泥石流治理工程设计理论与实践.pdf

W Y泥石流治理工程设计理论与实践泥石流治理工程设计理论与实践W Y提要提要提要提要1 1.泥石流基本特点泥石流基本特点1 1.泥石流基本特点泥石流基本特点2 2.泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法泥石流形成过程框图泥石流活动产泥石流形成过程框图泥石流活动产出出泥石流是含有大量固体泥石流是含有大量固体泥石流是含有大量固体泥石流是含有大量固体物质物质的特的特物质物质的特的特1、泥石流的定义1、泥石流的定义出出环境环境物质物质（泥、砂、石）（泥、砂、石）的特的特物质物质（泥、砂、石）（泥、砂、石）的特的特殊洪流。为高浓度的液相、殊洪流。为高浓度的液相、殊洪流。为高浓度的液相、殊洪流。为高浓度的液相、固相混合流固相混合流固相混合流固相混合流泥泥泥泥固相混合流固相混合流。固相混合流固相混合流。泥石流是山区汛期常见的泥石流是山区汛期常见的泥石流是山区汛期常见的泥石流是山区汛期常见的种严重的水土流失种严重的水土流失（泥沙失泥沙失种严重的水土流失种严重的水土流失（泥沙失泥沙失泥泥泥泥石石流流石石流流一一种严重的水土流失种严重的水土流失（泥沙失泥沙失一一种严重的水土流失种严重的水土流失（泥沙失泥沙失稳搬运）现象。稳搬运）现象。稳搬运）现象。稳搬运）现象。某些山区河某些山区河某些山区河某些山区河流在汛期中由于暴雨或其流在汛期中由于暴雨或其流在汛期中由于暴雨或其流在汛期中由于暴雨或其活活动动活活动动的的的的流在汛期中由于暴雨或其流在汛期中由于暴雨或其流在汛期中由于暴雨或其流在汛期中由于暴雨或其它水动力如溃坝、冰川、它水动力如溃坝、冰川、它水动力如溃坝、冰川、它水动力如溃坝、冰川、融雪等作用于流域内不稳融雪等作用于流域内不稳融雪等作用于流域内不稳融雪等作用于流域内不稳的的的的识识识识别别别别融雪等作用于流域内不稳融雪等作用于流域内不稳融雪等作用于流域内不稳融雪等作用于流域内不稳定的地表松散土体上，因定的地表松散土体上，因定的地表松散土体上，因定的地表松散土体上，因此在流域内形成二种汇流此在流域内形成二种汇流此在流域内形成二种汇流此在流域内形成二种汇流别别别别此在流域内形成二种汇流此在流域内形成二种汇流此在流域内形成二种汇流此在流域内形成二种汇流现象，一是水的汇流；二现象，一是水的汇流；二现象，一是水的汇流；二现象，一是水的汇流；二是沙的汇流是沙的汇流是沙的汇流是沙的汇流是沙的汇流是沙的汇流。是沙的汇流是沙的汇流。2、泥石流的形成条件2、泥石流的形成条件泥石流的形成，必须具备三泥石流的形成，必须具备三泥石流的形成，必须具备三泥石流的形成，必须具备三个条件个条件个条件个条件个条件个条件：个条件个条件：1 1、有丰富松散的固体物质；、有丰富松散的固体物质；、有丰富松散的固体物质；、有丰富松散的固体物质；2 2充足的水源充足的水源充足的水源充足的水源2 2、充足的水源充足的水源；、；、充足的水源充足的水源；3 3、陡峻的地形。、陡峻的地形。、陡峻的地形。、陡峻的地形。2、泥石流的形成条件2、泥石流的形成条件1 1、有丰富松散的固体物质；、有丰富松散的固体物质；、有丰富松散的固体物质；、有丰富松散的固体物质；2、泥石流的形成条件2、泥石流的形成条件2 2、充足的水源；、充足的水源；、充足的水源；、充足的水源；3 3陡峻的地形陡峻的地形陡峻的地形陡峻的地形3 3、陡峻的地形陡峻的地形。、。、陡峻的地形陡峻的地形。2600270028002900300031001#2#3#上3#下210022002300240025002600马十滑坡滑坡16001700180019002000觉3、影响泥石流形成的因素3、影响泥石流形成的因素泥石流发生的规模大小和泥石流发生的规模大小和类型与许多因素有关，但主类型与许多因素有关，但主泥石流发生的规模大小和泥石流发生的规模大小和类型与许多因素有关，但主类型与许多因素有关，但主1号支沟稳定物源潜在不稳定物源要有：要有：要有：要有：1 1、地质构造；、地质构造；、地质构造；、地质构造；号支沟2号支沟不稳定物源2 2、新构造运动；、新构造运动；、新构造运动；、新构造运动；3 3、地震；、地震；、地震；、地震；3号支沟上沟连渣依木支沟4 4、不良地质现象；、不良地质现象；、不良地质现象；、不良地质现象；5 5、人为等因素。、人为等因素。、人为等因素。、人为等因素。