1阶梯段 2深潭段
[0042]L天然沟道平均纵比降i排导槽设计纵比降
[0043]L排导槽设计总长度H阶梯段悬空高度
[0044]U深潭段长度 L2阶梯段长度
[0045]L3阶梯段长度的水平投影长度
[0046] n深潭段数量
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。
[0048] 实施例一
[0049] 如图1所示。某泥石流沟位于绵竹市西北部，绵远河的左岸，是震后多物源、大 比降、小流域泥石流沟的典型代表。沟域面积36km2;主沟纵长：2. 59km;最高点高程： 1980m;沟口高程：960m;相对高差：1020m;平均纵比降：625%。。该沟震前为一山洪沟，5. 12 地震后，中上部山体产生崩塌碎肩流，堆积沟道内，在降雨作用下形成泥石流。2008年6月 至2011年9月，该流域共发生规模5000m3以上的泥石流活动10余次，不但多次淤埋沟口 生命线汉旺-清平公路，且多次堵断绵远河，形成泥石流堰塞湖。经工程治理后，由于排导 槽纵比降过大，泥石流能量巨大，冲击磨蚀作用强烈，治理效果不理想。
[0050] 为了有效排导泥石流，防止泥石流再次淤埋汉清公路，减轻泥石流灾害，拟在下游 沟口处修建一条阶梯_深潭型泥石流排导槽，包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所 述排导槽槽底包括若干按一定间距设置的全衬砌的阶梯段1和充填于上下游阶梯段1之间 的深潭段2,深潭段2顶面与下游阶梯段1的最高处平齐。排导槽的纵断面设计参数通过采 用本发明的设计纵比降测算方法得到，具体步骤如下：
[0051] 第一步，通过现场调查实测，确定排导槽选址范围内的天然沟道平均纵比降L为 0. 349 ;通过现场调查，并结合工程实际情况，确定排导槽设计总长度L为143m;通过实际取 样实测容重，确定泥石流体的重度为21kN/m3,选定阶梯段1悬空高度H为3m。
[0052] 第二步，通过现场调查，并结合工程实际情况，确定无量纲参数坡比a为0.2,潭配 置密度b为1。
[0053] 第三步，通过公jS
1确定深潭段2的数量n;
，向上取整，故n= 5。
[0054] 第四步，将第一步中得到的天然沟道平均纵比降、=0.349,第二步中得到的无量 纲参数坡比a= 0. 2、潭配置密度b= 1，及第三步中得到的深潭段2数量n= 5,分别代入
公3 求解得到排 ， 导槽设计纵比降i= 0.1604。
[0055] 第五步，第四步中得到的排导槽设计纵比降i满足大于等于0. 05同时小于等于 0.20,因此测算结束。
[0056] 第六步，排导槽设计纵比降i确定后，将求解排导槽设计纵比降i所用的无量纲参 数坡比a、潭配置密度b和第一步中得到的阶梯段1悬空高度H分别代入公式a=H/Lpb = 1^/1^，得到深潭段2长度L1= 15m，阶梯段1长度L2= 15m。
[0057] 综上，阶梯-深潭型泥石流排导槽的纵断面设计参数分别为：排导槽设计总长度L =143m，阶梯段1悬空高度H= 3m，深潭段2长度Q= 15m，阶梯段1长度L2= 15m，深潭 段2数量n= 5,排导槽设计纵比降i= 0. 1604。
[0058] 实施例二
[0059] 如图1所示。某泥石流沟位于四川省绵竹市西北部山区的清平场镇北，属长江流 域的沱江水系上游绵远河左岸一支沟。在地貌上属构造侵蚀中切割陡峻低-中山地貌、斜 坡冲沟地形。该流域总体东西向伸展，主沟呈"7"字型，横断面呈"V" "U"结合，汇水面积 7. 81km2,主沟全长3. 25km，流域内最低点位于沟口海拔883m，最高峰位于东部分水岭九顶 山的顶子崖，海拔2402m，相对高1519m。沟床平均纵坡降458. 5%。。该沟多次暴发超大规模 泥石流，对清平乡场镇构成极大威胁。
[0060] 为了有效排导泥石流，减轻泥石流灾害。拟在中游修建一条阶梯-深潭型泥石流 排导槽，包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所述排导槽槽底包括若干按一定间距设 置的全衬砌的阶梯段1和充填于上下游阶梯段1之间的深潭段2,深潭段2顶面与下游阶 梯段1的最高处平齐。排导槽的纵断面设计参数通过采用本发明的设计纵比降测算方法得 到，具体步骤如下：
[0061] 第一步，通过现场调查实测，确定排导槽选址范围内的天然沟道平均纵比降L为 0. 254 ;通过现场调查，并结合工程实际情况，确定排导槽设计总长度L为2400m;通过实际 取样实测容重，确定泥石流体的重度为17kN/m3,选定阶梯段1悬空高度H为5m。
[0062] 第二步，通过现场调查，并结合工程实际情况，确定无量纲参数坡比a为0.5,潭配 置密度b为2. 5。
