虎洞镇槽子拐沟泥黄土石流特征及防治措施研究

石磊

本文通过对虎洞镇泥石流的发生情况的大量调查研究，研究其黄土泥石流的特征、认为黄土分布区域的泥石流的频繁发生，主要是因为物源丰富，加之外部的地貌、降雨，沟道纵坡等因素所致，从而根据其特征采用拦挡加排导的综合措施进行治理，达到治理灾害的效果，为其他工程措施提供借鉴作用。

一、泥石流形成条件

1、降水条件

该区多年平均降雨量434.9mm，年变率大，年最大降雨量812.9mm；年最小降雨量277.2mm。据前人研究，本区泥石流的成灾雨强分别为30mm/d、15mm/H和6m/H1/6。据环县境内各雨量站资料统计，本区内日最大降雨量88.5mm，1小时最大降雨量51.7mm，半小时最大降雨量32.3mm，十分钟最大降雨量22.4mm。其指标均超过其临界值，可见具备泥石流形成的雨强条件。

2、地形条件

槽子拐沟流域平面形态呈“长条”型，南北长约800m，东西宽120～360m，流域面积0.19km2，发育两条支沟，主沟长约400m。流域内相对高差154m。沟道上游沟谷段较宽，谷底宽3～8m，呈“V”型；中、下游沟谷段谷底宽5～12m，谷型呈拓宽“U”。主沟沟床平均比降约52.2～180.1‰，其中上游段为169.8～180.1‰，中下游段为27.1～52.2‰沟谷两侧山坡坡度15～450.

3、固體物质补给条件

固体松散物质补给源主要有残坡积松散物、重力堆积物和沟道堆积物三类。

1）残坡积物

第四系马兰黄土广布于沟壑区，面状漫覆于下伏地层之上，厚度> 20m，容易被流水冲蚀进入沟道，转化为泥石流的固体物质。在暴雨条件下，这些松散物质被面状冲蚀汇入沟道，成为泥石流的主要物源之一。考虑坡面松散层厚度、密实固结程度、植被覆盖程度等因素，经实际估算，流域内沟坡松散物质储量约11.01×l04m3。

2）滑坡、崩塌堆积物

泥石流堆积物流域内有大小滑坡5处、崩塌2处，松散物体积达12.7×104m。。

3）沟道堆积物

槽子拐沟道上游、下游区域沟谷切割强烈，呈“V”型，深度1.0～3.Om，中游沟道切割不明显。泥石流沟道物质堆积厚度超过2.5m，体积约0.31×104ms（表3-3）。

4）虎洞槽子拐沟四沟流域松散固体物质总量

槽子拐沟黄土泥石流沟松散固体物质总量计算结果，流域内松散固体物质储量为24.02×l04m3。其中流域内可转化为泥石流的固体物质总量为10.61×104m3；

二、泥石流性质、特征及形成机制

1、泥石流重度与性质

经野外采样分析、体积比法和固体物质储量计算法分别计算，结合野外实际调查情况，确定：槽子拐沟泥石流重度为14.3kN/m3、瓦窑沟泥石流重度为14.7kN/m3、斜山梁沟泥石流重度为14.6kN/m3，评价虎洞镇槽子拐沟黄土泥石流属于稀性泥石流。

2、泥石流的特征

槽子拐沟沟流域固体松散物质的分布规律，泥石流形成、运移、堆积特征，可将该区划分为形成区、流通区和堆积区三部分。各区面积大小、发育特征随沟谷形态不同而异（表1）。

槽子拐沟形成区面积0_195km2，占流域面积的88.6%。两岸谷坡坡度20～30°，汇流面积较大，产生泥石流的地形地貌条件和水动力条件优越。区域植被发育，覆盖率70%左右，固体松散物质较少；山坡中下部残坡积物松散物质较丰富（面积0.075km2），坡面疏松，植被覆盖率较上部低，坡面冲蚀强烈。流通区面积0.0087km2，长600m，沟道平均比降103‰，较形成区沟床比降明显减缓。沟谷地形呈拓宽“V”型，宽15～30m，沟道顺直，占流域总面积的2.4%。沟道较为顺直，两侧坡度约15～30°

泥石流危害区主要是沟口堆积区，危害方式以冲毁、淤埋及冲刷为主。

虎洞镇槽子拐沟泥石流仍处于不断发展之中，沟内地质环境条件特别是泥石流松散物质的补给物质储备丰富，加之两岸黄土崩塌、滑坡发育，其规模和活动性将进一步增强。

3、泥石流形成机制

根据调查，虎洞镇槽子拐沟四沟泥石流形成以冲蚀汇流和主沟冲蚀为主。由于集水面积大，并迅速形成坡面径流，直接启动、冲蚀流域内植被覆盖条件较差的残坡积层，特别是陡坡段大量细粒物质迅速汇入沟内，即含沙量在源头大幅增高，沿流通通道剥蚀两侧堆积物，能量逐渐增大，至流域中游基本形成泥石流，其后随流通通道剖面形态不同，泥石流或冲或淤，能量随之增减，但泥石流性质未发生显著的变化。

三、治理方案

由于本次为泥石流治理工程前期，在此对本治理方案做简要的分析和对比。需要说明的是本次治理区域为虎洞镇，不涉及搬迁相关事宜，治理方案分析时对搬迁避让方案不作考虑，主要采用拦排结合、加强排导方案

全面虎洞镇槽子拐沟泥石流发育特征及危害程度的基础上，从泥石流形成源头及松散固体物质补给来源人手，在主沟内修建拦挡坝，固定与抬高侵蚀基准面，防止沟床下切，拦蓄泥石流固体物质，抬高沟床，减少输入漳河的泥沙量，降低排导沟的排泄压力和沟内泥沙淤积量。在堆积区修建排导沟，将泥石流顺畅导流至马坊川河，减轻乡镇防洪压力，保槽子拐沟沟口虎洞镇居民的安全。