有关泥石流过流总量和一次冲出固体物质总量计算方法探讨

夏华宗

（河北省地勘局国土资源勘查中心，河北 石家庄 050081）

在泥石流地质灾害勘查过程中，需要计算泥石流的各种特征值作为治理工程设计的依据。特别是泥石流过流总量和一次冲出固体物质总量是设计拦挡坝的库容、 排导工程的能力以及对下游河道能否造成堰塞湖的重要参数。本人在研究以往计算方法的基础上，对发育多支沟泥石流过流总量和一次固体冲出固体物质计算进行了优化，并应用于张家口市桥西区大东沟泥石流勘查和治理工程设计。

1 以往计算方法分析

1.1 以往计算方法

以往对泥石流过流总量和一次冲出固体物质总量计算采用《泥石流灾害防治工程勘查规范》中的计算公式，见公式（1）和（2）。

当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—泥石流过流总量 （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—泥石流中固体物质比重（t/m3）；T—泥石流持续时间(s)；F—汇水面积（km2）。

1.2 存在问题

以往计算主要是根据泥石流沟的整体汇水面积，统一确定一个系数K 进行计算。生产实践证明，以上计算方法对于单沟泥石流或支沟与主沟汇水面积在一个区间泥石流计算是适用的。当计算发育多条支沟且支沟与主沟的汇水面积不在一个区间内的泥石流特征值时，往往与实际情况不符且差距很大。主要原因是在计算泥石流过流总量Q 时，按照整体汇水面积确定系数K值，忽略了支沟汇水面积对系数K 选取的影响，直接影响计算结果与实际情况不符。

2 计算方法优化

2.1 计算方法

针对发育多条支沟且支沟与主沟的汇水面积不在一个区间内的泥石流，本人采用对各支沟的汇水面积确定不同的系数K，计算各沟口的泥石流过流量和一次冲出固体物质量，将各支沟过流量进行累加作为主沟的过流总量特征值Q，然后再根据此值计算主沟的一次冲出固体物质总量QH。

Qi—为各支沟沟口过流总量（m3/s），按以往计算公式要求计算。

2.2 优点分析

（1）计算各支沟过流量和一次冲出固体物质量，为各支沟的治理工程设计提供了更具体、更科学的参数。（2）每条支沟也可以单独的看成一条泥石流沟，根据各支沟的汇水面积选取不同的系数K 值进行计算，更接近于泥石流的发育特征。（3）支沟和主沟分别计算，更有利于查明主沟和支沟的发育特征，使总体治理工程设计更加科学合理。

3 应用实例

张家口市桥西区大东沟泥石流治理工程投资1 000 万元，主沟汇水面积21.7km2，发育30 多条支沟，各支沟汇水面积大小不等。历史上曾多次发生泥石流，最大一次固体物质冲出量约4万m3。

利用以往计算方法计算时，系数K 统一取值为0.0378，按20年一遇的降雨计算主沟沟口泥石洪峰值流量QC=101.5m3/s，过流总量为Q=6 905m3，一次冲出固体物质总量为QH=2 140m3。

利用优化后的计算时，各支沟系数K 取值不同，针对每条支沟按20年一遇的降雨进行计算，将各支沟的沟口过流总量累加后Q=86 588m3，一次冲出固体物质总量QH=38 965m3。

计算结果分析：以往计算方法的计算结果值远远小于实际情况，且与实际情况差距很大，如果按照此计算结果进行治理工程设计，远远不能满足实际的需要。而计算方法改进后，按各支沟在计算值累加以后与实际情况比较接近，同时此方法也可以计算各支沟的泥石流特征值，为在各支沟布置工程提供更可靠的依据。

4 结语

通过本次计算方法应用到张家口市桥西区大东沟泥石流特征值的计算，为治理工程提供了科学的依据，使施工图设计更加合理科学。本人建议在发育多条支沟的泥石流勘查与治理工程设计中，特别是支沟汇水面积与主沟汇水面积F 不在同一区间内时，应采用此方法计算泥石流特征值更加符合实际。