后沟泥石流的成因机制及其防治方案分析.pdf

2023年8 月第43卷增刊第1期四川地质学报Vol.43Suppl.No.1Aug.,2023后沟泥石流的成因机制及其防治方案分析王春红，刘霞，胡爱国（四川二八二核地质工程有限公司，四川德阳6 18 0 0 0）摘要：后沟一旦再次暴发泥石流将对沟口居民生命及财产的安全构成严重威胁，通过详细勘查，在综合分析了该泥石流沟的形成条件、成因机制和引发因素等基础上，得出了该沟再次暴发较大规模泥石流可能性大。结合沟口保护对象、已有排导工程及沟道地形特征等详细阐述了该沟的拦、排条件的可行性，通过分析表明，该沟的排导条件较差，可采用拦停结合的思路来治理。关键词：成因机制；防治方案；拦排条件；泥石流；中图分类号：P642.23DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.S1.0132015年9 月19 日康定市城区水井子社区后沟暴发较大规模泥石流，造成多间民房、商铺受灾及国道G318受阻。本文对该泥石流沟三个基本条件分析，了解该泥石流沟成因机制、引发因素及发展趋势，为泥石流预测预报和防治方案提供依据。表1后沟泥石流物源估算汇总统计表物源种类静储量（万方）1泥石流形成条件沟道物源1.1地形地貌条件及沟道条件滑坡物源后沟泥石流流域最高点高程318 8 m，沟口瓦斯河2 510 m，坡面侵蚀物高差6 7 8 m，面积0.6 9km，主沟道长1.38 km，平均纵坡降48 5%o。总计沟域深切呈“V”型谷，具有沟床狭窄，岸坡陡峻，切割深度较大，沟谷纵比降大的特点。1.2物源条件后沟流域沟道物源、滑坡堆积物源及坡面侵蚀物源;松散固体物源总量90.8 10 m，初步估算可参与泥石流动储量9.4510 m。坡面侵蚀物源为后沟主要物源，各类物源间有密切转化关系。虽然沟道物源及滑坡物源所占比例不大，在强降雨作用下，可能首先启动，在上游出现群发性泥石流情况下，启动主沟下游沟床堆积的大量堆积物，形成大规模泥石流灾害。1.3水源条件水是泥石流暴发的主要动力，在汇流过程中水又是泥石流运动条件，只有当雨水形成强大的径流，才能挟带大量的土石运动并融合为泥石流（张丽萍和唐克丽，2 0 0 1），而在强降雨与流水冲刷作用下，大量坡面松散堆积进人沟道（刘腾等,2 0 2 2）。后沟流域属青藏高原亚湿润气候区，多年平均降水量8 0 3.4mm，多暴雨和连绵雨，最大日降雨量96.1mm，最长连绵雨长达58 天，雨量42 7.5mm。后沟区域降雨充沛，计算降雨频率的雨强值均超过泥石流界限降雨特征值，为泥石流的暴发降水条件。后沟流域呈柳叶状，利于雨水汇集，纵坡较大，具陡涨陡落特征。泥石流暴发水源条件主要为暴雨作用下沟谷产生短时洪水。项目多年最大暴雨均值（mm）H1/67.5H112.5H2440.0文献标识码：A表2 特征雨值计算成果表界限雨值（mm）220年一遇（mm）50 年一遇（mm）615.7131522.1883062.64文章编号：10 0 6-0 995（2 0 2 3）S1-0068-0322.20826.02528.86370.76动储量（万方）5.01.501.81.4584.06.5090.89.45100 年一遇（mm）19.41876.64收稿日期：2 0 2 3-0 5-0 9基金项目：德阳市科技计划项目社会发展(编号：2 0 2 2 SZ064)作者简介：王春红（198 2 一），女，江西樟树人，硕士，主要从事水文地质与工程地质相关工作68表3沟口已有排导工程过流能力验算统计表后沟泥石流的成因机制及其防治方案分析2氵泥石流的成因机制和引发因素后沟泥石流属暴雨沟谷型泥石流。康定地区位于鲜水河断裂南东段雅拉河一一康定断裂带。城区处于康定断裂次级断层围限中。地质构造因素影响表现在断层破碎带及断层活动性对区内地质环境影响。受构造活动影响强烈，坡体物质结构较松散，极易参与泥石流活动。近年受气候影响，该沟降雨量增加，在强降雨条件下，坡体松散固体物质极易形成滑坡，堆积于沟道，堵塞沟道，形成堵溃,改变沟道水动力条件，增大了水动能及侵蚀能力，容易形成泥石流。流域相对高差6 7 8 m，面积0.6 9km，主沟道长1.38 km，平均纵坡降48 5%o。流域地貌呈“V”型谷，地形有利于松散固体物源、降水、地表水汇集。沟域岸坡多为碎块石土，结构较松散，强降雨条件下极易产生滑坡，沟道两岸碎块石土极易被冲刷，造成沟道垮塌参与泥石流活动。部分沟道被挤占，特别是沟口段，仅修建宽1.2 m，高0.6 m暗涵，易被从上游来的泥石流堵塞。暗涵不能满足泥石流过流，泥石流从暗涵顶面翻过进入居民家中。泥石流的形成必须同时具备丰富的松散固体物质，足够的水源和陡峻的地形三个基本条件（吴积善等，1993），该沟具备暴发泥石流的地形地貌、水源及物源条件，在连续强降雨条件下，易暴发不同规模泥石流。3发展趋势预测该沟域有大量松散固体物源，近年来强降雨作用下又新增大量松散固体物源。降雨充沛，沟域利于雨水的快速汇集。纵坡降较陡，平均纵坡降达455%o。