[發(fā)明專利]窗口壩調(diào)控粘性泥石流顆粒粒徑評(píng)價(jià)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910305110.1
• 申請(qǐng)日: 2019-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN110083898B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 柳金峰;周文兵;游勇;焦亮;張文濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院;水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所
• 主分類號(hào): G06F30/13
• 分類號(hào): G06F30/13;G06F30/25;G06F30/28
• 代理公司: 成都賽恩斯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆;肖國(guó)華

本發(fā)明提供了一種窗口壩調(diào)控粘性泥石流顆粒粒徑評(píng)價(jià)方法，包括：獲取泥石流原始物料中以及經(jīng)窗口壩調(diào)控后泥石流的顆粒級(jí)配曲線，并分別確定原始物料及調(diào)控后泥石流的特征粒徑；根據(jù)粒度分析方法對(duì)泥石流顆粒級(jí)配曲線進(jìn)行分析，并將其轉(zhuǎn)化成φ制條件下的泥石流顆粒級(jí)配曲線，分別讀取原始物料及調(diào)控后泥石流的特征粒徑：計(jì)算泥石流綜合平均粒徑比：根據(jù)計(jì)算出的泥石流綜合平均粒徑比評(píng)價(jià)窗口壩是否對(duì)粘性泥石流起到調(diào)節(jié)作用。本發(fā)明綜合考慮了泥石流容重、顆粒級(jí)配、窗口壩開口寬度、窗口壩開口高度、窗口壩開口率等主要因素對(duì)泥石流顆粒粒徑比值變化情況的影響，使得設(shè)計(jì)開口參數(shù)更接近實(shí)際工程中的應(yīng)用情況，針對(duì)性更強(qiáng)，其適用性也更強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及泥石流災(zāi)害防治工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是窗口壩針對(duì)粘性泥石流顆粒粒徑調(diào)控性能的評(píng)價(jià)方法。

背景技術(shù)

泥石流是山區(qū)常見的一種飽含大量泥沙、石塊和巨礫的多相混合體在重力作用下沿坡面流動(dòng)的突發(fā)性自然災(zāi)害現(xiàn)象，由于其在運(yùn)動(dòng)過程中具有高容重、高流速、大流量、沖擊力大、突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，因而具有很強(qiáng)的破壞力。粘性泥石流粗顆粒含量多，細(xì)顆粒含量高，是泥石流類型中最常見也是危害最大的類型，在我國(guó)青藏高原、川滇橫斷山及云貴高原、秦巴山區(qū)、東南沿海和華中低山丘陵地區(qū)都有廣泛分布，加之近年來基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)不斷大力向西部山區(qū)擴(kuò)展，在降雨的作用下更易形成大量有危害性的粘性泥石流溝，為此進(jìn)行粘性泥石流溝災(zāi)害的治理工作是未來工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。

目前，我國(guó)泥石流災(zāi)害的防治主要是通過在泥石流溝中修建攔砂壩，通過攔砂壩對(duì)泥石流的攔擋來達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的效果，但由于實(shí)體壩透過性差，很容易被泥石流淤積填滿，從而失去其對(duì)泥石流的攔擋消峰功能，為此開始發(fā)展各種透過型攔砂壩。粘性泥石流粘度大，水砂難以分離，一般的透過型攔砂壩對(duì)其進(jìn)行調(diào)控時(shí)容易引發(fā)各種問題，如攔砂壩因壩體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足發(fā)生壩體結(jié)構(gòu)破壞、或因泥石流水砂難以分離而發(fā)生泥石流在攔砂壩庫(kù)內(nèi)過渡淤積問題等。窗口壩是透過型攔砂壩的一種，它是在實(shí)體壩上設(shè)置一些大開口，是一種兼具有排導(dǎo)和攔擋作用的綜合型攔砂壩型，已在我國(guó)泥石流防治工程中得到大量使用。

對(duì)泥石流顆粒粒徑的調(diào)節(jié)作用是透過型攔砂壩的主要功能之一。透過型攔砂壩通過其壩體開口限制泥石流中粗顆粒的過流，而允許小于某一粒徑的固體物質(zhì)通過，從而達(dá)到調(diào)節(jié)泥石流固體顆粒粒徑，改變泥石流性質(zhì)，降低泥石流危害等作用。

關(guān)于透過型攔砂壩調(diào)節(jié)泥石流顆粒粒徑效果的研究，目前主要對(duì)泥石流的顆粒級(jí)配、各顆粒百分含量進(jìn)行定性分析，其定量分析也主要是結(jié)合d₅₀進(jìn)行分析，而對(duì)于粘性泥石流而言，其顆粒級(jí)配曲線一般呈現(xiàn)多峰值，采用d₅₀無法準(zhǔn)確反映泥石流顆粒級(jí)配的整體情況，故適用效果不佳。且有關(guān)窗口壩對(duì)粘性泥石流顆粒粒徑調(diào)節(jié)效果的定量化分析更是幾乎處于空白階段。因此，本發(fā)明提出窗口壩對(duì)粘性泥石流顆粒粒徑調(diào)控效果的評(píng)價(jià)方法，可以為窗口壩調(diào)控粘性泥石流的顆粒情況和窗口壩開口參數(shù)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，以適應(yīng)工程需要。

本發(fā)明基于沉積環(huán)境研究中的粒度分析理論，結(jié)合室內(nèi)水槽模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過泥石流顆粒粒徑進(jìn)行兩次轉(zhuǎn)化，給出了窗口壩對(duì)粘性泥石流顆粒粒徑調(diào)控能力的定量計(jì)算方法的經(jīng)驗(yàn)公式，以期能為后期實(shí)際工程的設(shè)計(jì)提供參考。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種充分考慮泥石流容重、泥石流顆粒級(jí)配，窗口壩開口寬度，開口高度、開口率等因素及其相關(guān)關(guān)系的窗口壩調(diào)控粘性泥石流顆粒粒徑效果的評(píng)價(jià)方法。

為解決上述問題，作為本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種窗口壩調(diào)控粘性顆粒粒徑評(píng)價(jià)方法，包括：

步驟1，獲取泥石流原始物料中以及經(jīng)窗口壩調(diào)控后泥石流的顆粒級(jí)配曲線，并分別確定原始物料及調(diào)控后泥石流的特征粒徑d_max、d₁₆、d₅₀、d₈₄，泥石流容重γc，窗口壩開口寬度b、窗口壩開口高度h、窗口壩開口率λ；