泥石流流量、流速的测定和计算-secret

1.泥石流水文参数计算1.1 计算断面的确定泥石流计算断面的选择主要为流域内典型断面。

1.2 计算公式和参数主要计算公式及参数取自《四川省水文手册》、《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239－2004）以及《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220－2006）。

根据泥石流防治工程的需要，对泥石流流体重度、流速、流量、一次冲出量、一次固体冲出物质总量、泥石流整体冲压力、爬高、最大冲起高度、弯道超高等进行计算和校核。

1.3 主要参数校核1.3.1 短历时暴雨公式当t＜1小时 H tp=S p·t1-n1P n1p=a1+b1·lgp当t=1-24小时 H tp=S p·t1-n2p n2p=a2+b2·lgp S p=H24p·24n2p-1 1.3.2 长历时暴雨公式当T=1-7日 H Tp=H24p·T mp m p=a+b·lgp式中：H tp——短历时t小时的设计暴雨量（mm）；H Tp——长历时t日的设计暴雨量（mm）；H24p——年最大24小时的设计暴雨量（mm）；n1p、a1、b1——短历时（t＜小时）设计暴雨的公式指数及其参数；n2p、a2、b2——短历时（t=1-24小时）设计暴雨公式指数及其参数；m p、a、b——长历时（t=1-7日）设计暴雨的公式指数及其参数，据四川省水文手册附图2-9、2-10查得a=0.45, b=0.01；p——设计频率（%）；S p——设计暴雨雨力（mm/小时）；计算结果见下表：单位：mm 表1-1各种历时设计暴雨量1.3.3 洪水①洪峰流量计算由于棉簇沟泥石流无洪水实测资料，只能用间接法求得洪峰流量，根据暴雨资料，用推理公式计算最大流量，计算成果汇总见表1-1，基本公式：Q P=0.278 ψ· F·S/τn产流参数采用公式：u=（1-n）n(n/(1-n))(S/h n)(1/(1-n))=3.6·F-0.19汇流参数采用公式：m=0.318·θ0.204式中： Q P ——最大流量（m3/s）；ψ——洪峰径流系数，ψ=1-τn·μ/ S P；τ——流域汇流时间（小时），τ=τ0·ψ-1/（4-n）；τ0——当ψ=1的汇流时间，τ0= 【0.383/(m/θS P1/4)】4/（4-n）；m——汇流参数，m=0.055θ0.72；S P——设计暴雨雨力（mm/小时），S P=H24P·24n2p-1；n——暴雨公式指数；F——集水面积（km2），取1.5km2；θ——流域特征系数，θ= L/（J1/3F1/4）；L——沟道长度（km），取1.5km；J——平均坡降（‰），取193.0‰；其余参数见上述。

粘性泥石流运动流速与流量计算舒安平1，费祥俊2（1. 中国水利水电科学研究院；2. 清华大学）摘要：粘性泥石流作为最常见的一种泥石流，普遍存在于固体物质组成松散、降雨持续集中的陡峻山区。

作者首先对现有的粘性泥石流运动速度的有关成果进行扼要评述。

根据曼宁公式的结构形式，通过对大量泥石流沟的实测资料进行统计分析，得出涉及参数较为全面、具有一定普遍意义的粘性泥石流运动速度公式，经验表明该公式的可靠度令人满意，据此提出粘性泥石流的流量公式及其计算方法，从而为泥石流灾害治理工程规划设计提供了科学依据。

关键词：粘性泥石流；曼宁公式；阻力参数；流速；流量1 引言我国是一个泥石流频发的国家，特别是在西南和西北山区，每年雨季由于滑坡泥石流等山地灾害造成的人员伤害及经济损失均十分严重。

就在2002年5 月至8 月中旬不足4 个月的时间里，仅仅云南省14 个地市州因连降暴雨，引发受灾超过2 000 万人、死亡230多人、经济损失高达36 亿元的重大洪水泥石流灾害即为一个典型的例证。

可见，泥石流作为一种破坏性自然灾害，由于来势迅猛、影响深远，一旦成灾，其后果相当严重，因此对泥石流运动流速与流量进行分析研究，不仅为工程规划设计所急需，而且也是工程界和学术界普遍关注的重点课题。

