项目三 山洪排导工程PPT课件

1、山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性1 1、山洪的定义：山洪是指山丘区小流域由降水引起的突、山洪的定义：山洪是指山丘区小流域由降水引起的突发性，暴涨暴落的地表径流。发性，暴涨暴落的地表径流。特点：流速大，冲刷力大，破坏力大，含有大量泥沙，暴特点：流速大，冲刷力大，破坏力大，含有大量泥沙，暴涨暴落，历时短暂涨暴落，历时短暂。一、山洪及泥石流的定义第1页/共44页第2页/共44页第3页/共44页山区溪流的组成：山区溪流的组成：溪流的上游或集水区：形溪流的上游或集水区：形如宽广的漏斗，逐渐收缩到如宽广的漏斗，逐渐收缩到隘口，天然植被破坏后，成隘口，天然植被破坏后，成为泥沙的策源地。为泥沙的策源地。荒

2、溪的中游或流通区：是荒溪的中游或流通区：是过渡区，一般呈峡谷状态，过渡区，一般呈峡谷状态，既无沉积，也无冲刷。既无沉积，也无冲刷。荒溪的下游或沉积区，常荒溪的下游或沉积区，常称为冲积扇。比较平坦，超称为冲积扇。比较平坦，超过流水的挟带能力后，部分过流水的挟带能力后，部分泥沙沉积形成冲积圆扇。泥沙沉积形成冲积圆扇。山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性第4页/共44页第5页/共44页山洪按成因可分为：山洪按成因可分为：暴雨引起；暴雨引起；融雪引起；融雪引起；冰川融化引起；冰川融化引起；湖或水库堤坝溃决引起；湖或水库堤坝溃决引起；几种因素同时引起。几种因素同时引起。山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性

3、性第6页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性2、泥石流的定义泥石流是指发生在沟谷或坡地上的饱含小至粘土，大至巨砾的液固两相流。特性：粒径范围广，含水充足；固体物质含量高，超饱和状态；流动具有阵性，速度较快。第7页/共44页第8页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性3 3、泥石流发生的条件、泥石流发生的条件有足够的降水有足够的降水集水区是否能迅速集中集水区是否能迅速集中大量地表径流大量地表径流集水区的坡面和沟道中集水区的坡面和沟道中有足够的疏松物质有足够的疏松物质第9页/共44页第10页/共44页第11页/共44页第12页/共44页第13页/共44页第14页/共44页第15页

4、/共44页第16页/共44页第17页/共44页第18页/共44页第19页/共44页第20页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性泥石流继续发展的条件：泥石流继续发展的条件：有水和土沙石块等固体物质有水和土沙石块等固体物质的补充。流路条件基本上的补充。流路条件基本上能维持泥石流始终处于土沙能维持泥石流始终处于土沙石等固体径流物质的饱和和石等固体径流物质的饱和和超饱和流动状况。超饱和流动状况。限制泥石流发展规模的主要限制泥石流发展规模的主要因素：因素：横断面的展宽纵断面的横断面的展宽纵断面的变平。变平。第21页/共44页4、山洪与泥石流的区别液体中所挟带的泥沙数量不同。侵蚀营力不同。（水力

5、、水力和重力）运动机理不同：山洪为持续的液体，泥石流为具有脉动性山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性第22页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性二、山洪及泥石流形成的水文因素 地面径流是引起山洪及泥石流的主要因素，而地表径流主要地面径流是引起山洪及泥石流的主要因素，而地表径流主要由暴雨引起，影响暴雨型山洪及泥石流形成的水文因子主要由暴雨引起，影响暴雨型山洪及泥石流形成的水文因子主要有暴雨量和强度，暴雨损失，暴雨集流。有暴雨量和强度，暴雨损失，暴雨集流。1 1、暴雨量及其强度：雨量越大，强度越大，地面径流就越大，、暴雨量及其强度：雨量越大，强度越大，地面径流就越大，山洪和泥石流就越易形

6、成。山洪和泥石流就越易形成。第23页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性2、暴雨损失及其影响因素：包括三个方面植物截留：植物的种类、稠密度。土壤入渗：土壤的物理性质（结构：指土颗粒的不同排列形式、孔隙、质地、机械组成）、地表的植被特性、地面坡度、土壤湿度、温度、降水强度。坑洼蓄水：和坑洼大小与深度、地面坡度。第24页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性 3、暴雨集流及其影响因素暴雨集流是指流域地面各点由暴雨产生的净雨在重力的作用下，沿坡面和沟槽向流域出口的汇集过程。根据水力特性的不同，分为坡面集流、沟槽集流。坡面集流：是指坡面上漫过地面的集流，其特点是成片的漫流。坡长和河网

