CN111460694B - 一种泥石流动力冲击系数的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种泥石流动力冲击系数的确定方法及装置，其方法包括：在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；利用所述泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁。

Description

一种泥石流动力冲击系数的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及泥石流灾害防治工程技术领域，特别是涉及一种泥石流动力冲击系数的确定方法及装置。

背景技术

泥石流是暴雨季节发生在地质构造活跃山区的一种常见地质灾害。由于泥石流具有规模大、速度快、运动距离远、冲击力强等特点，加上山区的平地资源匮乏，人类经济活动进一步向山地扩张，因此当泥石流灾害发生时，往往会对公路、铁路等交通设施、房屋建筑等居住场所，甚至对一些自然景观等造成巨大破坏。针对泥石流具有的破坏性，常常在泥石流沟道内修建实体拦砂坝或者缝隙拦砂坝对泥石流的固体物质进行拦截，对泥石流的峰值流量和速度进行调控，从而达到减小泥石流规模、降低泥石流速度和消除对下游目标的冲击破坏的目的。然而，合理计算泥石流作用在拦砂坝上的冲击荷载是保证拦砂坝安全、经济、有效运行的关键所在。

目前，关于泥石流对拦砂坝的冲击力计算方法是根据现行的《泥石流防治工程设计规范(试行)》(中国地质灾害防治工程协会，2018-04-01实施)中建议的泥石流冲击力计算公式，即：

公式(1)中：

F——泥石流体整体冲击力(kN)；

λ——动力冲击系数，按经验取值为1.47；

γ_c——泥石流容重(kN/m³)；

g——重力加速度(m/s²)，取g＝9.8m/s²；

v——泥石流的速度(m/s)；

α——拦砂坝受力面与泥石流冲击力方向的夹角(°)；

h——泥石流的泥深(m)；

B——拦砂坝宽度(m)。

该公式实质上是在基于流体动量守恒定律推导得到的适用于均匀流体动水压力计算公式的基础上，考虑泥石流本身物质组成和流动的复杂性，进而乘以动力冲击系数λ对适用于均匀流体动水压力计算公式进行修正，从而用来估算泥石流的冲击力，该公式计算泥石流冲击力的准确性很大程度上取决于动力冲击系数λ的取值。而动力冲击系数λ的确定又是通过野外或者室内模型实验反算得到的，在实验中通过安装在柱体或拦砂坝上的冲击压强传感器来测量泥石流的最大冲击压强(P_max)，并且同时测量出泥石流的速度和密度，然后反算得到泥石流的动力冲击系数λ，即：

公式(2)中：

P_max——实验中测量得到的最大的冲击压强(kPa)；

ρ——泥石流的密度(kg/m3)；

在此基础上，唐金波等人(专利申请号：201810010786.3)考虑到泥石流颗粒级配的影响，在公式(2)的基础上利用泥石流中最大颗粒粒径与中值粒径的比值对动力冲击系数λ进行了修正。

事实上，泥石流在冲击拦砂坝过程中的荷载主要包括两部分，一部分是泥石流对拦砂坝的动力冲击，另一部分是泥石流体作用在拦砂坝上的静压力。在实践中，泥石流的动力冲击系数的确定是通过野外或者室内模型实验测量泥石流的最大冲击压强(P_max)，结合泥石流的速度和密度，然后反算得到泥石流的动力冲击系数。而研究表明，当压强传感器测量到泥石流的最大冲击压强(P_max)时，往往发生在泥石流龙头对拦砂坝底部的冲击时刻，而此时泥石流流体产生的静压力尚未达到最大，也就是说在整个冲击过程中泥石流对整个拦砂坝的作用荷载并未达到最大。因此，该方法存在的不足之处在于泥石流冲击过程中出现最大压强的时刻，并不是整个防治结构所受到的合冲击力最大，利用泥石流的最大冲击压强(P_max)来反算动力冲击系数往往会偏小。除此之外，动力冲击系数的取值并没有考虑到拦砂坝是否开口及其开口宽度的大小对泥石流作用在拦砂坝上冲击力大小的影响。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种泥石流动力冲击系数的确定方法及装置，解决了现有技术中利用泥石流的最大冲击压强(P_max)来反算动力冲击系数往往会偏小的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种泥石流动力冲击系数的确定方法，包括以下步骤：

(1).在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；

(2).根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；

(3).根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；

(4).利用所述泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁。

优选地，所述计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)包括：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂

