花崗巖山區(qū)泥石流防治措施
——以2016.7.4汨羅玉池山泥石流為例

李 曙

(湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四○二隊，湖南 長沙410004)

1 泥石流概況

汨羅市玉池山村泥石流位于汨羅市川山坪鎮(zhèn)玉池山村玉明片區(qū)陳家山組后山。2016年7月4日凌晨5時，村民發(fā)現(xiàn)山上有零星碎石滾落。上午8時許，區(qū)域內(nèi)形成的4條泥石流幾乎同時爆發(fā)，伴隨多處滑坡、公路內(nèi)側(cè)邊坡塌方。由于應(yīng)急避讓及時，組織疏散群眾得當(dāng)，玉明片區(qū)142戶在家的300多村民在泥石流爆發(fā)前10 min被成功轉(zhuǎn)移至安全地段，未造成人員傷亡，但全村損毀嚴重。據(jù)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)鎮(zhèn)統(tǒng)計，此次災(zāi)害直接受災(zāi)損失達782萬元。目前災(zāi)害點仍威脅房屋142戶，威脅人口527人，潛在經(jīng)濟損失約3 789萬元。

溝域形成4條泥石流，編號為N1～N4；發(fā)育2條潛在泥石流，編號為N5、N6；伴隨5處滑坡，編號為H1～H5；公路內(nèi)側(cè)有26處崩塌，編號為B1～B26。泥石流N1、N3為區(qū)域內(nèi)2條主溝，N2、N4、N5、N6為N3支溝(見圖1)。

圖1 泥石流溝域全貌

爆發(fā)泥石流持續(xù)時間約1 h，泥石流發(fā)生后在溝口堆積，堆積區(qū)面積共約4×104m2(包括N1主溝和N3主溝)，堆積物厚度0.5～1.5 m不等，沖出總方量約4×104m3。其中N1泥石流溝沖出方量0.8×104m3，N3主溝(包含支溝N2、N4)泥石流溝沖出方量3.2×104m3。

2 泥石流成災(zāi)條件分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該區(qū)域近百年來一直較為穩(wěn)定，強降雨期間，多以水流為主。本次泥石流為該區(qū)域歷史上第一次爆發(fā)。該泥石流屬極低頻溝谷型泥石流，該類泥石流形成的最基本的三大條件是具有陡峻的溝谷、豐富的松散固體物質(zhì)和充沛的降雨。

(1)該溝谷型泥石流位于玉池山，屬幕阜山余脈。由4條泥石流和2條潛在泥石流組成，流域整體方向呈西向東，總流域面積約0.98 km2。流域內(nèi)最高點標高692.1 m，位于流域西側(cè)山頭，最低點標高190.0 m，位于流域東側(cè)望塔水庫，工作區(qū)相對高差約502.1 m。流域內(nèi)溝谷較發(fā)育，谷底多出露基巖。居民區(qū)房屋分布于溝口匯集地區(qū)，地勢較低，為泥石流地質(zhì)災(zāi)害的直接威脅對象。從地形地貌條件來看，泥石流溝道縱坡較陡，N1～N4泥石流縱坡降分別為294.6‰、564.3‰、263.5‰、321.0‰。溝道流通區(qū)岸坡溝谷多呈“U”型發(fā)育，切割較深，坡度一般25°～40°。溝域內(nèi)地形陡峻，溝谷上游和支溝縱坡較大，為水源和泥沙的匯聚提供了有利的地形地貌條件。

(2)該溝谷泥石流主要物源包括崩塌堆積物源、滑坡堆積物源、坡面侵蝕物源和溝道堆積物源，物源總量約71.85×104m3，可能參與泥石流活動的動儲量為9.36×104m3。溝域內(nèi)的坡面侵蝕物源為主要物源，其次為滑坡堆積物源和溝道堆積物源。各類物源間也有密切的轉(zhuǎn)化關(guān)系，崩滑堆積物源和坡面侵蝕物源在人類活動或一般降雨條件下轉(zhuǎn)化為溝道物源，而溝道物源在強降雨作用下，也可能首先啟動，掏蝕岸坡坡腳，加速溝谷岸坡上滑坡體局部或整體失穩(wěn)，為泥石流運動提供更多松散物源，甚至引起溝道堵塞，造成更大的泥石流災(zāi)害。2016.7.4泥石流爆發(fā)后，局部的土質(zhì)崩塌、滑坡和溝源崩滑，局部水土流失的加劇，潛在泥石流溝的發(fā)育和溝床內(nèi)大量的松散堆積物為泥石流的發(fā)生提供了豐富的松散固體物源。

