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【摘 要】 文章以四川省境内黑水县泽盖村泥石流治理工程为研究背景,对泥石流形成机理方面及治理方面的问题进行了探讨;对泥石流洪峰流量、泥石峰值流量、泥石流流速、整体冲击压力等泥石流参数进行了计算,最后提出了相应的泥石流防治措施和施工方案。
【关键词】 泽盖泥石流;形成机理;治理
1 前言
近年来,我国西部地区发生了多起泥石流事故,对当地的人民生命财产安全造成了较大的损失。泥石流的发生和人类活动密切相关,特别是人们对山区的开发,对自然资源的开采诱发的人为泥石流[1-3]。从而导致居住在山区的村民们不可避免的经常要面临泥石流灾害的威胁,文章开展对泽盖村饮用水水源地泥石流应急治理工程,以加强对饮用水源的保护力度,保障群众的饮用水源安全,同时控制泥石流的发生和发展,减轻或消除泥石流危害,维护人民生命健康显得尤为紧迫。
2 工程概况
泽盖村饮用水水源地位于黑水县芦花镇泽盖沟流域,该地地处青藏高原横断山脉东缘,位于横断山脉和邛崃山交汇处,系四川西北边缘山地向丘陵过渡的高山峡谷地带。水源类型为地表水水源,取水点海拔2459m,泽盖沟流域属岷江支流黑水河右岸一级支流,沟口地理位置为东经102°58′50″,北纬32°04′48″;流域汇水面积4.57km2,主沟长4.46km,如图2.1。
图1 泽盖沟泥石流流域图
3 泽盖泥石流的形成机理
泽盖沟流域地形起伏大,流域相对高差达到1240m,沟床比降达27.8%,部分地段坡度达最大达45°以上。泽盖沟流域所处区域的地质条件复杂,岩性主要由三迭系上统的新都桥组、雅江组变质岩类组成,上部以砂岩、板岩为主,下部以千枚岩为主,夹灰黑色钙质千枚岩、绢云母千枚岩、炭质千枚岩等。据芦花镇气象站资料,泽盖沟流域降水充沛,且年降水总量的76%集中在5~9月;暴雨局部性强、历时短、强度大。
根据组成泥石流的固体物质划分为泥石质泥石流。泽盖沟泥石流具有流速快、流体中固相颗粒级配宽、含砾石多、颗粒大的特点;沟道停积的漂石直径一般为0.5~1.5m,致使泥石流冲毁、撞击作用十分强烈,成为泽盖沟泥石流灾情严重的主要原因。淤埋作用为泥石流成灾的最普遍方式,尤其是在宽谷地带最为严重。
4 泥石流参数计算设计
依据保护泽盖村饮用水水源地、村舍农居、泽盖小学和302省道等重要对象,山洪和泥石流重现期均按20年一遇(P=5%)标准设计,校核标准为50年一遇(P=2%)。
(1)设计洪水洪峰流量(m3/s)为:
(1)
式中,QB为设计洪峰流量;ψ为洪峰径流系数;τ为流域汇流时间;n为暴雨衰减指数;s为暴雨雨力,即最大1小时暴雨量;F为泥石流流域面积,文中为4.57km2。
(2)设计泥石流峰值流量为:
(2)
式中,QC为设计泥石流峰值流量;φ为泥石流修正系数,φ=(γc-γw)/(γh-γc),其中γc为泥石流重度,取15kN/m3,γw为水的重度,取9.8kN/m3,γh为固体物质重度,取26.5kN/m3;D为泥石流堵塞系数,取1。
(3)得出设计洪水洪峰流量和泥石流峰值流量等参数后,最终得出泥石流流速:
(3)
式中,VC为泥石流断面平均流速;n为清水河床糙率系数;R为水力半径(m);I为泥石流水力坡度,可用沟床纵坡代替。未知参数参考四川防洪手册规定进行取值,计算结果如表1所示。
5 泥石流防治工程设计
黑水县泽盖村饮用水水源地泥石流防治应急治理工程由谷坊工程、排导工程和饮用水净水池工程3部分组成。限于篇幅原因文中对排导工程进行了设计计算。依据现有下游地形和沟道两岸的建筑物布设现状,修建的泥石流排导槽应该尽量做到顺、直、沟床比降均衡化,满足设计频率条件下泥石流流量能安全排泄。文中取了三个危险断面进行了计算,其中排导槽过流能力中的流速采用式3计算,而流量等于流速和面积的乘积。
排导工程的排导槽过流能力计算结果见表2。
计算结果表明,断面均满足过流要求,且差别较小,故采用同一尺寸的断面。综合考虑安全超高因素,排导槽深度均取1.50m。
6 结论
(1)对泥石流形成机理和基本特点进行了研究,研究表明不同类型的泥石流有着各自不同的物质组成成份、不同的形成条件、不同的流体特征和不同的危害程度。
(2)文章对泥石流洪峰流量、泥石峰值流量、泥石流流速等泥石流参数进行了计算,根據规范,泽盖村饮用水水源地泥石流防治工程设计标准为P=5%一遇,校核标准为P=2%一遇。
(3)对排导工程进行了设计计算,综合考虑较高安全因素,排导槽深度均取1.50m。
参考文献:
[1]杨顺,潘华利,王钧等.泥石流监测预警研究现状综述[J].灾害学,2014,29(2):246-255.
[2]余苗,禤炜安,成志强.国道G318线(西藏段)山区公路泥石流防治措施[J].中外公路,2014,16(1):732-740.
