南海区庆云洞风景区泥石流特征与防治研究

2021-01-10张宗胜赖桂林

西部资源 2021年6期

张宗胜赖桂林

摘要：近年来，地质灾害频发，对人们的生命财产造成了巨大伤害。地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的，对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用（现象）。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、岩爆、坑道突水、突泥、突瓦斯、煤层自燃、黄土湿陷、岩土膨胀、砂土液化，土地冻融、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化以及地震、火山、地热害等。本文以南海区庆云洞风景区泥石流防治为例，分析了南海区庆云洞风景区泥石流的形成环境、沟谷形态、物源和变形破坏特征，探讨了西岸庆云洞风景区泥石流的形成原因、危害、易发性，提出了“拦截、排堵、排导”的泥石流治理工程方案，对泥石流的防治取得良好效果，为今后泥石流的防治提供了宝贵经验。

关键词：泥石流；形成成因；治理方案；庆云洞风景区

引言

南海区庆云洞风景区是岭南历史悠久的道教圣地，位于广东省佛山市南海区西樵镇西南约10km的低山丘陵沟谷区，始建于清光绪年间，距今已一百多年，庆云洞道观依山而立，每遇特大暴雨，沟谷时有泥石流发生（图1），2006年8月4日、2012年5月5日先后发生的泥石流造成破坏最大，对庆云洞景区斋房后侧小屋、旧宿舍楼及栈道、栈桥、山体排水渠造成破坏及沟口渠道堵塞威胁沟口银坑村安全，因及时预警关闭景区，撤离了寺庙人员，未造成人员伤亡，直接经济损失20万元～50万元，景区较长时间关闭修复，对人们的生命及财产都存在潜在威胁。

泥石流属于地质灾害的一种，是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥砂以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失[1]。

文章通过分析庆云洞风景区泥石流的形成原因、危害、易发性，提出了“拦截、排堵、排导”的泥石流治理工程方案，对泥石流的防治取得良好效果，为今后泥石流的治理工作提供了经验。

1.泥石流形成环境

泥石流是暴雨、洪水将含有砂石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流，它的面积、体积和流量都较大，而滑坡是经稀释土质山体小面积的区域，典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透流水山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。通常泥石流爆发突然、来势凶猛，可携带巨大的石块。因其高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大[1]。

泥石流流动的全过程一般只有几个小时，短的只有几分钟，是一种广泛分布于世界各国具有特殊地形、地貌状况地区的自然灾害。这是山区沟谷或山地坡面上，由暴雨、冰雪融化等水源激发的、含有大量泥砂石块的介于挟砂水流和滑坡之间的土、水、气混合流。泥石流大多伴随山区洪水而发生。它与一般洪水的区别是洪流中含有足够数量的泥砂石等固体碎屑物，其体积含量最少为15%，最高可达80%左右，因此比洪水更具有破坏力[2]。

1.1泥石流水源

研究区降雨极为丰富，年均降水量1400mm～1900mm，多年平均年降雨量为1613.5mm，每年4月～9月份雨量最多，降雨量约占全年的80%，最大年降雨量2343.8mm（2008年），最小年降雨量1075.7mm（1991年）；日最大降雨量298.4mm（2006年8月4），1小时最大降雨量达86.5mm。强降雨使得山体坡面地带的凹槽及冲沟急剧汇集大量的坡面水流，快速形成洪流，从而形成泥石流。因此，短时暴雨径流是西岸庆云洞风景区一带泥石流灾害的水源。

1.2泥石流物源

坡面残坡积层沟床两侧斜坡表层覆盖的残坡积层，各沟松散固体物质储量870m3～3950m3，由砂质粘土、粉土，夹杂少量角砾碎石，土体结构松散，硬塑，厚约0.5m～3m。粘性较差，遇水易分散崩解，每遇暴雨导致松散残坡积土层达到饱和状态，在自重及动水压力的作用之下，产生的崩塌、滑坡和坡面泥石流。另一方面由于山体崩滑而局部造成沟道壅塞，进一步加大了洪峰流量，使泥石流对沟岸的侧侵能力加强，沟岸侧蚀造成沟岸崩滑。

沟道堆积物为碎块石及少量的崩积土体，各沟松散固体物质储量420m3～1610m3，土、石比约8∶2，在一般降雨的情况下，沟谷兩侧斜坡坡面产生小型崩滑、剥坠落，残体中体积较小的块石、杂物与较松散的土体易被雨水挟持冲走，而相对较大的块石残留沟道。

节理裂隙发育的强风化砂泥质岩山体斜坡上缓下陡，地层由泥盆纪杨溪组、老虎头组和春湾组砂泥质碎屑岩组成，局部基岩裸露呈陡崖状，岩石节理裂隙发育，风化强烈，在自重及动水压力的作用之下产生崩塌和滑坡。

地形地貌低山丘陵区，山脉走向大体呈北东—南西向，地势南高北低，自然山体坡度20°～40°，上缓下陡。沟谷呈北东向，呈树枝状展布，主沟两侧发育多条支沟，两侧山脊海拔高程一般328.6m～397.5m，山脚海拔高程一般78.9m～117.3m，相对高差在200m～250m之间。沟谷多呈“U”形，局部为“V”字形，沟内植被不发育，两侧覆盖率约95%；主沟沟程长约2.8km，8条支沟沟程短，长60m～407m；主沟的平均纵坡度约25°，8条支沟坡度较陡，坡度30°～35°，纵坡降425‰～ 808‰；主沟汇水面积约1.95km2，8条支沟汇水面积小，面积300m2～150700m2。

