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地方泥石流特征及治理方案設(shè)計

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地方泥石流特征及治理方案設(shè)計

摘要:敘述了云南省騰沖縣清水鄉(xiāng)黃瓜箐泥石流的形成,泥石流流域特征和泥石流特征。對該地區(qū)泥石流的成因進行了分析,闡述泥石流形成的條件。在“堅持一切從實際出發(fā),因勢利導(dǎo)地利用自然條件”的思想指導(dǎo)下,地質(zhì)災(zāi)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實施了攔渣壩、抗滑樁、截水溝等工程,為類似工程的治理提供了借鑒意義。

關(guān)鍵詞:泥石流,流域劃分,泥石流成因,治理方案設(shè)計

1概述

云南騰沖縣清水鄉(xiāng)黃瓜箐溝谷為深切割的澡塘河左岸支流,地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育,地質(zhì)環(huán)境脆弱,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。該溝谷區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點多,類型多、規(guī)模大,地質(zhì)災(zāi)害危害嚴(yán)重。受黃瓜箐溝谷滑坡、泥石流直接威脅的人員共有1010人,威脅固定資產(chǎn)達7500萬元,地質(zhì)災(zāi)害險情等級為特大型[1]。自20世紀(jì)90年代,當(dāng)?shù)鼐用窬鸵恢笔艿刭|(zhì)災(zāi)害的威脅危害,特別是2004年7月18日曾爆發(fā)一次較大規(guī)模的泥石流活動,在黃瓜箐及公路上形成20cm~50cm厚的泥石流堆積體,造成的騰沖縣城—清水鄉(xiāng)公路中斷,沖毀黃瓜箐療養(yǎng)區(qū)房屋300m2,沖毀黃瓜箐溝堤及沿溝兩岸部分農(nóng)田,直接經(jīng)濟損失達100萬元[2,3]。并對黃瓜箐療養(yǎng)地、溝谷下游云南騰沖火山國家地質(zhì)公園內(nèi)蛤蟆嘴、美女池、溫泉游泳池、財政培訓(xùn)中心及下游農(nóng)田等造成直接威脅和危害,社會影響極大。為保障該區(qū)人民的生產(chǎn)生活及火山國家地質(zhì)公園的安全,減輕或削弱地質(zhì)災(zāi)害對該區(qū)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(qū)地質(zhì)災(zāi)害威脅嚴(yán)重的區(qū)域?qū)嵤┝酥卫砉こ?。治理工程的防治目?biāo)是通過對泥石流的綜合防治使其達到穩(wěn)定;并對泥石流溝進行初步防治,扼制其惡性發(fā)展趨勢,避免泥石流在短期內(nèi)對黃瓜箐療養(yǎng)區(qū)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(yù)期治理目標(biāo)。

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(zāi)害發(fā)育于黃瓜箐大溝左岸的沖溝內(nèi),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(qū)季節(jié)性溪流,年內(nèi)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(qū)地處季風(fēng)低緯山地半濕潤亞熱帶氣候區(qū),枯雨季節(jié)分明,氣候溫和濕潤。每年5月~10月為雨季,前期連續(xù)降雨時間長,土體長期處于飽和狀態(tài),加之單點暴雨較多,日最大降雨量達112.1mm,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(nèi)松散固體物集中,沿河兩岸滑坡發(fā)育,滑坡體或滑坡前緣直抵溝內(nèi),溝床內(nèi)松散固體物較多,溝兩岸坍塌嚴(yán)重,造成嚴(yán)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(zhì)體(H2滑坡、H1滑坡(已治理好)、B1崩塌)和邊坡殘坡積物。根據(jù)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(zhuǎn)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0.90km2,主溝長331.0m,最高點海拔為1640.40m,最低點位于黃瓜箐大溝交匯處1525.33m,高差115.07m,平均縱坡353.6‰。根據(jù)泥石流特征,可將其劃分為形成流通區(qū)和堆積區(qū),分述如下。

