吉林省四平村泥石流易發程度評價與防治設計

于成龍

（中國建筑材料工業地質勘查中心吉林總隊，吉林 長春 130033）

1 引言

泥石流易發程度評價是泥石流災害綜合評價中的重要組成部分。本文在進行成因分析的基礎上，采用數量化評分法和經驗公式法，對吉林省四平村泥石流易發程度進行了綜合分析評價，并在此基礎上，進行了泥石流地質災害防治工程設計。

評價區位于吉林省白山市江源區灣溝鎮四平村。2010年7月30日20時至7月31日8時，四平村出現特大暴雨，形成泥石流地質災害，造成10hm2的耕地絕收，近30hm2的耕地不同程度的減產；數千立方米泥石流淤積物堆積道路之上，阻礙交通；7間房屋遭到不同程度的沖擊、損壞，受災人數12人。因此，對四平村泥石流地質災害的成因進行分析，對其易發程度進行評價，并提出針對性的防治工程設計有著重大的現實意義。

2 評價區地質環境條件

評價區屬北溫帶大陸性季風氣候，歷年平均氣溫4.6℃、最高年份為5.5℃、最低年份為3.3℃。最大凍結深度1.5m，最大積雪厚度120mm。多年平均降雨量883.4mm、最大年降雨量1 376.0 mm、最大日降雨量150.4mm、最大小時降雨量50.4mm、最大10分鐘降雨量19.7mm。

評價區及周圍總體地勢為北高南低，地貌按成因劃分為構造剝蝕低山和河流侵蝕堆積階地。低山位于區域北部，海拔730～1 072m，山坡坡度一般為15～40°，溝壑發育，地形切割深度較大，一般在20～50m；階地位于區域南部，海拔多在700～730m，寬度250～400m，分布于湯河及其支流兩側。

3 泥石流成因分析

四平村泥石流地質災害發育在四平村北部的三處溝谷內，分別為位于西部的W溝、中部的C溝和東部的E溝?？倕R水區面積約0.67km2，三條泥石流溝均為北南流向，溝口及堆積區均位于四平村北部，流域地形見下頁圖。

流域地形圖

3.1 地形地貌條件

W溝長約1 110m、C溝長約545m、E溝長約335m，匯水區內海拔最高值為1 072m，最低值為730m，相對高差342m，溝谷縱坡降約26.54%。上游坡度較陡，溝谷縱向順直，大部分溝段的溝床及山坡基巖裸露，對泥石流加速作用較顯著。溝谷上游坡陡，暴雨易于匯集；中段狹長，兩側山坡坡度較大；下游及溝口地勢較為開闊、坡度平緩，具有較典型的形成區、流通區及堆積區特征。

3.2 固體物質條件

由于大量毀林開荒活動，在降水作用下，使得失去植被保護、水土保持能力下降的土壤被雨水侵蝕，造成水土流失。與此同時，裸露的巖石受到了長期風化剝蝕，地表水易于滲入，風化巖土體以坡面侵蝕方式為泥石流形成提供了大量的固體物質。在水流反復沖刷與侵蝕作用下，時有小規模崩塌、滑坡地質災害發生，為泥石流不斷提供新的物源。根據現場勘測資料，四平村泥石流溝谷松散堆積層平均厚度約為1.0m，通過計算，松散固體物源儲量約為5.12×104m3。

3.3 水動力條件

評價區平均年降雨量883.4mm、最大年降雨量1 376.0mm、最大日降雨量150.4mm、最大小時降雨量50.4mm、最大10分鐘降雨量19.7mm，為泥石流發生提供了必備的水動力條件。

4 泥石流易發程度評價

本文在實地勘測基礎上，運用泥石流易發程度數量化評分法和經驗公式法對四平村泥石流的易發程度進行綜合分析評價。

4.1 數量化評分法

經過實地勘測，根據DZ/T0220－2006《泥石流地質災害防治工程勘查規范》中泥石流溝易發程度數量化評分表，并結合現場情況對泥石流各影響因素進行逐一調查、判定打分[1-4]，打分結果詳見表1。

由表1可知，三條泥石流溝數量化標準得分分別為99、92和87分，根據泥石流溝易發程度綜合評分(表2)，均屬中等易發泥石流溝。

表1 泥石流溝易發程度數量化評分

表2 泥石流溝易發程度綜合評分

4.2 經驗公式法

本文采用的經驗公式指暴雨泥石流發生與否的綜合判別式[5]。

暴雨泥石流發生與否的綜合判別式為：

式中：Y——泥石流發生的綜合判別指標；

R——降雨條件函數；

K——有前期降雨的修正系數，K≥1；

M——流域環境動態函數，單因素量化值詳見表3；

H24——最大24小時或日降雨量(mm)；

H1——最大小時降雨量(mm)；

H1/6——最大10分鐘降雨量(mm)；

H24(D)——可能發生泥石流的24小時或日降雨量界限值(mm)；

H1(D)——可能發生泥石流的1小時降雨量界限值(mm)；

H1/6(D)——可能發生泥石流的10分鐘降雨量界限值(mm)；

Ki——易發因素動態統計權重；

Ni——易發因素數量化評分值。

當Y ＞35時，發生泥石流的機率約為85%；當Y＜25時，不發生泥石流的機率約為83%；當Y=25～35時，即介于泥石流可能發生與不發生之間，發生的機率約為64%。

