油庫(kù)溝泥石流形成條件及防治措施研究

毛 岳

（甘肅水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 蘭州 730000）

1 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

肅南縣油庫(kù)溝泥石流流域平面形態(tài)呈“葫蘆”，面積3.7km2，溝谷中上游發(fā)育有1條支溝，上游溝腦地帶由3條小型支溝匯集而成，在平面上呈樹(shù)枝狀展布。流域最高點(diǎn)海拔2876.0m，最低點(diǎn)(溝口地帶)海拔2300.0m，相對(duì)高差576m，溝谷走向約67°，溝長(zhǎng)3.4km。

1.1 地形地貌條件

油庫(kù)溝泥石流流域平面形態(tài)呈 “葫蘆”，面積3.7km2，溝谷中上游發(fā)育有1條支溝，上游溝腦地帶由3條小型支溝匯集而成，流域最高點(diǎn)海拔2876.0m，最低點(diǎn)(溝口地帶)海拔2300.0m，相對(duì)高差576m，上游溝腦地帶溝谷形態(tài)不明顯，呈“V”型，切割較微弱，切割深度5～10m，溝道比降50‰～60‰，溝坡坡地20°～30°；中上游地帶溝谷切割強(qiáng)烈，切割深度 30～70m，溝谷形態(tài)呈“V”型，溝床寬 0.5～2.0m，溝道比降 100‰～120‰， 兩側(cè)山坡坡度 40°～60°；下游地帶溝谷形態(tài)呈“U”型，切割深度20～30m，溝床寬2.0～6.0m，溝道比降 60‰～80‰，溝坡坡度 30°～40°。溝道中上游發(fā)育的支溝溝谷走向約143°，溝谷長(zhǎng)1.4km，溝谷形態(tài)呈“V”型，溝谷上游切割深度 20～30m，溝道比降130‰～150‰，溝床寬度1.0～2.0m；中游地帶溝谷切割強(qiáng)烈，切割深度30～60m，溝谷形態(tài)呈“V”型，溝道比降 100‰～120‰，溝床寬度 0.5～3.0m；下游溝道切割深度25～35m，溝道比降80‰～100‰，溝床寬度2.0～5.0m。

綜合分析，油庫(kù)溝流域相對(duì)高差大、溝谷切割強(qiáng)烈，為泥石流的形成提供了較大能量，促使物源區(qū)上游的過(guò)境水流能迅速攜帶物源區(qū)大量固體物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為泥石流中的固體物質(zhì)成分，為泥石流的形成創(chuàng)造了較好的集雨、匯流條件；而溝道寬窄變化大，又為泥石流水砂混合、流動(dòng)、阻塞和潰決起到了控制作用。上述獨(dú)特的地形條件有利于泥石流的形成和運(yùn)動(dòng)。

1.2 松散固體物源條件

松散固體物質(zhì)是形成泥石流最基本的條件之一，油庫(kù)溝泥石流松散固體物質(zhì)主要來(lái)源于滑坡、崩塌、坡面侵蝕及溝床沖刷，但以滑坡、崩塌和溝床堆積物占主導(dǎo)地位。滑坡堆積物主要以滑塌方式直接進(jìn)入溝道，轉(zhuǎn)化為泥石流的松散物源；崩塌堆積物主要以垮塌、崩落等方式進(jìn)入溝道，轉(zhuǎn)化為泥石流的松散物源。在油庫(kù)溝域內(nèi)的滑坡、崩塌物源量較大，集中迅速，一次性補(bǔ)給量較大；殘-坡積物補(bǔ)給主要為坡面侵蝕（片流、散流）和溝岸坍塌（側(cè)蝕、下切）等形式，其中以溝岸坍塌補(bǔ)給方式為主；溝道堆積物補(bǔ)給主要為溝道堆積物的再搬運(yùn)和溝道揭底和下切拉槽。

油庫(kù)溝泥石流松散固體物源總量為144.46×104m3，滑坡總物源儲(chǔ)量為 44.47×104m3、崩塌總物源儲(chǔ)量為2.25×104m3、溝道堆積物總儲(chǔ)存量為7.58×104m3、殘坡積物的總物源量為 90.36×104m3。

流域內(nèi)泥石流的松散固體物源補(bǔ)給方式主要為崩滑堆積體、溝道泥石流堆積物、坡面殘坡積物（溝岸坍塌、坡面侵蝕）補(bǔ)給，可轉(zhuǎn)化為泥石流的固體松散物質(zhì)主要有以滑坡、溝道堆積物、溝岸坍塌物源、坡面侵蝕物源。綜合分析，流域內(nèi)坡面侵蝕按0.12m深度計(jì)算，侵蝕面積約2.8km2（主溝、支溝溝道、滑坡崩塌區(qū)不重復(fù)計(jì)算），坡面侵蝕補(bǔ)給泥石流松散固體物質(zhì)轉(zhuǎn)化率為39%。根據(jù)油庫(kù)溝流域松散固體物質(zhì)的分布位置、發(fā)育特征、松散或穩(wěn)定程度、向泥石流的轉(zhuǎn)化方式、溝坡侵蝕強(qiáng)度、溝坡植被覆蓋情況及人類(lèi)工程活動(dòng)影響等，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量、計(jì)算，油庫(kù)溝流域內(nèi)可轉(zhuǎn)化為泥石流的松散固體物源量為58.50×104m3，占松散物源總量的40%。

