[发明专利]一种针对粘性泥石流的窗口坝开口参数确定方法

说明书

本发明提供了一种粘性泥石流的窗口坝开口参数确定方法，包括：确定窗口坝所在位置处的沟床纵比降I，确定该泥石流沟中可形成泥石流的体积浓度Cv以及最大固体颗粒的直径dmax；根据泥石流沟所在地区的每一座窗口坝的防护等级对窗口坝的主控功能进行分析，确定该一座窗口坝所起调控功能的优先级；根据确定的主控调节功能进行相应的校验，从而得到窗口坝开口参数。本发明从窗口坝调控粘性泥石流的主要调控效果指标和闭塞情况出发，结合室内水槽实验，基于窗口坝对粘性泥石流主要调控指标——泥石流峰值流量削率和窗口坝开口的闭塞度，从窗口坝调控粘性泥石流的结果出发，进行窗口坝开口参数的设计，可满足特定工程的具体设计需求，为透过型拦砂坝的开口参数设计提供新思路，从而更具有现实价值。

技术领域

本发明涉及泥石流灾害防治工程技术领域，具体地说是一种针对粘性泥石流的窗口坝开口参数的设计方法。

背景技术

粘性泥石流是山区常见的一种自然灾害类型，由于其往往具有容重高、流量大、冲击力强、破坏性剧烈等特点，成为大多数山地国家和地区造成主要经济损失和人员伤亡的灾害之一。2008年后，受汶川地震影响，中国汶川地震灾区松散固体物质剧增，诱发了大量的泥石流灾害，泥石流的爆发后不仅会直接淤埋、冲毁建筑物，还会造成堵河，给人民的生命财产带来极大的损失。加之近年来基础设施的建设不断大力向西部山区扩展，在降雨的作用下更易形成大量有危害性的粘性泥石流沟，为此，针对粘性泥石流的治理工作十分迫切。

透过型拦砂坝作为泥石流防治工程的主要措施之一，具有防治效益好，施工简单等特点。窗口坝作为透过型拦砂坝的一种，是在实体坝上设置一些大开口，通过窗口坝实体部分和开口部分对泥石流的共同作用来达到对粘性泥石流的减灾、降低危害作用，已在中国西部山区得到了大量推广使用，取得了较好的防治效果。但目前由于窗口坝相关研究的滞后性，关于窗口坝开口参数的设计，主要依靠工程经验，故在实际工程中，容易因对窗口坝的拦淤机理认识不清而造成窗口坝开口参数的设计不合理导致孔口堵塞，无法发挥窗口坝对粘性泥石流的调节效果。为此，如何在保证对泥石流较好的调控效果下，避免窗口坝的过渡淤积是目前窗口坝的设计中亟待解决的问题。

窗口坝作为一种新型的泥石流拦挡结构，目前尚缺乏与窗口坝开口参数设计的相关内容。在中国现行的《泥石流灾害防治工程设计规范》(DZ/T0239—2004)一文中，给出了切口坝开口参数的设计内容，建议切口坝的开口宽度b≥(2～3)D_m1，b≥1.5D_m2，(D_m1为中小洪水中可挟带的最大粒径，D_m2为大洪水中可挟带的最大粒径)，切口的深度h＝(1～2)b，切口的密度范围为0.2＜∑b/B＜0.6(B为溢流口宽度)。在开口形状上，切口坝与窗口坝具有一定的相似性，故可以用来作为窗口坝开口参数设计的参考。

与传统的透过型拦砂坝不同，窗口坝需要考虑的开口参数较多，除需考虑传统的开口参数，如窗口坝的开口宽度、窗口坝的开口高宽比外，窗口坝的开口率以及泥石流的容重都对窗口坝的调控效果有较大影响。泥石流峰值流量削减率是窗口坝调控粘性泥石流的主要功能，窗口坝开口闭塞度是反映窗口坝拦截泥石流性能的主要参数。在实际工程设计中，对于透过型拦砂坝而言，往往要求窗口坝有较高的峰值流量削减程度而具有较低的开口闭塞度。在现行的规范中，均没有考虑其开口参数对透过型拦砂坝调控性能的影响，也没有考虑透过型拦砂坝相关参数之间的相互影响，更无法根据工程的特殊需求，进行窗口坝开口参数的设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种针对粘性泥石流的窗口坝开口参数的设计方法，为合理确定窗口坝的开口参数的设计提供设计依据，以满足工程应用的需求。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种粘性泥石流的窗口坝开口参数确定方法，包括：

步骤1，确定窗口坝所在位置处的沟床纵比降I，确定该泥石流沟中可形成泥石流的体积浓度C_v以及最大固体颗粒的直径d_max；