張木南溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害特征及治理方案

趙建業(yè)，才利民

（1. 河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)，2. 河北冀東建設(shè)工程有限公司，河北 唐山 063000）

張木南溝位于豐寧縣蘇家店鄉(xiāng)，屬于壩上地區(qū)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，得知張木南溝2008 年8 月發(fā)生的泥石流沖毀房屋3 間，無人員傷亡。現(xiàn)張木南溝區(qū)域內(nèi)15戶40 人仍然受泥石流的嚴(yán)重威脅。

圖1 張木南溝流域地形圖

1 泥石流形成條件

1）地形地貌條件：張木南溝治理區(qū)域共發(fā)育2 條泥石流溝，分別為1#溝和2#溝（見圖1），均為寬闊U 型谷；還有5 條支溝，形態(tài)為不規(guī)則的梨形，各個(gè)支溝的溝谷均較長(zhǎng)。本溝域流面積0.38km2，區(qū)域內(nèi)最高點(diǎn)的高程為1220m，相對(duì)高差較大，約170m，溝內(nèi)有大量的物源。在降雨條件下，該溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害極有可能發(fā)生。

2）物源條件：張木南溝泥石流松散物源豐富而集中，物源類型主要包括兩種類型為溝道堆積物源和坡面侵蝕物源。通過調(diào)查，坡面侵蝕物源約0.86×104 m3，溝道堆積物源約0.67×104m3，兩者合計(jì)的固體物源總方量約1.53×104m3，其中參與泥石流活動(dòng)的物源動(dòng)儲(chǔ)量為0.79×104m3。

3）水源條件：本區(qū)屬中溫帶半濕潤(rùn)半干旱大陸季風(fēng)型高原山地氣候。全縣近20 年平均降雨量為446 mm，年降雨集中在夏季，7、8 兩月的降水量占全年的55%。對(duì)于歷時(shí)短而且強(qiáng)度大暴雨、大暴雨的天氣是經(jīng)常出現(xiàn)的，暴雨的局地性和短歷時(shí)雨強(qiáng)對(duì)泥石流激發(fā)起著十分重要的作用。

4）植被覆蓋條件：溝谷植被主要為榛子、荊條等灌木為主，植被覆蓋率不足50%，而且這些植被的固床深度比較有限，這些都為泥石流的形成提供了有力的條件。

2 泥石流基本特征

1）泥石流災(zāi)害史：2008 年8 月降大暴雨，激發(fā)泥石流災(zāi)害，沖毀房屋3 間，并未造成人員死亡。堆積區(qū)約1.0m 厚的堆積物，泥石流水位最大深1.2m，爆發(fā)持續(xù)時(shí)間約60 分鐘。

2）泥石流類型：張木南溝泥石流在暴雨激發(fā)下發(fā)生過一次，重度約1.5t/m3，表現(xiàn)為從上游到下游重度降低的規(guī)律。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況及專業(yè)分析，張木南溝溝泥石流屬于暴雨型—溝谷型—小型—稀性泥石流。通過調(diào)查評(píng)分法得出：易發(fā)程度數(shù)量化評(píng)分75，易發(fā)程度是輕度易發(fā)，重度=1.5 t/m3。

3）泥石流沖淤及堆積特征：形成區(qū)以沖為主。由于物源區(qū)地形陡峻，徑流強(qiáng)烈，沖刷形成的松散物質(zhì)很快匯入溝床成為泥石流的物源。具體表現(xiàn)為水土流失、坡面溜滑等；流通區(qū)上游以流通沖擊為主，切割為輔，為泥石流的形成進(jìn)一步提供物源；下游以流通堆積為主，沖擊為輔，溝谷兩側(cè)為淤高的泥石流堆積物；堆積區(qū)由于溝道狹窄、變緩、地形開闊等原因，沖淤特征表現(xiàn)為以淤積為主的特點(diǎn)。

3 泥石流特征參數(shù)

