尋烏縣稀土礦地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施研究

朱麗剛

（江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊(duì)，江西 吉安 343100）

尋烏縣位于江西省贛南地區(qū)，贛南被稱為"稀土王國(guó)"，是中國(guó)較大的稀土礦資源集中地，擁有全國(guó)30%以上的離子型稀土礦。但是多年來(lái)稀土的開(kāi)采嚴(yán)重破壞了地形地貌，同時(shí)造成土壤污染和水土流失，造成大量的滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本文以尋烏縣廢棄稀土礦為研究對(duì)象，對(duì)稀土礦的地質(zhì)災(zāi)害特征進(jìn)行分析及防治措施展開(kāi)研究。

本文研究的廢棄稀土礦礦區(qū)周邊溝谷發(fā)育，礦區(qū)泥石流暴發(fā)的水源主要來(lái)自下山屋溝。溝谷上游總體上為V型谷地貌，上游溝段和各支溝上游通常溝谷較為狹窄，縱坡較陡，水流較急，且動(dòng)態(tài)變化較大；溝谷中下游寬度變大，但大部分開(kāi)發(fā)為耕田及居住區(qū)。

下山屋溝谷以常年溪流為主，匯水面積較大，雨季流量較大，泥石流暴發(fā)的水源主要為暴雨洪水。主溝縱長(zhǎng)約2.89km，主溝平均縱坡降275‰。其中上游溝段縱坡較陡峻，而中下溝段總體上縱坡略緩，且呈現(xiàn)陡緩相間的空間變化特征。溝谷平面上中上游彎道較發(fā)育，谷寬總體上上游窄，下游較寬，且呈現(xiàn)出時(shí)寬時(shí)窄的變化特點(diǎn)。

下山屋溝下游流量0.261m3/s左右，豐水期流量可達(dá)0.90m3/s～2.50m3/s，主要接受大氣降水和泉水補(bǔ)給，流量受降水量影響較大。下山屋溝支溝較發(fā)育，水系呈樹(shù)枝狀，且分布不對(duì)稱，大部分支溝分布于溝域西部，溝域東部支溝較少。下山屋溝較大的支溝主要有3條。這些支溝通?？v坡較大，大部分為季節(jié)性溪流，僅主溝、NL3為常年性溪流，具陡漲陡落的山溪性水流特征。

廢棄稀土礦剝離的大量表土堆放于下山屋溝谷中，堆積的大量表土為泥石流的形成提供了豐富的物源，在持續(xù)強(qiáng)降雨的氣候條件了，下山屋溝谷發(fā)生了泥石流地質(zhì)災(zāi)害，如圖1、圖2。

圖1 泥石流流通區(qū)

圖2 泥石流堆積區(qū)

1 泥石流基本特征分析

1.1 形成區(qū)沖淤特征

下山屋溝上游及各支溝上游清水區(qū)普遍坡度較大（多在32°～38°左右），溝谷縱坡較陡（普遍在450‰以上），形成區(qū)的沖淤特征應(yīng)表現(xiàn)為以沖為主的特征，但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表明，這些地段并未表現(xiàn)出顯著的沖刷跡象，主要原因有兩個(gè)方面，一是這些溝段主要位于溝谷上游地區(qū)，雖縱比降較大，但匯水面積較小，因此，尚不形成強(qiáng)烈沖刷所需的水動(dòng)力條件，二是這些溝段普遍松散層較薄，有的為基巖裸露，且上游溝源地帶普遍森林植被非常發(fā)育，溝床抗沖刷能力較強(qiáng)，綜合上述因素，該區(qū)溝床大多表現(xiàn)為沖淤平衡的特點(diǎn)。

1.2 流通區(qū)沖淤特征

流通區(qū)的沖淤特征視不同溝段和主、支溝條件的差異而表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，另外，因降雨量及其分布的不同、溝道內(nèi)洪水（或泥石流）流量的差異，其沖淤現(xiàn)象也會(huì)出現(xiàn)一定的差異，總體上看，流通區(qū)主要表現(xiàn)為沖淤平衡。其中主溝中上段溝道狹窄處，流速快，表現(xiàn)為以沖為主，但局部溝道較寬且上游匯水面積較小，則表現(xiàn)以淤為主的特點(diǎn)。

支溝匯水面積不一，匯水面積較小者特別如NL1、NL2溝，其縱坡也普遍較大（普遍在490‰以上），且溝道往往較為狹窄（一般僅5m～20m左右），其沖刷下蝕作用往往較為強(qiáng)烈，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，支溝泥石流下段往往侵蝕形成V型的深槽；而匯水面積較大，溝道較寬（一般15m～30m左右），如NL3溝，其表現(xiàn)以淤為主的沖淤特征。

