[发明专利]阶梯-深潭型泥石流排导槽的深潭段长度测算方法

摘要

本发明公开了一种阶梯‑深潭型泥石流排导槽的深潭段长度测算方法。所述测算方法首先确定泥石流体容重、排导槽设计纵比降、泥石流抛射角度、阶梯段设计悬空高度、排导槽设计宽度、排导槽设计峰值流量，然后确定排导槽糙率、容许流速、泥石流过流泥深，接着确定泥石流断面平均流速，将容许流速与泥石流断面平均流速进行对比，最后通过深潭段长度测算公式确定阶梯‑深潭型泥石流排导槽深潭段长度。该方法从流体在槽内的运动全过程出发，基于严格理论推导，并结合试验考虑了泥石流性质对抛程的影响，能够合理确定阶梯‑深潭型泥石流排导槽的深潭段长度，为该型排导槽设计提供依据，计算结果精度高，适应实际工程需要。

主权项

一种阶梯‑深潭型泥石流排导槽的深潭段长度测算方法，所述阶梯‑深潭型泥石流排导槽包括排导槽槽底及其两侧的排导槽侧墙，所述排导槽槽底包括若干按一定间距设置的全衬砌的阶梯段(1)和充填于上下游阶梯段(1)之间的深潭段(2)，深潭段(2)顶面与下游阶梯段(1)的最高处平齐，其特征在于：阶梯‑深潭型泥石流排导槽的深潭段(2)长度测算方法步骤如下：(一)通过泥石流容重计算公式计算或实际取样实测容重，确定泥石流体容重γ_c，单位kN/m³；通过大比例尺地形图测量计算或现场调查实测，确定排导槽设计纵比降i；将排导槽设计纵比降i代入公式θ＝arctani，确定泥石流抛射角度θ，单位度；通过现场调查，并结合工程实际情况，确定阶梯段(1)设计悬空高度H、取值3‑5m，排导槽设计宽度B、单位m，及排导槽设计峰值流量Q、单位m³/s；(二)选定排导槽材料，根据排导槽材料确定排导槽糙率n_c，和容许流速v_容、单位m/s；将容许流速v_容代入公式确定泥石流过流泥深h_c、单位m，式中，Q为排导槽设计峰值流量、单位m³/s、由步骤(一)确定，B为排导槽设计宽度、单位m、由步骤(一)确定；(三)针对稀性泥石流：通过公式确定泥石流水力半径R_c、单位m，式中，B为排导槽设计宽度、单位m、由步骤(一)确定，h_c为泥石流过流泥深、单位m、由步骤(二)确定；根据公式确定泥石流泥沙修正系数ψ_c，式中，γ_c为泥石流体容重、单位kN/m³、由步骤(一)确定，γ_H为泥石流固体物质容重、通过实际取样实测得到、单位kN/m³，γ_W为水的容重、取值10kN/m³；将泥石流水力半径R_c、泥石流泥沙修正系数ψ_c代入公式确定泥石流断面平均流速v_c、单位m/s，式中，γ_H为泥石流固体物质容重、通过实际取样实测得到、单位kN/m³，n_c为排导槽糙率、由步骤(二)确定，i为排导槽设计纵比降、由步骤(一)确定；针对粘性泥石流：通过公式确定泥石流断面平均流速v_c、单位m/s，式中，n_c为排导槽糙率、由步骤(二)确定，h_c为泥石流过流泥深、单位m、由步骤(二)确定，i为排导槽设计纵比降、由步骤(一)确定；(四)将步骤(二)中得到的容许流速v_容与步骤(三)中得到的泥石流断面平均流速v_c进行对比，如果小于2％，则继续进行步骤(五)；如果大于等于2％，则将v_c作为新的v_容，重新进行步骤(二)—步骤(四)；(五)通过以下公式确定深潭段(2)长度L式中，L—深潭段(2)长度，单位m；A—计算参量，取值1.3‑1.6；ψ—泥石流性质修正系数，对于稀性泥石流、ψ取值0.70‑0.88，对于粘性泥石流、ψ取值0.55‑0.70；v_c—泥石流断面平均流速，单位m/s，由步骤(三)确定；θ—泥石流抛射角度，单位度，由步骤(一)确定；g—重力加速度，取值9.8m/s²；h_c—泥石流过流泥深，单位m，由步骤(二)确定；H—阶梯段(1)设计悬空高度，单位m，由步骤(一)确定。