(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 20221081270 5.8 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 马耀先　曲宏略　张哲　朱梦佳　 董望旺　 (74)专利代理 机构 嘉兴倍创专利代理事务所 (普通合伙) 33395 专利代理师 周闯 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 针对沿河堆放渣场 的梳子状泥石流防治系 统及计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种针对沿河堆放渣场 的梳 子状泥石流防治系统及计算方法， 本发明中的系 统通过在泥石流沟道中且位于弃渣体上游设置 包括拦挡坝和格栅骨架拦挡结构， 在拦挡坝底部 设置渣底 排水管的进水端， 格栅骨架的一端 连接 拦挡坝， 另 一端埋入土层中， 再通过设置渣底排 水管贯穿整个弃渣体， 并在渣底 排水管的泄水段 临河侧设置若干呈梳状排列的引水管， 在泥石流 发生时， 泥石流中的块石能被格栅骨架拦截， 泥 石流中水则穿过格栅骨架流入渣底 排水管， 并通 过引水管排入至水河道中， 实现了泥石流水石分 离的有益效果， 削弱了泥石流的携带扩散能力， 降低了泥石流的冲击破坏力， 而本发 明中的计算 方法能起到帮助节约系统的工程投资和辅助防 治泥石流的有益效果。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115081085 A 2022.09.20 CN 115081085 A 1.一种针对沿河堆放渣场的梳子状泥石流防治计算方法， 其特征在于， 该方法基于一 种针对沿河堆放渣场的梳子状防治系统， 该系统包括弃渣体、 拦挡结构、 渣底 排水管及引水 管； 所述拦挡 结构设置在泥石流沟道中且位于所述弃渣体上游， 所述拦挡 结构包括拦挡坝 和格栅骨架， 所述拦挡坝底部 设置所述渣底排水管的进 水端， 所述格栅骨架 倾斜设置， 所述 格栅骨架的一端连接所述拦挡坝， 另一端埋入土层中， 所述格栅骨架和所述拦挡坝围成的 空间连通所述渣底排水管 的进水端； 所述渣底排水管贯穿整个所述弃渣体， 所述渣底排水 管分为A段和B段， 所述A段为汇水段， 所述B段为泄水段； 所述渣底排水管的B段临河侧连接 若干所述引水 管， 所述引水 管呈梳子状排列； 该方法包括如下步骤： S10、 根据工程 规模确定弃渣量， 确定所述弃渣体的位置； S20、 根据 先前泥石流经验数据或降雨量数据计算泥石流流量， 确定流过泥石流沟道的 泥石流径流的水面高度； S30、 根据泥石流径流的水面高程确定所述拦挡坝的高程， 所述拦挡坝顶部高程超过泥 石流径流的水面高程3 m以上， 实测所述渣底 排水管的A段与B段 交界处的所述渣底排水管部 分的高程HA， 以及所述渣底排水 管在B段下游的末端高程HB； S40、 建立基于所述渣底排水管直径、 所述渣底排水管糙率、 单位长度所述引水管泄水 流量和所述渣底排水 管的B段的长度计算模型， 具体如下： 所述渣底排水 管断面的面积E为： E＝ πA2/4； 所述渣底排水 管湿周k为： k＝ πA； 水力半径F为： F＝C/k＝A/4； 上式中， A为所述渣底排水 管的直径； E为所述渣底排水 管断面面积； 选择适用于管道的谢才公式： Q＝Ev； 其中， Q为水流流经所述渣底排水管的流量； v为水流流经所述渣底排水管的流速； g为 重力加速度； y为流量系数； λ为 沿程阻力系数； C为谢才系数， 谢才系数依据管道 流采用如下 公式： C＝n‑1F1/6； 式中， n为所述渣底排水 管糙率， 取0.014； F为水力半径； 由于所述弃渣体纵向覆盖范围在100m以上， 则忽略局部水头损失与流速水头损失， 水 流流经所述渣底排水 管水头损失为： 令流量模数为：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115081085 A 2式中， L为流经的所述渣底排水管的长度； hf为水流流经L长的所述渣底排水管的水头损 失； 定义泥石流发生时拦挡坝 处水面高程为H0， 所述渣底排水管的A段与B段交界处的所述 渣底排水管的高程为HA， 所述渣底排 水管在B段下游末端的高程为HB， 所述渣底排 水管A段的 长度LA， 所述渣底排水管的B段的长度LB， 以及距离所述渣底排水管的A段与B段交界处距离 为z的点为Z点； 根据伯努利方程可 得出， 水流流到所述渣底排水 管的A段与B段交界处的等效高程H1为： 在距离所述渣底排水 管的A段与B段交界处距离为z的Z点断面处的流 量Qz为： QZ＝QB+(LB‑x)q； 式中， q为单位长度所述引水管的泄水流量， 数值可以由实验测的； QB为所述渣底排水管 B段下游末端的排水流 量， 极限情况 下可以取0； 由于流量在所述渣底排水管的B段流动中处于不断变化的状态， 水流属于变量流且是 非均匀流， 但是在微小流段dz内， 按照流量不变并且作为均匀流考虑， 构建出在dz流段内的 沿程水头损失hfB的微积分模型为： 将微小流段的水头损失hfB对渣底排水管的B段进行积分， 得到水流在所述渣底排水管 的B段的沿程水头损失hfB为： 普通情况下， 当所述渣底排水管中的水未全部通过所述引水管排入河道时， 有一部分 水流通过所述渣底排水管的末端流出时， 即QB≠0， 创立基于渣底排水管直径、 渣底排水管 糙率， 单位长度引水 管的泄水流 量q和渣底排水 管B段长度LB的设计计算模型为： 极限情况下， 当所述渣底排水管中的水全部通过引水管排入河道时， 即QB＝0， 创立基于 所述渣底排水管直径、 所述渣底排水管糙率， 单位长度所述引水管的泄水流量q和所述渣底权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115081085 A 3