[3]岳方伟,门晨晟.卢氏县东沙河泥石流防治技术[J].西部探矿工程,2014(2):40-46.
【关键词】 泽盖泥石流;形成机理;治理
1 前言
近年来,我国西部地区发生了多起泥石流事故,对当地的人民生命财产安全造成了较大的损失。泥石流的发生和人类活动密切相关,特别是人们对山区的开发,对自然资源的开采诱发的人为泥石流[1-3]。从而导致居住在山区的村民们不可避免的经常要面临泥石流灾害的威胁,文章开展对泽盖村饮用水水源地泥石流应急治理工程,以加强对饮用水源的保护力度,保障群众的饮用水源安全,同时控制泥石流的发生和发展,减轻或消除泥石流危害,维护人民生命健康显得尤为紧迫。
2 工程概况
泽盖村饮用水水源地位于黑水县芦花镇泽盖沟流域,该地地处青藏高原横断山脉东缘,位于横断山脉和邛崃山交汇处,系四川西北边缘山地向丘陵过渡的高山峡谷地带。水源类型为地表水水源,取水点海拔2459m,泽盖沟流域属岷江支流黑水河右岸一级支流,沟口地理位置为东经102°58′50″,北纬32°04′48″;流域汇水面积4.57km2,主沟长4.46km,如图2.1。
图1 泽盖沟泥石流流域图
3 泽盖泥石流的形成机理
泽盖沟流域地形起伏大,流域相对高差达到1240m,沟床比降达27.8%,部分地段坡度达最大达45°以上。泽盖沟流域所处区域的地质条件复杂,岩性主要由三迭系上统的新都桥组、雅江组变质岩类组成,上部以砂岩、板岩为主,下部以千枚岩为主,夹灰黑色钙质千枚岩、绢云母千枚岩、炭质千枚岩等。据芦花镇气象站资料,泽盖沟流域降水充沛,且年降水总量的76%集中在5~9月;暴雨局部性强、历时短、强度大。
根据组成泥石流的固体物质划分为泥石质泥石流。泽盖沟泥石流具有流速快、流体中固相颗粒级配宽、含砾石多、颗粒大的特点;沟道停积的漂石直径一般为0.5~1.5m,致使泥石流冲毁、撞击作用十分强烈,成为泽盖沟泥石流灾情严重的主要原因。淤埋作用为泥石流成灾的最普遍方式,尤其是在宽谷地带最为严重。
4 泥石流参数计算设计
依据保护泽盖村饮用水水源地、村舍农居、泽盖小学和302省道等重要对象,山洪和泥石流重现期均按20年一遇(P=5%)标准设计,校核标准为50年一遇(P=2%)。
(1)设计洪水洪峰流量(m3/s)为:
(1)
式中,QB为设计洪峰流量;ψ为洪峰径流系数;τ为流域汇流时间;n为暴雨衰减指数;s为暴雨雨力,即最大1小时暴雨量;F为泥石流流域面积,文中为4.57km2。
(2)设计泥石流峰值流量为:
(2)
式中,QC为设计泥石流峰值流量;φ为泥石流修正系数,φ=(γc-γw)/(γh-γc),其中γc为泥石流重度,取15kN/m3,γw为水的重度,取9.8kN/m3,γh为固体物质重度,取26.5kN/m3;D为泥石流堵塞系数,取1。
(3)得出设计洪水洪峰流量和泥石流峰值流量等参数后,最终得出泥石流流速:
(3)
式中,VC为泥石流断面平均流速;n为清水河床糙率系数;R为水力半径(m);I为泥石流水力坡度,可用沟床纵坡代替。未知参数参考四川防洪手册规定进行取值,计算结果如表1所示。
5 泥石流防治工程设计
黑水县泽盖村饮用水水源地泥石流防治应急治理工程由谷坊工程、排导工程和饮用水净水池工程3部分组成。限于篇幅原因文中对排导工程进行了设计计算。依据现有下游地形和沟道两岸的建筑物布设现状,修建的泥石流排导槽应该尽量做到顺、直、沟床比降均衡化,满足设计频率条件下泥石流流量能安全排泄。文中取了三个危险断面进行了计算,其中排导槽过流能力中的流速采用式3计算,而流量等于流速和面积的乘积。
排导工程的排导槽过流能力计算结果见表2。
计算结果表明,断面均满足过流要求,且差别较小,故采用同一尺寸的断面。综合考虑安全超高因素,排导槽深度均取1.50m。
6 结论
(1)对泥石流形成机理和基本特点进行了研究,研究表明不同类型的泥石流有着各自不同的物质组成成份、不同的形成条件、不同的流体特征和不同的危害程度。
(2)文章对泥石流洪峰流量、泥石峰值流量、泥石流流速等泥石流参数进行了计算,根據规范,泽盖村饮用水水源地泥石流防治工程设计标准为P=5%一遇,校核标准为P=2%一遇。
(3)对排导工程进行了设计计算,综合考虑较高安全因素,排导槽深度均取1.50m。
参考文献:
[1]杨顺,潘华利,王钧等.泥石流监测预警研究现状综述[J].灾害学,2014,29(2):246-255.
[2]余苗,禤炜安,成志强.国道G318线(西藏段)山区公路泥石流防治措施[J].中外公路,2014,16(1):732-740.
[3]岳方伟,门晨晟.卢氏县东沙河泥石流防治技术[J].西部探矿工程,2014(2):40-46.