梅家溝泥石流災(zāi)害特征及防治對策

孟慶云，王　巖（甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅　天水　741020）

梅家溝泥石流災(zāi)害特征及防治對策

孟慶云，王巖
（甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅天水741020）

梅家溝泥石流位于甘肅省定西市漳縣金鐘鎮(zhèn)，流域面積較大，固體物源豐富，流域內(nèi)降水充沛，歷史上爆發(fā)過多次泥石流災(zāi)害，嚴重威脅著溝道下游的梅家溝村145戶580多居民生命財產(chǎn)安全，以及溝口道路安全。梅家溝泥石流是東扎河左岸的一級支溝，正常年份屬季節(jié)性流水溝谷，調(diào)查期間水量約為0.3m3/s。溝口地理坐標：北緯34° 48′56″，東經(jīng)104°08′06″。由于主溝道中、游段較緩，且溝道長度較短，因此，主溝道的松散堆積物主要堆積在中游段在主溝道的上游段地形切割強烈，溝道橫剖面呈“V”型。本文通過對梅家溝泥石流的形成條件分析，針對性提出泥石流災(zāi)害的工程治理措施。

梅家溝；泥石流；災(zāi)害；防治對策

梅家溝泥石流位于漳縣西南的金鐘鎮(zhèn)境內(nèi)，為東扎河左岸的一級支溝如圖1所示，溝口地理坐標：北緯34°48′56″，東經(jīng)104°08′06″。梅家溝以東距離金鐘鎮(zhèn)約1km，距離漳縣縣城約40km。

高速公路山體滑坡路段存在重大安全隱患的報告，上報天水市政府。根據(jù)上級要求，接天水市國土資源局麥積分局委托，甘肅省地礦局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對危險地段地質(zhì)災(zāi)害進行應(yīng)急調(diào)查。接到任務(wù)后，立即組織技術(shù)人員趕赴現(xiàn)場開展應(yīng)急調(diào)查。

圖1　梅家溝泥石流交通位置圖

1　梅家溝泥石流形成條件

1.1固體物質(zhì)條件

固體松散物質(zhì)是泥石流的主要物源。梅家溝泥石流流域內(nèi)固體松散物質(zhì)豐富，主要有3大類型：坡面松散物質(zhì)、重力堆積物和溝道堆積物。

a、流域內(nèi)因風(fēng)化形成的殘坡積物質(zhì)主要分布在斜坡山腰及坡麓地帶，山梁緩坡部位相對較少。流域內(nèi)中上游地形陡峭，基巖以砂巖、板巖為主（在溝坡坡腳地帶多有出露），抗風(fēng)化能力較強，殘破積層厚度在0.5～2m之間。流域下游殘破積層厚度稍大，一般為1.2～1.8m，下游溝岸滑坡、崩塌相對較為發(fā)育，殘破積層與崩塌、滑坡重力堆積物相互混雜或沿谷坡坡面上下交替堆積。溝谷流域內(nèi)殘積層結(jié)構(gòu)松散，相互間粘結(jié)力差，碎屑成分含量高，加之溝坡坡度大、植被覆蓋率低，極易被水流沖蝕搬運，屬于強水土流失區(qū)，在大雨、暴雨條件下，這些物質(zhì)被面狀侵蝕帶入主溝道，成為泥石流的主要物源之一（表1）。

表1　梅家溝流域內(nèi)坡面殘坡積堆積物總量一覽表

計算公式：

式中：W－殘坡積物源量 （m3）；S－物源分布區(qū)圖上面積（m2）；

H－物源分布區(qū)土層垂直厚度（m3）；N－計算單元數(shù)（個）。

（b）重力堆積物

梅家溝泥石流溝各個流域內(nèi)坡面地層巖性主要為下伏石英砂巖、頁巖+上覆殘破積層的組合結(jié)構(gòu)，砂巖產(chǎn)狀水平，殘破積層厚度較薄（一般在0.5～3m），難以產(chǎn)生大型厚層滑坡。據(jù)評估期間實地調(diào)查，泥石流溝各個主溝中下游兩側(cè)溝岸均存在數(shù)個規(guī)模不等的小型溝岸滑塌（見表2）。

表2　梅家溝流域內(nèi)重力堆積物儲量一覽表

（c）溝道堆積物

梅家溝流域內(nèi)溝道堆積物均主要分布在主溝道及2條主要支溝溝道內(nèi)，各個溝谷內(nèi)均存在人類道路修建和耕地種植的現(xiàn)象，溝底堆積物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，在暴洪的沖擊下，極易被揭底帶走，部分溝道內(nèi)還存在大量的開荒造田等人類活動，造成地表物質(zhì)疏松，水土流失加劇。以面積×厚度的計算式估算該溝溝道內(nèi)松散物質(zhì)儲量，估算結(jié)果如下（見表3）：

表3　梅家溝流域內(nèi)溝道松散固體物質(zhì)儲量計算表

2　水動力條件

2.1流域降雨特征

泥石流的形成與降雨強度密切相關(guān)。甘肅省水文水資源在《甘肅省山洪災(zāi)害防治各縣臨界雨量值估算及說明》中，計算了山洪災(zāi)害防治各縣臨界雨量估算初值見。據(jù)境內(nèi)雨量站資料統(tǒng)計，本區(qū)各觀測站1d最大降水量在112.3mm，1h最大降水量在98.6mm，10min最大降水量在14.3mm。

2.2地表徑流特征

地表徑流對形成泥石流的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：一是為泥石流的形成提供充足的水量（攜帶固體物質(zhì)的漿體）；二是徑流所產(chǎn)生的強大水動力，將斜坡和溝道中的各類物源轉(zhuǎn)移補充到泥石流中。梅家溝泥石流流域內(nèi)地形切割強烈，上游主要為陡坡（25～40°）地形，降雨的入滲量小，且分布較多規(guī)模不等的沖溝，有利于降雨快速匯聚到各溝道中，由于溝床比降大，水流勢能也較大，沖刷搬運能力強，溝道內(nèi)堆積物容易被搬運啟動；流域中下游區(qū)段坡面較緩。因此，坡面產(chǎn)流量較大（徑流系數(shù)0.2～0.4），坡面水流以細溝、沖溝的形式向主溝大量匯聚，并攜細粒松散物質(zhì)，增加泥石流容重。

2.3地下水作用

影響流域泥石流形成的地下水主要有兩類，一類是基巖裂隙水，另一類是松散巖類孔隙水?；鶐r裂隙水的特點是受巖體內(nèi)裂隙發(fā)育程度的控制，埋藏分布特征變化懸殊，主要接受大氣降雨入滲補給，一般以泉或泉群的形式排泄，泉流量較小，作為形成泥石流的水源，其作用十分有限。但由于廣泛分布于巖體裂隙中，對促進巖體風(fēng)化、分解破碎，為泥石流的形成提供物源有著重要作用。松散巖類孔隙水，主要分布于溝道松散堆積層和谷坡殘坡積層中，其中對形成泥石流有促進作用的是分布于谷坡殘坡積層中和扇形地的孔隙水。這類地下水流向與斜坡傾向一致，沿途徑流時，土體內(nèi)部軟弱結(jié)構(gòu)面、土體與基巖接觸面得以潤滑，使坡體抗滑能力下降，促進滑坡、溜滑等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生，增加泥石流物源的補給量。

2.4人類工程活動

本區(qū)人類工程活動對地質(zhì)災(zāi)害的影響主要表現(xiàn)在以下方面：

（a）過度放牧和濫樵濫薪：本區(qū)受地域條件限制，過度放牧和濫樵、濫薪致使天然植被和人工植被遭到嚴重破壞，一般地區(qū)植被覆蓋率小于10%，水土流失嚴重。

（b）陡坡耕植：本區(qū)以黃土丘陵、山地為主，川臺地較少，隨著人口數(shù)量的不斷增加，墾荒面積不斷擴大，且大多為陡坡耕地。據(jù)調(diào)查，漳縣25°以上的坡耕地面積占總耕地面積的15%，大量的坡耕地在夏田成熟后被翻耕疏松，致使坡面結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，雨季極易發(fā)生水土流失，為泥石流的形成創(chuàng)造了條件。