[0063] 第三步，通过公另
I定深潭段2的数量n;
向上取整，故n= 68。
[0064] 第四步，将第一步中得到的天然沟道平均纵比降、=0.254,第二步中得到的无量 纲参数坡比a= 0. 5、潭配置密度b= 2. 5,及第三步中得到的深潭段2数量n= 68,分别代 入公：
长解得到 排导槽设计纵比降i= 0.1808。
[0065] 第五步，第四步中得到的排导槽设计纵比降i满足大于等于0. 05同时小于等于 0.20,因此测算结束。
[0066] 第六步，排导槽设计纵比降i确定后，将求解排导槽设计纵比降i所用的无量纲参 数坡比a、潭配置密度b和第一步中得到的阶梯段1悬空高度H分别代入公式a=H/Lpb=，得到深潭段2长度L1= 10m，阶梯段1长度L2= 25m。
[0067] 综上，阶梯-深潭型泥石流排导槽的纵断面设计参数分别为：排导槽设计总长度L =2400m，阶梯段1悬空高度H= 5m，深潭段2长度L1= 10m，阶梯段1长度L2= 25m，深潭 段2数量n= 68,排导槽设计纵比降i= 0. 1808。
【主权项】
1. 一种阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法，所述阶梯-深潭型泥石流 排导槽包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所述排导槽槽底包括若干按一定间距设置 的全衬砌的阶梯段（1)和充填于上下游阶梯段（1)之间的深潭段（2)，深潭段（2)顶面与下 游阶梯段（1)的最高处平齐，其特征在于：阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方 法步骤如下： (一） 通过现场调查实测，确定排导槽选址范围内的天然沟道平均纵比降"通过现场 调查，并结合工程实际情况，确定排导槽设计总长度U单位m，及阶梯段（1)悬空高度H、取 值 3-5m ; (二） 通过现场调查，并结合工程实际情况，确定无量纲参数坡比a、取值0. 2-0. 5,及潭 配置密度b、取值1-10 ; (三） 通过以下公式确定深潭段（2)的数量η式中，η-深潭段（2)数量； L一排导槽设计总长度，单位m，由步骤（一）确定； iQ-天然沟道平均纵比降，由步骤（一）确定； a-无量纲参数坡比，由步骤（二）确定； b-潭配置密度，由步骤（二）确定； H-阶梯段（1)悬空高度，由步骤（一）确定； (四） 将步骤（一）中得到的天然沟道平均纵比降iQ，步骤（二）中得到的无量纲参 数坡比a、潭配置密度b，及步骤（三）中得到的深潭段（2)数量n，分别代入以下公式，求解 排导槽设计纵比降i(五） 如果步骤（四）中得到的排导槽设计纵比降i大于等于〇· 05同时小于等于0· 20， 则测算结束；如果步骤（四）中得到的排导槽设计纵比降i大于〇. 20、或小于0. 05,则重复 进行步骤（二）一步骤（四）。2. 如权利要求1所述的阶梯-深潭型泥石流排导槽设计纵比降测算方法的应用，其特 征在于：适用于天然沟道平均纵比降L为0. 20-0. 40的泥石流沟。3. 如权利要求1所述的阶梯-深潭型泥石流排导槽设计纵比降测算方法的应用，其特 征在于：适用于阶梯-深潭型泥石流排导槽的纵断面设计参数的确定。4. 根据权利要求3所述的阶梯-深潭型泥石流排导槽设计纵比降测算方法的应用，其 特征在于：排导槽设计纵比降i确定后，将求解排导槽设计纵比降i所用的无量纲参数坡 比a、潭配置密度b和步骤（一）中得到的阶梯段（1)悬空高度H分别代入公式a = H/U、 b = L2Zl1，得到深潭段⑵长度LdP阶梯段⑴长度L 2。
【专利摘要】本发明公开了一种阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降测算方法及应用。所述测算方法首先确定排导槽选址范围内的天然沟道平均纵比降、排导槽设计总长度、阶梯段悬空高度，然后确定无量纲参数坡比和潭配置密度，接着确定深潭段的数量，最后通过设计纵比降测算公式确定阶梯-深潭型泥石流排导槽设计纵比降。该方法基于严格的理论推导，并定义有物理意义的无量纲参数，能够合理确定阶梯-深潭型泥石流排导槽的设计纵比降，为排导槽的纵断面设计提供依据，计算简便，计算结果精度高，能适应实际工程需要。
【IPC分类】E02B5/00
【公开号】CN104895013
【申请号】CN201510317601
【发明人】李云, 陈晓清, 赵万玉, 陈剑刚, 于献彬, 李昆, 王飞, 王小军
【申请人】中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月11日