根据固体物质颗粒组成，泥石流一般可分为泥流、粘性泥石流和水石流三种类型，其中粘性泥石流由于其固体颗粒组成范围广，并具有粗颗粒多、细颗粒含量大、颗粒分布呈“双峰”形态的特点，是自然界中最为常见的一种泥石流，一直是许多专家学者研究的重点课题。

目前盛行的粘性泥石流运动理论模型，主要基于两相流体内部阻力特点来求解泥石流运动流速。

尽管这种方法理论性较强，但由于各种模型应用时存在着一定的局限与不足，特别是由于粘性泥石流体内部阻力的复杂性而不得不假定固体颗粒呈均匀分布，加之模型中存在着一些难以确定的参数等问题，使得目前人们提出的一些泥石流运动速度模型及流量计算方法尚难达到实用水平[1]。

泥石流流速怎么计算
泥石流是暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流，它的面积、体积和流量都较大，而滑坡是经稀释土质山体小面积的区域，典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。

在适当的地形条件下，大量的水体浸透流水山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。

泥石流是一种灾害性的地质现象。

通常泥石流爆发突然、来势凶猛，可携带巨大的石块。

因其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。

泥石流流动的全过程一般只有几个小时，短的只有几分钟，是一种广泛分布于世界各国一些具有特殊地形、地貌状况地区的自然灾害。

这是山区沟谷或山地坡面上，由暴雨、冰雪融化等水源激发的、含有大量泥沙石块的介于挟沙水流和滑坡之间的土、水、气混合流。

泥石流大多伴随山区洪水而发生。

它与一般洪水的区别是洪流中含有足够数量的泥沙石等固体碎屑物，其体积含量最少为15%，最高可达80%左右，因此比洪水更具有破坏力。

那泥石流流速怎么计算大家是否了解呢?
泥石流流速分为稀性泥石流和粘性泥石流两种方法进行计算。

稀性泥石流一般使用公式V=M/a*h /3*i /2 粘性泥石流一般使用公式V=1/nc*h /3*i /2. 今天希望以上内容能对您有所帮助。

粘性泥石流运动流速与流量计算舒安平1，费祥俊2（1. 中国水利水电科学研究院；2. 清华大学）摘要：粘性泥石流作为最常见的一种泥石流，普遍存在于固体物质组成松散、降雨持续集中的陡峻山区。

作者首先对现有的粘性泥石流运动速度的有关成果进行扼要评述。

根据曼宁公式的结构形式，通过对大量泥石流沟的实测资料进行统计分析，得出涉及参数较为全面、具有一定普遍意义的粘性泥石流运动速度公式，经验表明该公式的可靠度令人满意，据此提出粘性泥石流的流量公式及其计算方法，从而为泥石流灾害治理工程规划设计提供了科学依据。

关键词：粘性泥石流；曼宁公式；阻力参数；流速；流量1 引言我国是一个泥石流频发的国家，特别是在西南和西北山区，每年雨季由于滑坡泥石流等山地灾害造成的人员伤害及经济损失均十分严重。

就在2002年5 月至8 月中旬不足4 个月的时间里，仅仅云南省14 个地市州因连降暴雨，引发受灾超过2 000 万人、死亡230多人、经济损失高达36 亿元的重大洪水泥石流灾害即为一个典型的例证。

可见，泥石流作为一种破坏性自然灾害，由于来势迅猛、影响深远，一旦成灾，其后果相当严重，因此对泥石流运动流速与流量进行分析研究，不仅为工程规划设计所急需，而且也是工程界和学术界普遍关注的重点课题。

根据固体物质颗粒组成，泥石流一般可分为泥流、粘性泥石流和水石流三种类型，其中粘性泥石流由于其固体颗粒组成范围广，并具有粗颗粒多、细颗粒含量大、颗粒分布呈“双峰”形态的特点，是自然界中最为常见的一种泥石流，一直是许多专家学者研究的重点课题。

目前盛行的粘性泥石流运动理论模型，主要基于两相流体内部阻力特点来求解泥石流运动流速。

尽管这种方法理论性较强，但由于各种模型应用时存在着一定的局限与不足，特别是由于粘性泥石流体内部阻力的复杂性而不得不假定固体颗粒呈均匀分布，加之模型中存在着一些难以确定的参数等问题，使得目前人们提出的一些泥石流运动速度模型及流量计算方法尚难达到实用水平[1]。

