云南省二道河泥石流治理工程效果分析及改進(jìn)

楊在月，王邦陽(yáng)

(1.云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，昆明　650500；2.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明　650093)

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云南省二道河泥石流治理工程效果分析及改進(jìn)

楊在月1，王邦陽(yáng)2

(1.云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，昆明650500；2.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明650093)

摘要：維西縣城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害長(zhǎng)期以來(lái)均以二道河泥石流最為突出，自二道河暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害以后，泥石流的治理就一直未間斷過(guò)，但泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)并沒(méi)有根除，依然威脅著溝口居民的安全。通過(guò)對(duì)泥石流已有治理工程進(jìn)行調(diào)查，分析其治理效果及存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上，提出新的治理措施，消除泥石流危害。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害；泥石流；治理措施

泥石流是我國(guó)山區(qū)中一種常見的突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。由于它具有分布廣、發(fā)生頻繁、成災(zāi)快、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)，常在瞬間就能淹沒(méi)農(nóng)田村莊、沖毀道路橋梁等建筑物，給山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成極大危害。另外，隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的不斷加強(qiáng)，人們對(duì)自然資源的過(guò)度索取和對(duì)環(huán)境的持續(xù)破壞，使泥石流等地質(zhì)災(zāi)害更趨嚴(yán)重[1-2]。因此，泥石流災(zāi)害已經(jīng)成為山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)工作中一個(gè)非常重要的方面，泥石流的研究也越來(lái)越引起人們的重視。通過(guò)前人的研究使人們從根本上對(duì)泥石流形成特征和防治方面有了基本的認(rèn)識(shí)，但由于泥石流的形成是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，具有典型的區(qū)域性，這些研究方法的推廣應(yīng)用還有待深入研究。因此，對(duì)泥石流進(jìn)行更深入的研究，及時(shí)實(shí)施科學(xué)有效的防治措施，有利于促進(jìn)人地環(huán)境的和諧，具有重要的研究?jī)r(jià)值和理論意義[3-5]。

維西縣城區(qū)地處橫斷山區(qū)與云貴高原銜接部位，地質(zhì)地貌條件復(fù)雜，多年來(lái)泥石流地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)(表1)，被列為云南省除德欽縣城外地質(zhì)災(zāi)害最危險(xiǎn)的縣城。維西縣城區(qū)地質(zhì)災(zāi)害長(zhǎng)期以來(lái)均以二道河泥石流最為突出，自1990年8月二道河暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害以后，二道河泥石流的治理就一直未間斷過(guò)，造成1 606萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)損失，至2010年治理工程實(shí)施了三次，雖然經(jīng)過(guò)近20 a的治理，但泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)并沒(méi)有根除，依然威脅著溝口兩岸居民、單位共計(jì)2 970人，潛在經(jīng)濟(jì)損失59 476萬(wàn)元。

表1　維西縣二道河泥石流災(zāi)害成災(zāi)典型事例表

1泥石流區(qū)地質(zhì)背景

二道河流域在行政區(qū)劃上屬于迪慶州維西縣，屬于瀾滄江水系，地處橫斷山區(qū)，地形起伏較大，流域最高點(diǎn)高程3 584 m，最低點(diǎn)高程2 160 m，相對(duì)高差1 424 m，平均縱坡167.5%；流域內(nèi)出露的地層巖性主要為第四系、第三系、三疊系、二疊系的千枚巖、片巖、片麻巖為主，巖石破碎，裂隙發(fā)育，力學(xué)強(qiáng)度低，風(fēng)化強(qiáng)烈[6](圖1)。

圖1　二道河流域概況圖

2二道河泥石流治理歷史

二道河泥石流前后共進(jìn)行了三次治理，前兩次工程設(shè)計(jì)全部完成，工程起到了明顯的防災(zāi)減災(zāi)效果，攔蓄了大量固體物質(zhì)，穩(wěn)定了局部溝岸、溝床，但未能有效穩(wěn)固物源，壩淤滿后泥石流仍然直瀉而下。第三次治理從2005年開始，共設(shè)計(jì)攔沙壩7座(即4#、5#、7#、8#、9#、10#、11#攔渣壩)、固床壩1座、抗滑擋墻42 m(縣一中岸邊滑坡)、護(hù)岸墻180 m(縣城區(qū)河堤)，但原計(jì)劃的部分治理工程由于資金等原因未能實(shí)施，其中4#攔渣壩在施工過(guò)程中遭遇泥石流暴發(fā)，施工未完成就被沖毀，至今未完成；5#攔渣壩由于消能池?fù)p毀，壩底懸空，存在倒塌的危險(xiǎn)，于2014年10月進(jìn)行修復(fù)；7#攔渣壩未實(shí)施，8#攔渣壩已完全淹沒(méi)，11#攔渣壩壩底懸空，存在倒塌的危險(xiǎn)；其余工程運(yùn)行正常，攔渣壩已全部淤滿。

