泥石流動力特征計算

1、332泥石流的力學特征 （1）容重泥石流靜力學特征主要指泥石流體或漿體的容重、含水量、物質組成、流變特征、 化學性質及其靜力特征等。在一般地區(qū)出于泥石流的突發(fā)性、沖擊力大等條件所限， 難以直接測得天然泥石流容重。一般采用現場調查試驗法進行泥石流容重的測定， 即在現場請當地親眼看見泥石流暴發(fā)的居民多人，在需要測試的溝段，選取有代表 性的堆積物攪拌成暴發(fā)時泥石流流體狀態(tài)，進行樣品鑒定，然后分別測出樣品的總 質量和總體積，求出泥石流流體容重。在無法取得代表性樣品時，根據規(guī)范中 泥石流溝易發(fā)程度數量化評分標準，對某泥石流溝進行泥石流溝易發(fā)程度數量化評 分（詳見表4-3）,按照規(guī)范中附表“數量化評分（N

2、）與重度、（1+）關系”， 可以得到泥石流的容重。本報告采用后一種方法，查表得到泥石流的容重為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。它不僅反映了泥石流的強度，規(guī)模和流 體性質，而且決定著防治泥石流工程建筑物的類型、結構和尺寸。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參數。流速VC按照鐵道部推薦的稀性泥石流的計算公式進行計算I0'5丄式中：a泥石流中含沙量變化引起的流速修正系數,R水力半徑（m）, 2.5m;IC 泥石流水力坡度（。），用溝床縱坡代替;清水河床糙率系數;1泥石流泥沙修正系數, 泥石流容重（t/m3 ），為1.68t/m

3、3 ;清水容重（t/m3 ）, 1.0t/m3 ;h 泥石流中固體物質重度（t/m3 ）。根據以上計算公式，泥石流的平均流速為8.28m/s（3）泥石流流量 泥石流流量計算，目前主要有兩種方法，一是雨洪法；二是形態(tài)調查法 雨洪法 假設泥石流與暴雨同頻率、且同步發(fā)生，先按水文方法計算出斷面不同頻率下的小流域暴雨洪峰流量（計算方法查閱四川省水文手冊），然后選用堵塞系數，按下式計 算泥石流流量： 式中：Qc頻率為P的泥石流洪峰值流量（m3/s）;Qp 頻率為P的暴雨洪水設計流量（m3/s）;泥石流泥沙修正系數，查規(guī)范附表，值為0.71 ；泥石流容重（t/m3 ），為1.68t/m3 ； 清水的重度（

4、t/m3 ），為1.0 ；H泥石流中固體物質重度；DC泥石流堵塞系數（見表 3-8 ），可查經驗表為1.5 表3-8泥石流陣流堵塞系數DC值表堵塞程度嚴重堵塞中等嚴重堵輕微堵塞無堵塞丿堵塞4程度-De值丿 重丿堵塞25中等丿重堵2.51.5輕丄微丿堵塞1.51.1-4按照雨洪法，利用泥石流流量公式計算所得的泥石流最大流量如下表 （表3-9 ）所示:表3-9雨洪法計算最大流量溝名項目某泥石流溝流域面積F(km2)35溝長L(km)11.25平均坡降J( %。)222泥沙修正系數0.71設計頻率p(%)25暴雨洪峰流量QP(m3/s)87.4972.54泥石流峰值流量Qc (m3/s)224.43

5、186.06形態(tài)調查法在泥石流溝道中選擇 2-3個測流斷面，仔細查找泥石流過境后留下的痕跡，然后測 量這些斷面上的泥石流流面比降(若不能由泥痕確定，則用溝床比降代替)、泥位高度He (或水力半徑)和泥石流過流斷面面積等參數。用相應的泥石流流速計算公式， 求出平均流速Vc后，即用下式求泥石流斷面峰值流量 Qc：式中：Qc泥石流斷面峰值流量(m3/s);We泥石流過流斷面面積(m2,取流通區(qū)平均溝道寬 8 m,水力半徑為2.5 m， 過流斷面面積為20 m2；Vc泥石流斷面平均流速(m/s)，為8.28m/s。用上式計算的泥石流斷面峰值流量 Qc為165.66m3/s。(4) 一次泥石流過程總量計

