CN107288093A - 一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用 - Google Patents
一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107288093A CN107288093A CN201710432850.2A CN201710432850A CN107288093A CN 107288093 A CN107288093 A CN 107288093A CN 201710432850 A CN201710432850 A CN 201710432850A CN 107288093 A CN107288093 A CN 107288093A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mud
- rock flow
- rock
- flow
- bend
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
- E02B1/00—Equipment or apparatus for, or methods of, general hydraulic engineering, e.g. protection of constructions against ice-strains
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
本发明公开了一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用，属于泥石流防治工程技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V；b、现场测量泥石流发生地的泥石流沟道宽度B；c、现场测量泥石流弯道中心曲率半径R；d、测量计算泥石流屈服应力τ；e、测量计算泥石流密度p；f、通过式1计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH。本发明适用于野外大尺度的实际计算，考虑了泥石流本身性质对超高的影响，能够准确的计算不同屈服应力泥石流在相同弯道处不同速度情况下可能产生的超高，为泥石流防御措施提供更好的理论数据参考，对于泥石流减灾具有更高的防灾适用性和普适性。
Description
技术领域
本发明涉及到泥石流防治工程技术领域，尤其涉及一种泥石流弯道的 最大超高计算方法及应用。
背景技术
泥石流是暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成 的洪流，它的面积、体积和流量都较大，而滑坡是经稀释土质山体小面积 的区域，典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠 泥浆组成。
在适当的地形条件下，大量的水体浸透流水山坡或沟床中的固体堆积 物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生 运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。通常泥石流爆 发突然、来势凶猛，可携带巨大的石块。因其高速前进，具有强大的能量， 因而破坏性极大。在泥石流运动过程中，由于泥石流速度较快，惯性大， 因此在弯道凹处有比水流更加显著的弯道超高现象。泥石流在弯道处运动时，由于凹岸流速较凸岸大，导致凹岸的泥深较凸岸的深，结果形成一种 超高现象。
当弯道沟岸有足够的超高时，泥石流可能会有强烈的冲刷作用或强烈 淤埋作用，破坏弯道上的防护建筑物及弯道附近的建筑物。泥石流弯道超 高数值是泥石流防治工程和相关道路桥梁工程设计所需要的重要参数，故 国内外不少学者对它均有研究，其计算模型也较多。但均没有考虑泥石流 性质对超高的影响，与实际应用数据出入较大，数据参考准确性低。
公开号为CN 104652370A，公开日为2015年05月27日的中国专利文 献公开了一种偏心荷载作用下泥石流拦挡坝设计的优化方法，该方法利用 室内试验和野外调查相结合的方法确定泥石流重度γc，根据泥石流拦挡 坝的设防标准计算拟建拦挡坝断面泥石流洪峰流量Qc和过流断面A，由弯 道形态确定拟建拦挡坝所在区域沟谷的曲率半径R，根据泥石流在流经弯 道处角速度ω相等和设防泥石流峰值流量Qc计算断面上的流速横向分布， 得到泥石流在流经拟建拦挡坝上的冲击力σ、弯道超高Δh，根据泥石流 运动特征和参数、地基条件、技术性确定拦挡坝设计方案。
该专利文献公开的偏心荷载作用下泥石流拦挡坝设计的优化方法，通 过泥石流在流经弯道处角速度ω相等和设防泥石流峰值流量Qc计算断面 上的流速横向分布，实质是假定近似的采用断面平均流速来替代纵向流速， 与实际并不相符，得到泥石流的弯道超高值不准确，不能有效的为泥石流 拦挡坝设计提供科学的数据参考，影响泥石流防治工程的防治效果。
公开号为CN 106192865A，公开日为2016年12月07日的中国专利文 献公开了一种泥石流弯道超高计算方法，包括以下步骤：a、获取泥石流发 生地的泥石流平均流速V0，泥石流发生地的泥石流弯道宽度B0，泥石流发 生地的泥石流弯道超高值ΔH0；b、获取泥石流发生地的泥石流弯道曲率半 径R0；c、根据式1计算无量纲系数c；d、现场测量泥石流平均表面流速V； 泥石流弯道曲率半径R；泥石流弯道宽度B；e、根据式2计算泥石流弯道 超高值ΔH。
该专利文献公开的泥石流弯道超高计算方法，遵循量纲和谐原理，得 到的泥石流弯道超高值较准确，能为泥石流防御措施提供理论数据，但是， 其只适用于泥石流性质相同、曲率半径相同的泥石流弯道超高计算，且针 对的对象多为粘性泥石流，普适性较差。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种泥石流弯道的最大超 高计算方法及应用，本发明遵循量纲和谐原理，适用于野外大尺度的实际 计算，考虑了泥石流本身性质对超高的影响，不限于粘性泥石流，能够准 确的计算不同屈服应力泥石流在相同弯道处不同速度情况下可能产生的超 高，为泥石流防御措施提供更好的理论数据参考，进而能够有效防止人员 伤亡和财产损失，对于泥石流减灾具有更高的防灾适用性和普适性。
本发明通过下述技术方案实现：
一种泥石流弯道的最大超高计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V，单位m/s；
b、现场测量泥石流发生地的泥石流沟道宽度B，单位m；
c、现场测量泥石流弯道中心曲率半径R，单位m；
d、测量计算泥石流屈服应力τ，单位Pa；
e、测量计算泥石流密度p，单位kg/m3；
