攔排結(jié)合在雅安石龍溝泥石流災(zāi)害防治工程中的應(yīng)用

李光誠(chéng)

(湖北地礦建設(shè)工程承包集團(tuán)有限公司,湖北武漢 430030）

攔排結(jié)合在雅安石龍溝泥石流災(zāi)害防治工程中的應(yīng)用

李光誠(chéng)

(湖北地礦建設(shè)工程承包集團(tuán)有限公司,湖北武漢 430030）

概述了四川地震災(zāi)區(qū)的雅安石龍溝泥石流項(xiàng)目的勘查設(shè)計(jì),描述了泥石流基本特征,對(duì)泥石流流量、流速等特征值進(jìn)行計(jì)算分析,提出了攔排結(jié)合的治理工程方案,對(duì)類(lèi)似工程有一定的借鑒與參考意義。

泥石流;固體物源;流量;流速;一次沖出量;格攔壩;防護(hù)堤

0 引言

石龍溝泥石流是四川省汶川“5.12”地震災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建重大地災(zāi)防治項(xiàng)目庫(kù)中的項(xiàng)目之一,該項(xiàng)目于2009年10月啟動(dòng)勘查設(shè)計(jì),施工圖設(shè)計(jì)已通過(guò)審查,治理工程處于施工階段。筆者通過(guò)本項(xiàng)目的勘查和設(shè)計(jì)實(shí)踐,談?wù)勀嗍鳛?zāi)害防治方面的體會(huì)。

1 工程概況

石龍溝泥石流位于大渡河右岸支流南椏河左岸,行政隸屬四川省雅安市石棉縣擦羅鄉(xiāng)福龍村。石龍溝屬泥石流易發(fā)溝,曾于1996年7月某深夜暴發(fā),毀田150畝,并沖漫108國(guó)道跨溝的擦羅橋。當(dāng)時(shí)暴雨頻率為20年一遇降雨,暴發(fā)突然,前后歷時(shí)約0.5 h,為稀性泥石流,流速3～5 m/s,密度1.5～1.7 t/m3。根據(jù)漫橋橋斷面反算,泥石流峰值流量約237 m3/s,一次沖出堆積的固體物質(zhì)約1.3萬(wàn)m3,具明顯的堵塞潰決性質(zhì)。

“5.12”地震后,石龍溝上游物源區(qū)松散固體物源儲(chǔ)量增加,遇強(qiáng)暴雨條件可能再次暴發(fā)較大規(guī)模泥石流?，F(xiàn)擦羅鄉(xiāng)福龍村九組、十組人戶(hù)密集分布于泥石流出山口堆積扇上,且有108國(guó)道穿扇而過(guò),危害對(duì)象集中,一旦再次暴發(fā),可能造成的危害很大,因此對(duì)該泥石流溝進(jìn)行系統(tǒng)勘查與治理具有較強(qiáng)的必要性和緊迫性。

2 泥石流基本特征

2.1 泥石流流域及固體物源特征

石龍溝流域面積17.9 km2,起點(diǎn)高程2990 m,入河口高程1170 m,相對(duì)高差約1820 m,全長(zhǎng)6.4 km,物源區(qū)及流通區(qū)主溝溝長(zhǎng)3.46 km,溝床縱坡比降125‰～290‰,平均190‰。

石龍溝位于元古界晉寧期花崗巖(γ22）分布區(qū),形成泥石流的固體物質(zhì)成分主要是風(fēng)化砂、花崗巖碎塊石,經(jīng)調(diào)查,松散固體物源主要是溝道堆積物、溝岸臨近溝床地帶的不連續(xù)分布的崩滑堆積體和上游右岸一碗水金礦區(qū)的礦山棄渣,經(jīng)匯總統(tǒng)計(jì)固體物源量約36.9萬(wàn)m3,預(yù)測(cè)形成泥石流補(bǔ)給量約為18.3萬(wàn)m3,因此,流域松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量較豐富。