3号支沟下沟连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图连渣依木支沟流域松散物源分布及稳定性分区图4、泥石流的地貌特征4、泥石流的地貌特征泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征一一泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征一一泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征，泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征泥石流的地貌特征根据泥石流沟的地貌特征，般可划分为形成区、流通区和堆积区。有的泥石流般可划分为形成区、流通区和堆积区。有的泥石流，般可划分为形成区、流通区和堆积区。有的泥石流般可划分为形成区、流通区和堆积区。有的泥石流还可以分出清水动力区还可以分出清水动力区还可以分出清水动力区还可以分出清水动力区还可以分出清水动力区还可以分出清水动力区。还可以分出清水动力区还可以分出清水动力区。W Y泥石流活动三过程泥石流活动三过程泥石流活动三过程泥石流活动三过程泥石流活动三过程泥石流活动三过程：泥石流活动三过程泥石流活动三过程：1 1、“形成输移堆积”、“形成输移堆积”、“形成输移堆积”、“形成输移堆积”是地表一次破坏和塑造过程是地表一次破坏和塑造过程是地表一次破坏和塑造过程是地表一次破坏和塑造过程是地表一次破坏和塑造过程是地表一次破坏和塑造过程；是地表一次破坏和塑造过程是地表一次破坏和塑造过程；2 2、平面呈一不对称的哑铃、平面呈一不对称的哑铃、平面呈一不对称的哑铃、平面呈一不对称的哑铃形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不形成区和堆积区的形态极不稳定。稳定。稳定。稳定。3 3形成区由条带状向树枝形成区由条带状向树枝形成区由条带状向树枝形成区由条带状向树枝3 3、形成区由条带状向树枝形成区由条带状向树枝、形成区由条带状向树枝形成区由条带状向树枝状发展。状发展。状发展。状发展。4 4流通区在发展过程中相流通区在发展过程中相流通区在发展过程中相流通区在发展过程中相4 4、流通区在发展过程中相流通区在发展过程中相、流通区在发展过程中相流通区在发展过程中相对稳定。对稳定。对稳定。对稳定。5 5堆积区由于流域内来沙堆积区由于流域内来沙堆积区由于流域内来沙堆积区由于流域内来沙5 5、堆积区由于流域内来沙堆积区由于流域内来沙、堆积区由于流域内来沙堆积区由于流域内来沙量的增长而不断扩展，进逼量的增长而不断扩展，进逼量的增长而不断扩展，进逼量的增长而不断扩展，进逼下游大河变形下游大河变形下游大河变形下游大河变形下游大河变形下游大河变形。下游大河变形下游大河变形。5、泥石流的径流特征5、泥石流的径流特征1 1、流态特征、流态特征；、流态特征、流态特征；2 2、流速、流量特征、流速、流量特征；、流速、流量特征、流速、流量特征；3 3、泥石流的直进性和爬高性泥石流的直进性和爬高性泥石流的直进性和爬高性泥石流的直进性和爬高性泥石流漫流泥石流漫流泥石流漫流泥石流漫流泥石流的直进性和爬高性泥石流的直进性和爬高性泥石流的直进性和爬高性泥石流的直进性和爬高性；4 4、泥石流漫流泥石流漫流、泥石流漫流泥石流漫流改道；改道；改道；改道；5 5、泥石流的周期性、泥石流的周期性、泥石流的周期性、泥石流的周期性泥石流形成过程框图泥石流形成过程框图降雨降雨降雨降雨流域环境流域环境泥泥泥泥地形地形植被植被松散堆积物松散堆积物泥泥泥泥石石流流石石流流地形地形植被植被松散堆积物松散堆积物（人为的、自然的）（人为的、自然的）集中补给集中补给分散补给分散补给块体运动块体运动崩塌滑坡崩塌滑坡活活动动活活动动的的的的集中补给集中补给分散补给分散补给泥沙汇流泥沙汇流（QH）洪水汇流洪水汇流（QB）块体运动块体运动的的的的识识识识别别别别泥沙汇流泥沙汇流QH洪水汇流洪水汇流QB河沟或坡面河沟或坡面QBQHQC洪水淘蚀洪水淘蚀别别别别rc1.3tf/m3洪洪 水水rc1.3tf/m3泥石流泥石流洪洪 水水泥石流泥石流W Y6、泥石流按携带物质组成分类6、泥石流按携带物质组成分类泥流泥流型型rc1.6tf/m3。泥沙粒径主要由均匀的粉粒级以下物质组成，多为非牛顿体。