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。

泥石流年淤积量计算
泥石流年淤积量的计算通常是基于实地监测数据进行统计和分析。

以下是一种计算方法：
1. 首先确定监测区域内的泥石流通道的长度L（单位：米）和宽度W（单位：米）。

2. 利用泥石流监测点记录的流速数据，在整个监测区域内选取多个位置，测量泥石流的平均流速V（单位：米/秒）。

3. 计算泥石流的平均流量Q（单位：立方米/秒）= L x W x V。

4. 将泥石流的平均流量Q乘以泥石流流动的时间T（单位：秒），即可得到泥石流的总淤积量V（单位：立方米）= Q x T。

需要注意的是，以上只是一种一般的计算方法，实际计算过程中可能会考虑更多因素，如泥石流的沉积密度等。

具体的计算还应结合实际情况和相关专业知识进行。

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（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。

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。

泥石流运动参数特征值计算方法--- 以xxxxx村泥石流沟为例摘要：文章在前期地质调查基础上，对治理区泥石流运动参数进行了详细计算，包括泥石流流量、流速、整体冲击力、冲起高度、弯道超高等，并对该泥石流沟提出治理建议。

关键词：泥石流；运动参数1, 前言泥石流是山区特有的一种不良地质现象，由暴雨或上游冰雪消融形成的携带有大量泥土和石块的间歇性洪流。

具有突然发生、来势凶猛、历史短暂、破坏力强的特点。

沿途冲毁道路桥梁，淹没房屋农田，阻塞河道，在顷刻问造成巨大灾害，应该要注意防范。

泥石流勘查指在收集已有资料的基础上，结合测绘、勘探（钻探、物探等）、试验等手段，对泥石流活动区域进行的有关泥石流的形成、活动、堆积特征、发展趋势与危害等方面的各种实地调查、综合分析与评判，为泥石流防治方案的选择和防治工程的设计提供基础资料。

其中泥石流运动特征值的包括流量、流速、冲击力、弯道超高等，泥石流的这些运动参数不仅反映了泥石流的规模、强度和流体性质，其确定方法和计算结果还直接决定着泥石流防治建筑物的类型、结构和尺寸,是泥石流研究和防治工程设计的基础。

2, 治理区概况2.1治理区位置治理区位丁xxxxx西北方向，处丁xxxxxx 风景区，行政区划上隶届丁xxxxx 镇。

中心点坐标为北纬xxxxxx ,东经xxxxxx。

该地区分布有S213省道（xxx公路），交通较为便利。

2.2地质环境背景（1）地形地貌：治理区地处燕山南麓，届低山丘陵地区，海拔标高+240〜487m总体地形北高南低，相对高差90〜180m治理区沟谷发育，呈“ V'型及“LT型，谷宽20〜60m沟谷两侧山体坡度较陡，自然坡度角区约为55〜75° , 部分岩质边坡近乎直立，沟床纵坡15°,单沟沟谷为南北向，沟谷内第四系坡积，残积物较厚，植被较发育。

图1治理区地形地貌图(2) 地层岩性：治理区一带区域地层，除第四系坡积，洪积层外，主要为侏罗系中上统髻髻山期岩浆岩，成分主要为安山岩，分布广，厚度大，斑状结构，块状构造，杏仁构造，同时存在少量粗安岩，粗面岩，火山碎屑岩。

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（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CQ 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；C D —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。

干线公路灾害防治试点工程技术指南（试行）中华人民共和国交通部二○○六年八月目录1 总则22 灾害调查和评估2 2.1泥石流和水毁 42.2路基病害73 防治工程设计93.1水毁防治工程103.2泥石流防治工程 (14)3.3路基病害防治工程 (15)4施工175 工程验收196 效果评估和总结20附录泥石流相关计算方法211 总则1.1 为提高公路抗灾能力，指导干线公路灾害防治工程试点工作的实施，特制定本技术指南。

1.2 公路灾害防治工程是通过增设和完善公路的灾害防护设施为重点，对公路边坡、路基、桥梁构造物和排（防）水设施进行综合整治，以提高公路抗灾能力的专项工程。

1.3 公路灾害防治试点工程的实施应按照“安全、耐久、节约、和谐”的原则，贯彻“预防为主、防治结合、因地制宜、综合治理”的方针，对公路灾害防治工程采取综合措施进行整治。

