泥石流运动特征值计算方法Word文件下载.docx

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本区北部发育燕山中期褶皱，为一系列北东450左右的褶皱，空间上呈斜列式，剖面上向斜呈斜歪宽大的槽状，背斜呈狭窄的脊状，轴面略向北西倒转、倾向东南，延伸10〜15km。

主要为治理区北部的四海向斜，该向斜由髻髻山组组成，为一内部构造较复杂、受多次构造重叠的复合结构，由西南至东北。

（4）水文地质：

根据地下水赋存条件，治理区地下水类型分为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水。

其中第四系孔隙水主要赋存于山麓坡积、冲洪积地带，沉积物主要为碎石土、砂砾石层，砂土层，含水层分布不均匀。

基岩裂隙水主要

为岩浆岩裂隙孔隙水。

喷出岩在全区皆有分布，岩性主要为侏罗系安山岩，粗安岩，岩性较坚硬，抗风化能力强，裂隙不发育，泉水出露少，富水条件极差，受季节影响很大。

治理区地下水受降雨补给，就地排泄，有零星泉水出露，地形低洼处风化裂隙带中地下水较丰富，构造破碎带含水层较厚，雨季水量较大。

（5）工程地质：

治理区第四系主要分布与治理区沟谷两侧的山坡、坡角、沟谷地带，主要成分为圆砾、碎石及业砂土充填，颜色为土黄色，厚度不均，为1.0〜3.0m,附着在坡面、坡角处，胶结度较差，在雨水冲刷下易下滑流失。

治理区安山岩微风化，层状、块状结构。

野外鉴定锤击声活脆，有回弹，震手，难击碎，浸水后有轻微吸水反应，岩石届较坚硬岩。

治理区燕山中期晚期侵入岩，岩性为石英二长岩、花岗斑岩，岩体较坚硬，但岩石性质较脆，风化裂隙发育，岩体较破碎，易形成崩塌危岩体。

3,泥石流沟发育现状

3.1泥石流沟概况

据现场调查，治理区发育泥石流沟1条，发育丁治理区北部，高程+475m沟道全长约800m沟谷以xxx为界限，北部为较宽阔“U'

型谷，南侧沟槽横断面

多呈“V型，平均纵比降12.5%,流域面积0.54km2。

沟域高差约200m沟谷内地质条件较为复杂，局部有崩塌体和不稳定边坡等不良地质体分布。

泥石流物源

形成区、流通区及堆积区特征见表1。

表1沟谷分区特征表

流域

分区

面积

（km2）

地形地貌特征

沟道特征

松散堆积物

类型

形成

区

0.50

地形局差较大，沟道标高约+320〜487m,平均纵比降10%,山体坡度较陡，平均坡度35°

。

两侧山坡主要为耕地及林地，为陡坡区、斜坡区、微斜坡区，水土保持较好。

平■面形态总体上较顺直，基本无大而急的弯道，沟道两侧为崩塌、坡积体形成的碎块石土覆盖。

主要为沿沟两侧的松散坡积层及沟底堆积物，总计储里

约20X104m3

流通

区及

堆积

0.04

高程介丁320〜250m

地势由缓至陡，平均纵

比降为15%

以xxx为界，北部沟道形态多呈“U型，沟宽一般10〜20m,深度多在1〜4m,xx以南沟道形态多呈“V'

型，沟宽5〜10m。

为泥右流，及

崩塌堆积物，

总计储里约

1.0104m3

3.2泥石流类型

治理区泥石流灾害隐患按动力条件划分，届丁暴雨型泥石流，即泥石流一般在充分的前期降雨和当场暴雨激发作用下形成，有后续性，能重复发生。

按集水区地貌特征分类，届沟谷型泥石流。

治理区沟谷以流域为周界，泥石流的形成区和流通区分界较明显，轮廓呈哑铃状，并以沟槽为中心，物源区松散堆积体分布在沟槽两岸及河床上，部分边坡存在崩塌危岩，沟蚀作用较为强烈。

按流体组成和流体性质分，届水石型（稀性）泥石流，沟谷岩浆岩发育，流体物质组成中粉砂，粘粒含量极少，无粘性，为牛顿体，沟槽表面较干净，无泥

浆残留，沟谷内多为粒径大于2.0mm的各级粒度的砂、砾、卵、漂石，不均匀分布，分选性较差。

4,泥石流运动特征

为满足泥石流勘查评价及防治工程设计的需要，本次在不同沟段选择了3

处较典型断面（见图2）进行泥石流运动特征值的计算。

依据《xxxx防汛应急预案》汛情预警发布参考综合指标规定，xxxx地区二十年一遇（P=5%,五十年一遇（P=2%,白年一遇（P=1%暴雨强度分别取30mm/h、50mm/h70mm/h

图2治理区沟谷地形图

（1）泥石流流量

本次计算采用雨洪法。

即在泥石流与暴雨同频率，且同步发生、计算断面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的假设下建立的计算方法。

因治理区泥石流类型为水石流，接近于山洪，适宜用此方法计算。

其计算步骤是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（计算方法查阅水文手册），然后选择堵塞系数，按式（1.1）计算泥石流流量。

Qc

（1）Qp?

