泥石流流量计算全解

泥石流流量计算全解

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第二节 泥石流流量计算

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（k ｍ²); 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(

C

Q )

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。

C

P 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(ｍ³/ｓ）

；

P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（ｍ³/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;

C

D —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

沟名及编号

设计

频率

K

ｉ (mm)

F (k ｍ2)

Ｑｐ (m 3/ｓ)

Dc

C φ

Qc （m 3／s)

热藏龙哇沟 2% 0.8 ２0.3 1.6 7.2２ 1．1 ０.511 1２．00 1％ 21.９ 7.80 12．9７ 龙藏沟

２% 0．８

2０.３ 0.519

2.３4 １.１ 0．33３

３.４３ 1%

21.9

2.５3

3.71

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：

3

8c c c v H I α=2

3

（15.3/） （2-5）

式中:

c

v ——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;

c I ——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。

表5-4 热藏龙哇、龙藏沟泥石流峰值流速计算结果表

沟名及编号 设计频率 α

c H (ｍ）

c I (‰)

c

v (m/s ）

热藏龙哇沟 P=２％ 1．534 ０.3０ ０.273 2．747 P=1% ０.４ 3．327 龙藏沟

P=２% １.372

0.３0 0.315

3.2４3 P=1%

0.35

3.５94

第四节一次泥石流过流总量

一次泥石流总量Q 计算,根据泥石流历时T (s)和最大流量C

Q （m ３/ｓ）,按泥石流

暴涨暴落的特点，将其过程概化成五角形，按下式计算：

C

Q T K Q ⋅⋅= （２-3）

式中：K-与流域面积相关的系数；T-泥石流历时，取1200s 。 计算结果见下表5－5。

第五节一次泥石流固体冲出物

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提供的计算公式进行计算:

)

/()(w H w c H Q Q γγγγ--=

式中H Q —一次泥石流冲出固体物质总量(m3);

Q

—一次泥石流过程总量（m3)

c γ—泥石流重度（ｔ/m3）； w γ—水的重度（t/m3）;

H γ—泥石流固体物质的重度(t ／m3)。

表５-５ 热藏龙哇、龙藏沟泥石流沟过程总量及一次固体物质总量计算结果表 分类 沟名

计算频率 C Q (ｍ３/s)

T (s)

Q （m 3)

H Q （m 3)

热藏龙哇沟 ２% 12.00 1200 3803．5６ 1286.29 １％ 1２.97 1200 ４107.84 138９．20 龙藏沟

2％ ３．43 1200 1088．28 ３6８.0４ 1％

3.7１

１200

１175．34

３97．48

第六节泥石流整体冲压力

泥石流整体冲压力计算公式：

αγλ

δsin 2c c

V g

= （２-６)

式中：δ—泥石流整体冲击压力（Ｐa ）； g —重力加速度(ｍ/s2)；

α—建筑物受力面与泥石流冲压力方向的夹角,取９0°; λ—建筑物形状系数，方形为1.47，矩形为1.３3，圆形为1.0;

c V —泥石流断面平均流速(m/s);

计算结果见下表5－6。

表5-6 热藏龙哇、龙藏沟泥石流冲击压力计算结果表

沟名

γC (ｋN/ｍ３

)

ＶC (m/ｇ α(°） λ δ(kPa)