f、通过式1计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH，单位m；
本发明适用于不同屈服应力泥石流在相同弯道处不同速度情况下的弯 道最大超高计算。
本发明的原理如下：
泥石流的弯道最大超高常常造成泥石流治理工程失效，或泥石流冲出 沟道造成危害。弯道最大超高的计算对泥石流的危险性评估和泥石流防治 工程都非常重要。
泥石流运动速度对弯道超高影响很大：泥石流运动速度越大，泥石流 动能越大，在弯道处的超高越大。
泥石流运动的沟道宽度对弯道超高影响很大：泥石流运动的沟道宽度 越大，弯道断面超高的积累越多，在弯道断面的超高越大。
泥石流运动的弯道曲率半径对弯道超高影响很大：泥石流运动的弯道 曲率半径越小，维持弯道运动的向心力越大，需要在弯道处的超高越多， 在弯道处的超高越大；反之，超高越小。
本发明的有益效果主要表现在：
一、本发明，“a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V；b、现场测 量泥石流发生地的泥石流沟道宽度B；c、现场测量泥石流弯道中心曲率半 径R；d、测量计算泥石流屈服应力τ；e、测量计算泥石流密度p；f、通 过式1计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH”，作为一个完整的技术方案， 本发明遵循量纲和谐原理，适用于野外大尺度的实际计算，考虑了泥石流 本身性质对超高的影响，不限于粘性泥石流，能够准确的计算不同屈服应 力泥石流在相同弯道处不同速度情况下可能产生的超高，为泥石流防御措 施提供更好的理论数据参考，进而能够有效防止人员伤亡和财产损失，对 于泥石流减灾具有更高的防灾适用性和普适性。
二、本发明，适用于不同屈服应力泥石流在相同弯道处不同速度情况 下的弯道最大超高计算，可以准确地计算出弯道最大超高值，为泥石流评 估和泥石流防治提供可靠的依据，从而根据超高大小设计防御措施，有效 防止人员伤亡和财产损失。
具体实施方式
实施例1
一种泥石流弯道的最大超高计算方法，包括以下步骤：
a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V，单位m/s；
b、现场测量泥石流发生地的泥石流沟道宽度B，单位m；
c、现场测量泥石流弯道中心曲率半径R，单位m；
d、测量计算泥石流屈服应力τ，单位Pa；
e、测量计算泥石流密度p，单位kg/m3；
f、通过式1计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH，单位m；
本发明，“a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V；b、现场测量泥 石流发生地的泥石流沟道宽度B；c、现场测量泥石流弯道中心曲率半径R； d、测量计算泥石流屈服应力τ；e、测量计算泥石流密度p；f、通过式1 计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH”，作为一个完整的技术方案，本发明 遵循量纲和谐原理，适用于野外大尺度的实际计算，考虑了泥石流本身性 质对超高的影响，不限于粘性泥石流，能够准确的计算不同屈服应力泥石 流在相同弯道处不同速度情况下可能产生的超高，为泥石流防御措施提供 更好的理论数据参考，进而能够有效防止人员伤亡和财产损失，对于泥石 流减灾具有更高的防灾适用性和普适性。
实施例2
一种泥石流弯道的最大超高计算方法，包括以下步骤：
a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V，单位m/s；
b、现场测量泥石流发生地的泥石流沟道宽度B，单位m；
c、现场测量泥石流弯道中心曲率半径R，单位m；
d、测量计算泥石流屈服应力τ，单位Pa；
e、测量计算泥石流密度p，单位kg/m3；
f、通过式1计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH，单位m；
本发明适用于不同屈服应力泥石流在相同弯道处不同速度情况下的弯 道最大超高计算。
能够准确地计算出弯道最大超高值，为泥石流评估和泥石流防治提供 可靠的依据，从而根据超高大小设计防御措施，有效防止人员伤亡和财产 损失。
采用本发明分别对大渡河支流田湾河、利子依达沟泥石流、舟曲泥石 流进行检测：
1、大渡河支流田湾河地处青藏高原边缘的大雪山南麓，四川省雅安市 石棉县草科藏族乡位于田湾河中游。田湾河支流中堡沟于2012年8月14 日爆发泥石流，3间房屋损毁。2013年7月14日再次爆发泥石流，规模较 小，无伤亡。2014年7月9日爆发泥石流，因泥石流爆发前十天修建排导 槽，危害较小。
排导槽内堆积物主要为2014年7月9日泥石流爆发所留。经现场测量， 沟道宽度为22.5m，曲率半径为23m，泥石流密度2080kg/m3，泥石流屈 服应力8000pa，最大弯道超高值为3.6m。
经公式计算，最大弯道超高值为3.53m，与实 际调查相近。
2、利子依达沟泥石流弯道超高：1981年7月9日凌晨1时30分成昆 线，位于沟道弯曲处的利子依达桥，在该处暴发特大规模泥石流,冲毁利 子依达大桥，堵塞大渡河。
利子依达沟位于四川省甘洛县大桥乡乃乃堡村，系大渡河的一条支沟， 乌斯河附近。沟口坐标：E102°53′39″，N29°12′45.6″，利子依达沟 流域面积：24.9km2，主沟长：7.9km，沟顶海拔3200m，沟口海拔670m， 相对高差2530m。沟床平均纵比降180‰。形成区内沟床纵比降在300‰以 上，两岸山坡坡度为50°至70°，两岸岸坡陡峻，流域内有三条支沟，沟 长2km至4km，支沟下切深度较浅。流通区沟床纵比降在100‰以上，两岸 山坡坡度为40°至70°。流域呈V字形峡谷，下切较深。利子依达沟海拔 高差较大，沟床纵比降大，流域面积大，中上游支沟发育，岸坡陡峭，有 利于降水汇集。(陈俊虎,丁玉寿.1982.成昆线利子依达泥石流[J].铁道 建筑,12:14-18.)。
在沟口桥址上游500米处有一S形弯卡口，S形弯卡口以下为半径 R＝160m的弯道，沟道宽B＝45m，主流高度集中于凹岸(成都方向岸)，正对 着成都端桥台和第一孔，弯道超高约4.8-5.1米(陈俊虎,丁玉寿.1982.成 昆线利子依达泥石流[J].铁道建筑,12:14-18.)。泥石流密度 ρ＝2350kg/m3，泥石流屈服应力τ＝15000Pa。成都端方位角在NEE60°，而泥石流入弯方向方位角为NE90°，据此推测最大超高位置为弯道中心角 30°附近。经本发明经公式计算，最大弯道超高值 为5.18m，与实际调查相近。
