城市防洪防澇規(guī)劃與設(shè)計(jì)第9

章 城市泥石流防治泥石流防治原則泥石流防治工程安全等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)泥石流計(jì)算泥石流防治工程措施目

錄ONTENS9.1

泥石流及其危害9.2

一般規(guī)定9.1

泥石流及其危害9.1

泥石流及其危害 泥石流：指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險(xiǎn)峻的地區(qū)，因?yàn)楸┯?、暴雪或其他自然?zāi)害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)。發(fā)生泥石流常常會(huì)沖毀公路鐵路等交通設(shè)施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。1．對(duì)居民點(diǎn)的危害泥石流最常見(jiàn)的危害之一，是沖進(jìn)鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)，摧毀房屋、工廠、企事業(yè)單位及其他場(chǎng)所設(shè)施。淹沒(méi)人畜、毀壞土地，甚至造成村毀人亡的災(zāi)難。2．對(duì)交通的危害泥石流可直接埋沒(méi)車(chē)站、鐵路、公路，摧毀路基、橋涵等設(shè)施，致使交通中斷，還可引起正在運(yùn)行的火車(chē)翻車(chē)，造成公路堵車(chē)、汽車(chē)顛覆，導(dǎo)致重大的人身傷亡事故。3．對(duì)水利工程的危害泥石流對(duì)水利工程的危害主要是沖毀水電站、引水渠道及過(guò)溝建筑物，淤埋水電站尾水渠，并淤積水庫(kù)、磨蝕壩面等。4．對(duì)礦山的危害泥石流對(duì)礦山的危害主要是摧毀礦山及其設(shè)施，淤埋礦山坑道，傷害礦山工作人員，造成停工停產(chǎn)，甚至使礦山報(bào)廢。9.2

一般規(guī)定9.2

一般規(guī)定 泥石流作用強(qiáng)度，根據(jù)形成條件、作用性質(zhì)和對(duì)建筑物的破壞程度等因素按表規(guī)定分級(jí)。泥石流作用強(qiáng)度分級(jí)1≤

864c

kcN≤/

m39.3

泥石流防治原則9.3

泥石流防治原則 （1）泥石流防治應(yīng)貫徹以防為主，防、避、治相結(jié)合的方針，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件采取綜合防治措施。（2）位于泥石流多發(fā)區(qū)的城市，應(yīng)根據(jù)泥石流分布、形成特點(diǎn)和危害，突出重點(diǎn)，因地制宜，因害設(shè)防。（3）防治泥石流應(yīng)開(kāi)展山洪溝匯流區(qū)的水土保持，建立生物防護(hù)體系，改善自然環(huán)境。（4）新建城市或城區(qū)、城市居民區(qū)應(yīng)避開(kāi)泥石流發(fā)育區(qū)。（5）泥石流防治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)根據(jù)泥石流作用強(qiáng)度選定。泥石流防治應(yīng)以大中型泥石流為重點(diǎn)。泥石流防治應(yīng)進(jìn)行流域勘查，勘查重點(diǎn)是判定泥石流規(guī)模級(jí)別和確定設(shè)計(jì)參數(shù)。（6）泥石流流量計(jì)算宜采用配方法和形態(tài)調(diào)查法，兩種方法應(yīng)互相驗(yàn)證。也可采用地方經(jīng)驗(yàn)公式。（7）城市防治泥石流，應(yīng)根據(jù)泥石流特點(diǎn)和規(guī)模制訂防治規(guī)劃，建設(shè)工程體系、生物體系、預(yù)警預(yù)報(bào)體系相協(xié)調(diào)的綜合防治體系。（8）泥石流防治工程設(shè)計(jì)，應(yīng)預(yù)測(cè)可能發(fā)生的泥石流流量、流速及總量，沿途沉積過(guò)程，并研究沖擊力及摩擦力對(duì)建筑物的影響。（9）泥石流防治，應(yīng)根據(jù)泥石流特點(diǎn)和當(dāng)?shù)貤l件采用綜合治理措施。在泥石流上游宜采用生物措施和截流溝、小水庫(kù)調(diào)蓄徑流；泥沙補(bǔ)給區(qū)宜采用固沙措施；中下游宜采用攔截、停淤措施；通過(guò)市區(qū)段宜修建排導(dǎo)溝。（10）城市泥石流防治應(yīng)以預(yù)防為主，主要城區(qū)應(yīng)避開(kāi)嚴(yán)重的泥石流溝；對(duì)已發(fā)生泥石流的城區(qū)宜以攔為主，將泥石流攔截在流域內(nèi)，減少泥石流進(jìn)入城市，對(duì)于重點(diǎn)防護(hù)對(duì)象應(yīng)建設(shè)有效的預(yù)警預(yù)報(bào)體系。9.4