1.3 油庫(kù)溝泥石流形成的水源條件

油庫(kù)溝流域內(nèi)多年平均降雨量265.2mm，降水在年內(nèi)分配不均，主要集中于6～8月，占全年總降水量的75%～84%。最大24h降水量47.0mm，最大小時(shí)降雨量40.0mm，最大10min降雨量15mm。雨季突遇高強(qiáng)度降水短時(shí)匯集于溝道可能引發(fā)泥石流災(zāi)害形成，是有利于泥石流的水源條件。

2 治理工程方案

根據(jù)本次野外勘查并結(jié)合可研推薦方案，綜合分析確定以下防治方案：溝谷下游攔擋壩+排導(dǎo)堤+防沖坎+橋涵為油庫(kù)溝泥石流的治理工程方案。具體工程措施為：①在油庫(kù)溝支溝下游布設(shè)2座攔擋壩（1#攔擋壩、2#攔擋壩）；在主溝下游布設(shè)4座攔擋壩（3#～6#攔擋壩）；②在油庫(kù)溝溝口左岸布設(shè)單側(cè)排導(dǎo)堤（1#排導(dǎo)堤），排導(dǎo)堤起點(diǎn)與6#攔擋壩翼墻相銜接，排導(dǎo)堤每間隔40m布設(shè)一道防沖坎；③在油庫(kù)溝溝口右岸坡體破碎嚴(yán)重段布設(shè)排導(dǎo)堤（2#排導(dǎo)堤）；④在油庫(kù)溝泥石流出山口至西柳溝段布設(shè)雙側(cè)排導(dǎo)堤（3#排導(dǎo)堤）；⑤在3#排導(dǎo)堤穿越西柳溝村公路處布設(shè)橋涵（如圖1所示）。

圖1 油庫(kù)溝泥石流治理工程平面示意圖

3 治理工程總體布設(shè)

3.1 攔擋工程

溝道下游布設(shè)攔擋壩工程，將泥石流部分固體物質(zhì)進(jìn)行攔截形成一定庫(kù)容，反壓坡腳，穩(wěn)固坡面，減少坡面侵蝕，抬高侵蝕基準(zhǔn)面，調(diào)平比降，穩(wěn)固溝床，防止溝底進(jìn)一步下切、拉槽和溝岸擴(kuò)張。

3.2 排導(dǎo)工程

為有效經(jīng)攔截后的泥石流按指定徑流途徑徑流至下游安全地帶（西柳溝內(nèi)），在油庫(kù)溝溝口左岸（6#攔擋壩至出山口段）岸局部坡體破碎嚴(yán)重段修建排導(dǎo)堤工程（2#），防治泥石流進(jìn)一步?jīng)_刷坡腳，引發(fā)坡體失穩(wěn)滑塌，增加泥石流固體物質(zhì)補(bǔ)給量；泥石流出山口至西柳溝段布設(shè)雙側(cè)排導(dǎo)堤（3#），使泥石流按指定通道安全的徑流至西柳溝內(nèi)，以便保護(hù)溝道兩側(cè)的居民及企事業(yè)單位。

3.3 防沖坎工程

為防止泥石流繼續(xù)沖刷溝床、掏蝕1#、2#排導(dǎo)堤基礎(chǔ)、穩(wěn)固排導(dǎo)堤段溝道需在1#、2#排導(dǎo)堤段溝道布設(shè)防沖坎工程。

3.4 橋涵工程

原有橋涵過(guò)流斷面較小（3.3×1.8m2），已發(fā)生泥石流災(zāi)害時(shí)將該橋涵堵塞，將原有橋涵拆除后新建橋涵工程使其泥石流順利的排導(dǎo)至西柳溝內(nèi)。

4 治理工程效果分析

油庫(kù)溝內(nèi)可補(bǔ)給泥石流的固體物源量為58.5×104m3，泥石流一次沖出的最大固體物質(zhì)總量為0.91×104m3。通過(guò)本設(shè)計(jì)方案主體工程發(fā)揮作用后，通過(guò)6座攔擋壩可以攔蓄固體物源1.38×104m3，同時(shí)利用攔擋壩回淤效應(yīng)可以反壓坡腳、穩(wěn)固溝床，估算可以穩(wěn)固其影響范圍內(nèi)松散固體物源約20%，穩(wěn)固物源約11.7×104m3，因此滿足設(shè)計(jì)年限(50年)內(nèi)攔截泥石流中固體物質(zhì)的需要，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

通過(guò)本設(shè)計(jì)工程的實(shí)施，可控制松散固體物源總量約13.08×104m3，可參與泥石流的固體物質(zhì)儲(chǔ)量將大大減少，發(fā)生泥石流的次數(shù)和規(guī)模也會(huì)大大減弱，基本上達(dá)到了治理該泥石流目的，治理效果明顯。