Dc（i.i）

式中：

q-一频率为p的泥石流洪峰值流量（m/s）；

q-一频率为p的暴雨洪水设计流量（m/s）；

（1）——可参照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T022卜2006）表

G.2选取；

——泥石流泥沙修正系数；

D-一泥石流堵塞系数，通过《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T022卜2006）表I-1选取。

当汇水面积F<

3km2时，

QPFs（1.2）

暴雨径流系数；

F汇水面积（kni）；

s小时雨强（mm/ho

据此，求得的各断面部位暴雨洪峰流量（Qp）详见表2

表2xxxxx沟谷主要断面暴雨洪峰流量计算表

位置

剖面编号

汇水面积（km2）

暴雨强度（mm/h）

径流

系数

洪峰流量（m3/s）

P=1%

P=2%

P=5%

P=3%1

xxx

门洞

1-1'

0.35

70

50

30

0.3

2.04

1.46

0.88

沟谷

中游

2-2'

0.44

2.57

1.83

1.1

下游

3-3'

2.92

2.08

1.25

依据上述Qp,算得泥石流峰值流量Qc如表3

表3xxxxx沟谷主要断面泥石流峰值流量计算表

剖面

编亏

汇水面积（km2）

暴雨洪峰强度

（m3/s）

泥沙

修正

泥右流堵塞系数

泥石流峰值流量

P=3%

1.611

1.5

4.93

3.53

2.13

2.0

8.28

5.89

3.54

9.41

6.70

4.03

（2）一次过流总量

根据治理工程的需要，xxxxx沟谷按50年一遇（P=2%）的暴雨洪水条件进行设计吗，暴雨强度为50mm/h。

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，只是粗略的概算。

计算法依据泥石流历时T（s）和最大流量Qc（m3/s）,按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》

（DT/T0220-2006），附录I提供的公式计算一次性泥石流过流总量。

因近30年来该沟谷未发生大规模泥石流，据当地居民回忆，雨季确有小规模山洪爆发，导致下游积水较深，历时1个小时左右，一般泥石流峰值历时T（司为20〜60min,本次计算选取60min。

QKTQc（1.3）

当F<

5km2时，K取0.202

则主要断面泥石流一次过流总量计算如表4所示。

表4xxxxx沟谷主要断面泥石流过流总量计算表

剖面编号

50年一遇暴雨工况下泥石流峰值流量

持续时间

（s）

泥石流冲出量

（104m3）

3600

0.26

0.43

0.49

假设50年一遇降雨条件下，该沟谷发生泥石流，则依据一次泥石流固体冲

出物按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220-2006）附录I提供的计算公式计算：

QHQ（CW）/（Hw）（1.4）

式中，Qh——一次泥石流冲出物质量（m3）;

次泥石流过程总量（m3）；

c——泥石流重度（t/m3）；

w——水的重度（t/m3）；

H——泥石流固体物质的重度（t/m3）。

由丁xxxxx泥石流以往没有监测资料，故需通过野外调查结合查表发来确

定，因治理区泥石流类型为水石流，流体呈稀浆状，重度较低，结合《泥石流灾

害防治工程勘查规范》（DT/T0220-2006）表F.1及表G.2,综合选取c为1.4t/

m3因松散固体堆积物主要为砂土、砾石，及部分碎石，因砂砾石重度约1.5t/m3,而砾石、卵石重度在2.0〜2.3t/m3之间，碎石、块石重度约在2.5t/m3

左右，故按照各松散物质组成，泥石流固体物质的重度H取2.0t/m3。

则xxxxx潜在泥石流沟谷在50年一遇降雨条件下，一次泥石流固体冲出物

质量见表5。

表5xxxxx沟谷主要断面泥石流固体冲出量计算表

50年一遇暴雨工况下泥石冲出量

（104m3/s）

泥右流重

度c

（t/m3）

水重度w

泥右流固

体物质重

度H

一次泥石流固

体冲出量

1.4

1

0.104

0.172

0.196

（3）泥石流流速

泥石流流速是决定泥石流动力力学性质的重要参数之一，本次计算根据治理区泥石流发育类型，流体组成等因素，采用北京市政设计院推荐的北京地区稀性泥石流经验公式。

21

m——

Vc-wRc3I101（5）

a

式中，Vc——泥石流断面平■均流速（m/s）;