6、算一次泥石流總量 Q可通過計算法和實測法確定。實測法精度高，但因往往不具備測 量條件，只是一個粗略的概算。計算法根據泥石流歷時T(s)和最大流量Qc(m3/s)， 按泥石流暴漲暴落的特點，將其過程線概化成五角形，按下式計算Q( m3,泥石流 歷時T取1200s：Q=0.264TQc=KTQc 一次泥石流沖出的固體物質總量 QH( m3)：根據該公式，在計算頻率為 20 年一遇的情況下，某泥石流溝一次泥石流沖出的最大固體物質總量為41850m3在計算頻率為50年一遇的情況下，一次泥石流沖出的最 大固體物質總量為 50480m3。(5) 泥石流整體沖壓力泥石流沖擊力是泥石流防治工程設計的重要參數。

7、 采用規(guī)范推薦的泥石流體整體沖壓力計算公式： 式中： 泥石流整體沖壓力；c 泥石流容重， 1.68t/m3 ；Vc 泥石流流速， 8.28m/s；a建筑物受力面與泥石流沖擊壓力方向的夾角，取90o;G 重力加速度；入一一建筑物形狀系數，圓形建筑物取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為主，入取 1.33。通過該公式的計算，泥石流的整體沖壓力約15.64 x 104Pa。(6) 泥石流體中大石塊的最大流速按照規(guī)范，用以下經驗公式計算：式中：V泥石流中大石塊的移動速度(m/s);a全面考慮摩擦系數、泥石流容重、石塊比重、石塊形狀系數、溝床比降等因素的參數。3.

8、5 <a< 4.5，平均a =4.0 ;dmax泥石流堆積物中最大石塊粒徑(m),為2.5m。通過計算，泥石流大石塊的最大速度為 6.32m/s。(7) 泥石流中石塊沖擊力泥石流中石塊沖擊力的計算參照以下公式（吳積善，泥石流及其綜合治理1993）:式中：P為泥石流中石塊的沖擊力（Pa）;丫動能折減系數，對于圓端正面撞擊，采用丫=0.3 ;Vc泥石流平均流速（m/s）,為8.28m/s ;Q石塊質量（kg）,按最大粒徑2.5m來算；受力面與泥石流沖擊力方向的夾角，取90°C1、C2巨石及攔擋圬工的彈性變形系數，C1+C2=0.005根據該公式，泥石流中石塊的沖擊力為14.3

9、5Kpa。（8）泥石流最大沖起高度與爬高泥石流最大沖起高度 H根據規(guī)范推薦公式為：由于泥石流在爬高過程中受到溝床阻力的影響其爬高H為：式中：b 為迎面坡的函數。通過計算，泥石流的最大沖起高度為 3.5m，爬高為2.8m。根據以上的計算，將泥石流各動力參數的計算結果匯總于表3-11。表3-11泥石流動力學參數計算結果參數結果參數結果泥石流平均流速（m/s）8.28泥石流斷面設計流量（形態(tài)調查法）（m3229.46大石塊運動速度（m/s）6.3220年一遇清水洪峰流量（雨洪法）（m3/s）72.54容重(t/m3)1.6820年一遇泥石流洪峰流量（雨洪法）186.06(m3/s)泥石流中石塊沖擊力

10、（Kpa）14.3520年遇次泥石流可能最 大沖出量（雨洪法）（m341850泥石流整體沖壓力（Pa）15.64 X 10450年一遇清水洪峰流量（雨洪法）（m3/s）87.49爬咼（m）2.850年一遇泥石流洪峰流量（雨洪法）（m3/s）224.43最大沖起高度（m3.550年遇次泥石流可能最 大沖出量（雨洪法）（m350480（3）、泥石流動力學參數計算A、流速計算：據勘查所得泥石流流體水力半徑、 縱坡、溝床糙率及重度等參數計算; 也可按泥石流的性質和所在地域，選擇適合的地區(qū)性經驗公式計算。泥石流流速是決定泥石流動力學性質的最重要參數之一。目前泥石流流速計算公式 為半經驗或經驗公式，概括起

