(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210721959.9 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 成都理工大 学 地址 610059 四川省成 都市成华区二仙桥 东三路1号 申请人 华能西藏 雅鲁藏布江水电开发投资 有限公司 (72)发明人 王东坡　赵军　范宣梅　李超毅　 杜三林　郭劲松　 (74)专利代理 机构 成都赛恩斯知识产权代理事 务所(普通 合伙) 51212 专利代理师 张帆　张端阳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01)G06F 17/18(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 缝隙弧形坝 泥石流相对流速系数、 冲击力测 算方法、 应用 (57)摘要 本发明公开缝隙弧形坝泥石流相对流速系 数、 冲击力测算方法、 应用。 针对现有弧形拦挡坝 的实体坝固有缺陷， 本发明首先提供一种缝隙弧 形拦挡坝。 为解决缝隙弧形拦挡坝的设计问题， 本发明定义了缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速 系数， 表征泥石流坝后与坝前流速比值。 该系数 的测算方法是利用现场调查获取的开口宽度、 泥 石流中值粒径、 坝宽等参数， 分两种情形测算该 系数。 本发 明还提供缝隙弧形拦挡坝泥石流最大 冲击力测算方法， 是利用现场调查获取的弗洛德 数、 泥石流密度、 泥石流沟道倾角、 坝前流深等参 数， 依式计算确定。 解决单个开口缝隙弧形拦挡 坝或多开口缝隙弧形拦挡坝的每个开口单元泥 石流最大冲击力的测算问题。 本发 明能够指导缝 隙弧形拦挡坝设计 。 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 CN 115130296 A 2022.09.30 CN 115130296 A 1.缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速系数测算方法， 其特征在于： 现场调查获取基本数 据， 再依式1测算缝隙弧形拦挡坝泥 石流相对流速系数， 式中， λ—缝隙弧形拦挡坝泥 石流相对流速系数， B—缝隙弧形拦挡坝相对开口宽度， 基本数据确定， d50—泥石流中值粒径， 单位m， 基本数据确定， B0—坝宽， 单位m， 基本数据确定 。 2.权利要求1所述缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速系数测算方法在缝隙弧形拦挡坝泥 石流过坝运动特 征指标测量中的应用。 3.权利要求1所述缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速系数测算方法在缝隙弧形拦挡坝设 计中的应用。 4.利用权利要求1所述缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速系数测算方法实现的缝隙弧形 拦挡坝泥石流最大冲击力测算方法， 其特征在于： 适用于单个开口且弧形半径R＝2h0～3h0 的缝隙弧形拦挡坝， h0是坝前1m处泥石流流深； 现场调查获取基本数据， 再依式2测算过坝 泥石流最大冲击力fmax， 式中， fmax—缝隙弧形拦挡坝过坝泥 石流最大冲击力， Fr—弗洛德数， 基本数据确定， ρ —泥石流密度， 单位 kg/m3， 基本数据确定， g—重力加速度常数， 单位m/s2， α —泥石流沟道倾角， 单位 °， 基本数据确定 h0—泥石流坝前流深， 单位m， 基本数据确定 。 5.根据权利要求4所述的泥石流最大冲击力测算方法， 其特征在于： 适用于多个开口且 开口规格相同且排列均匀的缝隙弧形拦挡坝， fmax是每个开口单元的过坝泥石流最大冲击 力。 6.权利要求4或5所述的缝隙弧形拦挡坝过坝泥石流最大冲击力测算方法在缝隙弧形 拦挡坝强度设计中的应用。 7.根据权利要求6所述的应用， 其特征在于： 是缝隙弧形拦挡坝强度设计和/或结构设 计。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115130296 A 2缝隙弧形坝泥石流相对流速系数、 冲击力测算方 法、 应用 技术领域 [0001]本发明涉及工程测算方法， 特别是涉及一种测量缝隙弧形拦挡坝的泥石流过坝运 动特征参数的方法， 属于山 地灾害防治、 工程测量、 工程构筑体设计领域。 背景技术 [0002]拦挡坝是最重要的泥石流防治工程手段， 也是人们为治理山地灾害环境使用历史 最悠久的防治工程手段。 在长期工程实践中， 泥石流拦挡坝从早期传统闭口实体拦挡坝发 展演变为透过型拦挡坝。 后者能够更好地满足泥石流拦挡坝拦蓄泥石、 抬高沟床侵 蚀基准、 回淤减缓局部沟床纵坡的设计建造目标， 以及进一步达到抑制泥石流形成或减小泥石流暴 发频率与规模等环 境治理目标。 透过型拦挡坝根据透水开口结构不同， 可划分为不同类型。 缝隙坝是一种在坝身中下部开设一个或几个竖向条形开口的透过型拦挡坝。 无论是闭口实 体拦挡坝， 还是形式多样的透过型拦挡坝， 共同的特点 都是拦挡坝迎冲面设计为竖向结构， 即均属于“竖向拦挡坝 ”。 竖向拦挡坝在遭遇泥石流冲击的过程中， 坝基位置处承受了较大 冲击力， 极易引起该位置出现应力集中而导 致局部冲击破坏。 [0003]现有技术(王东坡等， 泥石流冲击弧形拦挡坝动力响应研究， 《岩土力学》 ， 2020年 12月)公开了一种弧形拦挡坝方案， 是将竖向拦挡坝的坝基结构优化为弧形。 该优化一方面 增强坝基位置处的局部强度， 另一方面通过坝基弧面引导泥石流动能转化为势能与摩擦 热 能， 达到削减泥石流对坝冲击能量的目的， 最终实现减少拦挡坝失效风险以及有效防止泥 石流致灾的防治目标。 该文献同时基于动量及能量守恒开展泥石流冲击弧形拦挡坝理论计 算研究， 提供了泥 石流对弧形拦挡坝的冲击力测算方法。 [0004]上述弧形拦挡坝实质是一种 实体坝。 尽管在抗冲击 的安全性能方面有改进， 但依 然保留实体坝的固有缺点。 例如， 实体坝只具有对泥石流拦截作用， 无法对泥石流进行调 控， 导致在实际运行 过程中存在易 淤满， 对后续泥 石流失去拦挡作用一系列问题。 发明内容 [0005]本发明的目的就是针对现有技术的不足， 将现有弧形拦挡坝与缝隙坝结合的基础 上提供一种新的泥石流拦挡坝方案， 并进一步提供该新拦挡坝设计中重要设计参数的测算 方法。 [0006]为实现上述目的， 本发明首先提供一种缝隙弧形拦挡坝。 缝隙弧形拦挡坝是一种 透过性拦挡坝， 结合缝隙坝与弧形坝的特征： (1)坝基迎流面(即泥石流冲击面下部)设计为 弧形(弧形半径R)， 发挥现有弧形拦挡坝强基消能等技术优势； (2)坝身中下部开设一个或 几个竖向条 形开口， 发挥缝隙坝拦蓄泥 石透水减压等 技术优势。 [0007]本发明进一步提供缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速系数测算的技术方案， 具体如 下： [0008]一种缝隙弧形拦挡坝泥石流相对流速系数测算方法， 其特征在于： 现场调查获取 基本数据， 再依式1测算缝隙弧形拦挡坝泥 石流相对流速系数，说　明　书 1/6 页 3 CN 115130296 A 3