-w——河床外阻力系数，通过《泥石流灾害防治工程勘查规范》

（DZ/T022卜2006）表I-1选取；

a=（h1）.（1.6）

Rc水力半径（m）,一股可用平■均水深H（m）代替；

I——泥石流水力坡度，一般可用沟床纵坡代替。

依据上述计算条件，50年一遇暴雨条件下，沟谷主要断面泥石流平■均流速计算结果如表6所示。

表6xxxxx沟谷主要断面泥石流平均流速计算表

水力半径

Rc（m）

沟谷纵坡I

（%。

）

河床外阻力系数

泥右流断向平均流速（m/s）

0.4

120

6.0

1.77

150

3.8

1.14

0.5

1.33

（4）泥石流整体冲击力

泥石流冲击力是泥石流防治工程设计的重要参数，泥石流整体冲压力按《泥石流灾害防治工程设计规范》（DZ/T0239-2004），公式3.1-8计算：

P—Vc2sin（1.7）

g

式中，P——泥石流整体冲击压力（KN）;

——建筑物形状系数，矩形建筑物=1.33;

c——泥石流重度（KN/m3）;

Vc——泥石流断面平■均流速（m/s）;

——建筑物受力面与泥石流冲压方向的火角。

假设各断面布设治理工程（拦挡、排导），则各断面泥石流整体冲击压

力计算结果如表7。

表7xxxxx沟谷主要断面泥石流整体冲击压力计算表

建筑物

形状系

数

泥右流重度

c（KN/

3、

m）

泥右流半

均流速Vc

（m/s）

受力面与泥

石流冲压方

向的火角

泥石流冲积

压力P

（KN）

13.72

900

5.83

2.42

3.29

（5）泥石流冲起高度

泥石流遇反坡，由丁惯性作用，将沿直线前进的现象称为爬高；

泥石流遇阻,其动能瞬间转化为势能，撞击处使泥浆及包裹的石块飞溅起来，称为泥石流的冲起。

因治理区内近年未发生过较大规模的泥石流，无明显泥痕，故以计算值作为设计依据。

泥石流爬高和最大冲起高度按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》

（DT/T0220-2006）附录I提供的公式计算:

Vc泥石流平■均流速（m）;

b——迎面坡度的函数。

计算结果见表8

表8xxxxx沟谷主要断面泥石流冲起高度及爬高计算表

泥右流平均流速Vc（m/s）

泥石流最大冲起高

度H（m）

泥石流爬高Hc

（m）

xxx门

洞

0.16

0.07

0.11

0.09

0.14

（6）泥石流的弯道超高

弯道超高是因为泥石流在沟槽转弯处因凹岸处流速较快，流体增厚，凸岸一

侧流速较慢，流体变薄产生的超高现象。

泥石流弯道超高按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220-2006）公

式I.26计算：

h2.3虹lg&

（1.9）

gRi

式中，h——弯道超高;

R2——凹岸曲率半径;

R——凸岸曲率半径;

Vc——泥石流流速。

计算结果如表9所示

表9xxxxx主要断面泥石流超高计算表

凸岸曲率半径R1（m）

凹岸曲率半径

R2（m）

泥右流平均流

速Vc（m/s）

泥右流背道超高h（m）

115.0

118.5

0.010

23.0

26.0

0.016

44.0

49.0

0.019

5,结论

xxxxx治理区地形地貌届山丘陵地区，雨季降水集中丁7〜9月，沟道形态多呈“V”型，地质构造较复杂，断裂带较发育，基岩节理裂隙发育，岩浆活动较发育，喷出岩及侵入岩皆有分布，工程地质条件届山问谷地和块状结构岩体段，岩体较破碎，雨季为泥石流提供了固体松散物质堆积，区域内主要地质灾害为泥

石流，综合评估为中易发程度，对下游居民威胁程度较大，可能造成的损失较严重。

依据现场调查分析，xxxxx潜在泥石流沟按动力条件划分，届丁暴雨型泥石流；

按集水区地貌特征分类，届沟谷型泥石流；

按流体组成和流体性质分，届水石型（稀性）泥石流；

并根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220-2006）对50年一遇降雨情况下泥石流运动特征参数进行了计算，为后续治理工程设计提供依据。

针对治理区地质灾害发育特征，建议选取局部浮土石活运+浆砌石护坡

+浆砌石挡墙+浆砌石护堤+沟道防护的治理措施，能够有效减轻泥石流地质灾害隐患，带来良好的社会、经济、环境效益。

参考文献：

1、〈〈泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220—2006）;

2、《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009版）；

3、〈〈xxx区防汛应急预案》（2006）;