11、來一般分為稀性泥石流流速計算公式、粘性泥石流計 算公式和根據泥石流中大石塊運動速度推算泥石流流速等三種辦法。a、稀性泥石流流速計算公式12丄VC=1/a- nR3 ic? （2 2 1）式中：VC泥石流斷面平均流速（m s）;1/a=1/( y H + 1)1/2泥石流中由含沙量變化而引起的流速修正系數,查表2 3-1r水力半徑(m, 一般可用平均水深h( m代替；ic泥石流水力坡度(。)，一般可用溝床縱坡代替。in 清水河床糙率系數，查當地水文手冊或查鐵路橋渡勘測設計規(guī)范(TBJ17-86)表22-1 ;泥石流河道河床清水糙率表河段特征河床物質組成及形態(tài)溝岸狀況1/n河段較砂、土質河床，河平

12、順的土岸或人工堤防，> 55 （ 50 順直，底平順，溝床縱坡溝岸山坡坡度150。75）河寬逐<30漸擴砂、土質河床，河平順的土岸，略有坍塌，50 （4055）展，斷底不很平順，溝床溝岸山坡坡度15250。面較規(guī)縱坡3060。則，水卵、礫石河床，河有坍塌的土岸或巖質溝45 （3550）流通底較平順，溝床縱岸，溝岸山坡坡度15暢，沒坡3060。250。有堵卵、礫石河床，河有坍塌的土岸或巖質溝40 （3045）塞。底不平順，溝床縱岸，坍塌較發(fā)育，溝岸山坡60120。坡坡度25320。卵、碎、塊石河床，崩、坡積物或巖質溝岸，35 （2540）河底不平順，溝床溝岸山坡坡度25320。坍縱坡

13、。60120。塌發(fā)育，有堵塞痕跡。卵、碎、塊石河床，崩、坡積物或巖質溝岸，< 25 （15河底松散堆積，很不平順，溝床縱坡120。溝岸山坡坡度320。，坍塌 很發(fā)育，有明顯堵塞痕跡。35）山區(qū)峽砂、園礫石河床，人工堤防強制彎曲者35 （3040）谷河邊灘沙州犬牙交錯有磯石或丁壩挑流者30 （2535）段、彎卵石、園石河床，參差不齊的卵石、園石河25 （2030）曲河河底起不平，或長岸，或長中密灌叢的河岸段、阻有水生植物的溝參差不齊的巖岸，或長灌20 （1525）塞的復床。木叢生的河岸式斷面卵石、塊石、大漂參差不齊的巖岸，或長灌15 （1220）河段石河床，石梁、跌木叢生的河岸水、孤石交錯

14、、或兩岸時有巖咀突出，很不12 （1015）水生植物稠密，阻平順，形成強烈斜流、回水嚴重的溝床0。水、死水的河岸b、粘性泥石流流速計算公式nc粘性泥石流的河床糙率，用內插法由表 2 2 2查得表222粘性泥石流河床糙率nc序號泥石流體特征溝床狀況糙率值1流體呈整體運動；石塊粒 徑大小懸殊，一般在3050cm 25m粒徑的石塊約占20%;龍頭由大石塊河床極粗糙，溝內有巨 石和挾帶的樹木堆積， 多彎道和大跌水，溝內 不能通行，人跡罕見，平均值0.270Hc<2m 時，0.4453.572.25組成，在彎道或河床展寬 處易停積，后續(xù)流可超越 而過，龍頭流速小于龍身 流速、堆積呈壟崗狀溝床流通段

15、縱坡在100%。150%,阻力特征屬高阻型流體呈整體運動，石塊較河床比較粗糙，凹凸不Hc v 1.5m大，一般石塊粒徑20平，石塊較多，有彎道、時，30cm含少量粒徑 23m跌水；溝床流通段縱坡平均0.04020 30Q的大石塊；流體攪拌較為70%100%，阻力特Hc > 1.5m252均勻；龍頭紊動強烈，有征屬高阻型時，10 20黑色煙霧及火花；龍頭和0.05015龍身流速基本致；停積0.100后呈壟崗狀堆積平均0.067流體攪拌十分均勻；石塊溝床較穩(wěn)定，河床物質0.1m v Hc v粒徑般在10cm左右，挾較均勻，粒徑10cm左0.5m有個別23m的大石塊；右；受洪水沖刷溝底不0.0