2.2 泥石流特征值

泥石流特征參數(shù)包括流量、流速、一次沖出量、流體重度等,是防治工程設(shè)計(jì)的依據(jù)。各特征參數(shù)采用規(guī)范方法計(jì)算分析獲得,具體見(jiàn)表1。

表1 泥石流特征參數(shù)一覽表

3 治理工程設(shè)計(jì)

3.1 防治工程方案與總體布置

石龍溝泥石流為稀性泥石流,物源區(qū)松散物源量約36.9萬(wàn)m3,其中直接參與泥石流的補(bǔ)給量約18.3萬(wàn)m3,物源較豐富,泥石流流量也較大,主導(dǎo)思路為排?？疾炷嗍鳒瞎葪l件,在流通區(qū)部分區(qū)段具備筑壩條件,因此總體方案確定為以排為主,攔排結(jié)合。即在流通區(qū)適當(dāng)位置設(shè)1道格攔壩,以攔截較大碎塊石,削減泥石流峰值流量,同時(shí)在危害對(duì)象集中的福龍村一帶兩岸設(shè)置防護(hù)堤,并進(jìn)行溝道清淤,保證泥石流順利通過(guò)。見(jiàn)圖1。

圖1 石龍溝泥石流防治工程布置圖

3.2 格攔壩的布置

對(duì)泥石流物源和已有泥石流堆積物進(jìn)行調(diào)查,泥石流攜帶下來(lái)的大塊石含量較多,最大粒徑可達(dá)1.3 m,超過(guò)50 cm的塊石含量約占20%。采用格攔壩對(duì)大塊石進(jìn)行攔截,格攔壩布置在高程1403 m左右地帶,該處縱坡緩,溝道順直,兩岸谷形較寬,筑壩回淤較長(zhǎng),庫(kù)容條件較好,且下游為一卡口(拐點(diǎn)3）,1996年泥石流曾在此淤塞,經(jīng)筑壩濾掉大塊石后,保證泥流順暢,不會(huì)再因淤塞導(dǎo)致一次下瀉量急劇增大。

3.3 防護(hù)堤布置

布置于福龍村一帶擦羅橋的上、下游兩岸,主要針對(duì)保護(hù)對(duì)象設(shè)置,兩岸總長(zhǎng)694 m。

3.4 治理工程分項(xiàng)設(shè)計(jì)

3.4.1 格攔壩工程設(shè)計(jì)

3.4.1.1 攔截塊石塊徑

設(shè)計(jì)取格攔壩攔截塊石塊徑為50 cm。

3.4.1.2 格攔壩壩高H

格攔壩壩高由設(shè)計(jì)庫(kù)容控制,治理工程有效期為50年,按攔蓄3次20年一遇暴雨工況下的泥石流考慮。由表1可知,20年一遇的泥石流一次固體物質(zhì)沖出量為15800 m3,超過(guò)攔截塊石塊徑為50 cm的大塊石占20%,則一次可攔約3160 m3,攔蓄3次需庫(kù)容9480 m3。

根據(jù)勘查資料的壩高與庫(kù)容關(guān)系曲線,設(shè)計(jì)5 m壩高庫(kù)容可達(dá)9800 m3,能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,故確定格攔壩壩高為5 m。

3.4.1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

攔擋壩采用平面格攔壩,格攔壩總長(zhǎng)為25 m,壩高5 m,整個(gè)壩體由4個(gè)漿砌石支墩和3跨格柵組成。格柵部分凈寬5.0 m,主受力結(jié)構(gòu)由4根25b號(hào)工字鋼平行排布,工字鋼垂直間距按泥石流堆積物特征粒徑d90控制,為1100 mm。格攔壩結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 格攔壩結(jié)構(gòu)圖

3.4.2 防護(hù)堤工程設(shè)計(jì)

3.4.2.1 設(shè)計(jì)條件

設(shè)計(jì)流量:20年一遇的泥石流峰值流量為240 m3/s,經(jīng)過(guò)格攔壩,經(jīng)濾掉20%大塊石后,排導(dǎo)區(qū)設(shè)計(jì)流量為213 m3/s。

