云南省清水鄉泥石流特征及治理方案設計

李小膀 冷冰林

(1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明 650051；2.云南華電金沙江中游水電開發有限公司，云南 昆明 650051)

1 概述

云南騰沖縣清水鄉黃瓜箐溝谷為深切割的澡塘河左岸支流，地質構造發育，地質環境脆弱，地質災害頻發。該溝谷區內地質災害點多，類型多、規模大，地質災害危害嚴重。受黃瓜箐溝谷滑坡、泥石流直接威脅的人員共有1 010人，威脅固定資產達7 500萬元，地質災害險情等級為特大型[1]。

自20世紀90年代，當地居民就一直受地質災害的威脅危害，特別是2004年7月18日曾爆發一次較大規模的泥石流活動，在黃瓜箐及公路上形成20 cm～50 cm厚的泥石流堆積體，造成的騰沖縣城—清水鄉公路中斷，沖毀黃瓜箐療養區房屋300 m2，沖毀黃瓜箐溝堤及沿溝兩岸部分農田，直接經濟損失達100萬元[2,3]。并對黃瓜箐療養地、溝谷下游云南騰沖火山國家地質公園內蛤蟆嘴、美女池、溫泉游泳池、財政培訓中心及下游農田等造成直接威脅和危害，社會影響極大。

為保障該區人民的生產生活及火山國家地質公園的安全，減輕或削弱地質災害對該區的危害，騰沖縣人民政府在資金十分短缺的情況下，于2010年4月對該區地質災害威脅嚴重的區域實施了治理工程。治理工程的防治目標是通過對泥石流的綜合防治使其達到穩定；并對泥石流溝進行初步防治，扼制其惡性發展趨勢，避免泥石流在短期內對黃瓜箐療養區造成直接威脅和危害。主要實施了攔渣壩、抗滑樁、截水溝等工程，目前治理工程取得了較好的防治效果，達到了預期治理目標。

2 泥石流特征

2.1 泥石流形成特征

1)地形條件特征。

該泥石流災害發育于黃瓜箐大溝左岸的沖溝內，沖溝上游寬廣，下游匯集狹窄。溝谷呈深切“V”字形峽谷，溝床平均縱坡達404.3‰；兩岸地形挺拔陡峻，地形坡度一般大于30°，降雨容易快速匯聚形成洪峰，此地形為泥石流的形成提供有利的形成、流通條件。

2)水動力條件特征。

該泥石流溝屬山區季節性溪流，年內流量變幅巨大，旱季斷流，雨季由于地形條件，短歷時徑流量大。該區地處季風低緯山地半濕潤亞熱帶氣候區，枯雨季節分明，氣候溫和濕潤。每年5月～10月為雨季，前期連續降雨時間長，土體長期處于飽和狀態，加之單點暴雨較多，日最大降雨量達112.1 mm，由于地形匯流條件好，這種降雨特征為泥石流的形成提供了較好的水動力條件。

3)松散固體物源特征。

該流域內松散固體物集中，沿河兩岸滑坡發育，滑坡體或滑坡前緣直抵溝內，溝床內松散固體物較多，溝兩岸坍塌嚴重，造成嚴重水土流失，松散固體物豐富，可移動固體物方量來源有：不良物理地質體(H2滑坡、H1滑坡(已治理好)、B1崩塌)和邊坡殘坡積物。

根據估算，該流域松散固體物儲量達32.90×104m3，可移動方量為10.60×104m3，為泥石流的形成提供大量松散固體物源。

2.2 泥石流流域特征

該泥石流溝為黃瓜箐大溝左岸支溝，如圖1，圖2所示。黃瓜箐大溝由南向北流入澡塘河后轉為由東向西匯入大盈江。泥石流流域平面呈“梨”形，源頭寬廣，出口較狹窄。匯流面積為0.90 km2，主溝長331.0 m，最高點海拔為1 640.40 m，最低點位于黃瓜箐大溝交匯處1 525.33 m，高差115.07 m，平均縱坡353.6‰。根據泥石流特征，可將其劃分為形成流通區和堆積區，分述如下。

2.2.1形成流通區

2.2.2堆積區

位于泥石流溝與黃瓜箐大溝交匯地帶，如圖3，圖4所示。海拔1 556.86 m～1 525.55 m，高差31.53 m，主溝長129.40 m，平均縱坡136.94‰。該區于2011年4月已實施了2座攔渣壩，現狀堆積區形成三個臺階，設置攔渣壩后，溝槽底寬8 m～35 m，溝岸坡度約30°。巖性為泥石流堆積之砂礫石層，厚度一般在1 m～3 m，平均厚1.5 m，多呈黃褐、灰白色，濕，礫石直徑一般6 cm～20 cm不等，以次棱角狀為主，分選性差。兩岸邊坡植被較發育。