3已有治理工程效果分析

前期已建工程起到了明顯的防災(zāi)減災(zāi)效果，攔擋工程攔蓄了大量固體物質(zhì)，并穩(wěn)定了局部溝岸、溝床；排導(dǎo)槽工程較好地引流了泥石流，有效緩解了二道河泥石流成災(zāi)程度，但物源區(qū)的滑坡、坍塌未能得到有效控制，泥石流災(zāi)害依然存在。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，下游河段自維西一中至永春河口兩側(cè)河岸及永春河河口對(duì)岸已大部布滿建筑，泥石流危害對(duì)象進(jìn)一步增加，泥石流風(fēng)險(xiǎn)也在增大。

經(jīng)過(guò)對(duì)二道河泥石流流域內(nèi)的主要固體物源(滑坡、崩塌、溝岸坍塌)、泥石流匯水條件、流通條件及堆積情況等進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了解。同時(shí)，對(duì)已實(shí)施防治工程的現(xiàn)狀、防治效果進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。調(diào)查分析認(rèn)為，泥石流災(zāi)害根源主要為上游片俄底滑坡及溝岸坍塌群，上游河段河道不斷侵蝕下切，滑坡、溝岸坍塌規(guī)模不斷擴(kuò)大，為泥石流提供源源不斷的固體物源；近兩年暴發(fā)的泥石流松散物質(zhì)基本全部堆積于2010至2011年新建的攔渣壩內(nèi)，對(duì)泥石流起緩沖、攔截作用，治理效果良好。

4已有治理工程存在的問(wèn)題

(1) 從溝床內(nèi)分布的松散固體物源分布和發(fā)展變化以及泥石流活動(dòng)情況看，目前在中下游河段已施工的攔擋工程已經(jīng)全部淤滿失效，遠(yuǎn)不能控制住泥石流的危害，下次泥石流暴發(fā)將直接沖至下游溝口地帶，目前溝谷內(nèi)存在的攔沙壩、谷坊壩和固床壩等已十分密集，中下游河段溝床縱坡已經(jīng)較為平緩，可增設(shè)攔沙壩或谷坊壩的位置已不多。

(2) 二道河歷史上設(shè)置修建的攔沙壩工程已將河床高程大幅抬高，尤其在水廠廠區(qū)南東段。二道河兩側(cè)分水嶺十分單薄，若再建攔沙壩抬高河床，存在大規(guī)模泥石流暴發(fā)時(shí)造成改道沖向其它溝谷的風(fēng)險(xiǎn)。

(3) 二道河上游河段溝岸坍塌滑坡、源頭的片俄底滑坡區(qū)及后部地層由于受望香臺(tái)斷裂(F2斷層)影響，巖體十分破碎，溝道下切速度較快，殘積層厚度較大，滑坡、崩塌范圍向后牽引式發(fā)展十分快，固體物源儲(chǔ)量巨大。若不從源頭控制，單從溝谷內(nèi)攔擋達(dá)不到消除災(zāi)害隱患的目的。

(4) 二道河入永春河處與永春河呈正交，永春河在此段縱坡平緩，泥石流淤積物難以排走，很容易造成永春河堵塞引發(fā)洪水漫堤造成更大范圍災(zāi)害。

(5) 二道河泥石流經(jīng)過(guò)20余年的防治，防治工程起到良好的防災(zāi)減災(zāi)的效果，但由于部分工程年久失修，存在損毀。目前河道內(nèi)前期修建的攔渣壩共13座(不含副壩及已淹沒(méi)壩)，分布于中下游河道內(nèi)，其中有4座完好，其余多數(shù)表現(xiàn)為壩頂溢水口磨蝕嚴(yán)重(圖2)，部分壩體壩肩漏水、壩基露底(圖3)，需修復(fù)或在下游適當(dāng)位置重建；下游河道排導(dǎo)槽(肋坎槽)內(nèi)肋砍槽磨損嚴(yán)重，均侵蝕到底部，嚴(yán)重影響排導(dǎo)槽邊墻的穩(wěn)定，須修復(fù)或進(jìn)行鋪底處理。