2.2.1形成流通區(qū)該泥石流沖溝大部分屬形成流通區(qū),分布高程1538.58m~1706.60m,高差168.08m,面積0.90km2,地形坡度30°~50°,主溝長301.0m,溝床平均縱坡404.3‰,溝槽呈“V”字形,底寬3m~5m。兩岸巖性為第四系滑坡堆積層(Qdel4)與崩塌堆積層(Qcol4),以及少部分殘坡積層(Qel+dl4),其面積覆蓋整個流域面積,成分以粉砂、礫砂、含礫粉土為主夾少量風(fēng)化不均勻碎塊石。植被覆蓋良好,以松樹雜低矮灌木為主,松散固體物可移方量27.81×104m3,其物質(zhì)成分主要以滑坡、崩塌堆積為主。

2.2.2堆積區(qū)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1556.86m~1525.55m,高差31.53m,主溝長129.40m,平均縱坡136.94‰。該區(qū)于2011年4月已實施了2座攔渣壩,現(xiàn)狀堆積區(qū)形成三個臺階,設(shè)置攔渣壩后,溝槽底寬8m~35m,溝岸坡度約30°。巖性為泥石流堆積之砂礫石層,厚度一般在1m~3m,平均厚1.5m,多呈黃褐、灰白色,濕,礫石直徑一般6cm~20cm不等,以次棱角狀為主,分選性差。兩岸邊坡植被較發(fā)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(fù)演變成現(xiàn)狀。由于泥石流溝流域巖性軟弱,風(fēng)化強烈,巖體破碎,不良物理地質(zhì)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(qū)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129m,寬8m~35m,厚1m~3m,多數(shù)物質(zhì)被黃瓜箐大溝已攜帶走。泥石流固體物質(zhì)主要為卵礫石,分選性差,磨圓度差,堆積物粒徑多為6cm~20cm之間,偶夾徑大于1m孤塊石。

3泥石流治理方案設(shè)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(fā)泥石流災(zāi)害危害極大。泥石流物源區(qū)物源主要由溝谷兩側(cè)的滑坡體和崩塌體構(gòu)成,兩地質(zhì)災(zāi)害體均處于不穩(wěn)定狀態(tài),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(zhì)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(chǎn)生大的泥石流災(zāi)害為出發(fā)點,對物源區(qū)采取適當(dāng)?shù)臄r擋、排水措施,并對溝谷內(nèi)的松散固體物進行水土分離,同時在溝口部位設(shè)置停淤場,利用東側(cè)溪溝水對其進行定期沖刷和清淤。

3.1設(shè)計原則和標(biāo)準(zhǔn)

在“堅持一切從實際出發(fā),因勢利導(dǎo)地利用自然條件”的思想指導(dǎo)下,按照全面規(guī)劃,統(tǒng)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(nèi)控制和減輕地質(zhì)災(zāi)害的危害。根據(jù)清水鄉(xiāng)黃瓜箐地質(zhì)災(zāi)害的特點,地質(zhì)災(zāi)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(guī)劃,統(tǒng)籌兼顧,融防災(zāi)、抗災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi)與國民經(jīng)濟建設(shè)為一體,達到社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益的統(tǒng)一;從大環(huán)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(jié)合的思路;工程防御體系,生物生態(tài)防御體系,監(jiān)測預(yù)報體系,環(huán)境保護與管理體系相結(jié)合的防治對策。根據(jù)清水鄉(xiāng)黃瓜箐現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害威脅人口及威脅資產(chǎn)確定防治工程等級,根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范[4-6]該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危害對象及財產(chǎn),綜合判定滑坡防治工程分級為一級。該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危害對象及財產(chǎn),綜合判定泥石流災(zāi)害防治工程安全等級標(biāo)準(zhǔn)為二級。

3.2防治工程方案設(shè)計

3.2.1肋板式排水溝在泥石流溝上游設(shè)置鋼筋混凝土肋板式排水溝,設(shè)計呈“Y”字形,根據(jù)野外調(diào)查實測剖面,主要設(shè)計兩種斷面尺寸。其中,位于主溝的中下游設(shè)計斷面尺寸為上口寬6.0m,底寬2.50m,高4.50m,溝幫寬1.0m,溝壁坡比為1∶0.3,溝底厚1.0m。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(fā)揮作用,并進行水土分離,并且加強溝幫穩(wěn)定性,在排水溝內(nèi)每間隔5m設(shè)一塊肋板,設(shè)計肋板寬0.3m,高2.0m,肋板上設(shè)置排水孔。主溝肋板式排水溝設(shè)計總長53m,肋板10道。主溝上游及支溝地帶的肋板式排水溝,設(shè)計斷面尺寸為上口寬4.80m,底寬2.30m,高3.30m,溝幫寬0.80m,溝壁坡比為1∶0.3,溝底厚0.80m,排水溝每間隔5m設(shè)一塊肋板,設(shè)計肋板寬0.3m,高1.80m。支溝肋板式排水溝設(shè)計總長235m,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(shè)置不同長度支撐錨桿。單根支撐錨桿共有2.90m,5.90m及8.90m三種長度,采用DN80(89)鋼管通過打眼后灌注M30水泥砂漿,鉆孔孔徑130mm,灌漿后形成直徑為130mm的水泥柱。支撐錨桿縱向排距5.0m,橫向間距分別為1.21m和1.31m,共設(shè)置47排,錨桿計141根,其中2.9m長錨桿39根、5.9m長錨桿66根、8.9m長錨桿36根,共計長822.90m。