16、43龍頭和龍身物質組成差別平而且粗糙，流水溝兩0.5m v Hc v233不大；在運動過程中龍頭側較平順，但干而粗2.0m13紊動十分強烈，浪花飛濺；糙；流通段溝底縱坡0.07710停積后漿體與石塊不分55%70%,阻力特征2.0m v Hc v離，向四周擴散呈葉片狀屬中阻型或高阻型4.0m0.100流體攪拌十分均勻；石塊泥石流鋪床后原河床0.1 v He v464粒徑般在10cm左右，挾粘附一層泥漿體，使干0.5m26有個別23m的大石塊；而粗糙的河床變得光0.02220龍頭和龍身物質組成差別滑平順，利于泥石流體0.0 V Hc v不大；在運動過程中龍頭運動，阻力特征屬低阻2.0m紊動十分強

17、烈，浪花飛濺；型0.033停積后漿體與石塊不分2.0 V Hc v離，向四周擴散呈葉片狀4.0m0.050C、泥石流中石塊運動速度推算泥石流流速計算公式在缺乏大量實驗數據和實測數據階情況下，為便于以堆積后的泥石流沖出物最大粒徑大體推求石塊運動速度推算泥石流流速的經驗公式：Vs= k Vdmax （222）式中：Vs 泥石流中大石塊的移動速度推算泥石流流速（ m/ s）；dmax泥石流堆積物中最大石塊的粒徑（m ；k全面考慮的摩擦系數（泥石流重度、石塊密度、石塊形狀系數、溝床比降等因 素）。變化范圍3.55.5 ,B、流量計算：泥石流流量可采用形態(tài)調查法（據泥痕勘測所得的過流斷面面積乘以 流速）

18、或雨洪法（按暴雨洪水流量乘以泥石流修正系數）確定。暴雨小徑流的地區(qū) 性經驗公式較多，暴雨洪水流量應采用適合當地的經驗公式計算。a、形態(tài)調查法在泥石流溝道中選擇23個有代表性的過流斷面。查找泥石流過境后留下的痕跡，然后確定泥位。最后測量這些斷面上的泥石流流面比降（若不能由痕跡確定，則用 溝床比降代替）、泥位高度HC（或水力半徑）和泥石流過流斷面面積等參數。用相應 的泥石流流速計算公式，求出斷面平均流速 VC后，即可用下式求泥石流斷面峰值流 量QC223)QC= WC VC 式中：WC泥石流過流斷面面積（m2 ;VC泥石流斷面平均流速（m/ s ）。雨洪法 假設泥石流與暴雨同頻率、且同步發(fā)生，計算

19、斷面的暴雨洪水設計流量全部轉變成 泥石流流量的前題下建立的計算方法。其計算步驟是先按水文方法計算出斷面不同 頻率下的小流域暴雨洪峰流量 （計算方法查閱水文手冊 ） ，然后選用泥石流重度和堵 塞系數，按式 I-2 計算泥石流流量。QC=（ 1 十）QP- DC .（2 24）式中：QC頻率為P的泥石流洪峰值流量（m；/s）;QP頻率為P的暴雨洪水設計流量（m；/s）;根據各省水文手冊中給出的計算公式計算，或用下式QB=0.278rX i x F計算式中：r 按小時平均雨強（毫米/小時）設計，用實測最大小時雨強校核iB 產水系數。植被具有保水功能，降雨后入滲少，產水系數與雨強的大小和 植被的多少呈

20、正變，與松散土層的厚度呈反變，一般產水系數 i=0.； 0.8 ；泥百 流地區(qū)多在 0.6 以下為宜。產沙系數則相反，它與植被的多少呈反變，與雨強的大 小和松散土層的厚度呈正變，一般產沙系數 is=0.； 0.8；F流域面積（平方公里）（1十）一一泥石流中由含沙量變化而引起的流量修正系數，查表23-1。式中：=（丫 C-y W / （丫 H-丫 c） （ 225）丫 C泥石流重度（t/m3;y W清水的重度(t/m3;y H泥石流中固體物質比重(t / m3 ;DC泥石流堵塞系數，可查經驗表 223;表223泥石流堵塞系數De值堵塞程度特征堵塞系數Dc嚴重河槽彎曲，河段寬窄不均，卡口、陡坎多。