多集中分布在黄土及火山灰。泥沙粒径主要由均匀的粉粒级以下物质组成，多为非牛顿体。多集中分布在黄土及火山灰型型地区。地区。水石型水石型rc1.3tf/m3。粉粒及粘粒含量极少，以沙、块石为主，为牛顿体，多见于花岗岩地区。粉粒及粘粒含量极少，以沙、块石为主，为牛顿体，多见于花岗岩地区。泥泥rc1.3tf/m3。介于上述二种类型之间多为牛顿体，。介于上述二种类型之间多为牛顿体，石型石型少部分也可以是非牛顿体。广见于各类地质体地区及堆积体中。少部分也可以是非牛顿体。广见于各类地质体地区及堆积体中。W Y泥泥泥泥泥泥泥泥石石流流石石流流活活动动活活动动的的的的泥流型泥流型的的的的识识识识别别别别别别别别水石型水石型泥石型泥石型W Y6、泥石流按流体性质分类6、泥石流按流体性质分类根据泥石流流体性质，可分为粘性泥石流和稀性泥石流。根据泥石流流体性质，可分为粘性泥石流和稀性泥石流。根据泥石流流体性质，可分为粘性泥石流和稀性泥石流。根据泥石流流体性质，可分为粘性泥石流和稀性泥石流。W Y泥泥泥泥泥泥泥泥石石流流石石流流活活动动活活动动的的的的的的的的识识识识别别别别别别别别W Y6、泥石流按流域地貌形态分类6、泥石流按流域地貌形态分类据泥石流流域特征，分沟谷型泥石流和山坡型泥石流。据泥石流流域特征，分沟谷型泥石流和山坡型泥石流。据泥石流流域特征，分沟谷型泥石流和山坡型泥石流。据泥石流流域特征，分沟谷型泥石流和山坡型泥石流。W Y山坡型泥石流山坡型泥石流山坡型泥石流山坡型泥石流山坡型泥石流山坡型泥石流山坡型泥石流山坡型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流沟谷型泥石流W Y泥泥泥泥泥泥泥泥石石流流石石流流活活动动活活动动的的的的的的的的识识识识别别别别别别别别W Y泥泥泥泥泥石流成灾类型及特点泥石流成灾类型及特点泥石流成灾类型及特点泥石流成灾类型及特点泥泥泥泥石石流流石石流流（1 1）破坏自然生态环境。灾害沿通过）破坏自然生态环境。灾害沿通过地区展布，随地形变化成带状和片状。地区展布，随地形变化成带状和片状。）破坏自然生态环境。灾害沿通过）破坏自然生态环境。灾害沿通过地区展布，随地形变化成带状和片状。地区展布，随地形变化成带状和片状。活活动动活活动动的的的的（2 2）快速冲毁或淤埋通过地区的生产、）快速冲毁或淤埋通过地区的生产、生活设施及危及人身和财产安全。生活设施及危及人身和财产安全。）快速冲毁或淤埋通过地区的生产、）快速冲毁或淤埋通过地区的生产、生活设施及危及人身和财产安全。生活设施及危及人身和财产安全。的的的的识识识识别别别别（3 3）因堵塞而造成堵塞体上游的淤埋）因堵塞而造成堵塞体上游的淤埋与淹没的灾害，堵塞体下游因堵塞体溃与淹没的灾害，堵塞体下游因堵塞体溃）因堵塞而造成堵塞体上游的淤埋）因堵塞而造成堵塞体上游的淤埋与淹没的灾害，堵塞体下游因堵塞体溃与淹没的灾害，堵塞体下游因堵塞体溃别别别别决而突发的冲毁或淤埋的灾害。决而突发的冲毁或淤埋的灾害。（决而突发的冲毁或淤埋的灾害。决而突发的冲毁或淤埋的灾害。（4 4）诱发大河上、下游河段的灾害，）诱发大河上、下游河段的灾害，）诱发大河上、下游河段的灾害，）诱发大河上、下游河段的灾害，直接灾害后果严重，具有难以抗御的特直接灾害后果严重，具有难以抗御的特点，并易诱发次生灾害。点，并易诱发次生灾害。直接灾害后果严重，具有难以抗御的特直接灾害后果严重，具有难以抗御的特点，并易诱发次生灾害。点，并易诱发次生灾害。W Y康定泥石流康定泥石流康定泥石流康定泥石流W Y岷江流域七盘沟泥石流岷江流域七盘沟泥石流岷江流域七盘沟泥石流岷江流域七盘沟泥石流W YW Y提要提要提要提要1 1.泥石流基本特点泥石流基本特点泥石流基本特点泥石流基本特点2 2.泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数2 2.泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定一一泥石流设计容重泥石流设计容重一一、泥石流设计容重泥石流设计容重泥石流容重泥石流容重c（t/m3）是泥石流的最基本的特征）是泥石流的最基本的特征值值，是计算泥石流流速是计算泥石流流速、流量流量、冲击力等特征值冲击力等特征值值值，是计算泥石流流速是计算泥石流流速、流量流量、冲击力等特征值冲击力等特征值的基础。也是泥石流分类的重要指标。的基础。