鼓励技术创新和采用经过论证的新技术、新材料和新工艺。

1.4 通过实施公路灾害防治试点工程，提高试点路段的抗灾能力、通行能力和行车安全水平，探索总结适合我国国情的公路灾害防治工程技术措施和组织实施方法，为全面实施积累经验。

1.5 本指南适用于干线公路灾害防治试点工程的实施。

1.6 干线公路灾害防治试点工程的实施，除应符合本指南外，还应符合国家有关标准的规定。

2 灾害调查和评估2.1 泥石流和水毁2.1.1水毁调查与评估，必须进行水毁形成条件调查，通过现场勘察认识所在河段的类型及河床变形、地质构造等特点，再结合灾害工程特点，研究水毁的原因。

水毁和泥石流都具有冲击、侵蚀、携带、淤积等破坏能力，但形成机理和流体性质完全不同。

2.1.2洪水与暴雨时空关系密切，以重复发生、夜间多发为特征。

其危害的方式包括冲刷、侵蚀、冲击、淤积、淹没、漫流改道为主，具有突发、集中、历程短、成灾快的特点。

调查评估的重点是洪水发生的时间、历程、流量、频率等。

2.1.3洪水调查的内容和方法见表2.1.3。

泥石流的力学特征⑴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，对化评分（N）与重度、（1 +①）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：11 1,0.5式中：a――泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数, R――水力半径（m），2.5m；IC ――泥石流水力坡度（％°），用沟床纵坡代替;1n——清水河床糙率系数;泥石流泥沙修正系数, 泥石流容重（t/m3 ），为m3 清水容重（t/m3 ）, m3H——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：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）;――泥石流泥沙修正系数，查《规范》附表，值为；泥石流容重（t/m3 ），为m3清水的重度(t/m3 ),为;H——泥石流中固体物质重度；DC ――泥石流堵塞系数(见表3-8 ),可查经验表为。

泥石流计算方法干线公路灾害防治试点工程技术指南（试行）中华人民共和国交通部二○○六年八月目录1 总则22 灾害调查和评估2 2.1泥石流和水毁 42.2路基病害73 防治工程设计93.1水毁防治工程103.2泥石流防治工程 (14)3.3路基病害防治工程 (15)4施工175 工程验收196 效果评估和总结20附录泥石流相关计算方法211 总则1.1 为提高公路抗灾能力，指导干线公路灾害防治工程试点工作的实施，特制定本技术指南。

1.2 公路灾害防治工程是通过增设和完善公路的灾害防护设施为重点，对公路边坡、路基、桥梁构造物和排（防）水设施进行综合整治，以提高公路抗灾能力的专项工程。

1.3 公路灾害防治试点工程的实施应按照“安全、耐久、节约、和谐”的原则，贯彻“预防为主、防治结合、因地制宜、综合治理”的方针，对公路灾害防治工程采取综合措施进行整治。

鼓励技术创新和采用经过论证的新技术、新材料和新工艺。

1.4 通过实施公路灾害防治试点工程，提高试点路段的抗灾能力、通行能力和行车安全水平，探索总结适合我国国情的公路灾害防治工程技术措施和组织实施方法，为全面实施积累经验。

1.5 本指南适用于干线公路灾害防治试点工程的实施。

1.6 干线公路灾害防治试点工程的实施，除应符合本指南外，还应符合国家有关标准的规定。

2 灾害调查和评估2.1 泥石流和水毁2.1.1水毁调查与评估，必须进行水毁形成条件调查，通过现场勘察认识所在河段的类型及河床变形、地质构造等特点，再结合灾害工程特点，研究水毁的原因。

水毁和泥石流都具有冲击、侵蚀、携带、淤积等破坏能力，但形成机理和流体性质完全不同。

2.1.2洪水与暴雨时空关系密切，以重复发生、夜间多发为特征。

其危害的方式包括冲刷、侵蚀、冲击、淤积、淹没、漫流改道为主，具有突发、集中、历程短、成灾快的特点。

调查评估的重点是洪水发生的时间、历程、流量、频率等。

2.1.3洪水调查的内容和方法见表2.1.3。