21、大部 分支溝交匯角度大，形成區(qū)集中。物質組成粘性 大，稠度高，溝槽堵塞嚴重，陣流間隔時間長> 2.5中等溝槽較順直，溝段寬窄較均勻，陡坎、卡口不多。 主支溝交角多小于60,形成區(qū)不太集中。河床堵塞情況 般，流體多呈稠漿 稀粥狀1.5 2.5輕微溝槽順直均勻，主支溝交匯角小，基本無卡口、 陡坎，形成區(qū)分散。物質組成粘度小，陣流的間 隔時間短而少1.1 V 1.5無1.0一次泥石流過程總量計算一次泥石流總量 Q可通過計算法和實測法確定。實測法精度高，但因往往不具備測 量條件，只是一個粗略的概算。計算法根據泥石流歷時T(s)和最大流量Qc(m3/s), 按泥石流暴漲暴落的特點，將其過程線概化成

22、五角形，按式1.6計Q=0.264TQc=KTQc (226)式中K值的變化隨流域面積(F)的大小而變化：當 F<5(km2)時：K=0.202;F=510(km2)時：K=0.113;F=10100（km2）時：K=0.0378;泥石流體中的固體物質流量 QH（ m3：QH= Q（yC- y W / （丫 H-丫 W （2 27）C、沖擊力計算：可用附錄I中公式計算泥石流整體沖擊力、泥石流中大石塊沖擊力 泥石流中大石塊沖擊力的計算方法較多，計算結果可信度較低。a）泥石流體整體沖擊壓力計算公式F= （ Y 丫 c/g Vc2 sin a ） 入（228）式中：F泥石流體整體沖擊壓力（Pa

23、）;g重力加速度（m/s2）,取 g = 9.8m/s2;a建筑物受力面與泥石流沖擊力方向的夾角（°）；入一一建筑物形狀系數：圓形建筑物入=1.0，矩形建筑物入=1.33 , 方形建筑物：入=1.47。D彎道超高與沖高計算：泥石流流動在彎曲溝道外側產生的超高值和泥石流正面遇阻的沖起高度。a）、泥石流的彎道超高由于泥石流流速快，慣性大，故在彎道凹岸處有比水流更加顯著的彎道超高現象。 根據彎道泥面橫比降動力平衡條件，推導出計算彎道超高的公式：2 h 2.3仏理g R1 （2 29）式中： h彎道超高（m ；R2-凹岸曲率半徑（m）；R1凸岸曲率半徑（m）;b）、泥石流最大沖起高度2g (

24、2210)c）泥石流在爬高過程中由于受到溝床阻力的影響，其爬高厶HbVc20.8g (2 211)（4）泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)測繪 a）工程治理區(qū)實測剖面至少按一縱三橫控制;b）重點區(qū)應有1-3個探槽或探坑（井）控制；5）、對各類防治工程提供以下主要設計參數。（1）各類攔擋壩：覆蓋層和基巖的重度、承載力標準值、抗剪強度，基面摩擦系數, 泥石流的性質與類型，發(fā)生頻次，泥石流體的重度和物質組成，泥石流體的流速、 流量和設計暴雨洪水頻率，泥石流回淤坡度和固體物質顆粒成分，溝床清水沖刷線。（2）其它工程：樁林著重于其錨固段基巖深度、風化程度和力學性質；排導槽、渡 槽著重于泥石流運動的最小坡度、

25、沖擊力、彎道超高和沖高；導流堤、護岸堤和防 沖墩著重于基巖的埋藏深度和性質、泥石流沖擊力和彎道超高、墻背摩擦角；停淤 場著重于淤積總量、淤積總高度和分期淤積高度。2泥石流流體重度（丫 c）的確定泥石流流體重度（丫 c）的確定，目前測試手段還不能解決，因此暫時的替代辦法有：1）、根據數量化評分法確定重度：根據數量化評分（N）建立與重度（丫 c）的線性關系，制成備查表直接查找，參見表 23-1 2）、現場仿制：可靠性很難保證?，F場請當地曾親眼看見過該溝泥石流暴發(fā)的老居民多人次，在需要測試的溝段，選取有代表性的堆積物攪拌成暴發(fā)時的泥石流流體狀態(tài)，進行樣品仿制，然后分別測 出樣品的總質量和總體積，按下

