四川雅安市宝兴县和平沟泥石流防治工程成效考察.pdf
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1、引用格式:宋国虎,杨桢贤,张继,杨军四川雅安市宝兴县和平沟泥石流防治工程成效考察 山地学报,():,():山 地 学 报 文章编号:():收稿日期():;改回日期():基金项目():四川省地矿局科技创新项目();四川自然资源厅科研项目()();()作者简介():宋国虎(),男,硕士,高级工程师,研究方向:山地灾害防治。(),:通讯作者():杨桢贤(),男,硕士,教授级高级工程师,研究方向:工程地质与灾害地质。(),:四川雅安市宝兴县和平沟泥石流防治工程成效考察宋国虎,杨桢贤,张 继,杨 军,(四川省第一地质大队,成都 ;四川省地质工程勘察院集团有限公司,成都 )摘要:和平沟位于四川省芦山地震灾
2、区雅安市宝兴县北部的硗碛乡境内,沟内防治工程历经约 余年运行,发挥了巨大的减灾作用。但随着防治工程的运行,工程有效性逐步降低。年“”强降雨后防治工程基本失效,泥石流冲出沟口形成灾害。本文通过现场实地调查,分析和平沟泥石流的致灾机制与防治工程运行效果,探讨针对已实施防治工程泥石流的防灾减灾思路。结果表明:()治理工程完成后,拦挡工程经历了“发挥效益逐步淤积库内沟床抬高新崩滑物源形成拦砂坝逐步淤满翻坝泥石流翻坝规模放大致灾”过程;()“”泥石流前 日有效累计降雨量达到 ,当次激发小时雨强为 ,是本次泥石流的关键激发因素;()拦挡工程满库运行,泥石流翻坝后会产生流量及规模产生放大效应,泥石流入射速度
3、较初始速度增加约 倍;()排导槽在运行过程中表现出“沟底冲刷侵蚀侧墙基础掏蚀侧墙悬空侧墙失稳倾倒”的破坏模式;()国土空间规划中应充分考虑地质安全以及防治工程设防标准承载能力。同时,对于已实施防治工程的泥石流沟仍不能放松警惕,在防灾减灾中需密切关注其防治工程有效性,及时消除隐患。关键词:地震灾区;防治工程;运行效果;和平沟中图分类号:;文献标志码:泥石流是汶川地震灾区危害最严重的震后灾害类型 。震后修建的泥石流防治工程,在震后前期取得积极的防治效果 ,然而实地调查发现,防治工程历经十多年的运行,部分泥石流治理工程运行工况不良,甚至失效,已不能满足防灾减灾需求。和平沟泥石流防治工程具有典型性。年
4、 月 日月 日,四川雅安市宝兴县遭遇超过 年一遇区域性暴雨,和平沟在 月 日暴发大规模泥石流,历时约 分钟,泥石流冲出总量总计约 ,直接经济损失约 万元。泥石流造成沟内既有两座拦砂坝全部淤满,主坝下游副坝损毁,沟口排导槽部分被冲毁;两处桥涵因泥石流堵塞致使沟道改道至仁朵藏寨一侧,导致和平藏寨与仁朵藏寨受损严重,共计 户 间房屋受到不同程度的损害;国道 断道,公路与房前平均淤积厚度达 ,最厚可达 。由于临灾预警及时,人员提前撤离,该次泥石流未造成人员伤亡。本文在现场调查及资料分析的基础上,初步分析了和平沟泥石流形成的背景条件、成因、致灾特征及发展趋势,评估了防治工程成效与不足,并提出相应的防灾减
5、灾对策,为今后此类泥石流灾害的防灾减灾提供借鉴。研究区概况?泥石流沟地质地貌和平沟位于雅安市宝兴县县域北部的硗碛藏族乡,地处芦山地震灾区,宝兴河的次级支流东河左岸,沟口地理坐标为 ,。流域面积 ,主沟长 ,源头海拔高程 ,沟口海拔高程 ,主沟相对高差 ,主沟平均纵比降 。和平沟沟口为和平藏寨与仁朵藏寨,现有居民 户 人,国道 从沟口穿过(图 )。N0 200 400 600 m!1#2#图 和平沟泥石流流域治理工程设施分布图 和平沟位于龙门山断裂带南段,属深构造侵蚀中、高山深切峡谷地貌,沟域内地形陡峻。受区内幺子堂、青草塘及九奔流等三条弧形冲断层构造影响,节理裂隙发育,岩体破碎、松散的崩坡积层
