云南省崖羊山水库泥石流防治设计

吴云凤

（中水北方勘测设计研究有限责任公司，300222，天津）

崖羊山水库位于云南省思茅地区墨江哈尼族自治县（左岸）和普洱哈尼族彝族自治县（右岸）的界河李仙江上，工程建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸引水发电系统、泄洪（兼导流）洞、冲沙洞和地面厂房等组成，于2006年投入运行，水电站装机2台，总装机容量120 MW。

2012年8月1日凌晨3时许，崖羊山水库工程区遭遇短时强暴雨，引发大坝右坝肩下游隔界箐沟泥石流，泥石流冲毁了沟口浆砌石拦挡坝和拦挡坝外侧连接大坝和厂房的场内道路，且越过道路下泄后，淤堵了泄洪洞出口明渠，影响了泄洪洞泄流，对大坝安全构成了威胁。

一、隔界箐沟泥石流产生条件分析

李仙江属红河水系，发源于云南省南涧县南。李仙江流域地处云贵高原西南边缘，横断山脉南段，为亚热带高原季风气候区。受季风、地形影响，李仙江流域气候复杂多变，流域多年平均年降水量1100～3000 mm，其极多雨区的多年平均年降水量2000～3000 mm。据工程较近的普洱县气象站记录，多年平均年降雨量为1435 mm，多年平均最大一日降雨量73 mm，最大一日降雨121 mm。

隔界箐沟位于崖羊山大坝右坝肩下游，沟口正对泄洪洞泄水明渠。隔界箐沟流域面积约3.9 km2，干流长3.4 km，源头海拔高程约2100 m，沟口高程约830 m，平均比降37%。隔界箐沟常年流水，沟谷呈V形，两岸陡峭，沟内陡坎悬崖发育，且多有巨型孤石于谷底或边坡、或彼此相互镶嵌。顺沟口向里，沟底出露岩石渐多，岩性以砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩为主；两岸随高程抬升，覆盖层厚度增加，植被逐渐茂密。沟口约200 m范围，在沟口拦挡坝拦挡下，形成比较开阔的场地，在工程建设期，曾作为工程的施工场地。2012年8月1日泥石流发生后，沟口原有拦挡坝被部分冲毁，沟内多处谷底出现明显下切，两岸部分区域覆盖层出现小规模滑塌。由于泥石流发生时系短时极强暴雨，且发生在夜间，工程没有记录到泥石流发生时的相关基础资料。

泥石流是特定地形、地质、气候条件组合的产物。泥石流的形成，一般必须同时具备以下几个基本条件：有丰富松散的土石碎屑等固体物质来源；短时间内可提供充足的水源激发；有利于贮集、运动和停淤的地形。

受突发水流影响，加之沟谷一般地形陡，坡度大，往往导致泥石流暴发突然，流动速度快。一般沟床的纵坡越大，越有利于泥石流的发生，且泥石流多形成在集水面积较小的沟谷。据有关资料统计，沟床比为降10%～30%沟谷的泥石流发生频率最高，5%～10%和30%～40%沟谷的泥石流发生频率相对较低；集雨面积0.5～10 km2的沟谷最易产生泥石流，面积小于 0.5km2和 10～50 km2的沟谷次之，面积大于50 km2的沟谷发生泥石流的现象较少。软弱的岩性层、胶结成岩较差的岩性层及软硬相间抗风化能力差的岩性层往往能提供较多的松散物；滑坡、崩塌也常成为泥石流的固体源，泥石流流动过程中的强烈冲刷、对岸坡的冲蚀，更激发了滑坡、崩塌的产生，形成滑坡、崩塌—泥石流—滑坡、崩坍的恶性循环。由于夏季夜间多暴雨，所以夜间发生泥石流的现象往往较多。

隔界箐沟沟谷下切，坡度陡，地形有利于泥石流发生；加之沟内出露岩石以砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩为主，岩性相对软弱，抗风化能力低，为泥石流的发生提供了基础料源；突发的局地降雨成为泥石流发生的水源和动力条件；遇强降雨冲刷或泥石流发生，沟底淤积物流失，两岸坡积物失去支撑崩塌，形成了泥石流料源的补充。另外，工程建设和投运后，周边地区人类活动加剧，原始植被遭受不同程度的损毁，导致水土流失加剧，提高了泥石流发生的可能性。

典型泥石流的发生，一般可分为形成、搬运和堆积三个区。就隔界箐沟而言，两岸是泥石流的主要形成区，沟谷沿程是泥石流的搬运区，正常情况下，沟口是泥石流的堆积区。2012年8月1日隔界箐沟发生泥石流并危及工程安全，除降雨和泥石流料源补给外，沟口泥石流堆积区於满、拦挡坝溃决是另一主要缘由。拦挡坝溃决一方面导致泥石流堆积区原有堆积物的下泄，另一方面沟口堆积物下泄后，导致了沟谷下切。沟谷下切后，除不利于两岸边坡稳定，加大了泥石流料源供给外，还加大了沟谷纵坡，有利于泥石流的搬运输送，增加了泥石流的动能，提高了泥石流的危害和破坏能力。