2.泥石流基本特征

2012年5月5日强降雨期，西岸庆云洞风景区共有8条支沟发生了8处泥石流（图1、表1）。泥石流发生在支沟，坡度较大，坡度大于35°，泥石流多伴随着沟谷源头陡壁或坡面的崩塌或滑坡，崩滑物直接构成了泥石流暴发的初始物源；泥石流沟源至沟口斜距长短不一，范围在60m～407m，沟谷横剖形态呈浅槽形，下段形态均为“V”形，易于洪水快速聚集，为泥石流的初始形成蓄积水源条件；泥石流类型属暴雨沟谷型，泥石流物质来源主要由残坡积土和强风化砂岩岩块组成；8处泥石流均为小型泥石流，泥石流流域面积范围在300m2～150700m2，一次最大冲出量500m3～1000m3；泥石流直接对庆云洞寺庙、斋房、旧宿舍楼及栈道、栈桥造成破坏、威胁游客，直接经济损失20万元～50万元；泥石流堆积于沟口，部分汇流入主沟，形成山洪，堵塞河谷及沟口河道、银湖淤塞，威胁游客、主沟口村庄。

3.泥石流诱因

泥石流诱因主要为强降雨、坡度较陡的自然山体及沟道壅塞[1，3]。

强降雨期间，2006年8月4日48小时降雨量达296.8mm，2012年5月5日连续两小时降雨量达135mm，为泥石流产生提供了水源。

自然山体坡度较陡，斜坡表层覆盖的残坡积层和沟道松散堆积物，土体结构松散，粘性较差，遇水易分散崩解；而基岩节理较发育，坡体上发生小型或微型崩塌或滑坡较多，两者为发生坡面泥石流提供了物质来源。

沟道壅塞使泥石流对沟岸的侧蚀作用和沟床下蚀作用较为强烈，沟岸侧蚀造成沟岸崩滑和沟底物质的再搬运，增加泥石流固体物质。

4.防治措施与对策

4.1防治工作原则

以防为主、防治结合、重点地段重点治理，尽可能抑制或削弱形成区泥砂的产生，使泥石流对工程的危害降低到最小程度。

4.2防治措施

从保护庆云洞景区安全的角度出发，消除或减少再度暴发泥石流对庆云洞景区可能造成的危害，结合流域内自然条件，在泥石流不同的沟段，主要针对Ⅵ（1）、Ⅶ（2）、Ⅷ（2）号泥石流沟采用拦截、排堵、排导等工程措施（图2）。

4.2.1拦截

防护网：被动防护网，拦挡泥石流沟两侧崩落或滚落岩石（块），防止对下部挡坝的撞击破坏。因Ⅵ（1）号沟坡降大，两侧沟壁陡峭，且多为裸露岩层，易形成岩质崩塌，为防止沟中上部崩落滚石对下部挡坝的直接撞击，在Ⅵ号沟高程162m处设置一道防护网，采用ROCCO环形网+SO/2.2/50格栅形成双层网，用钢丝绳锚杆锚拉。防护网需定期进行滚石的清除、检修或更换。

拦挡坝：在泥石流沟内修筑拦砂坝，拦蓄泥砂与块石，调节沟道内水砂，以减少泥石流的动能，让水和细颗粒物质一起排走，坝址应选择在沟谷两侧坡面与沟床基岩裸露，沟床纵坡较缓，便于施工的沟段，根据各个泥石流沟的地形条件，在Ⅵ（1）号沟高程143沟段，Ⅶ（2）号沟高程152沟段，Ⅷ（3）号沟高程165沟段修建拦砂坝。用粗钢筋混凝土构件组成桩墙或格栅。桩墙或格栅必须嵌入沟壁较完整的基岩内，以保证有较高抵御冲击强度和坝体的稳定性。

4.2.2排堵

调查区内泥石流沟道狭窄，沟内堆积了大量松散堆积固体，总体积约1870m3，为再次暴发大规模泥石流提供足够的后备物质，故应对沟道进行清理，使沟道畅通，以减小可能引发泥石流的规模。另外，每条沟需定期对拦挡坝进行清渣排堵。

4.2.3排导

调查区内在各沟口堆积区修筑导流坝、导流堤、排导槽等。如Ⅵ（1）号、Ⅶ（2）号、Ⅷ（3）号沟设置了排导槽，拦挡坝设置了溢流口、排导槽。由槽、堤、坝有效组合构成的最佳排导工程体系，能充分发挥排泄泥石流的流通效应，让泥石流沿制定方向和流路滑动，防止泥石流的漫流与淤积，减轻泥石流的灾害。

4.2.4监测

泥石流监测是为掌握泥石流的动态規律，预测其发展趋势，作出险情预报，避免或减轻对景区的危害，监测措施主要有降雨量监测、泥石流沟道内水流监测和宏观监测。

4.3防治成效

西岸庆云洞风景区地质灾害治理工程于2015年全部完工，经过近5年的台风暴雨期的安全检验，再未发生泥石流，说明工程治理解除了泥石流对庆云洞风景区的威胁，防治效果良好（图3）。