也是泥石流分类的重要指标。1、直接取样法。、直接取样法。泥石流发生时，直接取多个泥石流体样品，取样品中最大容重值为泥石流设计容重。泥石流发生时，直接取多个泥石流体样品，取样品中最大容重值为泥石流设计容重。2调查称重法调查称重法2、调查称重法调查称重法。将泥石流样品放在桶内加水搅拌后称重量、量体。将泥石流样品放在桶内加水搅拌后称重量、量体积积算出样品容重算出样品容重目击者观察目击者观察随意性大随意性大积积，算出样品容重算出样品容重。目击者观察目击者观察，随意性大随意性大。c=(G-G1)/V 其中其中G-总重量总重量G1桶重桶重V样品体积样品体积V样品体积样品体积W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定二、二、泥石流设计流速泥石流设计流速泥石流流速是决定泥石流动力特性和防灾设计泥石流流速是决定泥石流动力特性和防灾设计中的最重要参数中的最重要参数。目前多使用目前多使用经经验值验值。泥石流设计流速泥石流设计流速中的最重要参数中的最重要参数目前多使用验值目前多使用验值（一）稀性泥石流（一）稀性泥石流式中式中 Vc泥石流流速（泥石流流速（m/s)；R 水力半径（水力半径（m)；I 泥石流泥位纵坡（泥石流泥位纵坡（）；）；Mc B 巴克诺夫斯基糙率系数，由表查取；巴克诺夫斯基糙率系数，由表查取；流固体物质密度流固体物质密度泥石泥石流固体物质密度流固体物质密度（t/m3）；）；泥砂修正系数，其值为：泥砂修正系数，其值为：HW Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定二、二、泥石流设计流速泥石流设计流速（二）粘性泥石流（二）粘性泥石流泥石流设计流速泥石流设计流速式中式中粘性泥石流流速粘性泥石流流速式中式中 Vc 粘性泥石流流速粘性泥石流流速（m/s)；H 泥石流流深（或泥石流水力半径泥石流流深（或泥石流水力半径 R)(m)；I泥石流泥位坡度泥石流泥位坡度（）I 泥石流泥位坡度泥石流泥位坡度（）；K 粘性泥石流流速系数，可查表获得。粘性泥石流流速系数，可查表获得。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定二、二、泥石流设计流速泥石流设计流速泥石流设计流速泥石流设计流速（三三）通用公式通用公式（三三）通用公式通用公式c (Hcc (Hc2/32/3IcIc1/21/2)/n)/nc c式中：式中：Vc：泥石流断面平均流速（：泥石流断面平均流速（m/s）；）；nc：泥石流沟床粗糙率；：泥石流沟床粗糙率；Hc：计算断面平均泥深（：计算断面平均泥深（m）；）；泥石流水力坡降泥石流水力坡降采用沟床坡降代替采用沟床坡降代替Ic：泥石流水力坡降泥石流水力坡降，采用沟床坡降代替采用沟床坡降代替()。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定三、泥石流设计流量三、泥石流设计流量泥石流设计流量是决定治理工程规模的重要参数。泥石流设计流量是决定治理工程规模的重要参数。要考虑治理过程中泥石流衰退的趋势要考虑治理过程中泥石流衰退的趋势避免设计流避免设计流要考虑治理过程中泥石流衰退的趋势要考虑治理过程中泥石流衰退的趋势，避免设计流避免设计流量过大造成工程建设的浪费。量过大造成工程建设的浪费。1、洪痕调查法洪痕调查法洪痕调查法洪痕调查法泥石流洪痕的确定，调查流量的计算。泥石流洪痕的确定，调查流量的计算。在无实测泥石流流量资料的情况下在无实测泥石流流量资料的情况下，调查洪痕的位调查洪痕的位在无实测泥石流流量资料的情况下在无实测泥石流流量资料的情况下，调查洪痕的位调查洪痕的位置，计算泥石流流量置，计算泥石流流量Q。QVc有效过流断面面积有效过流断面面积c有效过流断面面积有效过流断面面积，2Vc调查断面泥石流流速，调查断面泥石流流速，m/sW Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定三、泥石流设计流量三、泥石流设计流量2、雨洪修正法、雨洪修正法按照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按照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前提下全部转变成泥石流流量的前提下首先按水文方法计算出断面不同频率首先按水文方法计算出断面不同频率全部转变成泥石流流量的前提下全部转变成泥石流流量的前提下，首先按水文方法计算出断面不同频率首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，然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量Qc计算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Qc计算式中式中：QC 