泥石流防治工程安全等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)9.4.1

泥石流災(zāi)害防治工程安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)泥石流災(zāi)害的受災(zāi)對(duì)象、死亡人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失、期望經(jīng)濟(jì)損失和防治工程投資等五個(gè)因素，可將泥石流災(zāi)害防治安全等級(jí)劃分為四個(gè)級(jí)別：泥石流災(zāi)害防治工程安全等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)地質(zhì)災(zāi)害防治工程安全等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)受災(zāi)對(duì)象省會(huì)級(jí)城市地、市級(jí)城市縣級(jí)城市鄉(xiāng)、鎮(zhèn)及重要居民點(diǎn)鐵道、國(guó)道、航道主干線及大型橋梁隧道鐵道、國(guó)道、航道及中型橋梁、隧道鐵道、省道及小型橋梁隧道、 鄉(xiāng)鎮(zhèn)間的道路橋梁大型的能源、水利、通信、郵電、礦山、國(guó)防工程等專(zhuān)項(xiàng)設(shè)施中型的能源、水利、通信、郵電、礦山、國(guó)防工程等專(zhuān)項(xiàng)設(shè)施小型的能源、水利、通訊、郵電、礦山、國(guó)防工程等專(zhuān)項(xiàng)設(shè)施鄉(xiāng)、鎮(zhèn)級(jí)能源、水利、通信、郵電、礦山等專(zhuān)項(xiàng)設(shè)施一級(jí)建筑物二級(jí)建筑物三級(jí)建筑物普通建筑物死亡人數(shù)＞1

000100～1

00010～100＜10直接經(jīng)濟(jì)損失/萬(wàn)元＞1

000500～1

000100～500＜100期望經(jīng)濟(jì)損失/（萬(wàn)元/年）＞1

000500～1

000100～500＜100防治工程投資/萬(wàn)元＞1

000500～1

000100～500＜1009.4.2

泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的確定，應(yīng)進(jìn)行充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，既要安全可靠，也要經(jīng)濟(jì)合理。應(yīng)使其整體穩(wěn)定性滿(mǎn)足抗滑（抗剪或抗剪斷）和抗傾覆安全系數(shù)的要求。泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)防治工程安全等級(jí)降雨強(qiáng)度攔擋壩抗滑安全系數(shù)攔擋壩抗傾覆安全系數(shù)基本荷載組合特殊荷載組合基本荷載組合特殊荷載組合一級(jí)100年一遇1.251.081.601.15二級(jí)50年一遇1.201.071.501.14三級(jí)30年一遇1.151.061.401.12四級(jí)10年一遇1.101.051.301.109.5

泥石流計(jì)算9.5

泥石流計(jì)算 □

作用于攔擋壩的基本荷載有：壩體自重、泥石流壓力、堆積物的土壓力、過(guò)壩泥石流的動(dòng)水壓力、水壓力、揚(yáng)壓力、沖擊力等。（1）壩體自重

取決于單寬壩體體積

和筑壩材料重度

，即：（2）泥石流豎向壓力包括土體重

和溢流重

。土體重是指攔擋壩溢流面以下垂直作用于壩體斜面上的泥石流體積重量，重度有差別的互層堆積物的

應(yīng)分層計(jì)算?！?/p>

溢流重是泥石流過(guò)壩時(shí)作用于壩體上的重量，按下式計(jì)算：（3）作用于攔擋壩近水面上的水平壓力有水石流體水平壓力

、泥石流體水平壓力

以及水平水壓力

。——設(shè)計(jì)溢流體厚度（m）；——設(shè)計(jì)溢流重度（kN/m3）。ds(1 )

