泥石流流量计算全解-共26页

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（km ²）； 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（m ³/s ）；

P Q —频率为P 的暴雨洪水设计流量（m ³/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 （km 2） 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

8

c c c v H I α=23（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 （m3/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/T0220－2019）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 (m 3/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/m 3)

V C (m/s)

g

α(°)

λ

δ(kPa)