专利名称：一种主河输移控制型泥石流防治方法
技术领域：
本发明涉及一种泥石流防治技术，特别是涉及一种基于泥石流物质沿程分配的主 河输移控制型泥石流防治方法，也是一种泥石流防治工程体系的规划设计方法。
背景技术：
泥石流灾害是我国地质灾害的主要类型之一。目前，泥石流堵塞主河产生二次灾 害，如形成堰塞坝、造成堰塞湖淹没上游区域的情况越来越被关注。2010年8月8日，甘肃 舟曲县三眼峪暴发大型泥石流，泥石流淤埋县城、堵塞主河白龙江形成堰塞湖，淹没了近半 个县城，造成重大的人员伤亡和财产损失；2010年8月13日，四川绵竹市清平乡文家沟暴 发大型泥石流，堵塞主河，造成十余人死亡和失踪，及大量汶川地震后重建民房被淤埋。随着山区经济的发展、西部大开发的深化，泥石流工程治理需求越来越旺盛。在以 往的泥石流防治设计中很少考虑主河输移能力的影响，泥石流物质总量在各防治工程中分 配不均衡，导致即使修建排导槽、拦砂坝、停淤场等泥石流防治工程，仍然会出现泥石流堵 塞主河的情况，甚至出现因排导过度，加剧泥石流堵塞主河的情况。为了防止泥石流堵塞主河产生二次灾害，在泥石流防治设计中必须充分考虑主河 输移能力，对泥石流物质进行沿程合理分配，避免排泄超过主河输移能力的泥石流体进入 主河而产生的淹没或溃决洪水灾害，这样才能保障泥石流沟口的城镇、重大工程和基础设 施的安全。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，针对目前山区常出现泥石流堵塞主河形 成堰塞坝、造成堰塞湖淹没上游区域的情况，提供一种基于泥石流物质沿程分配的主河输 移控制型泥石流防治方法，在最大限度利用主河输移能力的基础上，通过对泥石流物质进 行沿程合理分配，采用相应工程措施进行泥石流防治，实现泥石流的安全排泄，避免过度排 泄泥石流导致堵塞主河产生堰塞湖的二次灾害，充分保障位于泥石流沟口的山区城镇、重 大工程和基础设施的安全。为实现上述目的，本发明的技术方案是本发明提出的基于泥石流物质沿程分配的主河输移控制型泥石流防治方法，其主 要技术思想是首先最大限度利用主河输移能力，体现以疏为主的理念，根据主河输移能力 确定通过排导工程可以向主河排泄泥石流的峰值流量；由于在排导、拦挡、停淤这三大泥石 流防治工程措施中，拦挡工程因交通不便而施工难度较大，停淤工程占地面积更大，因此在 泥石流防治中首先考虑排导工程的使用。然后，基于泥石流物质的沿程分配和物质平衡，对 泥石流防治工程体系进行合理配置如果泥石流物质能全部被主河向下游输移，则仅采用 排导工程进行泥石流的防治；在排导工程的基础上，如果尚有泥石流物质不能被主河向下 游输移，则采用排导工程加拦挡工程进行泥石流的防治；如果在排导工程和拦挡工程的基 础上，还有泥石流物质不能完全消耗，则采用排导工程、拦挡工程和停淤工程组合进行泥石流的防治。具体而言，本发明提出的一种主河输移控制型泥石流防治方法，在最大限度利用 主河输移能力(即在不堵塞主河的条件下，充分利用主河能排泄的泥石流最大流量)的基 础上，通过对泥石流物质进行沿程合理分配(即分配给排导、拦挡、停淤工程所能消耗的泥 石流物质流量)，进而采用相应工程措施进行泥石流防治，步骤如下A.依据历史泥石流灾害洪痕调查或小流域水文计算，确定设计标准下泥石流峰值 流量 QTotal °B.基于主河的输移能力，确定通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流
里 QDrainage °C.当QT。tal ≤ QDrainage (即设计标准下泥石流峰值流量QT。tal小于等于通过泥石流排 导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量QDrainage,也即泥石流物质能全部经排导工程通过主 河向下游输移)，则只采用排导工程(主要指泥石流排导槽)进行泥石流防治(即所述泥石 流防治方法终止，不再进行步骤D及以下步骤)；当Qtotal > QDrainage (即设计标准下泥石流峰 值流量QTotal大于通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量QDrainage，也即泥石流 物质不能全部通过主河向下游输移)，则采用排导工程加拦挡工程进行泥石流防治(即增 加拦挡工程配合排导工程进行泥石流防治)，然后进行步骤D。D.根据流域中上游拦砂坝、谷坊和固床坝等拦挡工程，确定通过稳定和拦挡削减 泥石流峰值流量QBlock。 Ε.当QT。tal≤QDrainage+QBlock(即设计标准下泥石流峰值流量QT。