根據(jù)擬設(shè)治理工程的需要，從不同防治工程部位或不同發(fā)生頻率等方面，對(duì)張木南溝泥石流基本特征參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 張木南溝泥石流特征參數(shù)計(jì)算結(jié)果表

4 張木南溝治理方案

在勘查的基礎(chǔ)上本著“攔排結(jié)合，以攔為主”的總體治理思路，制定了兩套比選方案，方案一本著“上游物源區(qū)分級(jí)固源，中游攔擋，下游排導(dǎo)”的治理思路，采用“谷坊壩攔擋和排導(dǎo)工程相結(jié)合”方案進(jìn)行治理。方案二本著“上游主要物源區(qū)和中游被動(dòng)攔擋物源為主，下游排導(dǎo)為輔“的治理思路，采用“攔擋壩結(jié)合谷坊壩為主、排導(dǎo)為輔工程”進(jìn)行治理。

1）方案一：5 座谷坊壩+砌筑防護(hù)提+砌筑排導(dǎo)槽

在張木南溝泥石流溝1#溝布置3 座谷坊壩、2#溝布置2 座谷坊壩，起到穩(wěn)攔物源和削峰減流的作用，減少到達(dá)張木南溝泥石流溝下段的固體物質(zhì)量，降低泥石流容重，并調(diào)節(jié)下游泥石流洪峰流量，減輕下游排導(dǎo)的壓力。

為改善溝口段的輸移條件，減少泥石流對(duì)兩側(cè)居民的危害，在1#溝建議清理溝頭的堆積物，砌筑一段雙邊防護(hù)提，并加固原有的防護(hù)提；在2#溝建議清理溝頭的堆積物，砌筑一段排導(dǎo)槽。

2）方案二：2 座攔擋壩+5 座谷坊壩+砌筑防護(hù)提+砌筑排導(dǎo)槽

在張木南溝泥石流溝1#溝布置1 座攔擋壩和3座谷坊壩、2#溝布置1 座攔擋壩和2 座谷坊壩，起到穩(wěn)攔物源和削峰減流的作用，減少到達(dá)張木南溝泥石流溝下段的固體物質(zhì)量，降低泥石流容重，并調(diào)節(jié)下游泥石流洪峰流量，減輕下游排導(dǎo)的壓力?！捌鲋雷o(hù)提+砌筑排導(dǎo)槽”治理方法同方案一。

經(jīng)過比選：技術(shù)可靠性：工程治理方案為攔擋、導(dǎo)流，均為常規(guī)施工項(xiàng)目，施工難度小，方案一同方案二同樣適用；經(jīng)濟(jì)合理性從造價(jià)方面分析，方案一優(yōu)于方案二；施工可行性：對(duì)于方案一、方案二來說其施工條件均為常規(guī)施工項(xiàng)目，但方案二臨時(shí)占地較大，施工難度較大。經(jīng)過比選兩個(gè)方案，最終推薦使用方案一（見圖2）。

圖2 防治工程平面布置圖

5 結(jié)束語

張木南溝泥石流有發(fā)生的可能，對(duì)溝道、溝口及下游的建筑及人員構(gòu)成威脅。確定了張木南溝泥石流形成的各個(gè)因素，如：地質(zhì)環(huán)境條件、成因、類型、活動(dòng)狀況、危害性、危險(xiǎn)區(qū)范圍等，得出張木南溝泥石流為暴雨型—溝谷型—小型—稀性泥石流。

治理工程設(shè)計(jì)采用的方案為：5 座谷坊壩+下游雙邊防護(hù)堤壩+排導(dǎo)槽，攔、排、擋結(jié)合，可以很好的控制松散固體物源。后期還應(yīng)該制定長(zhǎng)期有效的生物防治規(guī)劃，同時(shí)加強(qiáng)溝域內(nèi)水土保持及植被保護(hù)。減少溝內(nèi)的活動(dòng)物源，避免一些不合理的人類活動(dòng)而加劇不良地質(zhì)的現(xiàn)象發(fā)生。同時(shí)群測(cè)群防和監(jiān)測(cè)預(yù)警工作也要進(jìn)一步加強(qiáng)，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。