（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082）

玉樹災(zāi)后道路穿越泥石流易發(fā)區(qū)泥石流排導(dǎo)設(shè)計探討

勞爾平 郝志丹

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京 100082）

本文結(jié)合玉樹新建道路工程穿越災(zāi)后泥石流易發(fā)區(qū)時對泥石流的排導(dǎo)設(shè)計進(jìn)行探討，分別從排導(dǎo)設(shè)計理念、水文計算、排導(dǎo)構(gòu)筑物布置等角度闡述工程設(shè)計經(jīng)驗。

泥石流災(zāi)害；排導(dǎo)設(shè)計；峰值流量計算；安全

1 引言

玉樹災(zāi)后，大批市政設(shè)施投入建設(shè)，震后多種易發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害對災(zāi)后重建成果構(gòu)成潛在威脅，如何在新建工程中結(jié)合地災(zāi)治理一步到位的解決新建工程的防災(zāi)減災(zāi)問題是擺在每個建設(shè)者面前的重要課題。本文結(jié)合新建道路工程穿越災(zāi)后泥石流易發(fā)區(qū)時對泥石流的排導(dǎo)設(shè)計進(jìn)行探討，期望能帶給今后類似工程一些經(jīng)驗啟發(fā)。

2 工程背景

本道路工程位于結(jié)古鎮(zhèn)區(qū)東部，南側(cè)靠山，北側(cè)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(jù)調(diào)查該路南側(cè)山區(qū)發(fā)育有6條泥石流溝，3條為中易發(fā)，3條為低易發(fā)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(qū)，泥石流災(zāi)害對本道路工程構(gòu)成極大威脅。本道路排導(dǎo)工程是泥石流地災(zāi)處理的道路范圍內(nèi)的一部分，上下游都需要跟泥石流地災(zāi)治理設(shè)計相銜接。

3 設(shè)計理念

本工程沿線并無較好地帶實現(xiàn)攔擋停淤等功能，因此本次道路范圍內(nèi)泥石流設(shè)計的基本理念是：以疏導(dǎo)為主，保證流路通暢，從泥石流出山口堆積扇頂部做排導(dǎo)槽（即陡坡急流槽），經(jīng)比較，選擇較合理的位置與走向通過堆積扇區(qū)，將泥石流按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)迅速導(dǎo)入下游規(guī)劃巴塘河道，道路在導(dǎo)流槽上做相應(yīng)涵洞通過，以保證其安全；結(jié)合以后地災(zāi)防治部門對泥石流溝的上游進(jìn)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(zāi)害的安全度。

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

排導(dǎo)槽槽底縱坡基本接近現(xiàn)況溝坡度，當(dāng)沒有大填大挖時，盡量保證排導(dǎo)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(xiàn)場形態(tài)調(diào)查法和雨洪計算法，本次采用雨洪計算法依據(jù)青海省地方標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)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(jù)清水洪峰流量，同時考慮泥石流影響參數(shù)，泥石流固體顆粒比重γs、泥石流流體容重γc及易發(fā)程度量化總分可判斷選取修正系數(shù) 1+Ф，堵塞系數(shù)Dm應(yīng)根據(jù)現(xiàn)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(jié)果與地災(zāi)治理部門提供數(shù)據(jù)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(jié)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(jù)當(dāng)?shù)厮氖謨蕴峁┑挠嬎惴椒?，采用推理公式法和洪峰模?shù)法對比計算。本文詳細(xì)介紹推理公式法，推理公式法是由設(shè)計降雨推算相應(yīng)頻率的設(shè)計洪峰流量的計算方法，主要計算步驟如下：

（1）設(shè)計暴雨

從“中國暴雨統(tǒng)計參數(shù)圖集”和“青海省東部暴雨洪水圖集”分別摘錄工程片區(qū)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(shè)計暴雨量，結(jié)果前者大于后者，差距不超過20%，其原因前者綜合地區(qū)已出現(xiàn)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(xiàn)概率增大的特點，我們建議采用較安全“中國暴雨統(tǒng)計參數(shù)圖集”的數(shù)據(jù)。

（2）設(shè)計凈雨計算

采用設(shè)計凈雨計算公式，推求設(shè)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(shù)

（4）設(shè)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(shè)計暴雨過程中的1h時段最大值。

將上述計算的參數(shù)代入公式中，計算設(shè)計洪峰流量，并根據(jù)設(shè)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(dāng)?shù)氐谋┯昱c產(chǎn)流特性，暴雨洪水的地表徑流產(chǎn)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(dāng)計算出相應(yīng)的匯流時間τ值大于或接近產(chǎn)流歷時1h時，可采用其計算值。

6 泥石流排導(dǎo)構(gòu)筑物孔徑選取原則

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

結(jié)語

本排導(dǎo)工程采用上述原則方法計算、設(shè)計并于2011年實施完成，至今已近3年，使用情況良好，經(jīng)受住了時間和雨季的考驗，證明工程當(dāng)初的設(shè)計理念合理預(yù)測了泥石流運行軌跡及狀態(tài)，對當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)等情況的全面了解分析使得本工程達(dá)到設(shè)計初衷，保障了道路工程的安全，解決新建工程的防災(zāi)減災(zāi)問題，使其真正體現(xiàn)了災(zāi)害發(fā)生時作為百姓生命線的價值。

[1]鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1993.

[2]城市道路設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1985.

P642 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

B