tal小于等于通过泥 石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量Arainage加上通过稳定和拦挡削减泥石流峰 值流量QB1ock，也即泥石流物质能通过排导工程和拦挡工程完全消耗)，则只采用排导工程加 拦挡工程组合进行泥石流防治(即所述泥石流防治方法终止，不再进行步骤F)；当A。tal> QD_age+QB1ock(即设计标准下泥石流峰值流量QTotal大于通过泥石流排导槽可以向主河排泄 泥石流的峰值流量(iDMinage加上通过稳定和拦挡削减泥石流峰值流量QB1ock，也即泥石流物质 不能通过排导工程和拦挡工程完全消耗)，则同时采用排导、拦挡、停淤三大工程进行泥石 流防治，然后进行步骤F。F.根据泥石流流域物质平衡原则，根据步骤A得到的设计标准下泥石流峰值流量 QTotal、步骤B得到的通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量Qllrainage、以及步骤 D得到的通过稳定和拦挡削减泥石流峰值流量QB1OCk，确定进入停淤工程的洪峰流量QDePOsit，
计算式 QDeposit 一 QTotal_QDrainage_QBlock °当只采用排导工程进行泥石流防治时，上述得到的QTotal作为排导工程的峰值流 量设计值。当只采用排导工程加拦挡工程组合进行泥石流防治时，上述得到的Qllrainage作为 排导工程的峰值流量设计值；(QTOtal_QDMinage)作为拦挡工程的削减峰值流量计算值，根据防 治工程的设防标准，对拦挡工程的实际设计可增加一个安全系数k，因此所述拦挡工程的削 减峰值流量设计值=(QTOtal_QDMinage)Xk。当同时采用排导、拦挡、停淤三大工程进行泥石 流防治时，上述得到的(iDrainage作为排导工程的峰值流量设计值；上述得到的QB1ock作为拦挡 工程的削减峰值流量计算值，QDePosit作为停淤工程的洪峰流量计算值，根据防治工程的设防 标准，对拦挡和停淤工程的实际设计，可增加一个安全系数k，因此所述拦挡工程的削减峰 值流量设计值=(iB1。。kXk，所述停淤工程的洪峰流量设计值=QnepositXk0所述k为安全系数，根据保护对象的重要程度来确定，具体取值要有利于增加工程安全性。对于一般保护 对象，1. 0 < k < 1. 1 ；对于较重要的保护对象，1. 1 ^ k< 1.2 ；对于特别重要的保护对象， 1. 2 彡 k。上述步骤B中，基于主河的输移能力，确定通过泥石流排导槽可以向主河排 泄泥石流的峰值流量QDMinage，步骤如下首先通过调查或小流域水文计算确定设计标 准下主河的洪峰流量QM，然后计算出通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰 值流量QDMinage，计算式如下(根据何易平等提出的泥石流堵塞主河的流量判别式In Fe-O. 883(l-cos θ )2-2. 587 γ < _8· 572 且！^ = QmAld 推导出)Qm = Qm/B
权利要求
1.一种主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于所述泥石流防治方法在最大限 度利用主河输移能力的基础上，通过对泥石流物质进行沿程分配，采用相应工程措施进行 泥石流防治，步骤如下A.依据历史泥石流灾害洪痕调查或小流域水文计算，确定设计标准下泥石流峰值流量Qlotal ‘B.基于主河的输移能力，确定通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量^Drainage C.当Qlotal ^ Q Drainage， 则只采用排导工程进行泥石流防治；当QT。tal > Qllrainam，则采用排 导工程加拦挡工程进行泥石流防治，然后进行步骤D ；D.根据流域中上游拦挡工程，确定通过稳定和拦挡削减泥石流峰值流量(iB1。。k；E.当QT。tal( QDrainage+QBl0ck则只采用排导工程加拦挡工程组合进行泥石流防治；当QT。tal > %rainage+QB1。。k，则同时采用排导、拦挡、停淤三大工程进行泥石流防治，然后进行步骤F ；F.根据步骤A得到的设计标准下泥石流峰值流量A。tal、步骤B得到的通过泥石 流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量QDMinage、以及步骤D得到的通过稳定和拦 挡削减泥石流峰值流量QB1。。k，确定进入停淤工程的洪峰流量(kP。sit，计算式(kP。sit =QTotal-QDrainage-QBlock0
