云南某山前泥石流特征及理论计算
[摘要]根据对泥石流的流域特征、泥石流特征和堆积物特征进行分析,该泥石流为准山前沟谷型中~大型稀性砂石型泥石流。
经现场调查试验,科学选取计算参数,采用雨洪修正法(东川泥石流流量公式)和西南地区(铁二院)公式,模拟计算出泥石流设计流量和流速,为泥石流治理设计提供了必要的依据。
计算结果与该县水利局对2010年8月1日发生泥石流时现场测量最大洪峰流量、流速基本相近,证明理论计算结果可靠。
本文通过对泥石流实例的特征分析和理论计算,为今后坝区边缘的山前泥石流防治在工程实际中的运用提供了参考。
[关键字]泥石流泥石流特征设计流量设计流速
1.泥石流流域特征
该泥石流位于云南省某坝区,流域面积为55.46km2,形似一”鸭梨形”,集流时间短,河道长17.7km。
泥石流流域特征见表1。
2.泥石流特征
⑴泥石流流体特征
据该泥石流1986年7月26日暴发的泥石流情况描述:这次泥石流规模最大,暴发时,有响声隆隆和硫磺气味,地有震感,流体呈稀~稠浆状。
当时所做的现场泥石流浆体试配,泥石流密度为1.53t/m3。
⑵泥石流暴发频率及流量
暴发频率:该泥石流1953年至今,暴发中~大型泥石流8次,平均每7.1年暴发一次;1985年以来暴发6次,平均每4.2年暴发一次。
小型泥石流几乎每年都会暴发,暴发频率有上升趋势。
泥石流流量:该泥石流30年一遇流量为121.48m3/s,50年一遇流量为145.51m3/s,100年一遇流量为173.99m3/s。
⑶泥石流堆积物特征
沿河道分布的堆积物,纵坡平缓,坡度45~16.7‰。
平面上泥石流堆积物粒径自上而下变细。
泥石流一次淤积厚度一般大于0.15m,最大2.3m,估算最大一次淤积量≥8.5万m3。
3.泥石流类型
该泥石流堆积扇均位于山前地带,沟谷明显,流体密度在1.32~1.53t/m3间,
为准山前沟谷型泥石流,泥石流性质为稀性砂石型泥石流,规模中~大型,目前处于发展期。
4.泥石流发展趋势
近期泥石流有由发展期向旺盛期发展的趋势。
通常中型泥石流三年到十年暴发一次,小型泥石流几乎年年暴发。
5.泥石流设计流量
⑴流体密度(ρc):现场调查试验为1.32~1.53t/m3,取1.40t/m3。
⑵固体物密度(ρh):取2.6t/m3。
⑶堆积物颗粒级配:堆积物粒径20~40cm,最大直径≥1.0m。
粒径>2mm 的占总量的80%。
⑷采用雨洪修正法(东川泥石流流量公式)计算,成果见表2.
据该县水利局对2010年8月1日发生泥石流时现场测量最大洪峰流量为137.67m3/s,相当于50年一遇流量,和理论计算结果QC,2%基本相近,证明理论计算结果可靠。
6.泥石流设计流速:
采用西南地区(铁二院)公式(由于篇幅有限,计算参数选取及分析本文不在累述),计算结果,不同断面位置该泥石流流速(VC)为3.78~6.65(m/s)。
7.结论
⑴该泥石流为准山前沟谷型泥石流,泥石流性质为稀性砂石型泥石流,规模中~大型,目前处于发展期。
⑵泥石流的浆液密度为1.40g/cm3,为稀性泥石流,固体密度为2.60t/m3。
松散固体物储量为1164.75×104m3,可移动方量为154.14×104m3。
⑶该泥石流出口断面处泥石流流量QC,3.33%=121.48m3/s,QC,2%=145.51m3/s,QC,1%=173.99m3/s,泥石流流速VC=6.05m/s。