泥石流流量泥石流流量（m3/s)；式中式中：QC泥石流流量泥石流流量（/)；QB泥石流沟的清水流量（泥石流沟的清水流量（m3s）；）；泥石流修正系数，其值为泥石流修正系数，其值为其中其中rc 泥石流密度（泥石流密度（t/m3）;泥石流固体物质密度泥石流固体物质密度（t/3）rH 泥石流固体物质密度泥石流固体物质密度（t/m3）；Dc 泥石流堵塞系数，可查表获取。泥石流堵塞系数，可查表获取。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定三、泥石流设计流量三、泥石流设计流量2、雨洪修正法、雨洪修正法频率为频率为P的暴雨洪水流量计算的暴雨洪水流量计算（Q）频率为频率为P的暴雨洪水流量计算的暴雨洪水流量计算（QP）由于缺乏必要的流域资料，按中国公路科学研究所提出的经验公式计算地表水汇水流量，计算频率为由于缺乏必要的流域资料，按中国公路科学研究所提出的经验公式计算地表水汇水流量，计算频率为P的暴雨洪峰流量的暴雨洪峰流量Qp按下式计算：按下式计算：当当时时当当F3km2时时Qp=F2/3s当当F3km2时时当当F3km 时时Qp=Fs式中：式中：Qp暴雨洪峰流量（暴雨洪峰流量（m3/s）；）；径流系数径流系数径流系数径流系数；F汇水面积（汇水面积（Km2）S雨强（雨强（/h）。）。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定四、一次泥石流冲出总量四、一次泥石流冲出总量一次泥石流总量一次泥石流总量Q计算计算一次泥石流总量一次泥石流总量Wc计算，根据泥石流历时计算，根据泥石流历时T（s）和最大流量）和最大流量Qc（m3/s）按泥石流暴涨暴落的特点按泥石流暴涨暴落的特点将其过程概化成五角形将其过程概化成五角形按按（m3/s），按泥石流暴涨暴落的特点按泥石流暴涨暴落的特点，将其过程概化成五角形将其过程概化成五角形，按按下式计算：下式计算：Wc=KTQc式中式中：K值的变化随流域面积值的变化随流域面积（F）的大小而变化的大小而变化式中式中：K值的变化随流域面积值的变化随流域面积（F）的大小而变化的大小而变化。K当当F5km2时，时，K=0.202；当；当5km2F10km2时，时，K=0.113；当；当10km2F100km2时，时，K=0.0378；T泥石流持续时间泥石流持续时间（s）。泥石流持续时间泥石流持续时间（）一次冲出固体物质的总量一次冲出固体物质的总量Ws由下式计算由下式计算:CwcSWWrH泥石流中固体颗粒容重泥石流中固体颗粒容重(tf/m3)；CwHSWWrc泥石流容重泥石流容重(tf/m3)；rw水容重水容重(tf/m3)。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定五、泥石流冲击力五、泥石流冲击力泥石流冲击力包括整体冲击力和单块最大冲击力，整体冲击力计算公式为：泥石流冲击力包括整体冲击力和单块最大冲击力，整体冲击力计算公式为：2singVFCC式中式中，F泥石流整体冲压力泥石流整体冲压力，tf/m2g式中式中，F泥石流整体冲压力泥石流整体冲压力，tf/m。g 重力加速度，重力加速度，9.8m/s2；受力面与泥石流冲压力方向所夹的角受力面与泥石流冲压力方向所夹的角，；受力面与泥石流冲压力方向所夹的角受力面与泥石流冲压力方向所夹的角，；受力体形状系数，方形为受力体形状系数，方形为1.47；矩形为；矩形为1.33；圆形、尖端、圆端形为；圆形、尖端、圆端形为1.00。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定五、泥石流冲击力五、泥石流冲击力单块块石的最大撞击力按下式计算：单块块石的最大撞击力按下式计算：21sinCCWVFCs式中：式中：Fs 单块巨石的撞击力，单块巨石的撞击力，tf。