迁安市红峪口庵子沟泥石流灾害特征及防治建议

2014-12-14杨学亮殷文静李演付金明

地下水 2014年6期

杨学亮，殷文静，李演，王琪，付金明

(1.河北省环境地质勘查院，河北石家庄 050021;2.河北省地矿局第四水文地质工程地质大队，河北沧州061000)

庵子沟泥石流沟截止目前已发生过2次较大的泥石流，一次为1979年7月，大暴雨引发水石流，在沟口处形成长120 m，宽50 m的扇形堆积。毁坏房屋40余间，死亡4人，损失牲畜160余头，毁坏耕地60余亩，损坏桥梁两座，造成严重损失。另一次为2011年7月25日，沟内道路被严重冲毁。最大水位深2.5 m，沟谷内大量农田被毁，没有沙石涌出沟口，没有造成人员伤亡。两次泥石流间隔32年，该泥石流为中型、低频泥石流。

1 地形、气候、暴雨特征

庵子沟距迁安市约28 km。属于以碳酸岩为主的丘陵小区，海拔高程为167～532 m，相对高差365 m，山体走向近东西向，一般沟两侧地形坡度在 30°～45°之间，局部大于 60°，多为“V”型谷，局部成“U”型。流域面积达 1.78 km2，汇水面积约1.7 km2，主沟整体长 2.046 km，平均沟床纵比降约171‰，主沟和支沟又由多条小支沟组成，支沟分布在中上游部位，呈树枝状。岸坡基岩裸露较少，植被覆盖率较高，大约70% ～90%。

庵子沟属暖温带半湿润大陆性季风气候。多年平均气温10.1℃，最高气温 38.9℃，最低气温 -28.2℃。多年平均降水量689.3 mm，降水多集中在 6～8月份，平均值为 515.8 mm，占全年降雨量的74.8%。24小时、1小时、10分钟雨量及设计频率的时段雨量和设计频率的暴雨雨力分别详见表1。

2 地层岩性

区内主要出露地层有中元古界长城系(Chg3-4);古生界寒武系(∈2);中生界侏罗系中统(J2)。沟谷内、坡面上覆盖有第四系冲洪积层(Q3al+pl)、残坡积层(Q4el+dl)

中元古界长城系岩性为灰质白云岩和泥质白云岩;古生界寒武系岩性为灰岩、白云岩。中生界侏罗系中统主要岩性为紫红色细砂岩和褐紫色含砾火山岩屑砂岩。新生界全新统主要分布于沟谷及两侧，沟谷岩性主要为冲洪积的砂砾石，沟谷两侧缓坡主要为松散坡积物，以碎石土为主。

表1 庵子沟不同设计频率的降雨量表

3 泥石流分区特征

庵子沟泥石流为沟谷型泥石流。分为形成区、流通区、堆积区，见图 1[2]。

图1 庵子沟泥石流分区图

3.1 形成区特征

形成区大致以沟头分水岭至主沟支沟交汇处，形状呈椭圆形，该区面积为 1.50 km2，占泥石流流域总面积的84.3%，地势较高，海拔高程在208～532 m之间。形成区主沟长度为 1 350 m，纵坡坡比 201‰，局部较缓处纵坡比181‰，最大坡比约305‰。形成区支沟发育，纵坡比一般在300‰～400‰间，从四周向中部汇流现象明显，暴雨后，支沟内松散物大量向主沟汇集，并沿沟堆积，沟两侧坡度较大，在35°～45°之间。山坡岩体由下伏古生界寒武系白云岩和中生界侏罗系中统紫红色细砂岩组成，发育有多组节理，上覆厚度0.2～1.5 m的第四系残坡积层角砾碎石土。坡面植被发育，主要有松树和灌木，覆盖率达85%以上。

3.2 流通区特征

流通区大致在主支沟交汇处至沟口，形状呈条带型，该流通区较短，总长约500 m。该段面积为0.25 km2，占泥石流流域总面积的14.0%，海拔高程在174～208 m之间，总体纵坡坡比69‰，局部最大可达到121‰，上游修建多座拦渣坝，坡度较缓。流通区无支沟发育，汇流现象不明显，沟道无堵塞现象。泥痕高度约1.2 m。沟谷局部有宽缓较平坦地段，洪积物厚度较大，没有滑坡、崩塌等不良地质灾害。两岸地形基本对称，基岩偶有裸露，植被以乔木、灌木为主，草本植物发育，植被覆盖程度约80%。