6、稳定性差,沟域内崩塌、滑坡等不良地质现象发育,为泥石流的形成提供了有利的松散固体物源条件。沟谷形态总体为 型沟谷,流域内支沟发育,中上游沟谷较为 狭 窄,纵 坡 较 陡。沟 口 实 测 清 水 流 量 为 ,但季节动态变化较大,枯、洪季流量相差十倍至数十倍,径流年内分布极不均匀。年芦山“”地震对研究区沟岸斜坡结构的破坏程度相对较小,在沟道两侧形成了规模不等的浅层崩塌滑坡体,规模较小,且由于流域内植被覆盖度较高,灾害体的隐蔽性较强,因此泥石流灾害隐患较难判识 。?泥石流沟发育历史及灾害据调查访问,和平沟历史上曾多次暴发泥石流,其中以 年“”、年“”及 年“”三次规模较大。历次泥石流暴发情况统计见
7、表 。?防治工程概况岩土工程措施在泥石流防治中得到了广泛应用,是泥石流防灾减灾的重要手段 。但若对泥石流形成机理认识不准,设计参数选取不当或遭遇超设计标准的泥石流时,仍然会造成危害,甚至加重危害 ,而且随着治理工程的运行,防灾减灾效果会逐步降低。该流域的防治工程于 年 月年竣工,总体防治方案为拦挡与排导相结合,主要工程措施为“座拦砂坝(含副坝)沟口排导槽”,设计防护标准为 年一遇。防治工程设计参数()降雨:按照 年一遇标准设计暴雨强度,为 。()物源:沟内总物源量估算为 ,可能参与泥石流活动的物源动储量约为 。山地学报 卷 第 期表 和平沟泥石流灾害史统计表 暴发时间灾情介绍 因年代久远,当地
8、老人只记得暴发时冲出固体物质挤压了东河,其余信息不详。据当地老人回忆,淤埋损毁沟口农田土地约 亩,挤压东河,堆积物厚度平均为 ,冲出总量约 。据当地老百姓回忆,距 年暴发时隔三年后再次暴发泥石流。淤埋损毁沟口农田约 亩,淤埋、冲走牲畜 余头,挤压并导致东河改道,淤积厚度平均约 ,冲出总量约 。月日,本次泥石流暴发后历时近 ,冲出量约 ,毁损房屋 余间,淤埋毁坏拖拉机 台,淤埋 省道(现 国道),死亡 人,轻伤 人,堵断东河主河约 ,直接经济损失超过 万元。月 日,本次泥石流暴发后既有拦挡工程及排导工程充分发挥作用,拦砂坝淤满,拦砂坝淤积约 的总库容。主要以山洪携带细颗粒固体物质冲出沟口,未对下
9、游造成危害。月 日,泥石流爆发后两座拦砂坝淤满漫溢,溢流口磨蚀严重,坝下护坦及副坝不同程度损毁,损毁下游排导槽 。冲出量约 ,造成和平藏寨与仁朵藏寨 户 间房屋严重受损,淤埋厚度约 ;淤埋 国道长约 ,淤埋深度约 ,导致国道断道,堵断东河约 ,造成直接经济损失约 万元。表 和平沟泥石流防治工程设计参数表 重度()流速()流量()一次泥石流总量()一次固体物质冲出量()整体冲压力 表 和平沟泥石流拦挡工程参数表 拦砂坝坝型坝顶长 坝净高 基础埋深 设计库容()坝体结构总库容()主坝 副坝 毛石砼 毛石砼 主坝 副坝 毛石砼 毛石砼 ()泥石流运动特征:按照 年一遇的设计标准,沟口泥石流的主要特征
10、参数见表 。防治工程设计在形成流动区布置 座拦砂坝拦挡泥石流,设计拦挡总库容为 。其中 拦砂坝位于 滑坡下游约 处,设坝处沟道狭窄,且两侧基岩出露,上游沟谷开阔。回淤后,能减小泥石流对沟床两岸的侧蚀作用。拦砂坝位于 滑坡下游约 处,设坝处沟道相对上下游较狭窄。回淤后,能对 滑坡进行固脚,增加 稳定性,且能减小泥石流对沟床两岸的侧蚀作用,两座拦挡坝均下游设置副坝,而均未设置护坦。排导工程布置于堆积区扇顶至沟口附近,尽量利用现有沟道,对部分弯曲沟道进行取直,截面能满足防洪要求即可。具体工程设计参数见表 、表 。“”泥石流形成条件及特征分析?“?”泥石流形成条件分析和平沟流域在地质构造上处于金汤弧形