该沟具备暴发较大规模泥石流的物源、水源和地形条件，暴发较大规模泥石流可能性大。目前处于泥石流发展期。暴发泥石流对沟道两岸居民、沟口居民及G318国道安全构成威胁。4防治方案分析后沟沟口为康定市城区，该沟域水流、泥石流经涵洞进入暗涵跌水形式排入G318国道内侧排水沟，经排水沟排人瓦斯河。4.1沟口已有的排导工程过流分析涵洞过流断面净宽1.2 m，净高0.6 m，浆砌块石铺底，过流断面面积0.7 2 m，铺底纵坡降12 5%，计算该涵洞过流流量小于泥石流流量及高含沙洪水流量，该涵洞不能满足泥石流流量及高含沙洪水流量过流。暗涵上、中段接上游涵洞，最小过流断面1.5m1.5m，纵坡降2 50%o450%o；暗涵下段最小过流断面1.5m1.9m，纵坡降12 5%o。计算该暗涵过流流量小于泥石流流量大于高含沙洪水流量，不能满足泥石流过流流量，满足50 年一遇高含沙洪水过流。排水沟净宽0.6 m，净高0.3m，纵坡降2 8 0%o，过流断面面积约1.8 m，通过计算排水沟过流流量小于泥石流流量、高含沙洪水流量，不能满足泥石流流量、高含沙洪水流量的过流。流速工程名称频率涵洞50年一遇暗涵上、中段50年一遇暗涵下段50年一遇排水沟50年一遇泥石流流量(m/s)21.9321.9321.9321.93高含沙洪水流量过流断面(m)(m/s)12.5612.5612.5612.56过流流量(m/s)(ml/s)0.724.312.256.002.854.530.184.513.1013.5012.910.812692023年8 月第43卷增刊第1期4.2沟口排导的可行性分析沟口现有的排水沟不能满足泥石流流量、高含沙洪水流量的过流，需对该段现有排导工程进行改造或新建，排导工程即对现有排水沟改造，沿原沟道方向修建排导工程。沟口G318国道到瓦斯河段沟道被城区建筑所挤占，泥石流无法直接排入瓦斯河，若要将泥石流沿原道沟排入瓦斯河，需拆除G318国道-瓦斯河段城区建筑或在现有建筑下面修建暗涵，拆除建筑及搬迁成本太大，在城区建筑下修建暗涵成本太大，极易被泥石流堵塞，G318国道-瓦斯河段不具备新建排导泥石流及高含沙洪水工程的条件。暗涵上游涵洞不能满足泥石流及高含沙洪水的过流，需对涵洞进行改造。G318国道上游暗涵不能满足泥石流过流，可以满足50 年一遇高含沙洪水过流。4.3沟道中上游修建固源、拦挡工程的可行性分析“919”泥石流启动部位为HP02滑坡，泥石流沿途不断冲刷侵蚀沟道，HP02滑坡是该次泥石流主要固体物来源，从沟口-HPO2滑坡段沟道窄、陡，沟道两岸坡度大、库容小，植被较好，修建施工便道难度大、成本高、对植被破坏性大，对HP02滑坡采取固源或对中上游沟道采取固床、拦挡工程措施可行性较差。4.4防治方案分析对HP02滑坡采取固源或对中上游沟道采取固床、拦挡工程措施可行性较差，G318国道-瓦斯河段不具备沿沟道方向新建排导泥石流（高含沙洪水）工程，沟口现有排水沟无法满足泥石流（高含沙洪水）过流，该沟应以“拦、停、辅以排导”防治方案。以拦、停1.5次泥石流进行设计，治理工程防治等级为二级，主体工程设计标准按50 年一遇雨强设计，50 年一遇泥石流一次冲出固体物质堆积方量48 0 0 m，则1.5次设计标准拦、停固体物质堆积方量约7 200 m。3四川地质学报Vol.43Suppl.No.1Aug.,2023泥石流经拦、停工程后，容重得到了降低，沟口排导工程过流流量按高含沙洪水设计，高含沙洪水计算容重取1.3 t/m。4.5拦、停工程分析受沟道地形限制，沟口-HPO2滑坡段沟道窄、陡，沟道两岸坡度大、库容较小，在出山口处一沟道相对较缓、较宽阔坝位，施工条件较好；后沟选择此坝位，计算分析，1#缝隙坝（有效坝高8.0 m）库容3000m，一次设计标准泥石流冲出固体物方量48 0 0 m，故仅设计一座坝体无法满足设计要求，结合“919”泥石堆积情况，在沟道相对较宽缓已建1#防护堤段修建停淤场，与缝隙坝共同拦截泥石流固体物质。4.6防治工程设计在沟口居民区修建停淤场，1#缝隙坝的库容为30 0 0 m，停淤场库容2 2 0 0 m，总库容52 0 0 m，总库容大于1次设计标准的拦、停固体物质方量48 0 0 m，小于1.5次设计标准固体物质堆积方量7 2 0 0 m，发生泥石流后应对停淤场进行清淤。停淤场至涵洞处修建一段排洪槽，将挟沙洪水排入涵洞。通过前面的分析，可以采用拦停的治理思路来治理该沟，即1道缝隙坝+停淤场+排洪槽+涵洞改造+排水沟改造。5结语流域地貌深切、沟床狭窄、岸坡陡峻、沟谷纵坡降大，沟内松散固体物源丰富，降雨较充沛，可参与泥石流松散固体物源量大大增加，该沟排导泥石流条件较差，可采用拦停治理思路来治理。参考文献：张丽萍，唐克丽.2 0 0 1矿山泥石流M北京：地质出版社.刘腾，张文，刘民生2 0 2 2.高寒山区西藏那曲地区某泥石流发育特征及形成机制分析J四川地质学报，42（2）：148-152.吴积善，田连权，康志成19 9 3.泥石流及其综合治理M.北京：科学出版社.70