二、泥石流防治设计

1.泥石流防治原则与措施

泥石流治理的目标是控制泥石流发生和发展，减轻或消除对被保护对象的危害。隔界箐沟泥石流对工程威胁最大的是场内道路和大坝泄洪洞出口明渠，特别是后者，一旦淤堵，将对大坝安全泄洪造成影响，危及大坝安全。综合隔界箐沟泥石流发生的特点和可能造成的影响，对隔界箐沟泥石流防治制定了“以防为主、防治结合、重点保护、综合治理”的原则。具体措施包括:

①控制和减少泥石流固体物质来源，一是在地方政府的配合下，做好隔界箐沟小流域的植被保护和恢复，避免毁林和继续开垦土地；二是在沟内邻近沟口泥石流堆积区上游、狭窄沟谷出口设置拦挡坝 （#1拦挡坝），固床稳坡，即稳定沟底纵坡和两岸边坡，抑制沟谷的纵横向侵蚀。

②恢复沟口拦挡坝（#2拦挡坝），形成一定的堆渣停淤库容，以利泥石流固体物质的停淤，分流水沙。

③对沟口下游的排泄区进行整治，设置水、砂排导槽，对出沟水流和非常情况下越过拦挡坝下泄的泥石流进行归顺疏导，使其按规定路线下泄。

④加高泄洪洞泄水明渠及出口闸门室边墙，防止泥石流进入明渠和闸门室，危及工程安全。

2.洪水及泥石流总量计算

隔界箐沟流域面积仅3.9 km2，干流长3.4 km，平均比降37%，依据云南省暴雨洪水查算手册，采用小流域设计洪水计算方法，计算100年一遇暴雨洪水的清水洪峰流量为17.8m3/s；采用《泥石流灾害防治规范》（DZ/T 0239—2004）提供的雨洪法计算，100年一遇暴雨相应的泥石流流量为66.75 m3/s，参考2012年8月1日泥石流发生的时间，按泥石流发生2 h估算，相应泥石流的总量为9.7万m3，相应的固体物质总量为5.8万m3。

3.拦挡坝设计

#1拦挡坝的主要作用是固床稳坡，位于狭窄沟谷出口处，采用浆砌石重力坝，坝顶长20 m，坝高5.0 m，坝顶宽 1.5m，上游坡 1∶0.2，下游坡1∶0.8，坝顶中部设宽14 m、深1.0 m的溢流缺口，坝体设直径110 mm、间排距2.0 m的排水孔，排水孔进口设反虑，坝体上游侧一定范围回填碎石及块石，以提高上游透水性、减小作用于坝体的土压力。

#2拦挡坝主要作用是形成停淤库容，位于沟谷出口，在原受损拦挡坝位置恢复重建，坝高10.5 m，坝顶长 55.0 m，上游坡 1∶0.9，下游坡 1∶0.3，坝顶宽3 m，坝顶中部设宽30 m、深1.5 m的溢流缺口；坝体设直径110mm、间排距2.0 m的排水孔，排水孔进口同样设反滤，坝体上游侧同样一定范围回填碎石及块石。

#2拦挡坝坝体底部设2孔1.0 m×1.0 m（宽×高）排水涵洞，由#1拦挡坝下泄的常年流水经#1、#2坝之间的排水沟导排至排水涵洞，经排水涵洞下泄。#2拦挡坝下游设防冲、消能导水槽，将通过涵洞和坝顶溢流缺口的下泄水流消能后疏导至下游排水沟。

#1、#2拦挡坝之间的泥石流固体物停淤区需根据淤积情况不定期（特别是每年汛期到来之前和汛期）进行清理，以保持有效的拦蓄库容。

4.导排槽及泄洪排沙洞出口建筑物边墙加高

#2拦挡坝下游导排槽分正常排水沟和非常情况下越过#2拦挡坝的泥石流导排槽。隔界沟的正常水流通过#2拦挡坝底部两个1.0 m×1.0 m排水涵洞排泄后，经坝后防冲、消能导水槽疏导至公路边排水沟，排至下游河床。结合#2拦挡坝外侧场内道路的走向与走势、路面和两岸地貌情况，将#2拦挡坝外侧的场内道路作为泥石流导排槽的上游部分，其下游部分结合泄洪洞边墙加高，利用泄洪洞边墙与山体之间的空间作为泥石流导排槽的一部分，两者之间修建专用泄槽连接段。当发生泥石流越过#2挡渣坝的非正常情况时，泥石流通过该导排槽排泄至下游河床。导排槽均为混凝土或钢筋混凝土结构。

为有效保护泄洪洞启闭设备及出口明渠，对启闭机室和边墙采用钢筋混凝土进行防护加高。

三、结 语

隔界箐沟泥石流防护治理已于2013年完成投运。泥石流的防治需要标本兼治、工程措施和非工程措施的有效结合，从泥石流发生的源头抓起，保护环境，减少人类活动对环境的破坏，减少水土流失，减少泥石流的发生频率和每次泥石流的发生总量是最便捷和最有效的最终治理。

[1]中国地质调查局.中华人民共和国地质矿产行业标准：泥石流灾害防治工程设计规范（DZ/T 0239—2004）[S].2004.

[2]赵健.我国泥石流防治措施研究[J]. 中国水利，2007（14）.