+······+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1

优选地，根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max包括：

根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，获取所述变化曲线F(t)中的最大值；

将所述变化曲线F(t)中的最大值作为冲击合力最大值F_max。

优选地，所述利用所述泥石流来流的深度和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁包括：

其中，ρ是指泥石流的密度；v是指泥石流来流的速度。

优选地，还包括：

计算泥石流冲击实体拦砂坝修正后的动力冲击系数，记为λ₁ ^max；

计算泥石流冲击不同开口宽度b/D_max的缝隙拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁；

利用所述实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max和所述不同开口宽度b/D_max缝隙拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁，建立泥石流对缝隙拦砂坝的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度(b/D_max)之间的简化关系。

优选地，所述泥石流对缝隙拦砂坝的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度(b/D_max)之间的简化关系包括：

本发明还提供一种泥石流动力冲击系数的确定装置，包括：

获取模块，用于在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；

第一计算模块，用于根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；

确定模块，用于根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；

第二计算模块，用于利用所述泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁。

优选地，所述第一计算模块包括：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂+······+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1

优选地，所述确定模块具体用于根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，获取所述变化曲线F(t)中的最大值，并将所述变化曲线F(t)中的最大值作为冲击合力最大值F_max。

优选地，所述第二计算模块包括：

其中，ρ是指泥石流的密度；v是指泥石流来流的速度。

本发明技术方案利用拦砂坝在冲击过程中单位宽度所受到的最大冲击合力(F_max)反算泥石流的动力冲击系数，当拦砂坝单位宽度所受冲击合力达到最大时是拦砂坝在泥石流冲击过程中处于最危险的时刻。该方法不仅仅考虑了泥石流在冲击过程中流体动力冲击的作用，同时也包括了泥石流体作用在拦砂坝上的静压力，避免了利用泥石流的最大冲击压强(P_max)来反算动力冲击系数偏小的不足，为泥石流冲击拦砂坝的动力冲击系数的确定提供了一种更加合理的方法。除此之外，该方法还考虑了拦砂坝是否开口及其开口宽度的大小对泥石流作用在拦砂坝上冲击力大小的影响，根据实验研究结果，进而建立了泥石流对缝隙拦砂坝的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度(b/D_max)之间的简化关系，从而能够根据石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max计算出泥石流对不同开口宽度的缝隙拦砂坝的动力冲击系数。

附图说明

图1为本发明提供的一种泥石流动力冲击系数的确定方法流程图；

图2为本发明实施例泥石流动力冲击系数λ₁与拦砂坝相对开口宽度(b/D_max)之间的关系，b/D_max＝0表示实体拦砂坝，泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数最大，记为λ₁ ^max，15°和25°表示物理模型实验中水槽的倾斜坡度；

图3为本发明实施案例1中开展实验的模型装置示意图；

图4为本发明实施案例1中冲击压强传感器FS1～FS5所记录的泥石流冲击压强随时间变化曲线P_1～5(t)；

图5为本发明实施案例1中基于冲击压强计算得到的作用在整个拦砂坝单位宽度上的冲击合力随时间的变化曲线F(t)。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供一种泥石流动力冲击系数的确定方法，包括以下步骤：

步骤S1：在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；

步骤S2：根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；

步骤S3：根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；

步骤S4：利用所述泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁。

优选地，所述计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)包括：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂+······+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1

优选地，所述根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max包括：

根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，获取所述变化曲线F(t)中的最大值；

将所述变化曲线F(t)中的最大值作为冲击合力最大值F_max。

优选地，所述利用所述泥石流来流的深度和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁包括：

其中，ρ是指泥石流的密度；v是指泥石流来流的速度。

优选地，还包括：

计算泥石流冲击实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max；

计算泥石流冲击不同开口宽度b/D_max的缝隙拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁；

利用所述泥石流冲击实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max和所述泥石流冲击不同开口宽度b/D_max缝隙拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁，建立泥石流对缝隙拦砂坝的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度(b/D_max)之间的简化关系。

优选地，所述泥石流对缝隙拦砂坝的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度(b/D_max)之间的简化关系包括：

本发明还提供一种泥石流动力冲击系数的确定装置，包括：

获取模块，用于在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；

第一计算模块，用于根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；

确定模块，用于根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；

第二计算模块，用于利用所述泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流修正后的动力冲击系数λ₁。

优选地，所述第一计算模块包括：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂+······+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1

优选地，所述确定模块具体用于根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，获取所述变化曲线F(t)中的最大值，并将所述变化曲线F(t)中的最大值作为冲击合力最大值F_max。

