玉树灾后道路穿越泥石流易发区泥石流排导设计探讨

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082）

玉树灾后道路穿越泥石流易发区泥石流排导设计探讨

劳尔平 郝志丹

（北京市市政工程设计研究总院有限公司，北京 100082）

本文结合玉树新建道路工程穿越灾后泥石流易发区时对泥石流的排导设计进行探讨，分别从排导设计理念、水文计算、排导构筑物布置等角度阐述工程设计经验。

泥石流灾害；排导设计；峰值流量计算；安全

1 引言

玉树灾后，大批市政设施投入建设，震后多种易发的地质灾害对灾后重建成果构成潜在威胁，如何在新建工程中结合地灾治理一步到位的解决新建工程的防灾减灾问题是摆在每个建设者面前的重要课题。本文结合新建道路工程穿越灾后泥石流易发区时对泥石流的排导设计进行探讨，期望能带给今后类似工程一些经验启发。

2 工程背景

本道路工程位于结古镇区东部，南侧靠山，北侧临巴塘河，为城市主干路，但从交通功能考虑该路主要承载过境交通。据调查该路南侧山区发育有6条泥石流沟，3条为中易发，3条为低易发泥石流。

本工程线位均穿过出山后的泥石流堆积扇的中下游段，且道路部分路段下切泥石流堆积扇区，泥石流灾害对本道路工程构成极大威胁。本道路排导工程是泥石流地灾处理的道路范围内的一部分，上下游都需要跟泥石流地灾治理设计相衔接。

3 设计理念

本工程沿线并无较好地带实现拦挡停淤等功能，因此本次道路范围内泥石流设计的基本理念是：以疏导为主，保证流路通畅，从泥石流出山口堆积扇顶部做排导槽（即陡坡急流槽），经比较，选择较合理的位置与走向通过堆积扇区，将泥石流按设计标准迅速导入下游规划巴塘河道，道路在导流槽上做相应涵洞通过，以保证其安全；结合以后地灾防治部门对泥石流沟的上游进行拦挡等综合治理措施，将会减轻泥石流对下游巴塘河道的危害，且加大本道路工程防治泥石流灾害的安全度。

本工程排导槽及涵洞下游最终接入规划或现况河道，出口端与大河交角保证为锐角，出口端沟底标高在规划河道设计洪水位上，防止大河顶托造成末端淤积影响排导槽正常使用。

排导槽槽底纵坡基本接近现况沟坡度，当没有大填大挖时，尽量保证排导槽同一坡度。

4 泥石流峰值流量计算

泥石流流量计算方法有现场形态调查法和雨洪计算法，本次采用雨洪计算法依据青海省地方标准《地质灾害危险性评估规程》中泥石流流量计算方法计算泥石流峰值流量，计算公式：Q= Qm（1+φ）Dm。

泥石流峰值流量计算主要依据清水洪峰流量，同时考虑泥石流影响参数，泥石流固体颗粒比重γs、泥石流流体容重γc及易发程度量化总分可判断选取修正系数 1+Ф，堵塞系数Dm应根据现场地形地貌等取值，综合计算出每条泥石流沟的泥石流峰值流量，计算结果与地灾治理部门提供数据相互参照，差别不大，为安全起见基本采用较大值作为泥石流峰值流量计算结果。

5 泥石流沟的清水洪峰流量计算

泥石流沟的清水洪峰流量计算依据当地水文手册提供的计算方法，采用推理公式法和洪峰模数法对比计算。本文详细介绍推理公式法，推理公式法是由设计降雨推算相应频率的设计洪峰流量的计算方法，主要计算步骤如下：

（1）设计暴雨

从“中国暴雨统计参数图集”和“青海省东部暴雨洪水图集”分别摘录工程片区不同历时的均值暴雨，再通过皮尔逊Ⅲ型频率曲线分析推算设计暴雨量，结果前者大于后者，差距不超过20%，其原因前者综合地区已出现特大值的状况，后者看重本地实测资料，两者均可采用，考虑泥石流的破坏性及全球气候变暖、极端天气出现概率增大的特点，我们建议采用较安全“中国暴雨统计参数图集”的数据。

（2）设计净雨计算

采用设计净雨计算公式，推求设计净雨∑Rt，∑Rt=Htc-μtc

其中，平均下渗率μ按照下式计算：

（3）汇流参数

（4）设计清水洪峰流量

按全面积汇流公式计算Qm，计算公式为：

式中：Sp（雨力），为1h最大降雨量，本次计算取设计暴雨过程中的1h时段最大值。

将上述计算的参数代入公式中，计算设计洪峰流量，并根据设计洪峰成果，验算是否τ≤tc，τ的计算公式为：

若τ＞tc，说明为部分面积汇流，用下式计算Qm值

考虑玉树当地的暴雨与产流特性，暴雨洪水的地表径流产流历时大多很短，本工程泥石流山沟计算清水洪峰流量Qm时，先用部分面积汇流的公式计算Qm，当计算出相应的汇流时间τ值大于或接近产流历时1h时，可采用其计算值。

6 泥石流排导构筑物孔径选取原则

根据各条沟的泥石流峰值流量选取涵洞及上下游导流槽孔径，断面尽量采用高宽比接近1：1的尺寸，同时构筑物净宽不能太压缩现况泥石流沟宽度，断面采用U型，不容易堵塞，构筑物安全超高取值为0.5～1.0m，弯道部分经过计算局部加高。另外，每道沟设置构筑物净宽尽量一致，通过每道沟上下游构筑物断面及其相应坡度下的水位推算，计算泥石流流速，选取断面应保证流态一致，流速变化不大，且流速不会太大而威胁结构安全，本工程导流槽采用全衬砌结构，为控制流速，坡度较大段构筑物采用台阶式加糙急流槽。

结语

本排导工程采用上述原则方法计算、设计并于2011年实施完成，至今已近3年，使用情况良好，经受住了时间和雨季的考验，证明工程当初的设计理念合理预测了泥石流运行轨迹及状态，对当地的水文地质等情况的全面了解分析使得本工程达到设计初衷，保障了道路工程的安全，解决新建工程的防灾减灾问题，使其真正体现了灾害发生时作为百姓生命线的价值。

[1]铁路工程设计技术手册[M].北京：中国铁道出版社，1993.

[2]城市道路设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1985.

P642 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：B

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