；ys——浮砂重度：

ys

=ds——干砂重度；——水的重度；——孔隙率；——水石流體堆積厚度；ys——浮砂內(nèi)摩擦角?！嗍髦囟?；——泥石流體泥深；——泥石流體內(nèi)摩擦角（一般取值4

～10

）。9.5

泥石流計(jì)算 （4）過(guò)壩泥石流的動(dòng)水壓力為過(guò)壩泥石流水平作用在壩體上泥石流動(dòng)壓力：（5）作用在迎水面壩踵處的揚(yáng)壓力：——水體的重度；——水的深度?！嗍鞯钠骄魉伲╩/s）；——重力加速度，

=

9.8

m/

；——泥石流的重度?！獡P(yáng)壓力（kPa）；——壩上游水深（m）；——壩下游水深（m）；——壩底寬度（m）；——折減系數(shù)，可根據(jù)壩基滲透性參見(jiàn)有關(guān)規(guī)范而定。9.5

泥石流計(jì)算 （6）泥石流沖擊力計(jì)算。沖擊力

包括泥石流整體沖壓力

和泥石流中大塊石的沖擊力

。泥石流整體沖擊力：若受沖擊工程建筑物為墩、臺(tái)或柱時(shí)，泥石流大塊石沖擊力計(jì)算公式為若受沖擊建筑物為壩、閘或攔柵等，

按下式計(jì)算：——泥石流整體沖擊壓力（kPa）；——泥石流容重（kN/m3）；——泥石流流速（m/s）；——重力加速度（m/s2），

=9.8

m/

；——建筑物受力面與沖壓方向的夾角（

）；——建筑物形狀系數(shù)，圓形=

1.0，矩形

=

1.33，方形=

1.47?！髩K石沖擊力（kPa）；——構(gòu)件彈性模量（kPa）；——構(gòu)件截面中心軸的慣性摸量（m4）；——構(gòu)件長(zhǎng)度（m）；——石塊運(yùn)動(dòng)速度（m/s）；——塊石重量（kN）。9.5

泥石流計(jì)算 （7）荷載組合。對(duì)于稀性泥石流，作用于攔砂壩上的荷載組合應(yīng)考慮：（8）穩(wěn)定性驗(yàn)算。①

抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算。②

抗傾覆驗(yàn)算?！够踩禂?shù)，可根據(jù)防治工程安全等級(jí)及荷載組合取值；∑

——垂直方向作用力的總和（kN）；∑

——水平方向作用力的總和（kN）?！箖A覆安全系數(shù)，可根據(jù)防治工程安全等級(jí)及荷載組合取值；∑ ——抗傾力矩的總和（kN·m）；∑ ——傾覆力矩的總和（kN·m）。9.5

泥石流計(jì)算 ③

地基承載力滿(mǎn)足：④

壩身強(qiáng)度計(jì)算，可按結(jié)構(gòu)力學(xué)公式計(jì)算。（9）泥石流流速測(cè)算采用經(jīng)驗(yàn)公式。①

西南地區(qū)稀性泥石流流速測(cè)算可采用鐵二院推薦公式：——最大地基應(yīng)力（kN）；——最小地基應(yīng)力（kN/m2）；∑

——垂直力的總和（kN）；——壩底寬度（m）；——偏心矩；[

]——地基容許承載力?！嗍鲾嗝媪魉伲╩/s）?！嗍髁黧w水力半徑（m），可近似取泥位深度。——泥石流流面縱坡（‰）?！枇ο禂?shù)。其中

——泥石流容重；——水的容重；——固體物質(zhì)容重。9.5

泥石流計(jì)算 ②

西南地區(qū)黏性泥石流流速測(cè)算可采用成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所推薦公式：③

西北地區(qū)稀性泥石流流速測(cè)算可采用鐵一院（現(xiàn)名中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院有限公司）推薦的公式：④