2.3 泥石流特征

自1995年至今，近20年的演變過程，由先前的幾十立方米小塌體，逐漸由塌滑—塌滑受沖蝕—再次塌滑，如此反復演變成現狀。

由于泥石流溝流域巖性軟弱，風化強烈，巖體破碎，不良物理地質作用強烈，松散固體物源量大、面廣，且地形縱坡較大，溝槽較窄，泥石流其流體具有流速大、來勢猛、歷時短等特點，從其物理特征看屬稀性泥石流，處于旺盛期。

泥石流堆積區位于黃瓜箐大溝交匯處，騰沖—清水公路旁，堆積物位于已建攔渣壩及出口的溝槽地帶，長129 m，寬8 m～35 m，厚1 m～3 m，多數物質被黃瓜箐大溝已攜帶走。泥石流固體物質主要為卵礫石，分選性差，磨圓度差，堆積物粒徑多為6 cm～20 cm之間，偶夾徑大于1 m孤塊石。

3 泥石流治理方案設計

泥石流流域面積較小，但松散固體物源極為豐富，一旦爆發泥石流災害危害極大。泥石流物源區物源主要由溝谷兩側的滑坡體和崩塌體構成，兩地質災害體均處于不穩定狀態，溝谷部位松散固體物呈飽和狀?；麦w地形坡度陡、滑面埋深大、滑坡推力大，滑床地質條件較差，若直接對其進行治理難度極大，費用高且防止效果較差。因此對泥石流的治理以防止產生大的泥石流災害為出發點，對物源區采取適當的攔擋、排水措施，并對溝谷內的松散固體物進行水土分離，同時在溝口部位設置停淤場，利用東側溪溝水對其進行定期沖刷和清淤。

3.1 設計原則和標準

在“堅持一切從實際出發，因勢利導地利用自然條件”的思想指導下，按照全面規劃，統籌兼顧，突出重點，抓住要害的治理原則，以期達到在一定范圍內控制和減輕地質災害的危害。

根據清水鄉黃瓜箐地質災害的特點，地質災害防治以工程措施為主、生物措施為輔，工程措施與生物措施配套舉措，工程措施以攔擋為主的方針；全面規劃，統籌兼顧，融防災、抗災、減災、救災與國民經濟建設為一體，達到社會效益、經濟效益、環境效益的統一；從大環境著眼，小流域著手，從上游到下游，從局部到全體，治坡與治溝相結合的思路；工程防御體系，生物生態防御體系，監測預報體系，環境保護與管理體系相結合的防治對策。

根據清水鄉黃瓜箐現狀地質災害威脅人口及威脅資產確定防治工程等級，根據相關設計規范[4-6]該區地質災害危害對象及財產，綜合判定滑坡防治工程分級為一級。該區地質災害危害對象及財產，綜合判定泥石流災害防治工程安全等級標準為二級。

3.2 防治工程方案設計

3.2.1肋板式排水溝

在泥石流溝上游設置鋼筋混凝土肋板式排水溝，設計呈“Y”字形，根據野外調查實測剖面，主要設計兩種斷面尺寸。其中，位于主溝的中下游設計斷面尺寸為上口寬6.0 m，底寬2.50 m，高4.50 m，溝幫寬1.0 m，溝壁坡比為1∶0.3，溝底厚1.0 m。由于排水溝位于滑坡、崩塌前緣溝心部位，溝谷兩岸坡體極為松散破碎飽和，為使排水溝長期發揮作用，并進行水土分離，并且加強溝幫穩定性，在排水溝內每間隔5 m設一塊肋板，設計肋板寬0.3 m，高2.0 m，肋板上設置排水孔。主溝肋板式排水溝設計總長53 m，肋板10道。

主溝上游及支溝地帶的肋板式排水溝，設計斷面尺寸為上口寬4.80 m，底寬2.30 m，高3.30 m，溝幫寬0.80 m，溝壁坡比為1∶0.3，溝底厚0.80 m，排水溝每間隔5 m設一塊肋板，設計肋板寬0.3 m，高1.80 m。支溝肋板式排水溝設計總長235 m，肋板40道。排水溝及肋板均采用C40鋼筋混凝土澆筑而成，水泥采用中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。