11、构造带内,褶皱强烈,岩层风化破碎。该沟内滑坡、溜滑及崩塌较为发育,规模及活动性不一。和平沟流域处于新构造运动强烈上升区,沟道两岸坡体十分陡峭,在地表水和重力作用下,斜坡易失稳形成滑坡物源。斜坡失稳使得使大量泥砂、石块进入沟道内,造成沟道堵塞,成为该泥石流形成的主要固体物质补给源。据现场调查分析,因 座拦砂坝满库运行及沟道两岸失稳形成新增物源补给,沟域内共计有松散固体物源量 ,可能参与泥石流活动的动 ,四川雅安市宝兴县和平沟泥石流防治工程成效考察储量为 ,动储量较治理工程设计时增加了近 倍(表 )。表 和平沟泥石流排导工程参数表 长度 基础埋深 净高 结构形式 浆砌块石表 “”前后和平沟泥石流物
12、源变化统计表 “”统计时期物源量()总储量动储量原设计 “”后 流域内风化作用和流水侵蚀作用强烈,沟谷发育,沟道局部狭窄陡急,整体形态呈“”字型,谷坡坡度一般为 ,局部达 以上。沟床纵比降均在 以上,最高处可达 ,且多弯道和狭口,沟坡和沟床稳定性差,极易形成堵塞溃决,沟道条件有利于泥石流的发育。流域主沟和支沟流域均呈树叶状,有利于暴雨产汇流,具备泥石流形成的水4.53.5035.52.5044.50025853111463.589.5010203040506070809010005010015020025030035040045012345678910111213141516LLG/mm3AL
13、LG/mm-#/dLL3ALLG3ALLG图 泥石流形成前期日降雨过程 力条件。研究区多年实测平均降雨量 ,最大日降雨量 ,最大小时降雨 。泥石流的形成往往是在长时间的前期降雨影响下,由短历时强降雨激发形成,前期降雨在影响泥石流的各项降雨指标中贡献超过 ,前期降雨使流域内堆积物含水量增高,降低了土体的抗剪强度,导致坡体稳定降低,易于启动 。根据和平沟沟口雨量站数据,本次统计了泥石流暴发前 天的前期降雨,结果显示前 日累计降雨量达到 ,前 日有效累计降雨量达到 (图 )。本次降雨自 月 日 :开始,至 月 日 点结束,总降雨量达 。降雨过程中雨强超过 的降雨量分别出现在 月 日 :的 、:的 ,
14、以及 日 :的 、:的 。最大降雨出现在 月 日的 :,小时累计降雨量达到 (图 ),泥石流在 日 :左右冲出沟口。?和平沟“?”泥石流特征汶川地震之后,为了防治区域泥石流的危害,修建了大批防治工程。和平沟的泥石流防治设计方案是该区域内典型的岩土工程防治流域,因此在震后的防减灾过程和“”泥石流致灾过程中,特征显著且典型,主要为表现为:()泥石流历时长、规模大,拦砂坝调峰有效“”泥石流从最大小时降雨形成至成冲出沟口致灾历时全过程约 ,随后持续堆积约 ,冲出沟口泥石流方量约 。成沟内既有两座拦砂坝全部淤满,沟口排导槽部分被冲毁,泥石流改道导致和平藏寨与仁朵藏寨受损严重,国道断道,公路与房前淤积厚度
15、达 ,并造成东河淤塞(图 、图 )。拦砂坝在本次泥石流之前已淤满,拦砂坝剩余拦蓄库容为 ,在调节泥石流峰值流量达到沟口起到了重山地学报 卷 第 期0204060801001201401601800510152025308163ALLG/mmLL/(mm/h)815KL)K81521:50K8164:00图 “”泥石流降雨过程 图 沟口建筑物淤埋 要作用。()泥石流以冲为主,坝区先淤后冲,治理工程基本失效“”泥石流使整个沟道平均冲刷深度 ,局部冲刷深度最深可达 左右。沿程冲刷掏蚀导致沟道两岸岸坡失稳,进一步增加了泥石流流量(图 、图 )。泥石流在 拦砂坝满库翻坝运行后迅速将 坝库区淤满。翻坝后的
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