7、密度对坡面集流的影响较大。沟槽集流：是指各级槽流向流域出口断面的汇集运动。沟槽的数量、沟槽的纵坡比降。第25页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性三、山洪及泥石流的地质与地貌因素风化作用、重力侵蚀作用、水蚀作用。1 1、地质构造、地质构造地质构造复杂的不良地质地质构造复杂的不良地质现象，为山洪及泥石流提现象，为山洪及泥石流提供了丰富的固体物质来源。供了丰富的固体物质来源。第26页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性 2、岩石风化作用：是指在气候、大气、生物影响下岩石在原地发生的破坏作用。物理风化作用：是指岩石分散为形状与数量各不相同的许多个别碎块，或分散为其各个组成的矿物部

8、分。化学风化作用：由于空气中的氧、水、CO2和各种水溶液的作用，引起岩石中矿物的化学成分发生变化的作用。生物风化作用：是指在生物活动影响下，使岩石发生破坏的作用。第27页/共44页山山洪洪及及泥泥石石流流的的特特性性3、地貌因素。斜坡的坡度、坡长与坡型以及沟道纵坡、曲折状况是影响山洪及其泥沙含量的地貌因素。第28页/共44页作业题作业题 1 1、泥石流岩石风化作用荒溪、泥石流岩石风化作用荒溪2 2、简述山洪的特点。、简述山洪的特点。3 3、简述泥石流的特性。、简述泥石流的特性。4 4、试分析暴雨损失及其影响因素。、试分析暴雨损失及其影响因素。5 5、简述山洪与泥石流的区别。、简述山洪与泥石流的

9、区别。第29页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定在进行一条泥石流沟道治理时，在进行一条泥石流沟道治理时，必须查明泥石流的发展史、活动必须查明泥石流的发展史、活动现状和发展趋势。在调查的基础现状和发展趋势。在调查的基础上，采用多种方法分析比较，才上，采用多种方法分析比较，才能较正确合理地确定泥石流的各能较正确合理地确定泥石流的各项设计参数，为治理工程的经济、项设计参数，为治理工程的经济、合理设计提供必需的数据。合理设计提供必需的数据。第30页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定 一、泥石流设计容重一、泥石流设计容重泥石流容重泥石流容重cc（t/m3t

10、/m3）是泥石流的最基本的）是泥石流的最基本的特征值，是计算泥石流流速、流量、冲击力等特征值，是计算泥石流流速、流量、冲击力等特征值的基础。也是泥石流分类的重要指标。特征值的基础。也是泥石流分类的重要指标。1 1、直接取样法。、直接取样法。泥石流发生时，直接取多个泥石流体样品，取泥石流发生时，直接取多个泥石流体样品，取样品中最大容重值为泥石流设计容重。样品中最大容重值为泥石流设计容重。2 2、调查称重法。、调查称重法。将泥石流样品放在桶内加水搅拌后称重量、量将泥石流样品放在桶内加水搅拌后称重量、量体积，算出样品容重。目击者观察，随意性大。体积，算出样品容重。目击者观察，随意性大。c=(G-G1

11、)/V c=(G-G1)/V 其中其中G-G-总重量总重量G1G1桶重桶重V V样品体积样品体积第31页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定二、泥石流设计流速二、泥石流设计流速泥石流流速是决定泥石流动力特泥石流流速是决定泥石流动力特性和防灾设计中的最重要参数。性和防灾设计中的最重要参数。目前多使用经验值。目前多使用经验值。第32页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定 三、泥石流设计流量三、泥石流设计流量泥石流设计流量是决定治理工程规模的重要泥石流设计流量是决定治理工程规模的重要参数。要考虑治理过程中泥石流衰退的趋势，参数。要考虑治理过程中泥石流衰退的

12、趋势，避免设计流量过大造成工程建设的浪费。避免设计流量过大造成工程建设的浪费。1 1、洪痕调查法、洪痕调查法泥石流洪痕的确定，调查流量的计算。在泥石流洪痕的确定，调查流量的计算。在无实测泥石流流量资料的情况下，调查洪痕无实测泥石流流量资料的情况下，调查洪痕的位置，计算泥石流流量的位置，计算泥石流流量Q Q。Q QVcVccc有效过流断面面积，有效过流断面面积，2 2VcVc调查断面泥石流计算流速，调查断面泥石流计算流速，m/sm/s第33页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定 泥石流经验频率的计算泥石流经验频率的计算PiPimi/(n+1)mi/(n+1)100%100%

13、PiPi某次泥石流的经验频率某次泥石流的经验频率n n最早一次泥石流距今的年份，最早一次泥石流距今的年份，mimi在在n n年内，按流量大小排列，该次泥石流的序号。年内，按流量大小排列，该次泥石流的序号。设计流量计算设计流量计算QcpQcpKpKpQcQcQcpQcp泥石流设计洪峰流量泥石流设计洪峰流量QcQc泥石流平均洪峰流量泥石流平均洪峰流量KpKp模比系数模比系数第34页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定 2 2、清水流量修正法、清水流量修正法 Q Q清水清水0.278fiA0.278fiAf f径流系数径流系数i i平均平均1h1h降雨强度降雨强度A A流域面积