3.3 堆积区特征

堆积区堆积扇地不发育，基本顺沟堆积，堆积区与流通区分界线位于沟口至居民生活区一带，植被不发育，覆盖率在15%左右，区内人类工程活动较多，有道路、房屋、超市等。该区面积为0.03 km2，占泥石流流域总面积的1.7%，海拔高程在158～174 m之间，地势平坦，纵坡比28‰。

3.4 主要物源特征

通过实地调查，泥石流沟的物源主要有沟谷内第四系松散堆积物、河水冲洪积物及弃渣。其中冲积洪物源分布于流通区和形成区大部分;第四系松散堆积物在沟谷底部及两侧都有分布;弃渣分布在形成区。总物源量为19.97×104m3，可启动物源量为3.37×104m3。各种物源及物源量见表2。

4 泥石流灾害防治

4.1 防治工程安全等级

根据该泥石流的类型、规模、活动情况和危害程度，综合确定防治主体工程设计标准为20年一遇，校核标准为50年一遇。泥石流防治工程安全等级为三级[1]。

表2 庵子沟泥石流物源量调查表

4.2 防治工程方案

从泥石流沟谷分区特征看，形成区面积大，虽然该段沟有多条干砌石拦渣坝，经过近20年洪水於积，大部分坝内容量有限，在形成区适宜布置拦挡工程固源;流通区堆积物主要是沟谷中冲洪积物，沟道坡降较小，适宜布置拦挡工程，将泥石流中的碎石拦挡在出山口之上;而沟口以外纵长较短，建设工程较多，已经建有排导、保护性工程，这些工程能够起到排导和保护作用，故不再设置排导工程。因此确定本泥石流沟的治理工程在形成区、流通区布置拦挡工程。因此本次治理方案是“以拦为主”[3]。

4.2.1 拦挡坝

拦挡坝拟在形成区修建4座(主支沟各两座)，流通区出口处上游150 m处修建一座，均为透水浆砌石坝，选择在该处建坝的原则为:1)坝址选择在两侧坡体稳定、基岩出露、坚固完整的地段，2)选择在上游平坦开阔区的颈部，陡坡陡岸的上游，尽量加大拦淤库容，3)选择在一、二号物源堆积体和弃渣的下部，4)选择在能较好的控制泥石流主沟与支沟活动的沟谷地段，5)分级拦挡，将大部分物源拦挡在沟内。各拦渣坝的设置部位为:

1#坝:泥石流沟口上游150 m处，该处原有干砌石透水坝一座，沟谷中大量物源有可能在下一次泥石流过程中被冲出沟口，拟建坝长29 m，有效坝高2 m，最大回淤长度约125 m，最大拦挡量约 0.47万 m3。

2#坝:在主沟石门处拟建透水坝1座，该处下游沟纵坡比较大，上游沟纵坡较小，沟谷较窄。有效坝高2 m，坝长26 m。最大回淤长度约100 m，最大拦挡量约0.52万 m3。

3#坝:在主沟上游，距云罩庵约100 m处，有效坝高2 m，坝长15 m，最大回淤长度约90 m，最大拦挡量约0.14万 m3。

4#坝:在入支沟沟口上游50 m处，该处沟谷较窄，两侧基岩出露，对上游拦截后的物源再次拦截，尽可能的将泥石流沟物源拦截在沟谷中。拟建坝长13 m，有效坝高3 m，最大回淤长度约50 m，最大拦挡量约0.28万 m3。

5#坝:在支沟中上游1号物源体下游60 m处，该处沟谷较窄，两侧基岩出露，可有效拦截沟谷中冲洪积物和坡面松散堆积物源。拟建坝长17 m，有效坝高3 m，最大回淤长度约70 m，最大拦挡量约 0.23万 m3。

4.2.2 挡土墙

对沟谷中主要物源进行防护。在弃渣和一号、二号物源前缘修建挡墙，防止其物源流入沟谷中。