圖2　LB11溢水口及副壩損毀

圖3　消能池露底的攔渣壩

5改進(jìn)治理措施

對(duì)二道河泥石流的治理，應(yīng)該考慮到二道河泥石流最大固體物源——片俄底滑坡。以往治理工程均將重點(diǎn)放在溝床內(nèi)攔擋，但泥石流固體物源量大，壩建成后均在1～3 a內(nèi)淤滿，有的甚至全埋。因此，對(duì)二道河泥石流的治理應(yīng)該從控制物源著手，對(duì)源頭處特大型滑坡進(jìn)行控制；其次在原有停淤場(chǎng)處考慮停淤場(chǎng)完善，建采砂場(chǎng)采砂消耗下泄砂、石，中下游有建壩條件的地段增加攔擋工程。

5.1片俄底滑坡治理工程

片俄底滑坡為二道河泥石流首要松散固體物源，滑體及滑坡前緣堆積物是泥石流最主要物源，總量達(dá)267.94×104m3，阻止這些物源下泄是首要考慮的治理措施?？辈彀l(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)2 a的沖蝕，片俄底滑坡前緣溝口河道加深約5 m，溝底滑坡堆積體坍塌加劇。為控制溝床侵蝕、穩(wěn)固岸坡考慮，設(shè)計(jì)4道攔渣壩到達(dá)控制溝床侵蝕、穩(wěn)固岸坡，遏制滑坡發(fā)展。

5.1.1樁板式攔渣壩

滑坡H33-3、H33-4滑塊剪出口下方槽谷內(nèi)布置2道樁板式攔渣壩，即擬建1#、2#壩設(shè)計(jì)抗滑樁A、B兩種型號(hào)。A型抗滑樁規(guī)格2.0 m×2.5 m，樁長(zhǎng)28～33 m，共27顆；B型抗滑樁規(guī)格1.5 m×2.0 m，樁長(zhǎng)16～26 m，共23棵。 A型、B型樁設(shè)計(jì)樁身砼強(qiáng)度C30，配筋見抗滑樁鋼筋結(jié)構(gòu)圖(圖4)，設(shè)計(jì)鎖口、護(hù)壁砼強(qiáng)度C20，樁間設(shè)擋土板，擋土板底部設(shè)M7.5漿砌Mu30塊石墊層，規(guī)格長(zhǎng)×寬×厚為：4.5 m×0.5 m×0.5 m。壩體溢流口下方15 m×15 m范圍內(nèi)采用干塊石堆砌，起護(hù)壩作用，收集槽谷內(nèi)塊石和抗滑樁基礎(chǔ)開挖出的塊石作為原料即可。

圖4　A型抗滑樁布置平面圖

5.1.2重力式攔渣壩

布設(shè)于滑坡堆積體前緣近“葫蘆口”處，該處溝道狹窄，岸坡陡峻，溝底及岸坡基巖出露，上游為溝道內(nèi)滑坡松散堆積體，在該處建兩座重力式攔渣壩，以穩(wěn)固溝床，遏制河床侵蝕，達(dá)到穩(wěn)固溝床內(nèi)滑坡松散堆積體和穩(wěn)固兩岸岸坡。兩座壩(3#、4#壩)設(shè)計(jì)壩高15 m，頂寬3 m，壩體采用砼強(qiáng)度C20混凝土澆筑，壩下10 m處設(shè)副壩。

5.2上游溝岸坍塌群治理工程

通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，溝道較2 a前有所加深，溝岸坍塌加劇，成為二道河泥石流的次物源區(qū)。為最上游攔渣壩(LB12)至片俄大底滑坡下游跌水坎河段，根據(jù)該段河道地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況及工程地質(zhì)特征，該段河道治理的主要目標(biāo)為穩(wěn)固溝床，阻止溝道下切，其次通過(guò)抬升河床反壓兩岸坍塌、滑坡坡腳，使兩岸坍塌逐步穩(wěn)定，等到植被自然恢復(fù)即可達(dá)到穩(wěn)固溝床岸坡的目的。主要工程布置為在溝道內(nèi)布置高8～10 m的攔砂壩5座，設(shè)計(jì)的5#～9#壩，壩體采用砼強(qiáng)度C20混凝土澆筑，主壩下游10 m處設(shè)副壩，河道較寬處設(shè)消能池。

5.3上游左岸支溝防治工程措施

上游左岸支溝溝口地帶溝床，阻止溝床侵蝕，同時(shí)穩(wěn)固上游溝岸，在支溝口上游約100 m和250 m處設(shè)置兩道谷坊壩，即擬建14#、15#谷坊壩，壩體采用混凝土強(qiáng)度C20混凝土澆筑。

5.4中下游河道防治工程設(shè)計(jì)

