虎洞鎮(zhèn)槽子拐溝泥黃土石流特征及防治措施研究

石磊

本文通過對虎洞鎮(zhèn)泥石流的發(fā)生情況的大量調(diào)查研究，研究其黃土泥石流的特征、認為黃土分布區(qū)域的泥石流的頻繁發(fā)生，主要是因為物源豐富，加之外部的地貌、降雨，溝道縱坡等因素所致，從而根據(jù)其特征采用攔擋加排導的綜合措施進行治理，達到治理災(zāi)害的效果，為其他工程措施提供借鑒作用。

一、泥石流形成條件

1、降水條件

該區(qū)多年平均降雨量434.9mm，年變率大，年最大降雨量812.9mm；年最小降雨量277.2mm。據(jù)前人研究，本區(qū)泥石流的成災(zāi)雨強分別為30mm/d、15mm/H和6m/H1/6。據(jù)環(huán)縣境內(nèi)各雨量站資料統(tǒng)計，本區(qū)內(nèi)日最大降雨量88.5mm，1小時最大降雨量51.7mm，半小時最大降雨量32.3mm，十分鐘最大降雨量22.4mm。其指標均超過其臨界值，可見具備泥石流形成的雨強條件。

2、地形條件

槽子拐溝流域平面形態(tài)呈“長條”型，南北長約800m，東西寬120～360m，流域面積0.19km2，發(fā)育兩條支溝，主溝長約400m。流域內(nèi)相對高差154m。溝道上游溝谷段較寬，谷底寬3～8m，呈“V”型；中、下游溝谷段谷底寬5～12m，谷型呈拓寬“U”。主溝溝床平均比降約52.2～180.1‰，其中上游段為169.8～180.1‰，中下游段為27.1～52.2‰溝谷兩側(cè)山坡坡度15～450.

3、固體物質(zhì)補給條件

固體松散物質(zhì)補給源主要有殘坡積松散物、重力堆積物和溝道堆積物三類。

1）殘坡積物

第四系馬蘭黃土廣布于溝壑區(qū)，面狀漫覆于下伏地層之上，厚度> 20m，容易被流水沖蝕進入溝道，轉(zhuǎn)化為泥石流的固體物質(zhì)。在暴雨條件下，這些松散物質(zhì)被面狀沖蝕匯入溝道，成為泥石流的主要物源之一。考慮坡面松散層厚度、密實固結(jié)程度、植被覆蓋程度等因素，經(jīng)實際估算，流域內(nèi)溝坡松散物質(zhì)儲量約11.01×l04m3。

2）滑坡、崩塌堆積物

泥石流堆積物流域內(nèi)有大小滑坡5處、崩塌2處，松散物體積達12.7×104m。。

3）溝道堆積物

槽子拐溝道上游、下游區(qū)域溝谷切割強烈，呈“V”型，深度1.0～3.Om，中游溝道切割不明顯。泥石流溝道物質(zhì)堆積厚度超過2.5m，體積約0.31×104ms（表3-3）。

4）虎洞槽子拐溝四溝流域松散固體物質(zhì)總量

槽子拐溝黃土泥石流溝松散固體物質(zhì)總量計算結(jié)果，流域內(nèi)松散固體物質(zhì)儲量為24.02×l04m3。其中流域內(nèi)可轉(zhuǎn)化為泥石流的固體物質(zhì)總量為10.61×104m3；

二、泥石流性質(zhì)、特征及形成機制

1、泥石流重度與性質(zhì)

經(jīng)野外采樣分析、體積比法和固體物質(zhì)儲量計算法分別計算，結(jié)合野外實際調(diào)查情況，確定：槽子拐溝泥石流重度為14.3kN/m3、瓦窯溝泥石流重度為14.7kN/m3、斜山梁溝泥石流重度為14.6kN/m3，評價虎洞鎮(zhèn)槽子拐溝黃土泥石流屬于稀性泥石流。

2、泥石流的特征

槽子拐溝溝流域固體松散物質(zhì)的分布規(guī)律，泥石流形成、運移、堆積特征，可將該區(qū)劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。各區(qū)面積大小、發(fā)育特征隨溝谷形態(tài)不同而異（表1）。

槽子拐溝形成區(qū)面積0_195km2，占流域面積的88.6%。兩岸谷坡坡度20～30°，匯流面積較大，產(chǎn)生泥石流的地形地貌條件和水動力條件優(yōu)越。區(qū)域植被發(fā)育，覆蓋率70%左右，固體松散物質(zhì)較少；山坡中下部殘坡積物松散物質(zhì)較豐富（面積0.075km2），坡面疏松，植被覆蓋率較上部低，坡面沖蝕強烈。流通區(qū)面積0.0087km2，長600m，溝道平均比降103‰，較形成區(qū)溝床比降明顯減緩。溝谷地形呈拓寬“V”型，寬15～30m，溝道順直，占流域總面積的2.4%。溝道較為順直，兩側(cè)坡度約15～30°

泥石流危害區(qū)主要是溝口堆積區(qū)，危害方式以沖毀、淤埋及沖刷為主。

虎洞鎮(zhèn)槽子拐溝泥石流仍處于不斷發(fā)展之中，溝內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件特別是泥石流松散物質(zhì)的補給物質(zhì)儲備豐富，加之兩岸黃土崩塌、滑坡發(fā)育，其規(guī)模和活動性將進一步增強。

3、泥石流形成機制

根據(jù)調(diào)查，虎洞鎮(zhèn)槽子拐溝四溝泥石流形成以沖蝕匯流和主溝沖蝕為主。由于集水面積大，并迅速形成坡面徑流，直接啟動、沖蝕流域內(nèi)植被覆蓋條件較差的殘坡積層，特別是陡坡段大量細粒物質(zhì)迅速匯入溝內(nèi)，即含沙量在源頭大幅增高，沿流通通道剝蝕兩側(cè)堆積物，能量逐漸增大，至流域中游基本形成泥石流，其后隨流通通道剖面形態(tài)不同，泥石流或沖或淤，能量隨之增減，但泥石流性質(zhì)未發(fā)生顯著的變化。

三、治理方案

由于本次為泥石流治理工程前期，在此對本治理方案做簡要的分析和對比。需要說明的是本次治理區(qū)域為虎洞鎮(zhèn)，不涉及搬遷相關(guān)事宜，治理方案分析時對搬遷避讓方案不作考慮，主要采用攔排結(jié)合、加強排導方案

全面虎洞鎮(zhèn)槽子拐溝泥石流發(fā)育特征及危害程度的基礎(chǔ)上，從泥石流形成源頭及松散固體物質(zhì)補給來源人手，在主溝內(nèi)修建攔擋壩，固定與抬高侵蝕基準面，防止溝床下切，攔蓄泥石流固體物質(zhì)，抬高溝床，減少輸入漳河的泥沙量，降低排導溝的排泄壓力和溝內(nèi)泥沙淤積量。在堆積區(qū)修建排導溝，將泥石流順暢導流至馬坊川河，減輕鄉(xiāng)鎮(zhèn)防洪壓力，保槽子拐溝溝口虎洞鎮(zhèn)居民的安全。