14、流域面积配合法配合法QCPQCP（1 1）QBPQBPQCPQCP设计频率的泥石流流量，设计频率的泥石流流量，QBPQBP相应频率的清水洪峰流量相应频率的清水洪峰流量泥石流修正系数泥石流修正系数（c-1c-1）/(H-C)/(H-C)HH固体物质容重固体物质容重CC泥石流容重泥石流容重综合指数法综合指数法QCPQCPK KQBPQBP第35页/共44页泥石流主要设计参数的确定泥石流主要设计参数的确定 3 3、经验公式、经验公式4 4、实测法、实测法5 5、泥石流治理的设计标准、泥石流治理的设计标准泥石流的设计频率泥石流的设计频率泥石流的设计标准泥石流的设计标准四、泥石流的冲击力四、泥石流的冲击

15、力包括整体冲击力和单个石块的冲击力包括整体冲击力和单个石块的冲击力1 1、整体冲击力、整体冲击力2 2、石块冲击力、石块冲击力 理论公式理论公式五、泥石流的冲起高度及弯道超高五、泥石流的冲起高度及弯道超高1 1、泥石流的爬高和冲起高、泥石流的爬高和冲起高2 2、弯道超高、弯道超高第36页/共44页作业题作业题1 1、如何确定泥石流的设计容重、如何确定泥石流的设计容重2 2、如何确定泥石流的设计流量。、如何确定泥石流的设计流量。第37页/共44页分项目一山洪及泥石流排导工程分项目一山洪及泥石流排导工程一、排导沟的平面形式：为了尽快将泥一、排导沟的平面形式：为了尽快将泥石流排走，应尽可能地选择较大

16、的设计石流排走，应尽可能地选择较大的设计纵坡。纵坡。（一）按形状分（一）按形状分1 1、直线形：能迅速将泥石流排走。、直线形：能迅速将泥石流排走。2 2、曲线形：为保护某一建筑物而绕道、曲线形：为保护某一建筑物而绕道形成。形成。3 3、喇叭形：天然沟口太宽形成喇叭形。、喇叭形：天然沟口太宽形成喇叭形。4 4、扩散形：易在下段形成堆积。、扩散形：易在下段形成堆积。第38页/共44页 （二）按排导部位分（二）按排导部位分 1 1、向中部排：是排导沟经冲积扇中部把山洪及泥石流直接排入大河的一种方式。排导沟、向中部排：是排导沟经冲积扇中部把山洪及泥石流直接排入大河的一种方式。排导沟的出口基本与河流正交

17、。如武都火烧沟排导沟。的出口基本与河流正交。如武都火烧沟排导沟。2 2、向下游排：将排导沟修在冲积扇靠大河下游一侧，出口与大河呈斜交。如云南东川蒋、向下游排：将排导沟修在冲积扇靠大河下游一侧，出口与大河呈斜交。如云南东川蒋家沟导流堤。家沟导流堤。3 3、向上游排：排导沟设置在冲积扇靠大河上游一侧，其流向与大河的流向成钝角相交。、向上游排：排导沟设置在冲积扇靠大河上游一侧，其流向与大河的流向成钝角相交。河流必须有较强的携沙能力，否则会引起排导沟的严重淤积和堵塞，修筑的弯道须考虑曲河流必须有较强的携沙能力，否则会引起排导沟的严重淤积和堵塞，修筑的弯道须考虑曲率半径和弯道超高。如武都泥湾沟导流堤。率

18、半径和弯道超高。如武都泥湾沟导流堤。4 4、横向排：在沟口横向修排导沟。如兰州市洪水沟排导沟。、横向排：在沟口横向修排导沟。如兰州市洪水沟排导沟。第39页/共44页二、排导沟的类型：二、排导沟的类型：根据挖填方式和建筑材料可分为三类：1、挖填排导沟2、三合土排导沟3、浆砌块石排导沟第40页/共44页三、排导沟的防淤措施和断面设计三、排导沟的防淤措施和断面设计（一）防淤措施（一）防淤措施1 1、修建沉沙场、修建沉沙场2 2、选择合适纵坡：泥石流容重越大，、选择合适纵坡：泥石流容重越大，排导沟纵坡就愈大。排导沟纵坡就愈大。3 3、合理选择沟底宽度、合理选择沟底宽度4 4、排导沟的出口衔接：应高于出口处、排导沟的出口衔接：应高于出口处大河的水位。大河的水位。（二）断面设计（二）断面设计第41页/共44页分项目二沉沙场设计分项目二沉沙场设计 一、沉沙场规划布置：沉沙场规划时要考虑以下几点：一、沉沙场规划布置：沉沙场规划时要考虑以下几点