1.3 堆積區(qū)沖淤特征

堆積區(qū)位于下山屋溝中下段（N點(diǎn)以下溝段），其沖淤特征表現(xiàn)為以淤為主的特點(diǎn)。由于溝谷縱比降較緩（一般16‰～73‰），溝道寬10m～120m，寬窄相間，彎道較多，利于淤積。且溝床寬度較大（一般30m～60m左右），這種特征決定其泥石流沖刷能力相對(duì)較弱，沖刷深度較小，在小規(guī)模暴雨洪水或泥石流條件下，其淤積的速度大于侵蝕的速度，其沖淤特征表現(xiàn)為以淤為主的特點(diǎn)，但在發(fā)生大規(guī)模暴雨洪水或泥石流的條件下，則可能轉(zhuǎn)化為沖刷侵蝕，但其沖刷深度相對(duì)較小。

NL3支溝與下山屋流近垂直相交，泥石流流體往往會(huì)漫出溝道淹沒(méi)河邊田地、道路，該段溝道縱坡50‰，而溝道寬度逐漸變大，這種條件決定該溝段沖淤特征仍為以淤為主的特點(diǎn)。但在大規(guī)模暴雨洪水或稀性泥石流作用下，其沖刷作用將加劇。據(jù)訪問(wèn)和調(diào)查，其最大侵蝕深度達(dá)0.7m左右，平均侵蝕深度0.5m左右。

2 防治措施研究

2.1 防治目標(biāo)原則

根據(jù)泥石流的形成特征、危害形式、危害程度、發(fā)展趨勢(shì)，泥石流防治總的目標(biāo)是減輕泥石流災(zāi)害對(duì)下游居民點(diǎn)的危害。

2.2 防治工程設(shè)計(jì)參數(shù)建議

2.2.1 防治工程等級(jí)

根據(jù)泥石流的規(guī)模和危害程度，按設(shè)計(jì)技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定，綜合確定該泥石流防治工程安全等級(jí)為三級(jí)。

2.2.2 降雨量

設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期30年，小時(shí)雨強(qiáng)72.66mm/s，設(shè)計(jì)泥石流峰值流量399.07m3/s，設(shè)計(jì)單次泥石流過(guò)程總量16.23×104m3。

2.3 防治工程方案建議

根據(jù)下山屋溝泥石流形成條件、運(yùn)動(dòng)和堆積特征，結(jié)合已有治理工程措施及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，建議在群測(cè)群防基礎(chǔ)上，對(duì)泥石流采用“攔擋+排導(dǎo)工程”方案進(jìn)行防治。

2.3.1 攔擋工程

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查情況，在下山屋溝設(shè)置3個(gè)壩體（1#、2#、3#號(hào)壩體），設(shè)計(jì)尺寸如表1。

工程主要工作量包括土石方開(kāi)挖608.0m3，M10漿砌塊石1045.0m3，C25砼43.79m3。

表1 攔擋壩斷面設(shè)計(jì)表

2.3.2 排導(dǎo)工程

下山屋溝下游500m段排導(dǎo)槽采用矩形斷面，凈寬按14m設(shè)計(jì)，凈深4.5m，溝槽縱坡為17‰，邊墻頂寬0.5m，底寬1.2m，高3.5m，基礎(chǔ)埋深1.5m，內(nèi)側(cè)（臨溝側(cè)）直立，外側(cè)坡比1:0.2，采用M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)，槽底鋪底厚0.7m，其中基底面鋪0.2m厚的C25砼墊層，表層0.5m采用M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)。該段排導(dǎo)槽總長(zhǎng)度75m。排導(dǎo)槽主要工程量包括土石方開(kāi)挖1845m3，土石方回填3028m3，M10漿砌塊石1500m3，C25砼55m3。

2.3.3 防治工程工程量及防治工程投資估算

根據(jù)上述方案建議，樓梯石溝泥石流防治工程主要工程量包括土石方開(kāi)挖3993m3，M10漿砌塊石4947.00m3，C25砼98.79m3。據(jù)此估算工程投資為309.83萬(wàn)元，詳見(jiàn)表2。

表2 泥石流治理工程投資估算表

3 結(jié)語(yǔ)

本文以尋烏縣某廢棄稀土礦泥石流為例，主要針對(duì)稀土礦泥石流發(fā)生的泥石流特征進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防治措施，以期為今后礦山泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治提供參考。