2.根据权利要求1所述的主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于当只采用排 导工程进行泥石流防治时，所述排导工程的峰值流量设计值=Qlotal ；当只采用排导工程加 拦挡工程组合进行泥石流防治时，所述排导工程的峰值流量设计值=Qllrainage，所述拦挡工 程的削减峰值流量设计值=(QTotal-QDrainage) Xk ；当同时采用排导、拦挡、停淤三大工程进行 泥石流防治时，所述排导工程的峰值流量设计值=QDMina一所述拦挡工程的削减峰值流量 设计值=QB1。。kXk，所述停淤工程的洪峰流量设计值=QnepositXk ；k为安全系数，根据保护 对象的重要程度来确定。
3.根据权利要求2所述的主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于对于一般保 护对象，1.0^ k< 1.1 ；对于较重要的保护对象，1. 1 < k < 1. 2 ；对于特别重要的保护对 象，1. 2彡k。
4.根据权利要求1至3任一所述的主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于基 于主河的输移能力，确定通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量Qllrainage，步 骤如下首先通过调查或小流域水文计算确定设计标准下主河的洪峰流量 ，然后计算出 通过泥石流排导槽可以向主河排泄泥石流的峰值流量Qllrainage，计算式如下
5.根据权利要求1至3任一所述的主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于采 用历史泥石流灾害洪痕调查方法，确定设计标准下泥石流峰值流量(iT。tal，步骤如下首先在 泥石流流域中部流通段选取沟道顺直、沟床比降均一、冲淤均衡沟段；然后测量历史泥石流 的最大洪痕高度，计算过流面积S，测量沟床纵比降J，按照水文学方法计算泥石流流速V ； 最后根据(iT。tal = SXV确定设计标准下泥石流峰值流量。
6.根据权利要求1至3任一所述的主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于 采用小流域水文计算方法，确定设计标准下泥石流峰值流量(iT。tal，计算公式为QT。tal = (1+ Φ c) DuQb ； Φ c = ( y c- y w) / ( y s- y c)式中QT。tal_设计标准下泥石流峰值流量，单位m3/s ；Φ。_泥石流洪峰流量增加系数；Du-泥石流沟道堵塞系数，取值为1. 0 3. 0 ；Qb-设计标准下的清水流量，单位m3/s，参见各省地区水文手册进行计算； Ys-泥石流体中固体重度，取值为27kN/m3 ；Y。-泥石流重度，单位kN/m3，根据历史灾害调查确定或堆积土体颗粒级配来确定； Yw-清水重度，取值为10kN/m3。
7.根据权利要求1至3任一所述的主河输移控制型泥石流防治方法，其特征在于所 述通过稳定和拦挡削减泥石流峰值流量QB1。。k = (0. 3 0. 8) Ql0talo
全文摘要
本发明公开了一种主河输移控制型泥石流防治方法。该方法首先根据主河输移能力，采用排导工程进行泥石流防治；在排导工程的基础上，如果尚有泥石流物质不能被主河向下游输移，则采用排导工程加拦挡工程进行泥石流的防治；如果在排导工程和拦挡工程的基础上，还有泥石流物质不能完全消耗，则采用排导工程、拦挡工程和停淤工程组合进行泥石流的防治。与现有技术相比，本发明充分利用主河的输移能力，以疏为主，同时基于泥石流物质进行沿程合理分配，对泥石流防治工程体系进行合理配置，实现泥石流的安全排泄，避免过度排泄泥石流导致堵塞主河产生堰塞湖的二次灾害，充分保障位于泥石流沟口的山区城镇、重大工程和基础设施的安全。
文档编号E02B3/04GK102086635SQ20101061746
公开日2011年6月8日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者崔鹏, 李德基, 游勇, 陈晓清, 黄凯 申请人:中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所