21 动能折减系数，正面撞击时取动能折减系数，正面撞击时取0.3；受力面与泥石流撞击面撞击角；受力面与泥石流撞击面撞击角；CC巨石与建筑物的弹性变形系数巨石与建筑物的弹性变形系数若采用船筏与桥墩台的撞击系数若采用船筏与桥墩台的撞击系数C1、C2巨石与建筑物的弹性变形系数巨石与建筑物的弹性变形系数，若采用船筏与桥墩台的撞击系数若采用船筏与桥墩台的撞击系数，C1+C2=0.005；W巨石重量巨石重量(tf)。W Y泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定六、泥石流冲起高度及弯道超高六、泥石流冲起高度及弯道超高泥石流最大冲起高度泥石流最大冲起高度 计算公式计算公式1、泥石流最大冲起高度泥石流最大冲起高度H计算公式计算公式：H=Vc2/2gc2、泥石流爬高、泥石流爬高H计算公式：计算公式：H b V2/2 0 8V2/H=bVc2/2g0.8Vc2/g式中：式中：b迎水面坡度的函数。迎水面坡度的函数。3、由于泥石流流速快，惯性大，故在弯道凹岸处有比水流更加显著的弯道超高。计算弯道超高的公式：、由于泥石流流速快，惯性大，故在弯道凹岸处有比水流更加显著的弯道超高。计算弯道超高的公式：H=2.3Vc2/glg(R2/R1)中中弯高弯高式式中中：H弯弯道超道超高高（m）；）；R2凹岸曲率半径凹岸曲率半径(m)；R1凸岸曲率半径（凸岸曲率半径（m）；）；Vc流速（流速（m/s）；）；g重力加速度（重力加速度（m/s2）。）。W Y提要提要提要提要1 1.泥石流基本特点泥石流基本特点泥石流基本特点泥石流基本特点2 2.泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数泥石流治理工程设计所需的基本参数3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法W Y一、泥石流治理工程常规措施1）生物防护及其他预防措施在在上上游汇水区游汇水区，作好水作好水土土保持保持工工作作，如植树如植树造造1）生物防护及其他预防措施在游汇水区在游汇水区作好水保持作作好水保持作如植树如植树林，种植草皮等；调整地表径流，横穿斜坡修建导流林，种植草皮等；调整地表径流，横穿斜坡修建导流堤堤，筑排水沟系筑排水沟系，使水不沿坡度较大使水不沿坡度较大处流处流动动，以，以堤堤筑排水沟系筑排水沟系使水不沿坡度较大动使水不沿坡度较大动降低流速；加固岸坡，以防岩土冲刷和崩塌，尽力降低流速；加固岸坡，以防岩土冲刷和崩塌，尽力减减少少固体物质来固体物质来源。源。减固体物质来减固体物质来该措施在泥石流整治中具有长久性效应。该措施在泥石流整治中具有长久性效应。W Y2）拦截在中游流通区，设置一系列拦截构筑物，如拦截坝在中游流通区，设置一系列拦截构筑物，如拦截坝、拦栅、溢流坝（即“拦挡（渣）坝”）。以阻挡泥石流中夹带的物质。、拦栅、溢流坝（即“拦挡（渣）坝”）。以阻挡泥石流中夹带的物质。用改变沟床坡降低流速的方法，防止沟床下切，如修建不太高的挡墙，筑半截堰堤（即“谷坊坝”）。用改变沟床坡降低流速的方法，防止沟床下切，如修建不太高的挡墙，筑半截堰堤（即“谷坊坝”）。W Y泥石流立体隔栅拦截坝泥石流立体隔栅拦截坝W Y甘肃省武都县甘家沟泥石流拦挡（渣）坝甘肃省武都县甘家沟泥石流拦挡（渣）坝W Y甘肃省宕昌县大地沟泥流拦挡甘肃省宕昌县大地沟泥流拦挡渣渣坝治坝治甘肃省宕昌县大地沟泥甘肃省宕昌县大地沟泥石石流拦挡流拦挡（渣渣）坝治坝治理理W Y甘肃省武都县北山泥石流拦挡甘肃省武都县北山泥石流拦挡（渣渣）坝工程坝工程甘肃省武都县北山泥石流拦挡甘肃省武都县北山泥石流拦挡（渣渣）坝工程坝工程W Y谷坊坝设置基本原则谷坊坝设置基本原则目的：目的：用改变沟床坡降降低流速的方法，防止沟床下切。用改变沟床坡降降低流速的方法，防止沟床下切。原则：原则：1）布置在流通区；）布置在流通区；2）纵坡坡降较大部位（也即沟道侵蚀严重部位）；）纵坡坡降较大部位（也即沟道侵蚀严重部位）；3）一般谷坊坝有效坝高小于）一般谷坊坝有效坝高小于3m，要求库容不大，且联合使用。，要求库容不大，且联合使用。W Y拦挡坝设置基本原则拦挡坝设置基本原则目的：目的：用拦截手段将可能启动的物源尽可能固定在形成区部用拦截手段将可能启动的物源尽可能固定在形成区部位位防止滑坡等较大规模物源补给泥石流防止滑坡等较大规模物源补给泥石流位位，防止滑坡等较大规模物源补给泥石流防止滑坡等较大规模物源补给泥石流。