有關泥石流過流總量和一次沖出固體物質總量計算方法探討

夏華宗

（河北省地勘局國土資源勘查中心，河北 石家莊 050081）

在泥石流地質災害勘查過程中，需要計算泥石流的各種特征值作為治理工程設計的依據。特別是泥石流過流總量和一次沖出固體物質總量是設計攔擋壩的庫容、 排導工程的能力以及對下游河道能否造成堰塞湖的重要參數。本人在研究以往計算方法的基礎上，對發育多支溝泥石流過流總量和一次固體沖出固體物質計算進行了優化，并應用于張家口市橋西區大東溝泥石流勘查和治理工程設計。

1 以往計算方法分析

1.1 以往計算方法

以往對泥石流過流總量和一次沖出固體物質總量計算采用《泥石流災害防治工程勘查規范》中的計算公式，見公式（1）和（2）。

當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—泥石流過流總量 （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—泥石流中固體物質比重（t/m3）；T—泥石流持續時間(s)；F—匯水面積（km2）。

1.2 存在問題

以往計算主要是根據泥石流溝的整體匯水面積，統一確定一個系數K 進行計算。生產實踐證明，以上計算方法對于單溝泥石流或支溝與主溝匯水面積在一個區間泥石流計算是適用的。當計算發育多條支溝且支溝與主溝的匯水面積不在一個區間內的泥石流特征值時，往往與實際情況不符且差距很大。主要原因是在計算泥石流過流總量Q 時，按照整體匯水面積確定系數K值，忽略了支溝匯水面積對系數K 選取的影響，直接影響計算結果與實際情況不符。

2 計算方法優化

2.1 計算方法

針對發育多條支溝且支溝與主溝的匯水面積不在一個區間內的泥石流，本人采用對各支溝的匯水面積確定不同的系數K，計算各溝口的泥石流過流量和一次沖出固體物質量，將各支溝過流量進行累加作為主溝的過流總量特征值Q，然后再根據此值計算主溝的一次沖出固體物質總量QH。

Qi—為各支溝溝口過流總量（m3/s），按以往計算公式要求計算。

2.2 優點分析

（1）計算各支溝過流量和一次沖出固體物質量，為各支溝的治理工程設計提供了更具體、更科學的參數。（2）每條支溝也可以單獨的看成一條泥石流溝，根據各支溝的匯水面積選取不同的系數K 值進行計算，更接近于泥石流的發育特征。（3）支溝和主溝分別計算，更有利于查明主溝和支溝的發育特征，使總體治理工程設計更加科學合理。

3 應用實例

張家口市橋西區大東溝泥石流治理工程投資1 000 萬元，主溝匯水面積21.7km2，發育30 多條支溝，各支溝匯水面積大小不等。歷史上曾多次發生泥石流，最大一次固體物質沖出量約4萬m3。

利用以往計算方法計算時，系數K 統一取值為0.0378，按20年一遇的降雨計算主溝溝口泥石洪峰值流量QC=101.5m3/s，過流總量為Q=6 905m3，一次沖出固體物質總量為QH=2 140m3。

利用優化后的計算時，各支溝系數K 取值不同，針對每條支溝按20年一遇的降雨進行計算，將各支溝的溝口過流總量累加后Q=86 588m3，一次沖出固體物質總量QH=38 965m3。

計算結果分析：以往計算方法的計算結果值遠遠小于實際情況，且與實際情況差距很大，如果按照此計算結果進行治理工程設計，遠遠不能滿足實際的需要。而計算方法改進后，按各支溝在計算值累加以后與實際情況比較接近，同時此方法也可以計算各支溝的泥石流特征值，為在各支溝布置工程提供更可靠的依據。

4 結語

通過本次計算方法應用到張家口市橋西區大東溝泥石流特征值的計算，為治理工程提供了科學的依據，使施工圖設計更加合理科學。本人建議在發育多條支溝的泥石流勘查與治理工程設計中，特別是支溝匯水面積與主溝匯水面積F 不在同一區間內時，應采用此方法計算泥石流特征值更加符合實際。