3、舟曲特大泥石流大峪沟泥石流弯道超高：2010年8月7日晚23时 许，甘肃舟曲爆发特大规模泥石流。舟曲特大泥石流由三眼峪沟和罗家峪 沟两个流域组成，两流域均为白龙江左岸一级支流，流域整体呈南北向展 布，地势北高南低，呈漏斗状。大峪沟和小峪沟构成“Y”字形。三眼峪流 域面积25km2，主沟长9.7km，最高点海拔3828m，最低点海拔1320m，高差2508m，大峪沟上游平均纵比降235‰，小峪沟上游平均纵比降258‰， 三眼峪沟中游平均纵比降144‰，下游平均纵比降88‰，整个流域内冲沟 发育，且纵比降较大，有利于汇水。
王群敏(2011.舟曲特大泥石流的冲击作用及其防治对策[D].兰州: 兰州大学)于大峪沟与小峪沟交汇处往大峪沟上游方向约0.4km处调查了 弯道超高，断面位置坐标：E104°22′36.1″，N33°48′23.8″，凸岸至 凹岸断面观测方位角SSW197°。而根据谷歌影像测量泥石流入弯方位角为 SSE170°。根据舟曲1：50000地形图量出该断面所处的弯道曲率半径，其 中中心线曲率半径为84.5m，据其断面剖面图测量，沟道宽B＝60米，弯道 超高h＝13.9m，最大超高位置为弯道中心角27°附近。余斌等(2010.甘 肃省舟曲8.7特大泥石流调查研究[J].工程地质学报18(4):437-444)计 算大峪沟泥石流密度ρ＝2190kg/m3，泥石流流速V＝10.52m/s，泥石流屈服 应力τ＝7900Pa，经本发明经公式计算，最大弯道超 高值为12.45m，与实际调查相近。
可见本发明可以得到泥石流更准确的弯道最大超高值，对于泥石流减 灾具有更高的防灾适用性和普适性。
Claims (2)
1.一种泥石流弯道的最大超高计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、获取泥石流发生地的泥石流平均流速V，单位m/s；
b、现场测量泥石流发生地的泥石流沟道宽度B，单位m；
c、现场测量泥石流弯道中心曲率半径R，单位m；
d、测量计算泥石流屈服应力τ，单位Pa；
e、测量计算泥石流密度p，单位kg/m3；
f、通过式1计算得到泥石流弯道最大超高值ΔH，单位m；
2.根据权利要求1所述的一种泥石流弯道的最大超高计算方法的应用，其特征在于：适用于不同屈服应力泥石流在相同弯道处不同速度情况下的弯道最大超高计算。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710432850.2A CN107288093B (zh) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | 一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710432850.2A CN107288093B (zh) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | 一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107288093A true CN107288093A (zh) | 2017-10-24 |
| CN107288093B CN107288093B (zh) | 2019-02-12 |
Family
ID=60096756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710432850.2A Active CN107288093B (zh) | 2017-06-09 | 2017-06-09 | 一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107288093B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107862135A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-30 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种复合坝断面优化方法 |
| CN109945829A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-28 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 一种针对粘性泥石流作用于梳子坝的冲击高度的计算方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104809345A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-29 | 成都理工大学 | 一种泥石流屈服应力和最大淤积厚度计算方法 |
| CN105369768A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-02 | 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 | 一种粘性泥石流最大冲起高度的测算方法及其应用 |
| CN106192865A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 成都理工大学 | 一种泥石流弯道超高计算方法及其应用 |
| CN106245573A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-21 | 成都理工大学 | 一种粘性泥石流弯道超高计算方法及应用 |
-
2017
- 2017-06-09 CN CN201710432850.2A patent/CN107288093B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104809345A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-29 | 成都理工大学 | 一种泥石流屈服应力和最大淤积厚度计算方法 |
| CN105369768A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-02 | 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 | 一种粘性泥石流最大冲起高度的测算方法及其应用 |
| CN106192865A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-07 | 成都理工大学 | 一种泥石流弯道超高计算方法及其应用 |