設(shè)計(jì)流速:3 m/s。

3.4.2.2 防護(hù)堤分段設(shè)計(jì)

分為5段(參見(jiàn)圖1）:束流堤段、防護(hù)堤一段、防護(hù)堤二段、防護(hù)堤三段、防護(hù)堤四段。斷面設(shè)計(jì)按重力式擋墻進(jìn)行計(jì)算,堤身高度按流量、流速檢算,基礎(chǔ)埋深按沖刷深度控制。典型斷面見(jiàn)圖3。

圖3 典型防護(hù)堤斷面圖

4 結(jié)語(yǔ)

由于泥石流具有突然暴發(fā)的特點(diǎn),治理工程主要是防患于未然,已實(shí)施的治理工程不一定很快能得到效果驗(yàn)證。但通過(guò)查清泥石流的各要素特征,采取針對(duì)性的工程設(shè)計(jì)與治理,有理由相信將取得較好的防災(zāi)效益。采用攔排結(jié)合的工程措施對(duì)石龍溝泥石流進(jìn)行防治,其治理工程施工圖設(shè)計(jì)已經(jīng)過(guò)專(zhuān)家委員會(huì)評(píng)審?fù)ㄟ^(guò),正處于實(shí)施階段。

通過(guò)該項(xiàng)目的勘查與設(shè)計(jì),筆者總結(jié)有如下體會(huì)。

(1）泥石流勘查應(yīng)重視物源調(diào)查,重點(diǎn)是摸清將來(lái)可能參與形成泥石流的松散固體物源量、粒度特征,在設(shè)計(jì)階段才可能對(duì)癥施治,使治理工程布置具有針對(duì)性。

(2）對(duì)將來(lái)可能暴發(fā)泥石流的規(guī)模的預(yù)測(cè)必須很好地建立在對(duì)已發(fā)泥石流情況詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,已發(fā)泥石流對(duì)應(yīng)的降雨頻率、泥石流流量、一次沖出量、流速等特征值是設(shè)計(jì)防治工程的重要參數(shù)。

(3）石龍溝泥石流流域面積大、松散物源豐富,將來(lái)暴發(fā)泥石流的流量及一次沖出物可能較大。由于是稀性泥石流,防治工程方案宜考慮以排為主,針對(duì)物源中塊石含量較多、塊徑較大的特點(diǎn),在中上游布置適當(dāng)?shù)母駭r壩攔大放小,不致使大塊石在下游淤塞,保證泥流通暢,可以取得較好的治理工程效果。

[1] 王繼康,黃榮鑒,丁秀燕.泥石流防治工程技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1996.

[2] 蔣忠信,姚令侃,等.鐵路泥石流非線性研究與防治新技術(shù)[M].四川成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,1999.

[3] 崔之久,等.泥石流沉積與環(huán)境[M].北京:海洋出版社,1996.

[4] DZ/T 0220-2006,泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S].

[5] DZ/T 0239-2004,泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Application of I ntercepting andDra in ing Combination in Ya’an ShilonggouDebris FlowD isaater Prevention Engi-neering

LI Guang-cheng(Hubei Geology&Mineral Resources Construction Engineering Group Co.,Ltd.,Wuhan Hubei 430030,China）

The survey design for Ya’an Shilonggou debris flow project in Sichuan earthquake disaster area was outlined. The basic features of debris was described,the characteristic values of debris flow and velocity were calculated and ana-lyzed,regulation project scheme of intercepting and draining combinationwasput forward,which could be the reference for similar projects.

debris;solid substance source;flow rate;velocity;single running amount;grid dam;protection embankment

P642.2

:A

:1672-7428(2010）12-0068-03

2010-06-17

李光誠(chéng)(1971-）,男(漢族）,湖北武漢人,湖北地礦建設(shè)工程承包集團(tuán)有限公司研發(fā)中心高級(jí)工程師、注冊(cè)巖土工程師、一級(jí)建造師,水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè),從事巖土工程設(shè)計(jì)與施工及新技術(shù)研發(fā)工作,湖北省武漢市航空路17號(hào),lgctje@163.com。