西北地區(qū)黏性泥石流流速公式：推薦公式：——流速系數(shù)；——計(jì)算斷面的平均泥深（m）；——泥石流水力坡度（‰），可用溝床坡度代替?！獪洗膊诼氏禂?shù)。⑤

華北地區(qū)稀性泥石流流速測(cè)算可采用北京市政設(shè)計(jì)院——溝床外阻力系數(shù)。9.6

泥石流防治工程措施9.6.1

攔擋壩 泥石流攔擋壩的壩型和規(guī)模，應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件和泥石流的規(guī)模等因素經(jīng)綜合分析確定。攔擋壩應(yīng)能溢流，可選用重力壩、格柵壩等。攔擋壩壩址應(yīng)選擇在溝谷寬敞段下游卡口處，可單級(jí)或多級(jí)設(shè)置。多級(jí)壩壩間距可根據(jù)回淤坡度確定。攔擋壩的壩高和庫(kù)容應(yīng)根據(jù)以下不同情況分析確定：（1）以攔擋泥石流固體物質(zhì)為主的攔擋壩，對(duì)間歇性泥石流溝，其庫(kù)容不宜小于攔蓄一次泥石流固體物質(zhì)總量；對(duì)常發(fā)性泥石流溝，其庫(kù)容不得小于攔蓄一年泥石流固體物質(zhì)總量。（2）以依靠淤積增寬溝床、減緩溝岸沖刷為主的攔擋壩，壩高宜按淤積后的溝床寬度大于原溝床寬度的2倍確定。（3）以攔擋泥石流淤積物穩(wěn)固滑坡為主的攔擋壩，其壩高應(yīng)滿(mǎn)足攔擋的淤積物所產(chǎn)生的抗滑力大于滑坡的剩余下滑力。攔擋壩基礎(chǔ)埋深，應(yīng)根據(jù)地基土質(zhì)、泥石流性質(zhì)和規(guī)模以及土壤凍結(jié)深度等因素確定。攔擋壩的泄水口應(yīng)有較好的整體性和抗磨性，壩體應(yīng)設(shè)排水孔。攔擋壩穩(wěn)定計(jì)算，其計(jì)算工況和穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。攔擋壩下游應(yīng)設(shè)消能設(shè)施，可采用消力檻，消力檻高度應(yīng)高出溝床0.5～1.0

m，消力池長(zhǎng)度可取壩高的2～4倍。9.6.1

攔擋壩 □

攔擋含有較多大塊石的泥石流時(shí)，宜修建格柵壩。柵條間距：——柵條間的凈距離（m）；——計(jì)劃攔截的大石塊直徑（m）。停淤場(chǎng) 根據(jù)泥石流運(yùn)動(dòng)堆積特點(diǎn)，利用天然有利地形，將泥石流引入選定的寬闊灘地或跨流域低地，使其自然減速后淤積；或者修建攔蓄工程，迫使其停淤的工程設(shè)施。停淤場(chǎng)宜布置在坡度小、地面開(kāi)闊的溝口扇形地帶，并應(yīng)利用攔擋壩和導(dǎo)流堤引導(dǎo)泥石流在不同部位落淤。停淤場(chǎng)應(yīng)有較大的場(chǎng)地，使一次泥石流的淤積量不小于總量的50%，設(shè)計(jì)年限內(nèi)總預(yù)計(jì)高度不宜超過(guò)5～10

m。停淤場(chǎng)內(nèi)的攔擋壩和導(dǎo)流壩的布置，應(yīng)根據(jù)泥石流規(guī)模、地形等條件確定。停淤場(chǎng)攔擋壩的高度宜為1～3

m。壩體可直接利用泥石流沖擊物。對(duì)沖刷嚴(yán)重或受泥石流直接沖擊的壩，宜采用混凝土、漿砌石、鉛絲石籠護(hù)面。壩體應(yīng)設(shè)溢流口排泄泥水。為了增大停淤量，停淤場(chǎng)場(chǎng)地要開(kāi)闊，并且要有合適的縱向坡度。根據(jù)泥石流運(yùn)動(dòng)特征和地形條件，有時(shí)采用逐級(jí)加高的辦法進(jìn)行修建。停淤場(chǎng)一般施工容易，