油庫溝泥石流形成條件及防治措施研究

毛 岳

（甘肅水文地質工程地質勘察院，甘肅 蘭州 730000）

1 地質災害現(xiàn)狀

肅南縣油庫溝泥石流流域平面形態(tài)呈“葫蘆”，面積3.7km2，溝谷中上游發(fā)育有1條支溝，上游溝腦地帶由3條小型支溝匯集而成，在平面上呈樹枝狀展布。流域最高點海拔2876.0m，最低點(溝口地帶)海拔2300.0m，相對高差576m，溝谷走向約67°，溝長3.4km。

1.1 地形地貌條件

油庫溝泥石流流域平面形態(tài)呈 “葫蘆”，面積3.7km2，溝谷中上游發(fā)育有1條支溝，上游溝腦地帶由3條小型支溝匯集而成，流域最高點海拔2876.0m，最低點(溝口地帶)海拔2300.0m，相對高差576m，上游溝腦地帶溝谷形態(tài)不明顯，呈“V”型，切割較微弱，切割深度5～10m，溝道比降50‰～60‰，溝坡坡地20°～30°；中上游地帶溝谷切割強烈，切割深度 30～70m，溝谷形態(tài)呈“V”型，溝床寬 0.5～2.0m，溝道比降 100‰～120‰， 兩側山坡坡度 40°～60°；下游地帶溝谷形態(tài)呈“U”型，切割深度20～30m，溝床寬2.0～6.0m，溝道比降 60‰～80‰，溝坡坡度 30°～40°。溝道中上游發(fā)育的支溝溝谷走向約143°，溝谷長1.4km，溝谷形態(tài)呈“V”型，溝谷上游切割深度 20～30m，溝道比降130‰～150‰，溝床寬度1.0～2.0m；中游地帶溝谷切割強烈，切割深度30～60m，溝谷形態(tài)呈“V”型，溝道比降 100‰～120‰，溝床寬度 0.5～3.0m；下游溝道切割深度25～35m，溝道比降80‰～100‰，溝床寬度2.0～5.0m。

綜合分析，油庫溝流域相對高差大、溝谷切割強烈，為泥石流的形成提供了較大能量，促使物源區(qū)上游的過境水流能迅速攜帶物源區(qū)大量固體物質，將其轉化為泥石流中的固體物質成分，為泥石流的形成創(chuàng)造了較好的集雨、匯流條件；而溝道寬窄變化大，又為泥石流水砂混合、流動、阻塞和潰決起到了控制作用。上述獨特的地形條件有利于泥石流的形成和運動。

1.2 松散固體物源條件

松散固體物質是形成泥石流最基本的條件之一，油庫溝泥石流松散固體物質主要來源于滑坡、崩塌、坡面侵蝕及溝床沖刷，但以滑坡、崩塌和溝床堆積物占主導地位。滑坡堆積物主要以滑塌方式直接進入溝道，轉化為泥石流的松散物源；崩塌堆積物主要以垮塌、崩落等方式進入溝道，轉化為泥石流的松散物源。在油庫溝域內的滑坡、崩塌物源量較大，集中迅速，一次性補給量較大；殘-坡積物補給主要為坡面侵蝕（片流、散流）和溝岸坍塌（側蝕、下切）等形式，其中以溝岸坍塌補給方式為主；溝道堆積物補給主要為溝道堆積物的再搬運和溝道揭底和下切拉槽。

油庫溝泥石流松散固體物源總量為144.46×104m3，滑坡總物源儲量為 44.47×104m3、崩塌總物源儲量為2.25×104m3、溝道堆積物總儲存量為7.58×104m3、殘坡積物的總物源量為 90.36×104m3。

流域內泥石流的松散固體物源補給方式主要為崩滑堆積體、溝道泥石流堆積物、坡面殘坡積物（溝岸坍塌、坡面侵蝕）補給，可轉化為泥石流的固體松散物質主要有以滑坡、溝道堆積物、溝岸坍塌物源、坡面侵蝕物源。綜合分析，流域內坡面侵蝕按0.12m深度計算，侵蝕面積約2.8km2（主溝、支溝溝道、滑坡崩塌區(qū)不重復計算），坡面侵蝕補給泥石流松散固體物質轉化率為39%。根據(jù)油庫溝流域松散固體物質的分布位置、發(fā)育特征、松散或穩(wěn)定程度、向泥石流的轉化方式、溝坡侵蝕強度、溝坡植被覆蓋情況及人類工程活動影響等，經(jīng)過實際測量、計算，油庫溝流域內可轉化為泥石流的松散固體物源量為58.50×104m3，占松散物源總量的40%。

