理论教育 泥石流灾害评价要求及方法

泥石流灾害评价要求及方法

时间:2023-09-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:(一)泥石流灾害评价总体要求①泥石流勘察应根据勘察区的物质来源、水源及汇水条件和地形特征对泥石流形成的可能性进行预测。②泥石流堆积体和泥石流区滑坡、危岩的稳定性评价按“滑坡、危岩稳定性评价”的规定执行。③泥石流勘察应对泥石流峰值流量、泥石流一次过程总量、泥石流运动距离、泥石流整体冲击力、泥石流大块冲击力、泥石流冲起高度和泥石流弯道超高等泥石流特征值进行评价。

泥石流灾害评价要求及方法

(一)泥石流灾害评价总体要求

①泥石流勘察应根据勘察区的物质来源、水源及汇水条件和地形特征对泥石流形成的可能性进行预测。

②泥石流堆积体和泥石流区滑坡、危岩的稳定性评价按“滑坡、危岩稳定性评价”的规定执行。

③泥石流勘察应对泥石流峰值流量、泥石流一次过程总量、泥石流运动距离、泥石流整体冲击力、泥石流大块冲击力、泥石流冲起高度和泥石流弯道超高等泥石流特征值进行评价。

(二)泥石流特征值的确定

泥石流勘察必须为泥石流防治规划和防治工程设计服务,泥石流特征值是泥石流研究和防治工程中不可缺少的参数。因此,在泥石流勘察工作中对泥石流的流量、流速、动力学(冲击力、冲起高度和弯道超高)等特征值必须确定,并提交泥石流防治工程设计部门使用。

1.泥石流流量的确定

泥石流流量包括泥石流峰值流量和泥石流一次过程量,它是泥石流防治的基本参数。

(1)泥石流峰值流量计算

1)形态调查法

形态调查法是首先在泥石流沟道中选择2~3个测流断面,断面选在沟道顺直、断面变化不大、无阻塞、无回流、断面上下沟槽无冲淤变化并具有清晰泥痕的沟段;然后确定泥位,并仔细查找泥石流过境后留下的痕迹;最后测量这些断面上的泥石流流面比降(若不能由痕迹确定,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,求出断面平均流速Vc后,泥石流断面峰值流量Qc即可用下式求得:

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

Vc——泥石流断面平均流速,m/s。

2)雨洪法

雨洪法是指在泥石流与暴雨同频率、同步发生、计算断面的暴雨洪水设计流量全都转变成泥石流流量的假设下建立的计算方法。

雨洪法的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Qp(Qp的计算方法查阅水文手册),再选用下式计算泥石流洪峰值流量:

式中 Qc——频率为C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;

Φc——泥石流泥沙修正系数;

γc——泥石流比重,t/m3

γs——清水的比重,t/m3

γH——泥石流中固体物质比重,t/m3

Dc——泥石流堵塞系数,可查经验表(表6.5)。

表6.5 泥石流堵塞系数Dc值经验表

(2)一次泥石流过程总量计算

一次泥石流总量可通过计算法和实测法确定。实测法精度高,但往往不具备测量条件;计算法只是一个粗略的概算,它根据泥石流历时T和最大流量Qc,按泥石流暴涨暴落的特点,将其过程线概化成五角形(图6.12)。一次泥石流冲出的固体物质总量WH可由下式计算:

图6.12 概化泥石流流量过程线

2.泥石流流速的确定

泥石流流速是决定泥石流动力学性质的最重要参数之一。不能确定泥石流流速,就不可能解决众多的泥石流工程整治问题。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、黏性泥石流流速计算公式和泥石流中大石块运动速度计算公式3类。

(1)稀性泥石流流速计算公式

式中 ——清水河槽糙率;

γH——固体物质比重,一般为2.4~2.7 t/m3

Rc——固体颗粒直径,m;

I——河床水力坡度。

(2)黏性泥石流流速计算公式

式中 Vc——泥石流断面平均流速,m/s;

nc——黏性泥石流的河床糙率,用内插法,查地质灾害勘察规范“黏性泥石流糙率表”;

Hc——计算断面的平均泥深,m;

Ic——泥石流水力坡度,‰,一般可用沟床纵坡代替。

(3)泥石流中大石块运动速度计算公式(www.daowen.com)

在缺乏大量实验数据和实测数据的情况下,为便于以堆积后的泥石流冲出物最大粒径大体推求石块运动速度,C.M·弗莱施曼推荐公式:

式中 Vc——泥石流中大石块的移动速度,m/s;

a——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≤a≤4.5,a平均为4.0;

dmax——泥石流堆积物中最大石块的粒径,m。

3.泥石流动力学特征值的确定

(1)泥石流冲击力的确定

泥石流冲击力是泥石流防治工程设计的重要参数。它分为流体整体冲压力和个别石块的冲击力两种。

1)泥石流体整体冲压力计算公式

式中 δ——泥石流体整体冲击压力,Pa;

λ——建筑物形状系数,圆形建筑物λ=1.0、矩形建筑物λ=1.33、方形建筑物λ=1.47;

γc——泥石流容重,t/m3

Vc——泥石流流速,m/s;

g——重力加速度,m/s2,取g=9.8 m/s2

α——建筑物受力面与泥石流冲压力方向的夹角,(°)。

2)泥石流体中大石块的冲击力(F)计算公式

概化为悬臂梁的形式,即

概化为简支梁的形式,即

式中 F——泥石流体中大石块的冲击力,Pa;

E——构件弹性模量,Pa;

J——构件截面中心轴的惯性矩

L——构件长度,m;

V——石块运动速度,m/s;

W——石块重量,t;

g——重力加速度,m/s2,取g=9.8 m/s2

α——建筑物受力面与泥石流冲压力方向的夹角,(°)。

(2)泥石流冲起高度的确定

据观察,假定泥石流流速为Vc,那么泥石流最大冲起高度ΔH可按下式计算:

泥石流在爬高过程中由于受到沟床阻力的影响,其爬高ΔH′可按下式计算:

式中 ΔH——泥石流最大冲起高度,m;

ΔH′——泥石流最大冲起高度,m;

Vc——泥石流流速,m/s;

g——重力加速度,m/s2,取g=9.8 m/s2

b——泥石流迎面坡度的函数。

(3)泥石流的弯道超高

由于泥石流流速快、惯性大,因此,在弯道凹岸处有比水流更加显著的弯道超高现象。根据弯道泥面横比降动力平衡条件,推导出计算弯道超高的公式:

式中 Δh——泥石流弯道超高,m;

R2——凹岸曲率半径,m;

R1——凸岸曲率半径,m;

Vc——泥石流流速,m/s;

g——重力加速度,m/s2,取g=9.8 m/s2

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