[發明專利]泥石流格子壩過壩流速、流量計算方法

有效

• 申請號: 201810098260.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108221842B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 柳金峰;袁東;游勇;周文兵;焦亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00
• 代理公司: 51212 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張帆;肖國華

本發明提供了一種泥石流格子壩過壩流速、流量計算方法，包括：獲取格子壩壩上游、壩下游泥石流容重，泥石流特征粒徑，溝道寬度，格子壩開口間距，格子壩橫豎梁直徑，格子壩橫梁數目；通過野外考察獲取的基本參數，結合室內模型實驗得出的系數率定公式，對流速系數、流量系數進行率定；計算泥石流格子壩過壩流速、流量。本發明的有益效果是：綜合考慮泥石流性質、壩體參數與溝道條件，結合室內模型實驗對不同條件下的速度系數、流量系數進行率定，并通過理論推導得到速度、流量計算公式，為泥石流防治工程應用提供依據。

技術領域

本發明涉及一種泥石流格子壩過壩流速、流量計算方法，及其在泥石流防治工程中的應用。

背景技術

泥石流工程措施是泥石流防治的重要手段，2008年至今，西南地區相繼發生強震，地表巖土結構受到巨大破壞，泥石流物源增多，泥石流呈現高頻、大規模、活動時期長的特點，災后泥石流防治數量大，任務艱巨，對于防治工程需進行更多創新性的探索。

近年來，我國對于透水型攔砂壩研究取得了一定進展，在汶川地震災區逐漸修建了一些透水型攔砂壩，如窗口壩、縫隙壩、梁式格柵壩、格子壩(如圖1)等，但關于其過壩流速、流量研究較少，其科學設計尚缺乏理論依據與參數指標。目前，針對格子壩攔擋粘性泥石流的設計還處于經驗化階段，而泥石流過壩速度、流量直接關系到下游區域的安全情況，此類關鍵參數仍無定量化的方法可供參考，攔砂壩設計具有很大的主觀性與經驗性，很難達到預期的效果。因此，在攔砂壩設計時，對格子壩過壩流速、流量能力進行預測與校核，是滿足工程的實際需要。

公布號為CN 103321190 B，公告日2015.05.20的中國專利公開了一種泥石流攔砂壩溢流口過流流量測算方法及其應用，所述測算方法通過現場調查測量、野外容重試驗和大比例尺地形圖測算等手段，計算攔砂壩溢流口過流能力。公布號為CN 107169615 A，公布日2017.09.15的中國專利公開了一種基于溝道縱比降和溝道寬度的攔砂壩淤滿條件下泥石流流速衰減值的計算方法，所述計算方法主要計算攔砂壩淤滿條件下的泥石流流速變化情況。以上兩個專利，主要針對實體攔砂壩過流情況，不適用于透水型攔砂壩過壩后流速、流量計算，不能用于在實際工程中的透過型攔砂壩計算。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種泥石流格子壩過壩流速、流量計算方法及其在泥石流防治工程中的應用，該計算方法基于理論推導，結合室內實驗進行流速系數、流量系數的率定，為確定與校核泥石流過壩流速、流量提供依據，滿足實際工程需要。

本發明提供了一種泥石流格子壩過壩流速、流量計算方法，包括：

步驟1，獲取格子壩壩上游泥石流容重γ_a，泥石流特征粒徑d₉₅，溝道寬度B，格子壩開口間距b，格子壩橫豎梁直徑d，格子壩橫梁數目n，格子壩豎梁數目m，溝道的縱坡tanθ，格子壩上游泥石流的流速v_a，格子壩上游泥石流的流量Q_a，格子壩上游泥石流的泥深h_a，格子壩壩下游泥石流容重γ_b，格子壩下游泥石流的泥深h_b，壩上、壩下游測量斷面相對高差△Z；

步驟2，通過野外考察獲取基本參數，結合室內模型實驗得出的系數率定公式，對流速系數、流量系數進行率定；

步驟3，通過以下公式計算泥石流格子壩過壩流速、流量：