程所依據(jù)的不同屬性流體設(shè)計容重值的采用成為可能。所以，在設(shè)計過程中可以認(rèn)為，溝谷可以是一個，也可以為多個，其數(shù)值各不相同。為了保證容重設(shè)計的合理性，應(yīng)結(jié)合防治工程實際情況和性質(zhì)來確定。

1.2 設(shè)計容重值的確定

在確定設(shè)計容重值過程中，主要采用的方法是根據(jù)歷史和當(dāng)前泥石流活動數(shù)據(jù)信息，了解流體容重變化，注意不可遺漏不同屬性流體的歷史數(shù)據(jù);對流體整體情況進(jìn)行考察，了解不同物質(zhì)供給區(qū)域中物理化學(xué)屬性、補(bǔ)給方式等，正確掌握泥石流變化及給未來流體容重帶來的影響，以正確確定在防治工程設(shè)計期限內(nèi)可能出現(xiàn)的最不利的各不同屬性的流體容重值，提供不同設(shè)計要求的泥石流防治工程數(shù)據(jù)。

2設(shè)計流速的采用

2.1 沖刷流速的采用

對于基礎(chǔ)性工程，在進(jìn)行泥石流沖刷流速設(shè)計時，一般采取和稀性泥石流設(shè)計容重相對應(yīng)的流速，并將其當(dāng)作沖刷設(shè)計流速。根據(jù)每個防治工程所處地質(zhì)環(huán)境和位置，部分工程采取斷面平均流速設(shè)計方式，如具有單式溝床斷面的護(hù)岸基礎(chǔ)工程、橋梁墩臺基礎(chǔ)工程。對于彎道外側(cè)的護(hù)岸基礎(chǔ)工程，或者處于主流區(qū)域內(nèi)的橋梁墩臺基礎(chǔ)工程，一般采用主流區(qū)部位平均流速。采取這種方法的主要原因在于，只有在稀性泥石流過程時段及最大平均流速局部斷面部位，才能對防止工程基礎(chǔ)帶來不良的沖刷影響[2]。

2.2 沖撞流速的采用

要想計算出泥石流流體對工程整體沖壓作用及沖擊力，需要采取和黏性泥石流設(shè)計容重相對應(yīng)的流速當(dāng)作設(shè)計流速。在具體操作中，需要在對應(yīng)位置，特別是溝床斷面高流速區(qū)位置，如果中上部流層位置含有諸多大石塊，則會給防治工程造成嚴(yán)重破壞。而針對具有一定受力面的防治工程，如墩臺、梁跨等，需要綜合考慮沖擊和碰撞帶來的雙重影響。

3過流床面與調(diào)查床面

3.1 過流床面

在屬性變異流體影響下，泥石流過流時溝床床面形態(tài)將會發(fā)生一定改變。針對稀性泥石流，因為床面時常受到?jīng)_刷等因素影響而變化，其過流床面平整度較低，展現(xiàn)出較大的溝床運(yùn)動阻力。而黏性泥石流在流動過程中則會伴有鋪床潤滑功能，讓過流床面比較平整，不會出現(xiàn)凹凸不平的狀況，其溝床運(yùn)動阻力也會隨之降低[3]。

3.2 調(diào)查床面

在對泥石流溝床床面形態(tài)進(jìn)行現(xiàn)場勘查過程中，大部分已經(jīng)過流結(jié)束，與各種類型過流床面形式各不相同。前者是經(jīng)過過流高峰期后形成的產(chǎn)物，而終了階段的流體通常和高峰階段的流體在屬性上有所不同。所以，通過調(diào)查可以了解床面在終了階段中受到的影響，更接近于過流終了階段時溝床實際情況。

4泥位線設(shè)計問題

在進(jìn)行泥石流泥位線設(shè)計過程中，設(shè)計效果將會給防治工程設(shè)計結(jié)果帶來一定影響。泥位位置確定應(yīng)綜合考慮流體屬性變化情況，溝床主流區(qū)變動、溝槽彎道演變、流量速度變化等，都會給泥石流溝床床面形態(tài)帶來影響?；诖?，在防治工程設(shè)計中，需要結(jié)合實際情況，確定設(shè)計泥位線，如果泥石流溝床斷面中任何一個位置存在最不利的設(shè)計泥位點(diǎn)，必將制約防治工程的正常運(yùn)行和其功能的有效發(fā)揮。所以，相關(guān)部門應(yīng)及時找出泥位線設(shè)計問題，根據(jù)設(shè)計要求，在溝床斷面上設(shè)計泥石流整體過流泥面線。在實際設(shè)計中，其可以在泥位線中任何一個位置出現(xiàn)，但是不一定在相同場次或者時間段內(nèi)出現(xiàn)，展現(xiàn)出設(shè)計泥位線不同特點(diǎn)[4]。

例如，在設(shè)計過程中，可能會出現(xiàn)彎道或者主流易位的泥石流溝床，在泥位線設(shè)計中，需要綜合考慮溝槽主流易位情況，以高泥位包絡(luò)線為根本，這樣可以同時兼顧溝床彎道主流易位變遷情況，即便溝槽不可同時出現(xiàn)在兩岸主流壅高的彎道位置，但是能夠保證泥位線設(shè)計的合理性和規(guī)范性，減少不必要問題出現(xiàn)。

5結(jié)束語

總而言之，在泥石流防治工程設(shè)計過程中，不可過于關(guān)注已經(jīng)出現(xiàn)或者正在發(fā)生的泥石流事件，而是通過找出泥石流發(fā)生特征和條件，采取有效的防治對策，降低泥石流給群眾及當(dāng)?shù)卣畮淼挠绊懀A(yù)防泥石流災(zāi)害的發(fā)生，真正做到防患于未然，給當(dāng)?shù)卣l(fā)展提供良好的條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 魏學(xué)利，陳寶成，李賓.山區(qū)公路泥石流工程防治原則與模式探討[J].災(zāi)害學(xué)，2019，34（S1）：26-33，43.

[2] 劉平，張麗榮.通城縣北港某泥石流防治工程設(shè)計方案[J].資源環(huán)境與工程，2019，33（2）：220-223.

[3] 甘柯.門頭溝區(qū)齋堂鎮(zhèn)東河溝泥石流發(fā)育特征及防治工程[J].城市地質(zhì)，2019，14（2）：48-53.

[4] 周順文，相昆山，張永清，楊玉川.葉巴灘水電站俄德西溝泥石流防護(hù)工程設(shè)計[J].四川水力發(fā)電，2019，38（1）：48-51.