[发明专利]粘性泥石流斜墙v型排导槽水力最佳断面设计方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥石流排导槽设计方法，特别是涉及一种粘性泥石流斜墙v型排导槽水力最佳断面的设计方法及其应用。

背景技术

泥石流是广泛分布于中国山区，尤其是中国西南山区的一种典型地质灾害，由于其形成过程复杂，具有爆发突然、来势凶猛、大冲大淤、破坏力极强的特点，常冲毁或淤埋铁路、公路、车站、城镇、工厂、矿山、村寨和水利设施等，严重阻碍了山区经济建设的可持续发展。近年来，随着西部大开发战略的实施和山区社会经济的不断发展，以及不合理的人类活动的强度与规模加剧，致使泥石流灾害日益频繁，灾害造成的损失更加严重。而许多重大交通、水利水电、能源和资源的开发、厂矿等多数工程建在或拟建在高山峡谷地区，不少工程将直接或间接地受到泥石流灾害的威胁。所以，对泥石流进行有效防治成为保障山区经济可持续发展而亟需解决的关键问题之一。

排导槽是泥石流防治经常采用的一种工程措施，具有工程结构简单、防治效果好、就地取材、施工及维护方便、使用周期长、造价低等特点，尤其在公路、铁路、城镇、矿山等泥石流整治中被优先采用。排导槽横断面的形状及尺寸是泥石流排导槽设计的重要参数，如何合理选择过流断面的形状和尺寸以使泥石流排导槽具有最佳的排泄能力，是在排导槽设计时需要解决的关键问题。

斜墙v型排导槽的排泄能力应适应一定流量和密度的泥石流，但这样的排导槽的纵坡与横断面尺寸可以有很多组合方案，都可以满足设计流量的需要。在实际工程设计中，排导槽的纵比降值往往受到地形条件的限制，选择的余地不大，也即排导槽的纵比降值常常可根据地形条件首先确定。这样一来，斜墙v型排导槽断面形态及尺寸的计算设计就显得更为重要，务必使设计的断面形态、尺寸能在已定的纵比降条件下有更大的排泄泥石流的能力，但目前斜墙v型排导槽断面形态及尺寸多根据个人的经验来设计，无法确定水力最佳断面。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种粘性泥石流斜墙v型排导槽水力最佳断面的设计方法，该方法不仅能够合理确定斜墙v型排导槽水力最佳断面的形状和尺寸，使斜墙v型排导槽具有最大泄流能力，而且计算方法有效简便，适应实际工程需要。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：由确定水力最佳断面尺寸参量；计算水力最佳断面特征参量；计算水力半径；计算水力最佳断面特征尺寸四大部分组成。首先由斜墙v型排导槽的侧墙边坡系数和槽底横坡系数确定水力最佳断面尺寸参量；然后根据水力最佳断面尺寸参量、侧墙边坡系数和槽底横坡系数计算水力最佳断面特征参量；然后根据泥石流设计流量、泥石流体积比含砂浓度、颗粒级配曲线上50％颗粒较之为小的粒径、槽底纵比降和水力最佳断面特征参量计算斜墙v型排导槽水力最佳断面相应的水力半径；最后根据侧墙边坡系数、槽底横坡系数和依次求得的水力最佳断面尺寸参量、水力最佳断面特征参量、水力半径计算出水力最佳断面的特征尺寸，即斜墙v型排导槽水力最佳断面的边坡深度和槽底深度，从而可以确定水力最佳断面的尺寸。

本发明所述粘性泥石流斜墙v型排导槽水力最佳断面的设计方法步骤如下：

(1)计算斜墙v型排导槽的水力最佳断面尺寸参量β；

斜墙v型排导槽最大泄流时，通过推导，得到水力最佳断面尺寸参量β的计算公式如下：