| CN106245573A (zh) * | 2016-07-19 | 2016-12-21 | 成都理工大学 | 一种粘性泥石流弯道超高计算方法及应用 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107862135A (zh) * | 2017-11-07 | 2018-03-30 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 一种复合坝断面优化方法 |
| CN109945829A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-06-28 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 一种针对粘性泥石流作用于梳子坝的冲击高度的计算方法 |
| CN109945829B (zh) * | 2019-03-07 | 2020-08-04 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 一种针对粘性泥石流作用于梳子坝的冲击高度的计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107288093B (zh) | 2019-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106202770B (zh) | 一种泥石流拦砂坝后回淤坡度的计算方法及应用 | |
| Ali et al. | Morphology of Tigris river within Baghdad city | |
| CN104794362A (zh) | 一种泥石流断面平均流速的测算方法及应用 | |
| CN105178255B (zh) | 阶梯-深潭型泥石流排导槽的深潭段长度测算方法 | |
| Wei et al. | Experimental and numerical investigation into effect of skirted caisson on local scour around the large-scale bridge foundation | |
| Shuwei et al. | Morphology and mechanism of the very large dunes in the tidal reach of the Yangtze River, China | |
| CN107288093B (zh) | 一种泥石流弯道的最大超高计算方法及应用 | |
| Bąk et al. | Spatial distribution of sediments in Suchedniów reservoir | |
| CN106192865B (zh) | 一种泥石流弯道超高计算方法及其应用 | |
| CN106245573B (zh) | 一种粘性泥石流弯道超高计算方法及应用 | |
| Arafat et al. | Morphology evolution of lower Jeneberang River, Indonesia | |
| Xia et al. | Improved criterion for plunge of reservoir turbidity currents | |
| CN105133549A (zh) | 三角形量水堰 | |
| Cartacuzencu et al. | Technical solution to reduce soil erosion produced by Tazlau River in Tarata perimeter, Romania. | |
| Rumann et al. | Model investigations of scouring at the Hričov weir using short-range photogrammetry | |
| Klimenko et al. | Experimental hydrological studies of processes of failure of beaver dams and pond draining | |
| CN107273680A (zh) | 一种泥石流最大弯道超高位置计算方法及应用 | |
| Cîndescu et al. | The Variability of the Beach Morphology and the Evolution of the Shoreline in the Strongly Anthropized Sector of Eforie North, the Romanian Coast of the Black Sea | |
| Wang et al. | Research on the conversion relationships between the river and groundwater in the Yellow River drainage area | |
| Lutfitiana et al. | Studi of Loji Riverbed Change in Pekalongan City | |
| Li et al. | Mathematical Model of Sediment Diffusion During Construction Period of Extension Project in Tianwan Nuclear Power Station, China | |
| Elsaeed et al. | Bridge pier scour evaluation in meandering channels | |
| Zhang et al. | Geometric properties of river cross sections and associated hydrodynamic implications in Wuhan-Jiujiang river reach, the Yangtze River | |
| Neniță et al. | Evolution of the beach artificial nourishments in the Tomis North sector, a short therm analysis (2013-2024) | |
| Brabets et al. | Geomorphology and river dynamics of the lower Copper River, Alaska |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |