甘肅省岷縣礦山泥石流地質(zhì)災(zāi)害治理淺析
——以元山溝泥石流為例

劉 晉

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局蘭州礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730046）

本文所研究區(qū)域位于岷縣維新鄉(xiāng)，2012年5月10日傍晚，岷縣發(fā)生大范圍冰雹及強(qiáng)降水，由于降水時(shí)段集中，降水量大，全縣大面積遭受冰雹山洪災(zāi)害襲擊，局部地區(qū)發(fā)生較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，造成了礦企及居民巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，元山溝泥石流就是其中一處[1]。

1 地質(zhì)災(zāi)害基本特征

1.1 主要形態(tài)特征

元山溝流域形態(tài)為樹枝狀，中上游支溝發(fā)育，元山溝泥石流流域面積為26.6km2，主溝道總長11.7km，溝頭起源于大灣山，溝道最高處海拔3200m，溝床坡降67.2‰。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的形成、運(yùn)移、堆積特征，將元山溝流域劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。

（1）形成區(qū)。形成區(qū)位于溝谷中上游，面積約23.96km2，占流域總面積的90.1%。該區(qū)溝壑密集，地形高差大，陡坡、陡崖較多，谷坡坡度多在40°以上，匯流面積大，產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害的地形條件和水動(dòng)力條件優(yōu)越。主溝溝谷呈“V”字形，溝床寬一般3～10m，彎道較多，支溝發(fā)育，溝岸為巖質(zhì)斜坡，表層風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，斜坡表面殘破積覆蓋層較厚。

（2）流通區(qū)。流通區(qū)位于溝谷中、下游主溝道一帶，面積相對(duì)較小，約1.94km2，長約4.4km，寬度一般40～100m，兩側(cè)谷坡大多較緩，坡度25～40°。流通區(qū)溝道較曲折、狹長，因此，溝道侵蝕作用以側(cè)蝕和向下切蝕作用為主。

（3）堆積區(qū)。堆積區(qū)位于溝口，維新鄉(xiāng)政府所在地元山村坐落于堆積區(qū)，面積0.70km2，堆積扇較明顯，扇長約1.10km，前緣被洮河沖蝕，溝道內(nèi)淤積較嚴(yán)重，排洪能力嚴(yán)重不足。

1.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害形成過程及其流動(dòng)特征

（1）形成過程。區(qū)內(nèi)松散物質(zhì)補(bǔ)給來源主要集中在主溝中游及上游及一些規(guī)模較大的支溝內(nèi)，固體松散物質(zhì)在兩側(cè)坡面及溝道內(nèi)大量堆積。在暴雨條件下，沿陡峻溝坡漫流的坡面水流攜帶、沖刷表層松散物質(zhì)，迅速向溝內(nèi)匯集，溝谷上游及一些支溝內(nèi)洪水沿比降較陡的溝床渲泄而下在主溝內(nèi)匯合壯大，沿程滲浸、沖蝕溝內(nèi)大量堆積的松散土體，特別是溝谷中游松散物質(zhì)比較集中的沖蝕、匯入，使水與土體揉合，固液混雜，能量和流量不斷加大，從而形成較大規(guī)模淤積物沖出溝口。

（2）流動(dòng)特征。根據(jù)實(shí)地調(diào)查訪問，區(qū)內(nèi)泥石流災(zāi)害發(fā)生前后期基本上呈連續(xù)性流動(dòng)，其間基本無斷流。暴雨期間，先是攜帶泥沙洪水自溝內(nèi)泄出，其流速較快，其后溝谷內(nèi)出現(xiàn)比較沉悶的聲音，泥石流似“稀粥狀”自溝內(nèi)涌出，流量比前期大，但流速較慢，在此之后又出現(xiàn)流量較小的洪水乃至停息。

（3）堆積特征。所研究礦區(qū)內(nèi)泥沙物質(zhì)以溝道堆積為主，其次為溝口堆積，其顆粒組成基本一致。由于元山溝中、上游坡降比較大，礦物堆積物相對(duì)較少；下游溝床相對(duì)較緩，且泥石流出山后溝道變寬，水動(dòng)力降低，固體物質(zhì)大規(guī)模堆積。根據(jù)調(diào)查訪問及開挖的探坑揭示，元山溝出山口處堆積厚度大于5m，含砂礦物堆積物垂向?qū)优c層之間特征明顯。

2 地質(zhì)災(zāi)害的危害特征

2.1 危害現(xiàn)狀

自1949年～2012年以來，元山溝已有數(shù)次規(guī)模不等的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，累計(jì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)500萬元。僅2012年就發(fā)生過兩次較大規(guī)模的得治災(zāi)害。2012年8月16日，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害將其周邊房屋及農(nóng)田、淤埋公路，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)50萬元。所幸兩次地質(zhì)災(zāi)害未造成人員傷亡。

