泥石流动力特征计算
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附录H(资料性附录)泥石流流体容重和颗粒分析试验方法H.1泥石流流体容重(Yc)的测定H. 1. 1现场调查试验法条件许可时,可在泥石流爆发时,或泥石流爆发后的有效时间内(一般为6h),在需要测试的沟段取泥石流流体3组以上并测量其质量和体积;如超过有效时限,可现场请当地曾亲眼看见过该沟泥石流爆发的老居民,在需要测试的沟段,选取有代表性的堆积物搅拌成暴发时的泥石流流体状态,进行样品鉴定,然后分别测出样品的质量和体积,按下式求出泥石流流体容重。
Z订C式中:Y L泥石流流体容重,单位为吨每立方米(t/m3);Wc—样品的质量,单位为克(g);样品的体积,单位为立方厘米(cm3)oH. 1.2流体形态调查法调查曾目睹过泥石流的知情人,并让他们感官描述泥石流浆体的特征,按表H. 1确定泥石流的流体容重。
表II. 1泥石流流体稠度特征表在使用上述方法时应慎重,泥石流流体密度应根据调查分析和试验结果作综合研究后确定。
G. 2颗粒级配分析G. 2.1现场筛分试验法在沟域内泥石流堆积区和物源堆积物分布区,选择有代表性的断面试验点,清除外表杂质层后,开挖ImX Im,深0. 5m~l. 0m的取样坑,取出其全部土、砂、石,从中挑出粒径大于200nini的石块单个分别称重,其余按粒径分筛为N 150nini〜200nini, >100mm~150 mm, > 50 mm~100 mm, N20 mm~50 mm, 20 m及以下假设干级,每级分组称重,计算分组质量与总质量之比,绘制颗粒级配曲线,求算颗粒级配特征值。
现场筛分试验后,对粒径小于20mm 的颗粒,取样送实验室进行进一步室内筛析试验,送样质量不小于1kg。
经数据处理后,获取泥石流堆积物或物源堆积物的粗粒和细粒的全级配颗粒组成特征值。
I. 3. 1.4原铁道部第一勘察设计院推荐的西北地区经验公式匕=旦乩2/3兽(1.26)a 式中各参数含义同式(1.24)。
实例分析泥石流形成条件及运动特征泥石流是山区沟谷由各种自然和人为因素综合作用的产物。
其暴发必需具备丰富的物源、陡峻的地形和高强度集中暴雨3个条件。
泥石流形成机理十分复杂,多年来,国内外学者从水力、土力和沟道条件影响等方面开展了大量的研究工作,提出了诸如黏性流启动机理、突变机理、渗流启动机理和振动软化或局部软化启动机理等。
本文基于泥石流的形成条件,对阿庄南沟流域的地形地貌特征、地质条件及气象水文条件等因素进行分析,在此基础上揭示计算阿庄南沟泥石流的相关运动特征参数,为合理选择泥石流治理方案提供依据。
在综合分析阿庄南沟泥石流形成条件的基础上,分析该沟泥石流的发展趋势,为准确的泥石流预测预报服务。
1 流域概况阿庄南沟为雅鲁藏布江中游左岸河段的一级支流,主沟沟谷深切,沟谷呈“V”型,流域面积13.30km2,流域最高高程5645m,于高程3370m汇入雅鲁藏布江,高差2275m,沟长6.2km,沟谷总体纵坡降366‰。
支沟和主沟形成的树枝状水系,沟谷强烈侵蚀切割,山崖陡峭。
该沟70年前曾经爆发过较大规模泥石流,但近年来,由于地方注重封山育林、水土保持,沟域内植被生长茂盛,泥石流暴发的规模及频率均有所减小,但对水电工程的影响却不容忽视。
因此,查明泥石流的发育情况、分析其发展趋势,并计算该沟泥石流的动力学特征,对该水电站的建设具有重要的工程意义。
2 泥石流形成的条件分析2.1 地形地貌条件该沟流域内地形为宽谷段和峡谷段交替,宽谷段一般30~40m,坡度也相对较缓,沟床堆积有老的泥石流堆积物,两壁为陡立基岩;峡谷段宽度一般15m 左右,坡度相对较陡,一般为一侧基岩另外一侧崩坡积物覆盖,为泥石流的发生提供了一定的物源及能量条件2.2 物源条件阿庄南沟松散固体物源较丰富,物源类型包括沟道堆积物、崩坡积物、坡面侵蚀以及人工弃渣等四类。
据现场调查并计算流域内松散固体物源量共计503.21×104m3,流域单位面积松散固体物质的量为0.38m3,而单位面积松散固体物质的量大于0.1m3/m2时就具有暴发泥石流的可能。
泥石流流量、流速的测定和计算
泥石流流量、流速的测定和计算
1 流量的计算
(1)形态调查法
Qm=Fmum 19.3-1
式中Qm—泥石流流量(m3/s);
Fm—泥石流体的横断面面积(m2);
um—泥石流流速(m/s)。
【例题17】某地平均每11年发生一次泥石流,泥石流流体的横断面面积为20m2 ,泥石流流速为3.5m/s,按形态调查法进行计算,根据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中有关泥石流分类规定,该泥石流为( )。
A、Ⅰ1;
B、Ⅰ2;
C、Ⅱ1;
D、Ⅱ2;
答案:D
【解答】根据题意有:Fm=20m2;um=3.5m/s;
按形态调查法计算:Qm=Fmum=20×3.5=70m3/s;界于30~100 m3/s之间,属于第二个亚类,即Ⅰ2或Ⅱ2;
另外,平均每11年发生一次,属低频泥石流Ⅱ;故应选择Ⅱ2,答案为D。
泥石流动力学模型
泥石流动力学模型
泥石流是一种极具破坏性的洪水灾害,它是由大量的泥沙、石块和水
混合而成的混合物,具有高速、高能量、高温和高压的特点。
为了更
好地预测和控制泥石流,研究人员开发了一种称为“泥石流动力学模型”的模型。
泥石流动力学模型是一种基于物理原理的模型,它可以用来模拟泥石
流的运动特性,以及泥石流的形成、发展和消失的过程。
该模型基于
流体力学原理,将泥石流的运动特性分解为三个基本要素:流体力学、粒子力学和热力学。
首先,流体力学模型可以用来模拟泥石流的流动特性,包括流速、流量、流动方向和流动形态等。
其次,粒子力学模型可以用来模拟泥石
流中的粒子运动,包括粒子的运动轨迹、粒子的碰撞和粒子的沉积等。
最后,热力学模型可以用来模拟泥石流中的热量传递,以及泥石流的
温度变化等。
泥石流动力学模型的应用可以帮助我们更好地理解泥石流的形成机制,从而更好地预测和控制泥石流的发生。
此外,该模型还可以用来研究
泥石流的沉积特性,以及泥石流的淤积特性等。
总之,泥石流动力学模型是一种基于物理原理的模型,它可以用来模
拟泥石流的运动特性,以及泥石流的形成、发展和消失的过程。
该模
型的应用可以帮助我们更好地预测和控制泥石流的发生,从而减少泥
石流灾害的发生。
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。
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]。