5.4.1攔擋工程

中下游河道內(nèi)松散堆積物豐富，河道侵蝕強(qiáng)烈，為穩(wěn)固溝床，同時(shí)攔蓄一定量的泥石流物質(zhì)，使泥石流有所緩沖，在LB9攔渣壩至LB11攔渣壩之間建2座攔渣壩，即擬建10#、11#壩，壩體采用砼強(qiáng)度C20混凝土澆筑，10#壩壩下10 m處設(shè)副壩，11#壩壩下10 m處設(shè)消能池。

5.4.2前期設(shè)計(jì)未實(shí)施工程補(bǔ)建

在未能實(shí)施的7#壩位置上游河道至LB9(原設(shè)計(jì)5#壩)內(nèi)泥石流松散堆積物較豐富，河漫灘高出河道約3～4 m，為穩(wěn)固河道內(nèi)松散堆積體，須補(bǔ)建該道攔渣壩，設(shè)計(jì)12#攔渣壩，設(shè)計(jì)壩高8 m，頂寬2 m，壩體采用砼強(qiáng)度C20混凝土澆筑，壩下10 m處設(shè)消能池。

5.5下游防治工程設(shè)計(jì)

5.5.1下游排導(dǎo)槽空缺段補(bǔ)建

原二道河設(shè)計(jì)排導(dǎo)槽時(shí)在興維大橋下方排導(dǎo)槽拐彎段留下一段長(zhǎng)約60 m的緩沖帶，設(shè)計(jì)在該段臨時(shí)停淤、清淤，以緩解下游清淤壓力?，F(xiàn)在由于上游攔渣壩的修建，下游淤積有所緩解，需把該段排導(dǎo)槽修補(bǔ)上。

5.5.2損毀攔渣壩修補(bǔ)

二道河泥石流經(jīng)過(guò)20余年的防治，防治工程起到良好的防災(zāi)減災(zāi)的效果，但由于部分工程年久失修，存在損毀。目前河道內(nèi)前期實(shí)施攔渣壩共13座(不含副壩及已淹沒(méi)壩)，分布于中下游河道內(nèi)，其中有4座完好，其余多數(shù)表現(xiàn)為壩頂溢水口磨蝕嚴(yán)重，部分壩體壩肩漏水，需修復(fù)或在下游適當(dāng)位置重建。較為嚴(yán)重的是LB9壩(2010年施工圖設(shè)計(jì)中的5#壩)，壩底臨空，消能池失效，水從消能池底部通過(guò)，須修復(fù)或重建副壩消能池，確保攔渣壩安全。

(1) LB1攔渣壩修復(fù)

LB1攔渣壩位于維西一中下方河段，攔渣壩設(shè)主壩和副壩，目前主壩副壩均已露底，存在倒塌的風(fēng)險(xiǎn)，一旦倒塌，壩內(nèi)存儲(chǔ)的松散堆積物順溝而下，給下游排導(dǎo)槽造成堵塞。同時(shí)，由于溝道侵蝕加深，影響上游攔渣壩的穩(wěn)定，須進(jìn)行修補(bǔ)處理。處理措施為在下游距離副壩20 m的位置新建一道攔渣壩，使其淹埋副壩, 回淤到主壩壩腳，從而達(dá)到穩(wěn)固攔渣壩。設(shè)計(jì)擬建13#攔渣壩，壩體采用砼強(qiáng)度C20混凝土澆筑。

(2) 排導(dǎo)槽鋪底

維西一中下游至入永春河口段已修建排導(dǎo)槽，由于年久失修，磨損嚴(yán)重，其間修建的肋坎槽多數(shù)已經(jīng)沖毀，不能起到繼續(xù)固床作用，局部地段河水侵蝕到排導(dǎo)槽邊墻基礎(chǔ)?？紤]到工程運(yùn)行的長(zhǎng)久性，故對(duì)已建排導(dǎo)槽河段進(jìn)行鋪底處理。工程布置從一中下游已建排導(dǎo)槽段開始至入永春河口，全長(zhǎng)1 640 m，底部采用MU30漿砌片石鋪底，厚60 cm，表層采用MU60條石鑲面，厚30 cm，從兩側(cè)以1∶4向中間放坡，見圖5、圖6。

圖5排導(dǎo)槽縱剖面圖(mm)

圖6排導(dǎo)槽橫剖面圖(mm)