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(shè)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(zhì);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(shè)計攔渣壩總壩高13.50m,有效壩高為9.5m,長為43.15m,頂寬2.00m,迎水坡坡比1∶0.6,背水坡坡比1∶0.2,基礎(chǔ)埋深4.0m,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30cmPVC管按2.0m×2.0m間距梅花狀布設(shè)泄水孔;壩體中部設(shè)置泄水洞,尺寸為1.0m×1.25m。3號攔渣壩設(shè)計庫容4600m3。

3.2.3護岸擋墻及固床壩在3號攔渣壩下游溝道兩岸設(shè)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(cè)蝕作用。護岸墻、固床壩均采用M10漿砌石砌筑。護岸墻出土高2.5m,背坡比1∶0.3,面坡直立,頂寬1.0m,基礎(chǔ)埋深2.0m。左、右岸護岸墻單側(cè)設(shè)計長36m,總長72m。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(shè)置固床壩,間距為20m,共設(shè)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3.0m,單道固床壩長6.0m,埋深1.5m,頂寬1.0m,底寬1.60m。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(yīng)盡量靠近溝床中心。

3.2.4停淤場停淤場擬設(shè)于泥石流溝口平緩地帶,占地面積約為500m2,停淤場的左岸已有攔渣墻,本次對右側(cè)水溝進行改道并設(shè)置攔渣墻和排水溝,設(shè)計攔渣墻長25m,墻高2.50m,出土高1.50m。停淤場東側(cè)現(xiàn)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(cè)公路路邊緣尚有5m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(qū)地表植被發(fā)育,本工程設(shè)計植物措施,主要是針對泥石流物源區(qū)植被由于地質(zhì)災(zāi)害遭受破壞區(qū)域,主要措施是在泥石流溝谷物源區(qū)兩岸滑坡、崩塌區(qū)坡面上種植穩(wěn)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(huán)境。植樹種草面積為22300m2。

4結(jié)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(jié)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(zhì)災(zāi)害點多、面廣,治理難度大,其后續(xù)應(yīng)加強監(jiān)測和預(yù)警工作,并對泥石流進行長期的動態(tài)監(jiān)測,視災(zāi)害發(fā)展變化采取相應(yīng)的治理措施;3)該泥石流防治工程實施對云南地區(qū)和同類地質(zhì)環(huán)境區(qū)的現(xiàn)場泥石流災(zāi)害防治工作具有指導(dǎo)和借鑒意義;4)當(dāng)?shù)卣畱?yīng)加強建筑管理和環(huán)保管理,嚴(yán)禁危害防治工程安全使用的建筑、垃圾排放等不良現(xiàn)象發(fā)生。

參考文獻:

[1]毛劍梅.云南地質(zhì)資源旅游產(chǎn)業(yè)化研究[D].昆明:昆明理工大學(xué),2015.

[2]孫顯辰,王保云,彭娟,等.云南省各州市泥石流災(zāi)害與水系分布的規(guī)律分析[J].電腦知識與技術(shù),2020,16(15):16-18.

[3]王宇.云南省地質(zhì)災(zāi)害防治與研究歷史評述[J].災(zāi)害學(xué),2019,34(3):134-139.

[4]DZ/T0218—2006,滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].

[5]DZ/T0239—2004,泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計規(guī)范[S].

[6]DZ/T0219—2006,滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].

作者:李小膀 冷冰林 單位:中國電建集團昆明勘測設(shè)計研究院有限公司