梅家沟泥石流灾害特征及防治对策

孟庆云，王　岩（甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃　天水　741020）

梅家沟泥石流灾害特征及防治对策

孟庆云，王岩
（甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院，甘肃天水741020）

梅家沟泥石流位于甘肃省定西市漳县金钟镇，流域面积较大，固体物源丰富，流域内降水充沛，历史上爆发过多次泥石流灾害，严重威胁着沟道下游的梅家沟村145户580多居民生命财产安全，以及沟口道路安全。梅家沟泥石流是东扎河左岸的一级支沟，正常年份属季节性流水沟谷，调查期间水量约为0.3m3/s。沟口地理坐标：北纬34° 48′56″，东经104°08′06″。由于主沟道中、游段较缓，且沟道长度较短，因此，主沟道的松散堆积物主要堆积在中游段在主沟道的上游段地形切割强烈，沟道横剖面呈“V”型。本文通过对梅家沟泥石流的形成条件分析，针对性提出泥石流灾害的工程治理措施。

梅家沟；泥石流；灾害；防治对策

梅家沟泥石流位于漳县西南的金钟镇境内，为东扎河左岸的一级支沟如图1所示，沟口地理坐标：北纬34°48′56″，东经104°08′06″。梅家沟以东距离金钟镇约1km，距离漳县县城约40km。

高速公路山体滑坡路段存在重大安全隐患的报告，上报天水市政府。根据上级要求，接天水市国土资源局麦积分局委托，甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院对危险地段地质灾害进行应急调查。接到任务后，立即组织技术人员赶赴现场开展应急调查。

图1　梅家沟泥石流交通位置图

1　梅家沟泥石流形成条件

1.1固体物质条件

固体松散物质是泥石流的主要物源。梅家沟泥石流流域内固体松散物质丰富，主要有3大类型：坡面松散物质、重力堆积物和沟道堆积物。

a、流域内因风化形成的残坡积物质主要分布在斜坡山腰及坡麓地带，山梁缓坡部位相对较少。流域内中上游地形陡峭，基岩以砂岩、板岩为主（在沟坡坡脚地带多有出露），抗风化能力较强，残破积层厚度在0.5～2m之间。流域下游残破积层厚度稍大，一般为1.2～1.8m，下游沟岸滑坡、崩塌相对较为发育，残破积层与崩塌、滑坡重力堆积物相互混杂或沿谷坡坡面上下交替堆积。沟谷流域内残积层结构松散，相互间粘结力差，碎屑成分含量高，加之沟坡坡度大、植被覆盖率低，极易被水流冲蚀搬运，属于强水土流失区，在大雨、暴雨条件下，这些物质被面状侵蚀带入主沟道，成为泥石流的主要物源之一（表1）。

表1　梅家沟流域内坡面残坡积堆积物总量一览表

计算公式：

式中：W－残坡积物源量 （m3）；S－物源分布区图上面积（m2）；

H－物源分布区土层垂直厚度（m3）；N－计算单元数（个）。

（b）重力堆积物

梅家沟泥石流沟各个流域内坡面地层岩性主要为下伏石英砂岩、页岩+上覆残破积层的组合结构，砂岩产状水平，残破积层厚度较薄（一般在0.5～3m），难以产生大型厚层滑坡。据评估期间实地调查，泥石流沟各个主沟中下游两侧沟岸均存在数个规模不等的小型沟岸滑塌（见表2）。

表2　梅家沟流域内重力堆积物储量一览表

（c）沟道堆积物

梅家沟流域内沟道堆积物均主要分布在主沟道及2条主要支沟沟道内，各个沟谷内均存在人类道路修建和耕地种植的现象，沟底堆积物质结构松散，在暴洪的冲击下，极易被揭底带走，部分沟道内还存在大量的开荒造田等人类活动，造成地表物质疏松，水土流失加剧。以面积×厚度的计算式估算该沟沟道内松散物质储量，估算结果如下（见表3）：

表3　梅家沟流域内沟道松散固体物质储量计算表

2　水动力条件

2.1流域降雨特征

泥石流的形成与降雨强度密切相关。甘肃省水文水资源在《甘肃省山洪灾害防治各县临界雨量值估算及说明》中，计算了山洪灾害防治各县临界雨量估算初值见。据境内雨量站资料统计，本区各观测站1d最大降水量在112.3mm，1h最大降水量在98.6mm，10min最大降水量在14.3mm。

2.2地表径流特征

地表径流对形成泥石流的影响主要表现在两个方面：一是为泥石流的形成提供充足的水量（携带固体物质的浆体）；二是径流所产生的强大水动力，将斜坡和沟道中的各类物源转移补充到泥石流中。梅家沟泥石流流域内地形切割强烈，上游主要为陡坡（25～40°）地形，降雨的入渗量小，且分布较多规模不等的冲沟，有利于降雨快速汇聚到各沟道中，由于沟床比降大，水流势能也较大，冲刷搬运能力强，沟道内堆积物容易被搬运启动；流域中下游区段坡面较缓。因此，坡面产流量较大（径流系数0.2～0.4），坡面水流以细沟、冲沟的形式向主沟大量汇聚，并携细粒松散物质，增加泥石流容重。