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。
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。
利⽤以上公式计算的⼀⽚区2条泥⽯流沟峰值流速结果见表5-4。
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1.68t/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: a1——泥石流中含沙量变化引起的流速修正系数,5.0111Ha; R——水力半径(m),2.5m; IC——泥石流水力坡度(‰),用沟床纵坡代替; n1——清水河床糙率系数;
——泥石流泥沙修正系数,cHc;
c——泥石流容重(t/m3),为1.68t/m3;
w——清水容重(t/m3),1.0t/m3;
H——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8.28m/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: cQ——频率为P的泥石流洪峰值流量(m3/s); pQ——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0.71;
c——泥石流容重(t/m3),为1.68t/m3; w——清水的重度(t/m3),为1.0;
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1.5。 表3-8 泥石流阵流堵塞系数DC值表 堵塞程度 严重堵塞 中等严重堵塞 轻微堵塞 无堵塞 Dc值 >2.5 2.5~1.5 1.5~1.1 1.0 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 沟名 项目 某泥石流沟
流域面积F (km2) 35 沟长L(km) 11.25 平均坡降J(‰) 222 泥沙修正系数 0.71 设计频率p(%) 2 5 暴雨洪峰流量QP(m3/s) 87.49 72.54 泥石流峰值流量Qc(m3/s) 224.43 186.06 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165.66 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 = 0.264TQc=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: ——泥石流整体冲压力; c——泥石流容重,1.68t/m3;
cV——泥石流流速,8.28m/s;
a——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1.0,矩形建筑物取1.33,方形建筑物取1.47。本次建筑物主要以矩形为主,λ取1.33。
通过该公式的计算,泥石流的整体冲压力约15.64×104Pa。 (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。3.5≤α≤4.5,平均α=4.0;
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6.32m/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=0.3; 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; ——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=0.005。 根据该公式,泥石流中石块的冲击力为14.35Kpa。 (8)泥石流最大冲起高度与爬高 泥石流最大冲起高度H根据规范推荐公式为: 由于泥石流在爬高过程中受到沟床阻力的影响其爬高H为: 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3.5m,爬高为2.8m。 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 参数 结果 参数 结果 泥石流平均流速 (m/s) 8.28 泥石流断面设计流量(形态调查法)
(m3/s) 229.46
大石块运动速度
(m/s) 6.32 20年一遇清水洪峰流量(雨洪法) (m3/s) 72.54
容重 (t/m3) 1.68 20年一遇泥石流洪峰流量(雨洪法) (m3/s) 186.06
泥石流中石块冲击力(Kpa) 14.35 20年一遇一次泥石流可能最大冲出量(雨洪法)(m3) 41850
泥石流整体冲压力(Pa) 15.64×104 50年一遇清水洪峰流量(雨洪法) (m3/s) 87.49
爬高(m) 2.8 50年一遇泥石流洪峰流量(雨洪法) 224.43 (m3/s) 最大冲起高度(m) 3.5 50年一遇一次泥石流可能最大冲出量(雨洪法)(m3) 50480
(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·n1R32·IC21 …………………………………(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。 n1—— 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 河段特征 河床物质组成及形态 沟岸状况 1 / n 河段较顺直,河宽逐渐扩展,断面较规则,水流通畅,没有堵塞。 砂、土质河床,河底平顺,沟床纵坡 < 30 平顺的土岸或人工堤防,沟岸山坡坡度 <150。 ≥55(50~75)
砂、土质河床,河底不很平顺,沟床纵坡 30~60。 平顺的土岸,略有坍塌,沟岸山坡坡度 15~250。 50(40~55)
卵、砾石河床,河底较平顺,沟床纵坡 30~60。 有坍塌的土岸或岩质沟岸,沟岸山坡坡度 15~250。 45(35~50) 卵、砾石河床,河底不平顺,沟床纵坡 60~120。 有坍塌的土岸或岩质沟岸,坍塌较发育,沟岸山坡坡度 25~320。 40(30~45) 卵、碎、块石河床,河底不平顺,沟床纵坡。60~120。 崩、坡积物或岩质沟岸,沟岸山坡坡度 25~320。坍塌发育,有堵塞痕迹。 35(25~40) 卵、碎、块石河床,河底松散堆积,很不平崩、坡积物或岩质沟岸,沟岸山坡坡度 >320。,坍塌很发育,≤25(15~35)