3　防治對策

3.1穩(wěn)坡固溝

在溝道中上游段設(shè)置攔擋壩，穩(wěn)固岸坡、穩(wěn)定溝道，防止松散物質(zhì)轉(zhuǎn)化為固體物源。共布設(shè)2座攔擋壩。

1#攔擋壩位于梅家溝泥石流西側(cè)支溝溝口，壩體形式為C30混凝土的重力壩。主要作用就是攔蓄溝道固體物質(zhì)，固溝穩(wěn)床，抬高侵蝕基準面，調(diào)節(jié)泥石流下瀉流量和流速。從而大大降低水流的沖蝕搬運能力，減輕水流對溝道的沖蝕作用，減少泥石流的泥沙含量和流量。

在溝道中下游、距離村莊約100m地形狹窄處布設(shè)一道攔擋壩，即2#攔擋壩，壩體形式為C30混凝土格柵縫隙壩，攔蓄庫區(qū)大粒徑的固體堆積物，輸排小粒徑物質(zhì)。從強度上來考慮，壩體材料采用C30混凝土現(xiàn)澆，對受威脅的村莊起到堅固的防護作用。

3.2排導(dǎo)工程

根據(jù)地形條件，在2#壩以下至東扎溝河修建雙側(cè)排導(dǎo)堤，設(shè)防標準為五十年一遇。排導(dǎo)堤采用M10漿砌塊石砌筑，渠深2.5m，為了防止溝道沖刷，排導(dǎo)渠內(nèi)每隔20～30m布設(shè)一道C25混凝土防沖檻。排導(dǎo)渠作用是保護泥石流對排洪溝的沖刷，輸排未被蓄積的固體物質(zhì)，保護溝道兩側(cè)居住的村民，免受災(zāi)害的侵襲。

4　結(jié)論與建議

4.1結(jié)論

梅家溝流域松散物質(zhì)類型主要有坡面堆積物、重力堆積物和溝道堆積物。結(jié)合梅家溝泥石流發(fā)育特征和致災(zāi)特征，采取攔擋排導(dǎo)結(jié)合工程措施予以治理。攔擋主要用以控制溝道固體物源、降低泥石流啟動的可能性，排導(dǎo)主要起輸排泥石流、保護居民地的作用。

4.2建議

1）梅家溝泥石流災(zāi)害活動頻繁、危害嚴重，對其進行治理是十分必要和緊迫的。簡易加快對梅家溝泥石流災(zāi)害的詳細勘查設(shè)計工作，詳細查明泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征、致災(zāi)特點，提出合理有效、科學(xué)可行的治理方案。

2）梅家溝地質(zhì)災(zāi)害治理工程是一項除害興利的造福工程，在災(zāi)害治理過程中，需要占用村民的少許耕地，希望當?shù)卣霸缫?guī)劃，盡快解決工程性占地相關(guān)問題，使工程能順利進行。

3）梅家溝地質(zhì)災(zāi)害治理工程施工時盡可能避開雨季，工法工藝及施工期間嚴格按照相關(guān)安全規(guī)程操作，并提前編制各類事故應(yīng)急預(yù)案。

［1］ 劉傳正.地質(zhì)災(zāi)害勘查指南［M］.北京：地質(zhì)出版社，2000；

［2］ 常士驃.工程地質(zhì)手冊（第四版）［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］郭一兵.四川省瀘定縣高家溝泥石流災(zāi)害特征及防治對策［J］.甘肅地質(zhì)，2014，（6）：15-17

［4］賈海波，石豫川，吉峰，等.水電站庫區(qū)泥石流災(zāi)害特征及其防治對策［J］.水土保持研究，2015，（8）：29-30.

［5］劉清華，余斌，唐川，等.四川省都江堰市龍池地區(qū)泥石流危險性評價研究［J］.地球科學(xué)進展，2015，（7）：23-24.

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