2.3地下水作用

影响流域泥石流形成的地下水主要有两类，一类是基岩裂隙水，另一类是松散岩类孔隙水。基岩裂隙水的特点是受岩体内裂隙发育程度的控制，埋藏分布特征变化悬殊，主要接受大气降雨入渗补给，一般以泉或泉群的形式排泄，泉流量较小，作为形成泥石流的水源，其作用十分有限。但由于广泛分布于岩体裂隙中，对促进岩体风化、分解破碎，为泥石流的形成提供物源有着重要作用。松散岩类孔隙水，主要分布于沟道松散堆积层和谷坡残坡积层中，其中对形成泥石流有促进作用的是分布于谷坡残坡积层中和扇形地的孔隙水。这类地下水流向与斜坡倾向一致，沿途径流时，土体内部软弱结构面、土体与基岩接触面得以润滑，使坡体抗滑能力下降，促进滑坡、溜滑等不良地质现象发生，增加泥石流物源的补给量。

2.4人类工程活动

本区人类工程活动对地质灾害的影响主要表现在以下方面：

（a）过度放牧和滥樵滥薪：本区受地域条件限制，过度放牧和滥樵、滥薪致使天然植被和人工植被遭到严重破坏，一般地区植被覆盖率小于10%，水土流失严重。

（b）陡坡耕植：本区以黄土丘陵、山地为主，川台地较少，随着人口数量的不断增加，垦荒面积不断扩大，且大多为陡坡耕地。据调查，漳县25°以上的坡耕地面积占总耕地面积的15%，大量的坡耕地在夏田成熟后被翻耕疏松，致使坡面结构发生破坏，雨季极易发生水土流失，为泥石流的形成创造了条件。

3　防治对策

3.1稳坡固沟

在沟道中上游段设置拦挡坝，稳固岸坡、稳定沟道，防止松散物质转化为固体物源。共布设2座拦挡坝。

1#拦挡坝位于梅家沟泥石流西侧支沟沟口，坝体形式为C30混凝土的重力坝。主要作用就是拦蓄沟道固体物质，固沟稳床，抬高侵蚀基准面，调节泥石流下泻流量和流速。从而大大降低水流的冲蚀搬运能力，减轻水流对沟道的冲蚀作用，减少泥石流的泥沙含量和流量。

在沟道中下游、距离村庄约100m地形狭窄处布设一道拦挡坝，即2#拦挡坝，坝体形式为C30混凝土格栅缝隙坝，拦蓄库区大粒径的固体堆积物，输排小粒径物质。从强度上来考虑，坝体材料采用C30混凝土现浇，对受威胁的村庄起到坚固的防护作用。

3.2排导工程

根据地形条件，在2#坝以下至东扎沟河修建双侧排导堤，设防标准为五十年一遇。排导堤采用M10浆砌块石砌筑，渠深2.5m，为了防止沟道冲刷，排导渠内每隔20～30m布设一道C25混凝土防冲槛。排导渠作用是保护泥石流对排洪沟的冲刷，输排未被蓄积的固体物质，保护沟道两侧居住的村民，免受灾害的侵袭。

4　结论与建议

4.1结论

梅家沟流域松散物质类型主要有坡面堆积物、重力堆积物和沟道堆积物。结合梅家沟泥石流发育特征和致灾特征，采取拦挡排导结合工程措施予以治理。拦挡主要用以控制沟道固体物源、降低泥石流启动的可能性，排导主要起输排泥石流、保护居民地的作用。

4.2建议

1）梅家沟泥石流灾害活动频繁、危害严重，对其进行治理是十分必要和紧迫的。简易加快对梅家沟泥石流灾害的详细勘查设计工作，详细查明泥石流灾害的发育特征、致灾特点，提出合理有效、科学可行的治理方案。

2）梅家沟地质灾害治理工程是一项除害兴利的造福工程，在灾害治理过程中，需要占用村民的少许耕地，希望当地政府及早规划，尽快解决工程性占地相关问题，使工程能顺利进行。

3）梅家沟地质灾害治理工程施工时尽可能避开雨季，工法工艺及施工期间严格按照相关安全规程操作，并提前编制各类事故应急预案。

［1］ 刘传正.地质灾害勘查指南［M］.北京：地质出版社，2000；

［2］ 常士骠.工程地质手册（第四版）［M］.中国建筑工业出版社，2007.

［3］郭一兵.四川省泸定县高家沟泥石流灾害特征及防治对策［J］.甘肃地质，2014，（6）：15-17

［4］贾海波，石豫川，吉峰，等.水电站库区泥石流灾害特征及其防治对策［J］.水土保持研究，2015，（8）：29-30.

［5］刘清华，余斌，唐川，等.四川省都江堰市龙池地区泥石流危险性评价研究［J］.地球科学进展，2015，（7）：23-24.

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