四川雅礱江某泥石流溝基本特征及防治措施

楊延昭

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300142)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并歸納出泥石流的發(fā)育特征工作的開展對(duì)后期泥石流動(dòng)力學(xué)計(jì)算起著重要的指導(dǎo)作用，也是泥石流勘查及設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)主要應(yīng)對(duì)泥石流各區(qū)發(fā)育特征，特別是應(yīng)對(duì)泥石流的三大形成條件(地形、物源及降雨)進(jìn)行詳盡描述。目前，治理泥石流的工程措施主要為“固源”“攔擋”“排導(dǎo)”“防護(hù)”等幾種，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合不同的泥石流溝的自身特點(diǎn)，通過(guò)方案比選以給出最佳方案。論文研究成果對(duì)類似泥石流的勘查及設(shè)計(jì)具有重要的借鑒意義。

1 泥石流溝基本特征

該溝整個(gè)流域面積170．062 km2，主溝縱長(zhǎng)為26．12 km，縱坡坡降為97．06‰，屬高山區(qū)溝谷型泥石流。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查，溝谷切割較深，且有多條支溝。據(jù)分析，早期該溝時(shí)常有泥石流發(fā)生，松散物源絕大部分來(lái)自各支溝流域內(nèi)的崩坡積(局部滑坡堆積)和坡殘積堆積，尤其是附近公路的修建所產(chǎn)生的大量棄碴是泥石流頻發(fā)的重要原因。

1．1 泥石流形成區(qū)特征

1．1．1 匯水地形

從地形特征上看，溝源區(qū)呈典型的高山環(huán)抱山間盆地，呈“撮箕型”或“漏斗狀”，“U型谷”谷段坡度多在30°～50°，總體上構(gòu)成良好的地表匯水條件，其匯水面積為147．889 km2，匯水面積占整個(gè)流域面積的86．96%，因此完全滿足泥石流形成所需的地形條件。

1．1．2 泥石流物源

上游區(qū)松散物源主要為早期泥石流堆積、坡殘積和溝源崩塌堆積碎石土，這些物質(zhì)一般表現(xiàn)為固結(jié)好、密實(shí)程度高等性狀，穩(wěn)定性較好，且總體方量占整個(gè)流域的比例較小，一般情況下不易構(gòu)成泥石流物源;下游區(qū)松散物源主要為近期泥石流堆積、電站導(dǎo)流明渠和公路修建形成的棄碴及不穩(wěn)定路塹邊坡坍滑、坡殘積以及溝源附近崩塌堆積碎石土，這些物質(zhì)表現(xiàn)為固結(jié)差、密實(shí)程度低、無(wú)膠結(jié)等性狀，因而穩(wěn)定性也較差，且總體方量占整個(gè)流域的比例大，是構(gòu)成近期泥石流頻發(fā)的主要物源。

1．1．3 降雨條件

流域地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶，屬中高山亞熱帶季風(fēng)氣候，全年平均降水量1 000．4 mm，每年5月～10月為降雨汛期且多為暴雨，總降雨量約占全年的90%以上，歷史資料顯示，極端氣候下日最大降雨量達(dá)135．7 mm。

1．2 泥石流流通區(qū)特征

流通區(qū)總體形態(tài)為溝谷“寬—窄”交替為主，地形上表現(xiàn)為“V型谷”和“U型谷”相間出現(xiàn)。其中，“V型谷”寬度在30 m～50 m左右，主要分布于溝口和流域中部，“U型谷”谷寬多在80 m～120 m，主要分布在流域中下部和溝源段。整體上，不管是“V型谷”還是“U型谷”，溝道均較為順直通暢且粗糙不平，跌水較少。

1．3 泥石流堆積區(qū)特征

堆積區(qū)總體呈扇狀，長(zhǎng)約1．0 km，堆積扇前緣寬近1 000 m，堆積物厚度4m～8m，個(gè)別地段堆積物厚度可達(dá)10m。顆粒總體特征以碎、塊、漂石和砂礫石堆積為主，碎、塊石所占比例可達(dá)80%～90%。物質(zhì)成分以砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r及玄武巖等碎塊石為主。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)顆分試驗(yàn)結(jié)果，顆粒粒徑變化范圍大，最大直徑約1．2 m～2 m的漂礫，小到粘粒(但含量極少)，但未見粘稠漿體的堆積特征。

2 泥石流防治工程措施建議

參考相關(guān)文獻(xiàn)［3］［4］并結(jié)合工程實(shí)踐，一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)泥石流的防治措施主要?dú)w結(jié)為三大類:1)工程措施:包括溝谷流域物源區(qū)的固源工程(如擋土墻、抗滑樁等)、流域中上游的攔擋工程(如攔碴壩)、流域中下游的排導(dǎo)工程(如排導(dǎo)槽、導(dǎo)流堤等);2)生物措施:在斜坡地帶進(jìn)行培育草種、植樹造林等防止水土流失，以減少泥石流物源;3)綜合整治措施:即采取上述工程措施和生物措施中某幾種措施綜合治理，以達(dá)到整治泥石流的目的。