2.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)分析

經(jīng)過對(duì)岷縣礦山地質(zhì)災(zāi)害的調(diào)查，結(jié)合相關(guān)資料綜合分析認(rèn)為，該區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展有逐步增強(qiáng)的趨勢(shì)，原因有以下幾個(gè)方面：其一，區(qū)內(nèi)坡面以強(qiáng)風(fēng)化板巖為主，礦體破碎，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不斷抬升，溝谷處于青壯年發(fā)展期，這為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了發(fā)展條件。

其二，溝道兩側(cè)坍塌體發(fā)育，礦山固體松散物質(zhì)儲(chǔ)量豐富，累計(jì)速率快，加之流域溝道兩側(cè)坡度較大，坡積層較厚，溝岸不斷遭受雨水的沖刷、掏蝕，穩(wěn)定性較差，增加了松散物質(zhì)補(bǔ)給量，使地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模加大。其三，本區(qū)處于強(qiáng)地震區(qū)，地震活動(dòng)頻繁，加之受區(qū)域地震活動(dòng)的影響，將進(jìn)一步加速和激發(fā)災(zāi)害的發(fā)生。其四，區(qū)內(nèi)年降水量較多。

3 工程治理方案分析

3.1 治理方案

綜合岷縣礦山地質(zhì)環(huán)境背景，地質(zhì)災(zāi)害的形成條件，以及礦物堆積特點(diǎn)和危害特征，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害采取以下兩種防治方案：方案一：工程治理方案。①首先對(duì)區(qū)域下游溝道內(nèi)堆積的松散堆積物進(jìn)行清理，以疏通溝道，保證溝道泄洪能力，防治溝道被堵塞泥石流漫進(jìn)溝道兩側(cè)居民區(qū)；②對(duì)主溝道的泥石流進(jìn)行排導(dǎo)，同時(shí)在排導(dǎo)堤下游開挖溝道，使其最終能順利流入洮河，而避免其危害兩岸居民區(qū)；③在溝道出山口上游修建2道攔擋壩，以消耗礦山邊坡滑落礦物質(zhì)動(dòng)能，減緩地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，淤攔松散固體物質(zhì)。方案二：搬遷避讓+礦山工程治理方案。由于災(zāi)害易發(fā)生礦區(qū)周邊居住村民較多，村民修建房屋擠占溝道較嚴(yán)重，泥石流對(duì)溝道兩側(cè)居民構(gòu)成嚴(yán)重威脅，綜合分析考慮，搬遷避讓+礦山工程治理方案總體設(shè)計(jì)為：①首先對(duì)堆積區(qū)受威脅最嚴(yán)重的13戶居民進(jìn)行整體搬遷；②對(duì)松散堆積物進(jìn)行清理，以疏通溝道，保證溝道泄洪能力；③在溝道下游修建約700m長的排導(dǎo)渠，以對(duì)主溝道的礦體堆積物進(jìn)行排導(dǎo)，使其最終流入洮河，而避免其向兩岸居民區(qū)；④在溝道上游修建四座攔擋壩，以攔擋上游流下的固體物質(zhì)，減緩災(zāi)害發(fā)生。

3.2 治理方案比較

分別從防災(zāi)減災(zāi)效果、實(shí)施難度、對(duì)環(huán)境的影響等方面對(duì)兩種方案進(jìn)行比較。①防災(zāi)減災(zāi)效果。方案一主要采取排導(dǎo)工程防治措施，可有效疏導(dǎo)泥沙礦物流入洮河內(nèi)，防止其沖向溝道兩岸居民區(qū)，防災(zāi)減災(zāi)效果明顯；方案二采搬遷避讓+礦山工程治理措施，可讓受威脅最嚴(yán)重的居民徹底避開地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失，礦山工程措施可在一定程度上保護(hù)溝道礦區(qū)周邊未搬遷居民的安全，防災(zāi)減災(zāi)效果更為明顯。從防災(zāi)減災(zāi)方面出發(fā)，方案二優(yōu)于方案一。②實(shí)施難度。方案一主要采取工程防治措施，不涉及搬遷，且施工區(qū)僅限岷縣影響區(qū)內(nèi)，實(shí)施難度小。方案二主要為搬遷避讓，其中涉及大量村民的搬遷，當(dāng)?shù)乜蛇m宜作為村民安置點(diǎn)的地方非常少，搬遷的安置點(diǎn)選擇與征用非常困難，實(shí)施難度相當(dāng)大。從實(shí)施難度方面出發(fā)比較，方案一優(yōu)于方案二。③對(duì)環(huán)境的影響。方案一工程防治措施對(duì)環(huán)境的破壞不可避免，但破壞相對(duì)較?。环桨付?duì)現(xiàn)有環(huán)境的破壞小，但對(duì)搬遷新址的環(huán)境破壞較大。從大環(huán)境出發(fā)考慮，方案一對(duì)環(huán)境的破壞相對(duì)較小。

從以上各有優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)際治理還應(yīng)綜合考慮進(jìn)行選擇。

4 結(jié)論

不同的地質(zhì)災(zāi)害形態(tài)及危害特征差異很大，治理方案需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，綜合考慮礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景，災(zāi)害的形成條件及危害特征而定，以達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的目的。