花岗岩山区泥石流防治措施——以2016.7.4汨罗玉池山泥石流为例

李 曙

(湖南省地质矿产勘查开发局四○二队，湖南 长沙410004)

1 泥石流概况

汨罗市玉池山村泥石流位于汨罗市川山坪镇玉池山村玉明片区陈家山组后山。2016年7月4日凌晨5时，村民发现山上有零星碎石滚落。上午8时许，区域内形成的4条泥石流几乎同时爆发，伴随多处滑坡、公路内侧边坡塌方。由于应急避让及时，组织疏散群众得当，玉明片区142户在家的300多村民在泥石流爆发前10 min被成功转移至安全地段，未造成人员伤亡，但全村损毁严重。据当地乡镇统计，此次灾害直接受灾损失达782万元。目前灾害点仍威胁房屋142户，威胁人口527人，潜在经济损失约3 789万元。

沟域形成4条泥石流，编号为N1～N4；发育2条潜在泥石流，编号为N5、N6；伴随5处滑坡，编号为H1～H5；公路内侧有26处崩塌，编号为B1～B26。泥石流N1、N3为区域内2条主沟，N2、N4、N5、N6为N3支沟(见图1)。

图1 泥石流沟域全貌

爆发泥石流持续时间约1 h，泥石流发生后在沟口堆积，堆积区面积共约4×104m2(包括N1主沟和N3主沟)，堆积物厚度0.5～1.5 m不等，冲出总方量约4×104m3。其中N1泥石流沟冲出方量0.8×104m3，N3主沟(包含支沟N2、N4)泥石流沟冲出方量3.2×104m3。

2 泥石流成灾条件分析

根据现场调查，该区域近百年来一直较为稳定，强降雨期间，多以水流为主。本次泥石流为该区域历史上第一次爆发。该泥石流属极低频沟谷型泥石流，该类泥石流形成的最基本的三大条件是具有陡峻的沟谷、丰富的松散固体物质和充沛的降雨。

(1)该沟谷型泥石流位于玉池山，属幕阜山余脉。由4条泥石流和2条潜在泥石流组成，流域整体方向呈西向东，总流域面积约0.98 km2。流域内最高点标高692.1 m，位于流域西侧山头，最低点标高190.0 m，位于流域东侧望塔水库，工作区相对高差约502.1 m。流域内沟谷较发育，谷底多出露基岩。居民区房屋分布于沟口汇集地区，地势较低，为泥石流地质灾害的直接威胁对象。从地形地貌条件来看，泥石流沟道纵坡较陡，N1～N4泥石流纵坡降分别为294.6‰、564.3‰、263.5‰、321.0‰。沟道流通区岸坡沟谷多呈“U”型发育，切割较深，坡度一般25°～40°。沟域内地形陡峻，沟谷上游和支沟纵坡较大，为水源和泥沙的汇聚提供了有利的地形地貌条件。

(2)该沟谷泥石流主要物源包括崩塌堆积物源、滑坡堆积物源、坡面侵蚀物源和沟道堆积物源，物源总量约71.85×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为9.36×104m3。沟域内的坡面侵蚀物源为主要物源，其次为滑坡堆积物源和沟道堆积物源。各类物源间也有密切的转化关系，崩滑堆积物源和坡面侵蚀物源在人类活动或一般降雨条件下转化为沟道物源，而沟道物源在强降雨作用下，也可能首先启动，掏蚀岸坡坡脚，加速沟谷岸坡上滑坡体局部或整体失稳，为泥石流运动提供更多松散物源，甚至引起沟道堵塞，造成更大的泥石流灾害。2016.7.4泥石流爆发后，局部的土质崩塌、滑坡和沟源崩滑，局部水土流失的加剧，潜在泥石流沟的发育和沟床内大量的松散堆积物为泥石流的发生提供了丰富的松散固体物源。

(3)该沟谷泥石流属于暴雨型，N1汇水面积为0.27 km2，N2汇水面积为0.05 km2，N3(包含N2、N4)汇水面积为0.71 km2，N4汇水面积为0.07 km2，N5汇水面积为0.16 km2，N6汇水面积为0.13 km2，流域总汇水面积达到0.98 km2。据本次雨量监测站资料，2016年7月4日6～7时，小时最大降雨强度达47.7 mm。根据暴雨洪峰流量计算，50年一遇(P=2%)N1沟道流域暴雨洪峰流量为3.69 m3/s，N3沟道流域(含支沟N2和N4流域)暴雨洪峰流量为9.71 m3/s。因此强大的降雨为该泥石流提供了充足的水源条件，激发沟域内不同类型的松散物源失稳，参与沟谷泥石流的形成和活动，暴雨是泥石流形成的主要引发因素。

3 泥石流成灾特点及防治方案比选

该区域泥石流灾害主要危害有两点：其一，一旦爆发泥石流，流体中夹杂巨石、大漂石，沟道纵坡较陡，导致这些巨石、大漂石直接滚落至居民区，冲毁房屋，直接威胁人民生命安全，损毁道路等生活生产设施，造成损失；其二，原排水渠道过小，每次持续强降雨，均出现涵管堵塞、渠道排水不畅现象，导致洪水漫过道路夹带泥沙堆积在房屋处、农田处，严重影响当地居民正常的生产生活和交通通行。针对以上危害，本次对泥石流提出两种治理方案比选。

泥石流治理方案一：治理思路为以拦为主，拦排结合。在沟口上游位置修建一道拦挡高坝，尽可能地对泥石流的固体冲出物进行拦挡。同时，针对沟口聚居区，修建排导槽。

泥石流治理方案二：治理思路为以排为主，拦护结合。在沟口上游位置修建一道梳齿坝或格栅坝，在未爆发泥石流时，不拦挡沟道内冲出固体物。在爆发泥石流时，对泥石流中较大粒径的固体物进行拦挡，拦粗排细，主要把严重威胁下游居民区的大块石拦挡在坝上游。同时，针对沟口聚居区，修建排导槽，对泥石流未被拦截的部分进行排导，使其导入主沟。

从技术可行性来讲，两个方案均可行。

从治理效果来看，方案一将泥石流固体冲出物完全拦挡，但根据实际地形条件，沟道纵坡较陡，拦挡坝难以满足设计规模的泥石流所需的坝体回淤库容。一旦爆发一定规模泥石流，拦挡坝很快会被淤满，失去拦挡效果，将对坝下游居民造成损害。方案二只拦截大粒径块石，其余大多数细小颗粒经下游排导槽至主沟，治理效果更可靠。

从经济效益来讲，方案一需要圬工量较大，造价更高，且拦挡坝淤满后涉及长期需要清淤。而方案二梳齿坝或格栅坝需要圬工量相对较小，大多数细小颗粒不受拦挡通过梳齿坝间距排入下游主沟，清淤频率更小。故此选择经济效益更好的方案二。

综上所述，本次泥石流治理推荐方案二治理思路为以排为主，拦护结合，综合引水措施：在各泥石流沟口上游位置修筑一道梳齿坝或格栅坝，把严重威胁下游居民区的大块石拦挡在坝上游，拦粗排细；针对沟口聚居区，修建排导槽，对泥石流未被拦截的部分进行排导，使其导入主沟；在汇水区域沿景区公路内侧修建道路边沟排水。

4 工程防治措施

针对该沟域特点，结合工程投资，对该沟域泥石流进行工程防治应分批次进行。沟域内工程防治措施总体设计如表1。

表1 工程防治总体设计方案表