表3 流域環境動態因素量化表

H24(D)、H1(D)、H1/6(D)按地區限雨量值分別取值為60、20、10；根據搜集的資料H24、H1、H1/6分別取150.4、50.4、19.7。

根據上述公式，分別計算三條泥石流溝的R和M值，代人(1)式，得出YW=70.11、YC=62.48、YE=58.21，其數值均＞35。計算結果表明，當降雨量H24、H1、H1/6值分別≥150.4、50.4、19.7時，三條泥石流溝發生泥石流的機率約為85%，再次發生泥石流的可能性均較大。

5 防治工程設計

5.1 防治措施與防治工程的選擇

結合評價區地質環境條件以及當地的技術經濟等各種條件，優先采用技術可靠、施工簡便、資金投入少的防治方法，在消除地質災害隱患的前提下，結合土地利用和環境恢復，對評價區進行防治。

本次泥石流地質災害防治工程考慮在泥石流的形成區、流通區、堆積區內，分別采取相應的清淤、疏通、攔擋和排導的綜合防治方案。

5.2 清淤工程

四平村泥石流溝內淤積大量淤泥、砂、碎石，為避免形成泥石流物源，確保谷坊工程、排導槽工程及擋土墻的施工安全與使用安全，設計首先進行淤積物清理工程，采取即挖即運的方式清除。

W溝長度為1 110m，寬度為1.8～13.5m，清淤量為1 167m3；C溝長度為545m，寬度為2.5～15.0m，清淤量為954m3；E溝長度為335m，寬度為2.5～5.0m，清淤量為469m3?？偳逵倭抗灿? 590m3。

5.3 谷坊工程

修筑埋石砼谷坊，對泥石流地質災害進行主動攔擋。谷坊位置考慮選擇在口狹肚闊、壩肩高度足夠、上游溝段平緩、地基堅固的部位以及在支溝匯口和彎道的下游，跌坎的上游位置?；A深度考慮滿足穩定性要求，兩岸坡結合部開挖1m以上基槽，確保壩體與岸坡的結合。泄水孔角度≥5%。上下左右交錯設置，成“品”字形分布。下游設置護坦及消力池防沖刷工程，消力池尾部設消力坎，使其產生水躍。

谷坊共修建18座，W溝5座，C溝7座，E溝6座，總長度246m，采用埋石混凝土結構澆筑，總砌筑量為5 120m3。

5.4 排導槽工程

W溝排導槽長度372m，寬3.5m，內寬2.7m，內高1.5m，厚0.4m，截面為倒梯形，截面積2.28m2，采用M10漿砌石砌筑，砌筑量848m3。

C溝與E溝自最下游第一座谷坊開始修筑排導槽，沿村路北側匯至村東地勢最低處，再排至路南河流內。村路邊排導槽長度660m，寬1.5m，內寬1.1m，內高1m，厚0.2m，截面積0.6m2，采用M10漿砌石砌筑，砌筑量共396m3；排導槽與C溝、E溝內最下游谷坊消力池連接處增至與消力池同寬，連接長度共56m，平均內寬6m，內高1m，厚0.5m，平均截面積4.21m2，采用M10漿砌石砌筑，砌筑量共236m3。

排導槽每10m設置一道伸縮縫，縫寬20～30mm，伸縮縫用瀝青麻絮或其他防水材料進行填充。

5.5 擋土墻工程

在W溝中游凹岸位置土體滑塌區域設立擋土墻，防止坡體進一步受到沖刷侵蝕。擋土墻布置長度70m，墻身頂寬1m，底寬2m，高3.5m，基礎深2m，寬2.5m。均采用埋石混凝土砌筑。擋墻截面積為10.25m2，砌筑量共718m3。

墻后設置30cm碎石反濾層，墻身布置Φ10PVC排水管，水平間距1m，垂直間距0.5m，呈外10°傾斜，上下左右呈梅花型交錯排列?；A底鋪設20cm素混凝土墊層。擋土墻每隔10m設一道伸縮縫，縫寬20～30mm，縫內填塞瀝青麻筋或瀝青木板等材料。

6 結語

(1) 地形地貌條件是四平村泥石流發生的基礎條件；暴雨條件是泥石流發生的激發條件；而近些年對四平村泥石流溝谷流域中樹木進行大量砍伐、開荒耕地等破壞流域植被的人類工程活動則是泥石流發生的主要影響因素。

(2) 根據數量化評分法，四平村三條泥石流溝數量化標準得分分別為99、92和87分，均屬中等易發泥石流溝；根據經驗公式法計算結果，當降雨量H24、H1、H1/6值分別≥150.4、50.4、19.7時，三條泥石流溝發生泥石流的機率約為85%。兩種方法計算結果都說明四平村三條泥石流溝再次發生泥石流的可能性較大。

(3) 根據易發程度評價結果，四平村三條泥石流溝發生泥石流的可能性較大，嚴重威脅當地居民生活，以及農田、公路、河流。所以對四平村泥石流進行治理十分必要而且刻不容緩。

(4) 通過采取針對性的泥石流地質災害防治工程，將減少四平村泥石流地質災害的發生頻率，對恢復和改善當地的自然生態環境，改善周邊居民生存環境，促進當地的社會穩定和經濟發展，具有顯著的、持續性的社會效益、經濟效益和環境效益，是利國利民之舉。