原则：原则：1）布置在流通区；）布置在流通区；纵坡坡降较缓纵坡坡降较缓且库容较大部位且库容较大部位常常布置在两常常布置在两2）纵坡坡降较缓纵坡坡降较缓、且库容较大部位且库容较大部位（常常布置在两常常布置在两支沟交汇部位）；支沟交汇部位）；3）般拦挡坝有效坝高大于于般拦挡坝有效坝高大于于5单独使用单独使用3）一一般拦挡坝有效坝高大于于般拦挡坝有效坝高大于于5m，单独使用单独使用。W Y3）排导或防护堤在泥石流堆积区设置在泥石流堆积区设置排导措施使泥石流顺利排除。例如修排洪排导措施使泥石流顺利排除。例如修排洪道、导流坝、急流坝，用以固定沟槽，约道、导流坝、急流坝，用以固定沟槽，约束水流，改善沟床平面、或者引导泥石流束水流，改善沟床平面、或者引导泥石流避开建筑物而安全地泄走避开建筑物而安全地泄走。W Y大溪沟泥石流沟口排导槽W Y咱里沟泥石流堆积咱里沟泥石流堆积区排导槽区排导槽日地沟泥石流堆日地沟泥石流堆区排导槽区排导槽日地沟泥石流堆日地沟泥石流堆积区排导槽积区排导槽W Y河南省栾川县城大南沟的泥石流排导槽河南省栾川县城大南沟的泥石流排导槽W Y排导槽设置基本原则排导槽设置基本原则目的：目的：用导流手段将可能冲淤或堆积的泥石流尽可能排导出拟用导流手段将可能冲淤或堆积的泥石流尽可能排导出拟保护对象区以外，防止泥石流的冲淤对拟保护对象的破坏。保护对象区以外，防止泥石流的冲淤对拟保护对象的破坏。原则：原则：1）一般布置在堆积区，特殊情况在流通区（缓坡降部位）；2）按泥石流直进性特点，一般顺直布置，且纵坡坡降一般应1）一般布置在堆积区，特殊情况在流通区（缓坡降部位）；2）按泥石流直进性特点，一般顺直布置，且纵坡坡降一般应大于60大于60；3）当纵坡坡降较缓时，沟底拟采用“V；3）当纵坡坡降较缓时，沟底拟采用“V”型槽，拟增大流速。型槽，拟增大流速。W Y3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法二二、参照主要技术标准参照主要技术标准1、碾压式土坝设计规范（、碾压式土坝设计规范（SL274-2001）；）；二二、参照主要技术标准参照主要技术标准2、砌体结构设计规范（、砌体结构设计规范（GB50003-2001）；）；3、城市防洪城市防洪工工程设计规范程设计规范(CJJ5092)；城市防洪程设计规范城市防洪程设计规范()；4、砌石坝设计规范（、砌石坝设计规范（SL252006）中华人民共和国水利部；）中华人民共和国水利部；5、浆砌石坝施工技术规定浆砌石坝施工技术规定（SD12084）中华人民共和国水利电中华人民共和国水利电5、浆砌石坝施工技术规定浆砌石坝施工技术规定（SD12084）中华人民共和国水利电中华人民共和国水利电力部；力部；6、建筑抗震设计规范、建筑抗震设计规范(GBJ1189)；()7、建筑变形测量规程（、建筑变形测量规程（JGJ/T897）；）；8、中国地质调查局中国地质调查局泥石流灾害防治工程设计规范泥石流灾害防治工程设计规范（DT/T02398、中国地质调查局中国地质调查局泥石流灾害防治工程设计规范泥石流灾害防治工程设计规范（DT/T02392004）W Y3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法3 3.泥石流治理工程设计原则和方法泥石流治理工程设计原则和方法三三、主要工程实例主要工程实例（岷江七盘沟泥石流岷江七盘沟泥石流）三三、主要工程实例主要工程实例（岷江七盘沟泥石流岷江七盘沟泥石流）项目区项目区项目区项目区W Y 七盘沟泥石流流域卫星图片七盘沟泥石流流域卫星图片W Y三三(一)、设计基本参数(一)、设计基本参数项设项设（1）泥石流类型）泥石流类型1按流体性质划分按流体性质划分七盘沟泥石流为高容重七盘沟泥石流为高容重高粘度泥石流高粘度泥石流1、按流体性质划分按流体性质划分，七盘沟泥石流为高容重七盘沟泥石流为高容重、高粘度泥石流高粘度泥石流。根据七盘沟泥石流的容重实测达到根据七盘沟泥石流的容重实测达到1.6g/cm3以上，按泥石流灾害防治工程勘察规范，泥石流容重在以上，按泥石流灾害防治工程勘察规范，泥石流容重在1.62.3g/cm3的为粘型泥石流。七盘沟已达到粘性泥石流的标的为粘型泥石流。七盘沟已达到粘性泥石流的标准准准准。