优选地，所述第二计算模块包括：

其中，ρ是指泥石流的密度；v是指泥石流来流的速度。

本发明通过开展大量的泥石流对实体拦砂坝和不同开口宽度的缝隙拦砂坝冲击的物理模型实验研究，提供了一种泥石流动力冲击系数的确定方法。该方法利用拦砂坝在冲击过程中单位宽度所受到的最大冲击合力反算泥石流的动力冲击系数，考虑了泥石流冲击拦砂坝过程中包括泥石流的动力冲击和泥石流体的静压力的共同作用。除此之外，还建立了泥石流动力冲击系数与拦砂坝开口宽度之间的关系。

本发明的具体技术方案包括以下内容：

1、确定泥石流在冲击拦砂坝过程中沿拦砂坝高度方向上安装的各个冲击压强传感器记录的冲击压强(P_n)随冲击时间(t)的变化曲线P_n(t)，其中n表示从拦砂坝底部到顶部的第n个冲击压强传感器；

2、通过步骤1中所述的各个冲击压强传感器所记录的冲击压强，相邻两传感器之间的冲击压强按线性分布简化，从而计算得到作用在整个拦砂坝单位宽度上的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，并确定其最大值F_max。F(t)的计算公式如下：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂+······+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1

其中，S_n表示相连两个传感器之间的距离。

3、根据步骤2中得到的拦砂坝单位宽度上的最大冲击合力F_max，结合实验中测量的泥石流的密度(ρ)、速度(v)和深度(h)，计算修正后的动力冲击系数λ₁：

4、通过开展大量泥石流冲击实体拦砂坝以及不同开口宽度拦砂坝的实验，利用步骤3所述的方法来计算泥石流的动力冲击系数，两组不同坡度的实验研究结果都表明了泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数最大(记为λ₁ ^max)，并且随着缝隙拦砂坝的相对开口宽度(b/D_max，b：拦砂坝的开口宽度；D_max：泥石流的最大固体颗粒粒径)的增大，动力冲击系数都几乎具有相同的变化趋势，即：缝隙坝的相对开口宽度b/D_max≤1.8时，动力冲击系数λ₁几乎不变，当1.8＜b/D_max≤3.6时，λ₁随b/D_max几乎呈直线下降，而当b/D_max＞3.6时，动力冲击系数λ₁几乎不再降低。因此，根据实验中的实测数据进一步得到泥石流冲击开口拦砂坝的动力冲击系数λ₁与拦砂坝相对开口宽度以及λ₁ ^max之间的简化关系，如图2所示：

实施案例1

为了研究泥石流冲击实体拦砂坝的动力冲击系数，拟通过开展室内水槽物理模型实验进行研究。采用如图3所示的实验装置，水槽共长10.2m，宽0.35m，包括料箱、坡度为θ₁＝15°/25°的加速流通段、坡度为θ₂＝5°的减速堆积段和泥石流物料回收池，实验设备还包括安装在水槽顶部且垂直于水槽底部、距离两段水槽转角1m处的超声波传感器，用于测量泥石流来流的泥深(h)；安装在距离两段水槽转角1.65m处的高约0.24m的模型实体拦砂坝；以及安装在水槽侧面模型拦砂坝处的高速摄像机，结合水槽侧面的刻度线，用来计算泥石流来流的速度(v)。其中，在模型实体坝中间安装了5个冲击压强传感器(FS1～FS5)，相邻两个传感器之间的距离依次为0.074m、0.045m、0.047m和0.5m。传感器与数据采集仪相连，传感器的位置分布如图3中的插图所示。实验所采用人工配制的密度(ρ)为1819kg/m3、体积固相浓度为0.4且最大固体颗粒粒径(D_max)不大于0.2m的泥石流。将配制好的泥石流物料加入料箱中并搅拌均匀，开启高速摄像机、超声波传感器和数据采集仪。打开闸门，让泥石流物料快速流出，形成泥石流沿水槽向下流动并冲击模型实体拦砂坝，待冲击过程结束后，关闭全部仪器设备并清理实验水槽。

分析实验数据结果表明：泥石流来流最大泥深h＝0.033m,泥石流来流v＝2.09m/s。如图4所示，进一步分析泥石流浆体对实体拦砂坝冲击过程中各冲击压强传感器记录的冲击压强随时间变化的曲线P_n(t)，从图4中可以看出最大冲击压强(P_max)是被安装在底部的传感器FS1所记录，再一次表明泥石流的最大冲击压强往往发生在泥石流龙头对拦砂坝底部的冲击时刻。通过上述各个冲击压强传感器所记录的冲击压强，忽略传感器本身尺寸的大小，将最底部的冲击传感器FS1所测量的冲击压强简化为实体拦砂坝最底部的冲击压强，并且相邻两传感器之间的冲击压强按线性分布简化，从而计算作用在整个拦砂坝单位宽度上的冲击合力随时间的变化曲线F(t)：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*0.074+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*0.045+0.5*{P₃(t)+P₄(t)}*0.047+0.5*{P₄(t)+P₅(t)}*0.5