5.6停淤場(chǎng)工程

為確保永春河不受二道河泥石流影響，在維西一中上游河段已建攔渣壩LB6、LB5(2010年設(shè)計(jì)中的9#、10#攔渣壩)兩處及溝口設(shè)3個(gè)停淤場(chǎng)，依托攔渣壩庫(kù)容進(jìn)行清淤，每年雨季前將場(chǎng)內(nèi)淤積物清除，保證泥石流暴發(fā)時(shí)有足夠的接納空間。

5.6.1已建攔渣壩LB6停淤場(chǎng)(1#停淤場(chǎng))

依托已建攔渣壩LB6庫(kù)容建停淤場(chǎng)，面積1.04×104m2，庫(kù)容2.96×104m3，須清淤量3.67×104m3。設(shè)計(jì)開挖底界縱坡和回淤為4°，入口段開挖縱坡按1∶5放坡，邊界設(shè)界樁，開挖邊坡離界樁1 m，離溝床岸坡至少5 m，按1∶1放坡，從兩側(cè)向河道中心以1∶20放坡開挖，下游離攔渣壩LB6壩頂10 m，開挖按1∶1放坡。邊界拐點(diǎn)設(shè)界樁，界樁長(zhǎng)1.5 m，入土1.0 m，底部設(shè)清淤標(biāo)志樁，樁長(zhǎng)1.0 m，全部埋入地下，僅樁頂出露地表，清淤深度不得超過(guò)樁頂。

5.6.2已建攔渣壩LB5停淤場(chǎng)(2#停淤場(chǎng))

依托已建攔渣壩LB6庫(kù)容建停淤場(chǎng)，面積1.92×104m2，庫(kù)容6.17×104m3，須清淤量6.24×104m3。設(shè)計(jì)開挖底界縱坡和回淤為4°，入口段開挖縱坡按1∶5放坡，邊界設(shè)界樁，開挖邊坡離界樁1 m，離溝床岸坡至少5 m，按1∶1放坡，從兩側(cè)向河道中心以1∶20放坡開挖，下游離攔渣壩LB6壩頂10 m，開挖按1∶1放坡。邊界拐點(diǎn)設(shè)界樁，界樁長(zhǎng)1.5 m，入土1.0 m，底部設(shè)清淤標(biāo)志樁，樁長(zhǎng)1.0 m，全部埋入地下，僅樁頂出露地表，清淤深度不得超過(guò)樁頂。

5.6.3入永春河口停淤場(chǎng)

位于二道河入永春河口處，由于受已建工程限制，停淤場(chǎng)范圍較小，庫(kù)容量小，僅作為1#、2#停淤場(chǎng)淤滿情況下的補(bǔ)充應(yīng)急之需。設(shè)計(jì)面積0.33×104m2，庫(kù)容0.48×104m3。上游邊界離濱河路二道河橋2.0 m，下游以永春河左岸為界，兩岸以二道河橋?yàn)榻?。前緣設(shè)擋墻，墻高3.0 m，兩岸設(shè)邊墻，墻4.4 m，擋墻、邊墻基礎(chǔ)設(shè)0.6 m高的墻脖，清淤時(shí)以墻脖線為底界。設(shè)計(jì)開挖底界縱坡和回淤為4°，入口段開挖縱坡按1∶5放坡，底部設(shè)清淤標(biāo)志樁，樁長(zhǎng)1.0 m，全部埋入地下，僅樁頂出露地表，清淤深度不得超過(guò)樁頂。由于污水處理廠排污管道橫穿停淤場(chǎng)，設(shè)開挖底面在排污管頂界以上至少1.0 m，中部設(shè)標(biāo)志樁。

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ANALYSIS EFFECTS OF PREVENT PROJECT AND IMPROVE OF ERDAO RIVER DEBRIS FLOW IN WEI

XI YANG Zai-yue1，WANG Bang-yang2

(1.School oh Tourism and Geography, Yunnan Normal University, Kunming650500,China;2.Faculty of Land Resource Engineering of Kunming University，Kunming650093,China)

Abstract:Erdao river debris flows is the most prominent geological disaster in Weixi country for long time. Since erdao river outbreak large-scale debris flows, prevention of debris flows has not stopped, but risk of debris flows has been no eliminated, still threaten safety of residents. Through to investigate the existed treatment project of debris flow, analysis effects and problems, and on this basis, put forward new prevent measures to eliminate debris flow hazards.

Key words：geological hazards;debris flow;prevent measures

作者簡(jiǎn)介：楊在月(1991-)，女，云南騰沖人，碩士研究生，主要從事邊疆地理學(xué)研究。E-mail：1641473071@qq.com

中圖分類號(hào)：P642.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2015-12-30改回日期：2016-01-20

文章編號(hào)：1006-4362(2016)01-0022-05