2、按爆发频率划分，七盘沟为高频泥石流、按爆发频率划分，七盘沟为高频泥石流根据调查七盘沟平均根据调查七盘沟平均1015年发生一次泥石流，按泥石流灾害防治工程勘察规范，年发生一次泥石流，按泥石流灾害防治工程勘察规范，发生频率在发生频率在520年的为中频泥石流。年的为中频泥石流。3、按泥石流集水区地貌特征划分，七盘沟泥石流物源区主要集中于流域中部地带，属沟谷型泥石流、按泥石流集水区地貌特征划分，七盘沟泥石流物源区主要集中于流域中部地带，属沟谷型泥石流根据实地调查，泥石流主沟发育于深谷地区，除主沟中游两侧的山坡提供物质来源外，主沟沟床也富集提供了大量的物质。泥石流沟的形成区、流通区和堆积区根据实地调查，泥石流主沟发育于深谷地区，除主沟中游两侧的山坡提供物质来源外，主沟沟床也富集提供了大量的物质。泥石流沟的形成区、流通区和堆积区较明显较明显。较明显较明显。4、按水源成因和物源成因划分，七盘沟属于暴雨型泥石流、坡面侵蚀型泥石流和崩塌滑坡型泥石流。、按水源成因和物源成因划分，七盘沟属于暴雨型泥石流、坡面侵蚀型泥石流和崩塌滑坡型泥石流。该流域的泥石流主要由于暴雨或特大型暴雨引起该流域的泥石流主要由于暴雨或特大型暴雨引起但受到沟谷类型的影响但受到沟谷类型的影响该流域的泥石流主要由于暴雨或特大型暴雨引起该流域的泥石流主要由于暴雨或特大型暴雨引起，但受到沟谷类型的影响但受到沟谷类型的影响。综上所述，七盘沟泥石流属于高频综上所述，七盘沟泥石流属于高频粘性粘性暴雨暴雨沟谷型泥石流。沟谷型泥石流。W Y三三(一)、设计基本参数(一)、设计基本参数项设项设七盘沟流域计算参数表七盘沟流域计算参数表七盘沟流域计算参数表七盘沟流域计算参数表控制断面位置 汇水面积 F(k)主沟长(km)主沟平均比降 I()备注 1#堰塞湖 44.1139 10.795 227.88 炸药库 45.5411 11.595 218.197 主沟 入江处 51.8156 14.595 188.4 雪花坪沟 0.794 1.466 588 黄泥槽沟 0.51 0.892 732 小沟0 7411 032537小沟 0.7411.032537三号桥沟 1.564 1.895 600 麻地垭沟 2.327 2.539 271 长板沟 1.682 1.917 222 支沟 干河沟 3.948 2.790 263 W Y三三(一)、设计基本参数(一)、设计基本参数项设项设采用通用公式检算泥石流流速结果表采用通用公式检算泥石流流速结果表 沟名 断面名称 1/nc HC(m)IC()VC(m/s)备注 炸药库 13 2.6 188.4 9.25 七盘沟 8.95主沟 排导槽131.9188.48.668.95雪花坪沟 24 1.7 750.3 29.61 黄泥槽沟 30 1.5 896.9 37.23 小沟261.6823.632.28小沟.823.632.283 号桥沟 21 1.3 633.2 19.90 麻地垭沟 19 1.4 452.9 16.01 长板沟 18 1.1 339.1 11.17 支沟 干河沟191 2412 213 78干河沟191.2412.213.78泥石流中石块运动速度计算 c (Hc2/3Ic1/2)/nc()c式中：Vc：泥石流断面平均流速（m/s）；nc：泥石流沟床粗糙率；Hc：计算断面平均泥深（m）；式中：Vc：泥石流断面平均流速（m/s）；nc：泥石流沟床粗糙率；Hc：计算断面平均泥深（m）；Ic：泥石流水力坡降，采用沟床坡降代替(Ic：泥石流水力坡降，采用沟床坡降代替()。)。W Y三三(一)、设计基本参数(一)、设计基本参数项设项设泥石流峰值流量检算结果表泥石流峰值流量检算结果表 分类分类 沟道 计算频率 1 Qp（m3/s）Dc Qc（m3/s）5%34.43 192.95 2%39.63 222.07 主沟 1.868 3 1%42.28 236.96 5%1.26 4.05 雪花坪沟 2%1.894 1.45 1.6 4.93 5%0 812 795%0.81 2.79黄泥槽沟 2%1.9190.93 1.63.21 5%1.17 3.97 小沟 2%1.881 1.35 1.6 4.57 5%2.48 7.933 号桥沟 2%1.778 2.85 1.7 9.12 5%3.68 11.37 麻地垭沟 2%1.714 4.24 1.8 13.08%5%2.66 8.28 长板沟 2%1.727 3.06 1.8 9.53 5%3.96 12.57 干河沟%1.76