26、式求出泥石流流體重度。Gc丫 c V .（23-1 ）式中：丫 c泥石流流體重度，t / m3Gc 樣品的總質量，t ；V樣品的總體積，m33）、現場評估在泥石流溝現場，請多人次當地親自目睹過該溝泥石流暴發(fā)或受過災害的村民，描 述泥石流流體特征和流體運動狀況。然后按表 23-2的特征確定泥石流流體重度 表232泥石流流體稠度特征表稠度特征稀漿狀稠漿狀稀粥狀稠粥狀重 度 丫c(t/m3)1.20 1.401.40 1.601.60 1.801.80 2.30表23 1數量化評分（N）與重度、（1+ ）關系對照表（h=2.65/2.70）評分重 度c(t/m3)1 +1/a評分重 度c(t/m3)

27、1 +1/a評分重度c(t/m3)1 +1/a1.220.7940.671.760.571.33/1.51.459/2/101.75/5/44001.210.79673021.4190.682031.700.5845571.230.7880.661.770.561.31/0.7921.51.467/9101.78/94574071.22091.4270.683101.710.5801741.230.7820.661.790.561.39/0.7881.51.475/5101.71/74675141.22161.4360.674171.720.5868901.240.7770.661.800.5

28、61.37/0.7841.51.483/2101.74/54776211.23231.4440.675241.740.5734271.250.7710.651.810.561.36/0.7791.51.492/9101.77/24877281.23301.4530.676311.750.5791461.260.7670.651.830.551.34/0.7761.51.500/6101.70/94978351.24371.4620.667381.760.5757711.270.7620.651.840.551.32/0.7721.51.508/3101.72/65079421.25441.47

29、10.668451.780.5624081.280.7580.651.850.551.30/0.7671.51.516/0101.75/35180491.25511.4800.669521.790.5680341.280.7530.641.860.551.38/0.7631.51.524/7111.78/05281561.26581.4890.650591.800.5657711.290.7490.641.880.541.36/0.7591.51.532/4111.71/85382631.27651.4980.651661.820.5523081.300.7440.641.890.541.34

30、/0.7561.51.540/1111.74/55483701.27721.5070.652721.830.5580251.310.7390.631.900.541.33/0.7521.51.549/8111.77/25584771.28791.5170.643791.840.5556621.320.7350.631.910.531.31/0.7481.51.557/6111.79/95685841.29861.5140.644861.860.5427091.320.7310.631.930.531.39/0.7441.51.565/3111.72/75786911.29931.5360.63

31、5931.870.5499461.330.7270.621.940.531.37/0.7401.61.577/9111.85/45887981.30001.5450.636001.880.5466921.340.7230.622.200.481.45/0.7371.61.586/6111.88/85988051.31071.5550.637431.980.5223431.350.7190.622.470.451.43/0.7331.61.599/2111.81/26089121.32141.5650.628862.080.5009841.360.7150.612.730.421.41/0.72

32、91.61.611/8111.95/36190191.32211.5760.629292.200.4876451.370.7110.612.990.391.40/0.7251.61.624/4121.98/96291261.33281.5860.620712.330.4642261.370.7070.613.210.381.48/0.7211.61.637/0122.06/16392331.34341.5950.621142.470.4420881.380.7040.603.520.361.46/0.7171.61.650/6122.04/16493401.34411.6050.612572.

33、640.4296491.390.6990.603.780.341.44/0.7141.61.663/2122.18/56594471.35481.6160.613002.830.4173301.400.6960.594.050.331.42/0.7111.61.676/9122.11/26695531.36551.6270.604433.050.3939211.410.6920.594.310.321.40/0.7071.61.688/5122.14/06796601.37621.6380.605863.300.3716721.410.6890.594.570.301.48/0.7031.61

34、.701/2122.27/96897671.37691.6490.606293.600.3593931.420.6850.584.840.291.46/0.6991.61.714/8122.20/96998741.38761.6600.597713.960.3379331.430.6820.585.100.291.45/0.6951.61.727/6122.34/07099811.39831.6720.598144.400.3156431.440.6780.585.360.281.43/0.692101.61.740/1122.37/271881.400901.6830.599574.950.