1.3 油庫溝泥石流形成的水源條件

油庫溝流域內多年平均降雨量265.2mm，降水在年內分配不均，主要集中于6～8月，占全年總降水量的75%～84%。最大24h降水量47.0mm，最大小時降雨量40.0mm，最大10min降雨量15mm。雨季突遇高強度降水短時匯集于溝道可能引發(fā)泥石流災害形成，是有利于泥石流的水源條件。

2 治理工程方案

根據(jù)本次野外勘查并結合可研推薦方案，綜合分析確定以下防治方案：溝谷下游攔擋壩+排導堤+防沖坎+橋涵為油庫溝泥石流的治理工程方案。具體工程措施為：①在油庫溝支溝下游布設2座攔擋壩（1#攔擋壩、2#攔擋壩）；在主溝下游布設4座攔擋壩（3#～6#攔擋壩）；②在油庫溝溝口左岸布設單側排導堤（1#排導堤），排導堤起點與6#攔擋壩翼墻相銜接，排導堤每間隔40m布設一道防沖坎；③在油庫溝溝口右岸坡體破碎嚴重段布設排導堤（2#排導堤）；④在油庫溝泥石流出山口至西柳溝段布設雙側排導堤（3#排導堤）；⑤在3#排導堤穿越西柳溝村公路處布設橋涵（如圖1所示）。

圖1 油庫溝泥石流治理工程平面示意圖

3 治理工程總體布設

3.1 攔擋工程

溝道下游布設攔擋壩工程，將泥石流部分固體物質進行攔截形成一定庫容，反壓坡腳，穩(wěn)固坡面，減少坡面侵蝕，抬高侵蝕基準面，調平比降，穩(wěn)固溝床，防止溝底進一步下切、拉槽和溝岸擴張。

3.2 排導工程

為有效經(jīng)攔截后的泥石流按指定徑流途徑徑流至下游安全地帶（西柳溝內），在油庫溝溝口左岸（6#攔擋壩至出山口段）岸局部坡體破碎嚴重段修建排導堤工程（2#），防治泥石流進一步?jīng)_刷坡腳，引發(fā)坡體失穩(wěn)滑塌，增加泥石流固體物質補給量；泥石流出山口至西柳溝段布設雙側排導堤（3#），使泥石流按指定通道安全的徑流至西柳溝內，以便保護溝道兩側的居民及企事業(yè)單位。

3.3 防沖坎工程

為防止泥石流繼續(xù)沖刷溝床、掏蝕1#、2#排導堤基礎、穩(wěn)固排導堤段溝道需在1#、2#排導堤段溝道布設防沖坎工程。

3.4 橋涵工程

原有橋涵過流斷面較小（3.3×1.8m2），已發(fā)生泥石流災害時將該橋涵堵塞，將原有橋涵拆除后新建橋涵工程使其泥石流順利的排導至西柳溝內。

4 治理工程效果分析

油庫溝內可補給泥石流的固體物源量為58.5×104m3，泥石流一次沖出的最大固體物質總量為0.91×104m3。通過本設計方案主體工程發(fā)揮作用后，通過6座攔擋壩可以攔蓄固體物源1.38×104m3，同時利用攔擋壩回淤效應可以反壓坡腳、穩(wěn)固溝床，估算可以穩(wěn)固其影響范圍內松散固體物源約20%，穩(wěn)固物源約11.7×104m3，因此滿足設計年限(50年)內攔截泥石流中固體物質的需要，達到設計規(guī)范要求。

通過本設計工程的實施，可控制松散固體物源總量約13.08×104m3，可參與泥石流的固體物質儲量將大大減少，發(fā)生泥石流的次數(shù)和規(guī)模也會大大減弱，基本上達到了治理該泥石流目的，治理效果明顯。