计算结果如图5所示，其中作用在整个拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max＝0.456kN/m。最后根据F_max，结合实验中测量的泥石流的密度(ρ)、速度(v)和深度(h)计算修正后的动力冲击系数λ₁ ^max为：

实施案例2

为了研究在与实施案例1相同的条件下，模型泥石流对相对开口宽度为2.8的缝隙拦砂坝的动力冲击系数。依据本发明的步骤4，由于泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数最大，记为λ₁ ^max，并且泥石流冲击缝隙拦砂坝的动力冲击系数λ₁与相对开口宽度(b/D_max)以及λ₁ ^max有如下关系：

因此，根据实施案例1中泥石流对实体拦砂坝的动力冲击系数λ₁ ^max的计算结果，泥石流对相对开口宽度为2.8的缝隙拦砂坝的动力冲击系数为：

λ₁＝λ₁ ^max-0.22·(b/D_max-1.8)＝1.74-0.22*(2.8-1.8)＝1.52

应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种泥石流动力冲击系数的确定方法，其特征在于，包括：

在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；

根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；

根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；

利用泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流冲击不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁；

还包括：

计算泥石流冲击实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max；

利用所述实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max和所述不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁，建立泥石流对不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度b/D_max之间的简化关系；

其中，所述b是指拦砂坝的开口宽度；所述D_max是指泥石流中最大颗粒粒径；所述b/D_max是指拦砂坝的相对开口宽度。

2.根据权利要求1所述的泥石流动力冲击系数的确定方法，其特征在于，所述计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)包括：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂+……+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1。

3.根据权利要求2所述的泥石流动力冲击系数的确定方法，其特征在于，根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max包括：

根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，获取所述变化曲线F(t)中的最大值；

将所述变化曲线F(t)中的最大值作为冲击合力最大值F_max。

4.根据权利要求3所述的泥石流动力冲击系数的确定方法，其特征在于，所述利用所述泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流冲击不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁包括：

其中，ρ是指泥石流的密度；v是指泥石流来流的速度。

5.根据权利要求1所述的泥石流动力冲击系数的确定方法，其特征在于，所述泥石流对不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度b/D_max之间的简化关系包括：

6.一种泥石流动力冲击系数的确定装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于在泥石流冲击拦砂坝期间，根据依次安装在所述拦砂坝底部到顶部的n个冲击压强传感器，依次获取每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)；

第一计算模块，用于根据每相邻两个冲击压强传感器之间的距离S_n和所获取的每个冲击压强P_n随冲击时间t的变化曲线P_n(t)，计算所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)；

确定模块，用于根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，确定作用在整个所述拦砂坝单位宽度上的冲击合力最大值F_max；

第二计算模块，用于利用泥石流来流的深度h和所述冲击合力最大值F_max，计算所述泥石流冲击不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁；

所述第二计算模块还用于计算泥石流冲击实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max；利用所述实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max和所述不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁，建立泥石流对不同相对开口宽度的拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁与泥石流对实体拦砂坝修正后的动力冲击系数λ₁ ^max以及拦砂坝相对开口宽度b/D_max之间的简化关系；

其中，所述b是指拦砂坝的开口宽度；所述D_max是指泥石流中最大颗粒粒径；所述b/D_max是指拦砂坝的相对开口宽度。

7.根据权利要求6所述的泥石流动力冲击系数的确定装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：

F(t)＝0.5*{P₁(t)+P₂(t)}*S₁+0.5*{P₂(t)+P₃(t)}*S₂+……+0.5*{P_n-1(t)+P_n(t)}*S_n-1。

8.根据权利要求7所述的泥石流动力冲击系数的确定装置，其特征在于，所述确定模块具体用于根据所述拦砂坝的冲击合力随时间的变化曲线F(t)，获取所述变化曲线F(t)中的最大值，并将所述变化曲线F(t)中的最大值作为冲击合力最大值F_max。

9.根据权利要求8所述的泥石流动力冲击系数的确定装置，其特征在于，所述第二计算模块包括：

其中，ρ是指泥石流的密度；v是指泥石流来流的速度。

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