(3)該溝谷泥石流屬于暴雨型，N1匯水面積為0.27 km2，N2匯水面積為0.05 km2，N3(包含N2、N4)匯水面積為0.71 km2，N4匯水面積為0.07 km2，N5匯水面積為0.16 km2，N6匯水面積為0.13 km2，流域總匯水面積達到0.98 km2。據(jù)本次雨量監(jiān)測站資料，2016年7月4日6～7時，小時最大降雨強度達47.7 mm。根據(jù)暴雨洪峰流量計算，50年一遇(P=2%)N1溝道流域暴雨洪峰流量為3.69 m3/s，N3溝道流域(含支溝N2和N4流域)暴雨洪峰流量為9.71 m3/s。因此強大的降雨為該泥石流提供了充足的水源條件，激發(fā)溝域內(nèi)不同類型的松散物源失穩(wěn)，參與溝谷泥石流的形成和活動，暴雨是泥石流形成的主要引發(fā)因素。

3 泥石流成災(zāi)特點及防治方案比選

該區(qū)域泥石流災(zāi)害主要危害有兩點：其一，一旦爆發(fā)泥石流，流體中夾雜巨石、大漂石，溝道縱坡較陡，導(dǎo)致這些巨石、大漂石直接滾落至居民區(qū)，沖毀房屋，直接威脅人民生命安全，損毀道路等生活生產(chǎn)設(shè)施，造成損失；其二，原排水渠道過小，每次持續(xù)強降雨，均出現(xiàn)涵管堵塞、渠道排水不暢現(xiàn)象，導(dǎo)致洪水漫過道路夾帶泥沙堆積在房屋處、農(nóng)田處，嚴重影響當(dāng)?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活和交通通行。針對以上危害，本次對泥石流提出兩種治理方案比選。

泥石流治理方案一：治理思路為以攔為主，攔排結(jié)合。在溝口上游位置修建一道攔擋高壩，盡可能地對泥石流的固體沖出物進行攔擋。同時，針對溝口聚居區(qū)，修建排導(dǎo)槽。

泥石流治理方案二：治理思路為以排為主，攔護結(jié)合。在溝口上游位置修建一道梳齒壩或格柵壩，在未爆發(fā)泥石流時，不攔擋溝道內(nèi)沖出固體物。在爆發(fā)泥石流時，對泥石流中較大粒徑的固體物進行攔擋，攔粗排細，主要把嚴重威脅下游居民區(qū)的大塊石攔擋在壩上游。同時，針對溝口聚居區(qū)，修建排導(dǎo)槽，對泥石流未被攔截的部分進行排導(dǎo)，使其導(dǎo)入主溝。

從技術(shù)可行性來講，兩個方案均可行。

從治理效果來看，方案一將泥石流固體沖出物完全攔擋，但根據(jù)實際地形條件，溝道縱坡較陡，攔擋壩難以滿足設(shè)計規(guī)模的泥石流所需的壩體回淤庫容。一旦爆發(fā)一定規(guī)模泥石流，攔擋壩很快會被淤滿，失去攔擋效果，將對壩下游居民造成損害。方案二只攔截大粒徑塊石，其余大多數(shù)細小顆粒經(jīng)下游排導(dǎo)槽至主溝，治理效果更可靠。

從經(jīng)濟效益來講，方案一需要圬工量較大，造價更高，且攔擋壩淤滿后涉及長期需要清淤。而方案二梳齒壩或格柵壩需要圬工量相對較小，大多數(shù)細小顆粒不受攔擋通過梳齒壩間距排入下游主溝，清淤頻率更小。故此選擇經(jīng)濟效益更好的方案二。

綜上所述，本次泥石流治理推薦方案二治理思路為以排為主，攔護結(jié)合，綜合引水措施：在各泥石流溝口上游位置修筑一道梳齒壩或格柵壩，把嚴重威脅下游居民區(qū)的大塊石攔擋在壩上游，攔粗排細；針對溝口聚居區(qū)，修建排導(dǎo)槽，對泥石流未被攔截的部分進行排導(dǎo)，使其導(dǎo)入主溝；在匯水區(qū)域沿景區(qū)公路內(nèi)側(cè)修建道路邊溝排水。

4 工程防治措施

針對該溝域特點，結(jié)合工程投資，對該溝域泥石流進行工程防治應(yīng)分批次進行。溝域內(nèi)工程防治措施總體設(shè)計如表1。

表1 工程防治總體設(shè)計方案表