由于泥石流溝上游溝道縱坡較陡，通過對邊坡進行驗算，為防止肋板式排水溝隨滑坡下滑，在排水溝底部交叉設置不同長度支撐錨桿。單根支撐錨桿共有2.90 m,5.90 m及8.90 m三種長度，采用DN80(φ89)鋼管通過打眼后灌注M30水泥砂漿，鉆孔孔徑130 mm，灌漿后形成直徑為130 mm的水泥柱。支撐錨桿縱向排距5.0 m，橫向間距分別為1.21 m和1.31 m，共設置47排，錨桿計141根，其中2.9 m長錨桿39根、5.9 m長錨桿66根、8.9 m長錨桿36根，共計長822.90 m。

3.2.2攔渣壩

在N1泥石流溝中上游已建攔渣壩位置處上游設置一道混凝土攔渣壩(3號)。一方面攔擋溝谷上游的松散固體物質；另一方面減弱泥石流溝形成較大的沖擊力對下游的威脅危害。

設計攔渣壩總壩高13.50 m，有效壩高為9.5 m，長為43.15 m，頂寬2.00 m，迎水坡坡比1∶0.6，背水坡坡比1∶0.2，基礎埋深4.0 m，整壩采用C40混凝土砌筑，水泥采用中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥，壩體上用φ30 cm PVC管按2.0 m×2.0 m間距梅花狀布設泄水孔；壩體中部設置泄水洞，尺寸為1.0 m×1.25 m。3號攔渣壩設計庫容4 600 m3。

3.2.3護岸擋墻及固床壩

在3號攔渣壩下游溝道兩岸設置護岸墻、固床壩，主要是對溝谷兩岸滑坡、崩塌體前緣形成的堆積體進行攔擋，并減輕溝水對溝岸的側蝕作用。護岸墻、固床壩均采用M10漿砌石砌筑。護岸墻出土高2.5 m，背坡比1∶0.3，面坡直立，頂寬1.0 m，基礎埋深2.0 m。左、右岸護岸墻單側設計長36 m，總長72 m。

為了抑制泥石流溝道的沖刷，在3號攔渣壩以下溝道以及已有攔渣壩之間設置固床壩，間距為20 m，共設置3道。

固床壩采用梯形斷面，壩體材料采用M10漿砌塊石，壩高3.0 m，單道固床壩長6.0 m，埋深1.5 m，頂寬1.0 m，底寬1.60 m。采用梯形斷面，背坡垂直，面坡坡比1∶0.2。壩頂面做成橫向坡度為1∶10的V形，V形中點應盡量靠近溝床中心。

3.2.4停淤場

停淤場擬設于泥石流溝口平緩地帶，占地面積約為500 m2,停淤場的左岸已有攔渣墻，本次對右側水溝進行改道并設置攔渣墻和排水溝，設計攔渣墻長25 m，墻高2.50 m，出土高1.50 m。

停淤場東側現為一溪溝，常年有水，可利用溪溝水對停淤場進行定期沖刷和清淤。停淤場攔渣墻距東側公路路邊緣尚有5 m的距離，可利用此空地作為臨時停車場使用。

3.2.5植物工程

黃瓜箐溝谷區地表植被發育，本工程設計植物措施，主要是針對泥石流物源區植被由于地質災害遭受破壞區域，主要措施是在泥石流溝谷物源區兩岸滑坡、崩塌區坡面上種植穩土、固坡的植被。由于2011年4月完成的治理工程已施工抗滑樁周圍斜坡部位采取植物工程，可以對斜坡表面起到水土保持及固坡的作用，從而減少了泥石流物源。樹種以旱冬瓜、爬山虎為主，并撒播車桑子及狗牙根，作用是水土保持、固土以及綠化環境。植樹種草面積為22 300 m2。

4 結語

1)黃瓜箐泥石流治理工程采用攔渣壩、抗滑樁、排水溝、停淤場和植物工程相結合的綜合治理措施，取得了較好的社會效益；

2)黃瓜箐溝谷地質災害點多、面廣，治理難度大，其后續應加強監測和預警工作，并對泥石流進行長期的動態監測，視災害發展變化采取相應的治理措施；

3)該泥石流防治工程實施對云南地區和同類地質環境區的現場泥石流災害防治工作具有指導和借鑒意義；

4)當地政府應加強建筑管理和環保管理，嚴禁危害防治工程安全使用的建筑、垃圾排放等不良現象發生。