玉樹災后道路穿越泥石流易發區泥石流排導設計探討

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082）

玉樹災后道路穿越泥石流易發區泥石流排導設計探討

勞爾平 郝志丹

（北京市市政工程設計研究總院有限公司，北京 100082）

本文結合玉樹新建道路工程穿越災后泥石流易發區時對泥石流的排導設計進行探討，分別從排導設計理念、水文計算、排導構筑物布置等角度闡述工程設計經驗。

泥石流災害；排導設計；峰值流量計算；安全

1 引言

玉樹災后，大批市政設施投入建設，震后多種易發的地質災害對災后重建成果構成潛在威脅，如何在新建工程中結合地災治理一步到位的解決新建工程的防災減災問題是擺在每個建設者面前的重要課題。本文結合新建道路工程穿越災后泥石流易發區時對泥石流的排導設計進行探討，期望能帶給今后類似工程一些經驗啟發。

2 工程背景

本道路工程位于結古鎮區東部，南側靠山，北側臨巴塘河，為城市主干路，但從交通功能考慮該路主要承載過境交通。據調查該路南側山區發育有6條泥石流溝，3條為中易發，3條為低易發泥石流。

本工程線位均穿過出山后的泥石流堆積扇的中下游段，且道路部分路段下切泥石流堆積扇區，泥石流災害對本道路工程構成極大威脅。本道路排導工程是泥石流地災處理的道路范圍內的一部分，上下游都需要跟泥石流地災治理設計相銜接。

3 設計理念

本工程沿線并無較好地帶實現攔擋停淤等功能，因此本次道路范圍內泥石流設計的基本理念是：以疏導為主，保證流路通暢，從泥石流出山口堆積扇頂部做排導槽（即陡坡急流槽），經比較，選擇較合理的位置與走向通過堆積扇區，將泥石流按設計標準迅速導入下游規劃巴塘河道，道路在導流槽上做相應涵洞通過，以保證其安全；結合以后地災防治部門對泥石流溝的上游進行攔擋等綜合治理措施，將會減輕泥石流對下游巴塘河道的危害，且加大本道路工程防治泥石流災害的安全度。

本工程排導槽及涵洞下游最終接入規劃或現況河道，出口端與大河交角保證為銳角，出口端溝底標高在規劃河道設計洪水位上，防止大河頂托造成末端淤積影響排導槽正常使用。

排導槽槽底縱坡基本接近現況溝坡度，當沒有大填大挖時，盡量保證排導槽同一坡度。

4 泥石流峰值流量計算

泥石流流量計算方法有現場形態調查法和雨洪計算法，本次采用雨洪計算法依據青海省地方標準《地質災害危險性評估規程》中泥石流流量計算方法計算泥石流峰值流量，計算公式：Q= Qm（1+φ）Dm。

泥石流峰值流量計算主要依據清水洪峰流量，同時考慮泥石流影響參數，泥石流固體顆粒比重γs、泥石流流體容重γc及易發程度量化總分可判斷選取修正系數 1+Ф，堵塞系數Dm應根據現場地形地貌等取值，綜合計算出每條泥石流溝的泥石流峰值流量，計算結果與地災治理部門提供數據相互參照，差別不大，為安全起見基本采用較大值作為泥石流峰值流量計算結果。

5 泥石流溝的清水洪峰流量計算

泥石流溝的清水洪峰流量計算依據當地水文手冊提供的計算方法，采用推理公式法和洪峰模數法對比計算。本文詳細介紹推理公式法，推理公式法是由設計降雨推算相應頻率的設計洪峰流量的計算方法，主要計算步驟如下：

（1）設計暴雨

從“中國暴雨統計參數圖集”和“青海省東部暴雨洪水圖集”分別摘錄工程片區不同歷時的均值暴雨，再通過皮爾遜Ⅲ型頻率曲線分析推算設計暴雨量，結果前者大于后者，差距不超過20%，其原因前者綜合地區已出現特大值的狀況，后者看重本地實測資料，兩者均可采用，考慮泥石流的破壞性及全球氣候變暖、極端天氣出現概率增大的特點，我們建議采用較安全“中國暴雨統計參數圖集”的數據。

（2）設計凈雨計算

采用設計凈雨計算公式，推求設計凈雨∑Rt，∑Rt=Htc-μtc

其中，平均下滲率μ按照下式計算：

（3）匯流參數

（4）設計清水洪峰流量

按全面積匯流公式計算Qm，計算公式為：

式中：Sp（雨力），為1h最大降雨量，本次計算取設計暴雨過程中的1h時段最大值。

將上述計算的參數代入公式中，計算設計洪峰流量，并根據設計洪峰成果，驗算是否τ≤tc，τ的計算公式為：

若τ＞tc，說明為部分面積匯流，用下式計算Qm值

考慮玉樹當地的暴雨與產流特性，暴雨洪水的地表徑流產流歷時大多很短，本工程泥石流山溝計算清水洪峰流量Qm時，先用部分面積匯流的公式計算Qm，當計算出相應的匯流時間τ值大于或接近產流歷時1h時，可采用其計算值。

6 泥石流排導構筑物孔徑選取原則

根據各條溝的泥石流峰值流量選取涵洞及上下游導流槽孔徑，斷面盡量采用高寬比接近1：1的尺寸，同時構筑物凈寬不能太壓縮現況泥石流溝寬度，斷面采用U型，不容易堵塞，構筑物安全超高取值為0.5～1.0m，彎道部分經過計算局部加高。另外，每道溝設置構筑物凈寬盡量一致，通過每道溝上下游構筑物斷面及其相應坡度下的水位推算，計算泥石流流速，選取斷面應保證流態一致，流速變化不大，且流速不會太大而威脅結構安全，本工程導流槽采用全襯砌結構，為控制流速，坡度較大段構筑物采用臺階式加糙急流槽。

結語

本排導工程采用上述原則方法計算、設計并于2011年實施完成，至今已近3年，使用情況良好，經受住了時間和雨季的考驗，證明工程當初的設計理念合理預測了泥石流運行軌跡及狀態，對當地的水文地質等情況的全面了解分析使得本工程達到設計初衷，保障了道路工程的安全，解決新建工程的防災減災問題，使其真正體現了災害發生時作為百姓生命線的價值。

[1]鐵路工程設計技術手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

[2]城市道路設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1985.

P642 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：B

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