有關(guān)泥石流過流總量和一次沖出固體物質(zhì)總量計(jì)算方法探討

夏華宗

（河北省地勘局國土資源勘查中心，河北 石家莊 050081）

在泥石流地質(zhì)災(zāi)害勘查過程中，需要計(jì)算泥石流的各種特征值作為治理工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。特別是泥石流過流總量和一次沖出固體物質(zhì)總量是設(shè)計(jì)攔擋壩的庫容、 排導(dǎo)工程的能力以及對下游河道能否造成堰塞湖的重要參數(shù)。本人在研究以往計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，對發(fā)育多支溝泥石流過流總量和一次固體沖出固體物質(zhì)計(jì)算進(jìn)行了優(yōu)化，并應(yīng)用于張家口市橋西區(qū)大東溝泥石流勘查和治理工程設(shè)計(jì)。

1 以往計(jì)算方法分析

1.1 以往計(jì)算方法

以往對泥石流過流總量和一次沖出固體物質(zhì)總量計(jì)算采用《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》中的計(jì)算公式，見公式（1）和（2）。

當(dāng)F＜5km2，K=0.202；

F=5～10km2，K=0.113；

F=10～100km2，K=0.0378；

F＞100km2，K＜0.0252。

式中：Q—泥石流過流總量 （m3/s）；QC—泥石流洪峰值流量（m3/s）；γC—泥石流重度（t/m3）；γW—清水的重度（t/m3）；γH—泥石流中固體物質(zhì)比重（t/m3）；T—泥石流持續(xù)時(shí)間(s)；F—匯水面積（km2）。

1.2 存在問題

以往計(jì)算主要是根據(jù)泥石流溝的整體匯水面積，統(tǒng)一確定一個(gè)系數(shù)K 進(jìn)行計(jì)算。生產(chǎn)實(shí)踐證明，以上計(jì)算方法對于單溝泥石流或支溝與主溝匯水面積在一個(gè)區(qū)間泥石流計(jì)算是適用的。當(dāng)計(jì)算發(fā)育多條支溝且支溝與主溝的匯水面積不在一個(gè)區(qū)間內(nèi)的泥石流特征值時(shí)，往往與實(shí)際情況不符且差距很大。主要原因是在計(jì)算泥石流過流總量Q 時(shí)，按照整體匯水面積確定系數(shù)K值，忽略了支溝匯水面積對系數(shù)K 選取的影響，直接影響計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況不符。

2 計(jì)算方法優(yōu)化

2.1 計(jì)算方法

針對發(fā)育多條支溝且支溝與主溝的匯水面積不在一個(gè)區(qū)間內(nèi)的泥石流，本人采用對各支溝的匯水面積確定不同的系數(shù)K，計(jì)算各溝口的泥石流過流量和一次沖出固體物質(zhì)量，將各支溝過流量進(jìn)行累加作為主溝的過流總量特征值Q，然后再根據(jù)此值計(jì)算主溝的一次沖出固體物質(zhì)總量QH。

Qi—為各支溝溝口過流總量（m3/s），按以往計(jì)算公式要求計(jì)算。

2.2 優(yōu)點(diǎn)分析

（1）計(jì)算各支溝過流量和一次沖出固體物質(zhì)量，為各支溝的治理工程設(shè)計(jì)提供了更具體、更科學(xué)的參數(shù)。（2）每條支溝也可以單獨(dú)的看成一條泥石流溝，根據(jù)各支溝的匯水面積選取不同的系數(shù)K 值進(jìn)行計(jì)算，更接近于泥石流的發(fā)育特征。（3）支溝和主溝分別計(jì)算，更有利于查明主溝和支溝的發(fā)育特征，使總體治理工程設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。

3 應(yīng)用實(shí)例

張家口市橋西區(qū)大東溝泥石流治理工程投資1 000 萬元，主溝匯水面積21.7km2，發(fā)育30 多條支溝，各支溝匯水面積大小不等。歷史上曾多次發(fā)生泥石流，最大一次固體物質(zhì)沖出量約4萬m3。

利用以往計(jì)算方法計(jì)算時(shí)，系數(shù)K 統(tǒng)一取值為0.0378，按20年一遇的降雨計(jì)算主溝溝口泥石洪峰值流量QC=101.5m3/s，過流總量為Q=6 905m3，一次沖出固體物質(zhì)總量為QH=2 140m3。

利用優(yōu)化后的計(jì)算時(shí)，各支溝系數(shù)K 取值不同，針對每條支溝按20年一遇的降雨進(jìn)行計(jì)算，將各支溝的溝口過流總量累加后Q=86 588m3，一次沖出固體物質(zhì)總量QH=38 965m3。

計(jì)算結(jié)果分析：以往計(jì)算方法的計(jì)算結(jié)果值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于實(shí)際情況，且與實(shí)際情況差距很大，如果按照此計(jì)算結(jié)果進(jìn)行治理工程設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的需要。而計(jì)算方法改進(jìn)后，按各支溝在計(jì)算值累加以后與實(shí)際情況比較接近，同時(shí)此方法也可以計(jì)算各支溝的泥石流特征值，為在各支溝布置工程提供更可靠的依據(jù)。

4 結(jié)語

通過本次計(jì)算方法應(yīng)用到張家口市橋西區(qū)大東溝泥石流特征值的計(jì)算，為治理工程提供了科學(xué)的依據(jù)，使施工圖設(shè)計(jì)更加合理科學(xué)。本人建議在發(fā)育多條支溝的泥石流勘查與治理工程設(shè)計(jì)中，特別是支溝匯水面積與主溝匯水面積F 不在同一區(qū)間內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用此方法計(jì)算泥石流特征值更加符合實(shí)際。