35、2933631.450.6750.575.630.271.41/0.688101.61.753/8132.40/572951.411971.6950.590005.660.271071注：-為泥石流中含沙量的修正好系數。3、泥沙級配取樣分析1）、體積法在需要試驗的溝段，選擇有代表性的試驗點，取樣坑的邊長取23倍最大粒徑、 深取12個最大粒徑，清除表層雜質，取出其全部土、砂、石，從中挑出粒徑大于200mr以上的石塊單個分別稱重，其余按粒徑分別按200150mm150100mrp 10050mm 5020mm 20mm以下分成若干級，每級分組稱重，計算分組粒徑，并繪制顆 粒級配曲線。按粒徑與重量關

36、系的理論公式：D（cm） = 8.91 3V G（kg）（2 32）求算泥砂粒徑（也可以直接查表），然后求得所需特征值。2）、方格網法在取樣地段，選出代表性溝段畫出100個1mx 1m的小方格，取每個小方格交點上的 一石塊（剔除個別大孤石）來作統計。量取每個石塊的三軸向尺寸（長、寬、高），計算三邊尺寸的幾何均值dcp VLbh或算術平均值dcp L b /3 ,作為該石塊的平均 直徑。然后按粒徑大小分成若干個粒徑組，稱出各粒徑組的質量與總質量之比，繪 制顆粒級配曲線，求算顆粒級配曲線并求得所需特征值。取泥石流漿體，使用標準粘度計或旋轉粘度計和泥漿靜切力計測試。1.形態(tài)調查法形態(tài)調查法指根據溝床

37、內以往發(fā)生過的泥石流痕跡，測量泥位高和過流斷面面積， 計算平均流速和流量，再根據其發(fā)生的日期，確定其經驗頻率，推算設計流量的方 法。這種方法在無或少資料區(qū)經常采用，在有資料區(qū)也是作為相互效核驗證的主要 方法。其流量計算式和經驗頻率計算式如下：Qc=Uco式中:Qc為調查斷面的泥石流流量（米3/秒）;Uc為通過查斷面的泥石流平均流速（米/秒）；。3為調查斷面的過程面積（米2）。P=ni/（n+1）*100% （這個式子在這里起什么作用？）式中:P為本次泥石流出現的經驗頻率（）;n為調查期的總年數;ni為n年中按泥石流 流量大小排列所得到的本次泥石流的序號。在有比較清晰泥痕和比較好斷面的情況下，這

38、種方法的計算結果是最可靠的。2.配方法配方法是在清水流量中配上土體含量，使其成為泥石流流量的方法。但需假定土 體是在水體產流和匯流過程中通過沖刷同步加入，泥石流的頻率和洪水的頻率一致， 洪水全部變成泥石流。這種方法的計算步驟是，先按水文方法計算出斷面的不同頻 率的小流域暴雨洪峰流量，再根據不同情況計算泥石流流量。(1) 不考慮泥石流土體的天然含水量，其計算公式如下 :QC=(1+© c)Qw© C= (Y C-W y) (丫 S- y C)式中:Qw為某一頻率的暴雨洪峰設計流量(米3/秒)。Qc為Qw同頻率的泥石流流 量(米 3/秒); ©為泥石流流量增加系數 ;

39、rC 為泥石流體容重 (克/厘米 3;噸/米 3);Yw 為清水容重(克/厘米3;噸/米3);Ys為土體實體容重(克/厘米3;噸/米3(2) 考慮泥石流土體的天然含水量，其計算公式為 :QC=(1+© c x )Qw© C /二(丫 c-1 ) / 丫 s(1+Pw)- 丫 c(1+ 丫 sPw)式中：© c/為考慮泥石流土體的天然含水量的流量增加系數，Pw為泥石流土體的天然含水量 (%): 其它符號同前。(3) 考慮堵塞，其計算公式為 :QC=(1+© c)QwDwQC=(1+© c x )QwDw式中:D，為泥石流堵塞系數，其它符號同前。3

40、,地區(qū)性經驗公式前人根據對某一地區(qū)泥石流流量觀測資料的統計分析，建立了一些地區(qū)經驗性公 式,這些公式大多也是在配方法的基礎上建立起來的,適合于該地區(qū)同類型泥石流 溝的泥石流流量計算,也可作為類似地區(qū)的參考。4. 實測法在經常暴發(fā)泥石流的溝谷,對泥石流流量進行實地觀測,同時進行雨量觀測,利 用流量與降雨的關系,并以降雨的頻率作為這次泥石流出現的頻率進行統計分析, 來求算設計泥石流流量。但是，這些間接計算方法都不能算是可靠的，也不能推廣到各種類型的泥石流和 各個泥石流形成流域中，因此，在選用這些公式時，應當考慮不同地區(qū)、不同類型、 不同性質的泥石流特點，其計算結果與現場調查和歷史資料進行比較，然后