方案1:“溝槽排導(dǎo)”方案:充分利用原泥石流的自然溝道，在堵塞峽口以下溝道處采用“U型”排導(dǎo)槽，結(jié)合溝道兩側(cè)矩形斷面，并保證在溝道斷面與超高安全的前提下封頂以涵洞方式通過(guò)。其優(yōu)點(diǎn)在于:1)利用原有溝道，順應(yīng)泥石流流向，不改變泥石流走向，技術(shù)上最為合理，也是目前泥石流工程治理最常用和較為成熟的處理措施;2)施工難度小，實(shí)際工作量相對(duì)較小;3)既排導(dǎo)了泥石流對(duì)擬建堆碴場(chǎng)地的淤埋、掏刷影響，又可使堆碴場(chǎng)地得到合理使用。缺點(diǎn)在于:1)受溝口地形條件所限，排導(dǎo)槽縱坡坡降受到限制，不能到達(dá)更高的坡降值(如達(dá)到10%)，在一定程度上影響泥石流快速排放效果，可能會(huì)構(gòu)成局部淤積;2)由于溝槽排導(dǎo)利用現(xiàn)有河道，占用了部分?jǐn)M建堆碴場(chǎng)地，使堆碴量減小;3)對(duì)溝底及護(hù)岸擋墻墻基要求較高。

方案2:“格柵壩+攔擋壩+隧洞排導(dǎo)”方案:在堵塞峽口處設(shè)置70 m高攔擋壩一座，同時(shí)在溝床中段兩處各設(shè)30 m高的格柵壩一座，在上述工程基礎(chǔ)上，在峽口攔擋壩以上左岸一定部位擬建排導(dǎo)隧洞。其優(yōu)點(diǎn)在于:1)通過(guò)兩級(jí)格柵壩和一級(jí)攔擋壩，總計(jì)可攔擋約250萬(wàn)m3，可堆積按5年一遇泥石流規(guī)模共10次左右，同時(shí)考慮到三級(jí)攔擋(格柵)壩修建后，庫(kù)內(nèi)堆積體經(jīng)淤積可壓固坡腳，減緩溝床縱坡，防止溝床的掏刷，以及溝源植被的恢復(fù)等作用;2)通過(guò)該綜合工程處理措施，可使溝口直接作為堆碴場(chǎng)，可堆填大量棄碴。缺點(diǎn)在于:1)在國(guó)內(nèi)相關(guān)泥石流工程處理措施中，從未見過(guò)使用隧洞排導(dǎo)，采用該方案存在極大風(fēng)險(xiǎn);2)受溝口地形條件所限，隧洞排導(dǎo)縱坡坡降受到很大限制，在隧洞進(jìn)、出口位置上很難滿足達(dá)到至少大于10%的坡降值;3)工程量巨大，工程造價(jià)明顯偏大;4)盡管三級(jí)攔截壩可攔截大量大漂石，但其隱患也很明顯，因?yàn)橐坏┠骋患?jí)攔截壩因堆積物源太多，而承受不了發(fā)生潰壩，就會(huì)引發(fā)更大規(guī)模的泥石流。

綜合上述分析與比較，無(wú)論從技術(shù)可行性，還是從經(jīng)濟(jì)合理性上看，顯然“溝槽排導(dǎo)”方案(方案1)要明顯優(yōu)于“格柵壩+攔擋壩+隧洞排導(dǎo)”方案(方案2)，建議設(shè)計(jì)上采用方案1對(duì)該泥石流溝進(jìn)行工程處理，同時(shí)在溝域內(nèi)繼續(xù)實(shí)施土地整治工程，防止水土流失。

3 結(jié)語(yǔ)

1)泥石流溝屬高山區(qū)溝谷型泥石流，由于近年來(lái)溝域內(nèi)修建電站及公路而進(jìn)行的大量邊坡開挖，而形成了極為豐富的松散物源，在降雨條件下易爆發(fā)泥石流。2)整個(gè)流域面積170．062 km2，主溝縱長(zhǎng)為26．12 km，縱坡坡降為97．06‰，整個(gè)流域松散物源總量預(yù)計(jì)4 934．65萬(wàn)m3，溝道整體較為順直，從溝口至溝源，河道寬度變化為“窄—寬—窄—寬”的特點(diǎn)(以“V”型和“U”型溝谷相間為主)，切割深度則呈“深—淺—深—淺”的變化特點(diǎn)。3)通過(guò)方案比選，建議采用“溝槽排導(dǎo)”方案(方案1)，同時(shí)在溝域內(nèi)繼續(xù)實(shí)施土地整治工程(退耕還林)，并采用生物措施(植物護(hù)坡等)綜合治理。

［1］陳洪凱，唐紅梅．公路泥石流研究及治理［M］．北京:人民交通出版社，2004．

［2］唐 川，李為樂(lè)，丁 軍，等．汶川震區(qū)映秀鎮(zhèn)“8·14”特大泥石流災(zāi)害調(diào)查［J］．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，36(1):172-180．

［3］沈壽長(zhǎng)，譚炳炎．泥石流防治理論與實(shí)踐［M］．成都:西南交通大學(xué)出版社，1991．

［4］崔 鵬，莊建琦，陳興長(zhǎng)，等．汶川地震區(qū)震后泥石流活動(dòng)特征與防治對(duì)策［J］．四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版)，2010，42(5):10-19．

［5］崔 鵬，楊 坤，陳 杰．前期降雨對(duì)泥石流形成的貢獻(xiàn)——以蔣家溝泥石流形成為例［J］．中國(guó)水土保持科學(xué)，2003，1(1):11-15．

［6］康志成，李焯芬，馬藹乃，等．中國(guó)泥石流研究［M］．北京:科學(xué)出版社，2004．