41、確定應 選用的數據。泥石流及其綜合治理1. 流量泥石流峰值流量是泥石流重要的特征值之一 它不僅反映了泥石流的強度、 規(guī)程和流體的性質， 而且決定著防治泥石流工程建筑物的類型、 結構和尺寸 因此，泥石流峰值流量是泥石流研究和防 治工程中不可缺少的參數，故引起國內外泥石流專家所關注本世紀 50 年代我國大量采用蘇聯學 者的計算方法以適應公路和鐵路建設的迫切需要 當時一般采用配方法和形態(tài)調查法進行峰值流量 的估算但這些方法之間誤差很大，通過修改參比改進了一些，但其計算結果偏差仍顧大確定泥石流最大流量 Qc 最可靠的方法是直接測量自然界里奔流著的泥石流或泥石流遺留的痕 跡可是這樣確定泥石流最大流量時，

42、 首先， 要確定泥石流最高泥位時的斷面面積和相應的平均流 速斷面與流速的測定又受泥石流頻率的影響，要取得其參數比較困難配方法：此法根據泥石流體中水和固體物質的比例， 用在一定設計標準下可能出現的洪水流量加上按比 例所需的團體物質體積配合而成的泥石流流量此法的基木表達式為：Qc=Qb( 1 + ©).1Qc為泥石流流量Qb為清水設計流量©為泥石流修正系數，© =(Y C- Y B) / (丫 H- 丫 C)丫 c為泥石流容重丫 B為水的容重丫 H泥石流中泥沙比重配方法是目前泥石流流量計算的基本方法 采用配方法進行泥石流流量計算， 對于稀性泥石流 來說，與實際結果差別

43、不大，對于粘性泥石流來說，特別是塑性泥石流，推求值遠小于實測值因 此國內外許多學者都在配方法的基礎上， 再乘上一個系數， 來表示某種原因而引起的站性泥石流流 量的增值(1) 考慮補給沙石體含水量的配方法，Qc= Qb(1 十 P)2式中，P為考慮補給固體物質含水量的泥石流流量修正系致P = (1-CvB)/C VB- £ (I-Cvb)CVB=(Y H- Y C) / (Y H-1 )&為泥石流補給區(qū)中固體物質的體積比原始水量或天然含水量，可以實測也可以采用當地水文氣象站資料。該法是假定在給定的設計容重下， 水在形成泥石流的過程中起決定性的作用 因此，其缺點未 能考慮到固體物

44、質的補給規(guī)律以及泥石流形成過程中水和固體物質遭遇的情況，所以計算結果偏 小但此法比式 (1) 要精確，因為式(2) 不僅考慮了固體的補給量， 而旦還考慮了補給沙石體中的水 的含量(2) 考慮堵塞條件下的配力法泥石流在通過卡口、 急彎、縱坡突然變緩的情況下的溝段，常常發(fā)生泥石流停積堵塞、 加積增 大而又開始流動，成為泥石流流量增大的重要原因一殷表達式為：Qc=QB( 1+©) q式中，q為泥石流堵塞系數（其值為I 一 3.0 ）,其中微弱堵塞1 1.4，一殷堵塞1. 5一 1. 9, 較嚴重堵塞 20一 25，嚴重堵塞 263.0）據云南東川大白泥溝 19601952年觀測資料的分析，求得帖性泥石流的堵塞修正系數q 與堵塞時間 t 的經驗關系q= O 87t0.24式中， t 為堵塞時間，即陣性泥石流之間的斷流時間根據上述資隊求得泥石流堵塞系數 q與產生泥石流流量Qc的經驗關系為： q= 5. 8/Qc0.21適用于粘性陣流.關于泥石流堵塞現象的成因很多 它與泥石流漿體的性質、 組成、規(guī)模和固體物質來源的方式 及數量等因素有關 由于泥石流堵塞后又潰決， 使泥石流流量值增大， 其變化的大小隨泥石流