喬 云 航

(1.遼寧有色勘察研究院，遼寧 沈陽 110013； 2.深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室東北中心(遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院)，遼寧 沈陽 110013)

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丹東市寬甸縣小孤山村泥石流治理防治工程分析

喬 云 航1，2

(1.遼寧有色勘察研究院，遼寧 沈陽 110013； 2.深部巖土力學(xué)與地下工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室東北中心(遼寧省有色地質(zhì)局勘察研究院)，遼寧 沈陽 110013)

結(jié)合寬甸縣長(zhǎng)甸鎮(zhèn)小孤山村的水文地質(zhì)勘查資料，分析了該地區(qū)泥石流的成因，并提出了采用攔擋與疏導(dǎo)相結(jié)合的治理措施，達(dá)到了消除泥石流地質(zhì)災(zāi)害，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的目的。

泥石流，攔擋壩，格賓籠，導(dǎo)流渠

泥石流是一種特殊的，對(duì)人類及其生存環(huán)境的危害極大，特別是在山區(qū)尤為嚴(yán)重[1，2]。遼寧省寬甸縣為地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，其中長(zhǎng)甸鎮(zhèn)為大、中型泥石流易發(fā)區(qū)。區(qū)內(nèi)多為低山區(qū)，地形切割較深，沖溝發(fā)育，溝谷密集，松散物分布廣泛，是典型的溝谷型泥石流，對(duì)它的成因及治理進(jìn)行深入的分析對(duì)遼東地區(qū)乃至整個(gè)東北地區(qū)的溝谷型泥石流的研究具有非常重要的借鑒意義。

1 自然環(huán)境概況

1.1 災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)地理位置

泥石流災(zāi)害發(fā)生地點(diǎn)長(zhǎng)甸鎮(zhèn)位于寬甸縣南部距丹東約60 km，距寬甸縣城33 km與朝鮮毗鄰，長(zhǎng)甸鎮(zhèn)小孤山村柳樹溝泥石流治理項(xiàng)目中心點(diǎn)地理坐標(biāo)為北緯40°25′45″，東經(jīng)124°38′21″。距朝鮮的直線距離僅約5 km，且本治理區(qū)所在的柳樹溝緊鄰亞洲第一大抽水蓄能電站蒲石河水電站下游電站，一旦有重大的泥石流災(zāi)害發(fā)生將直接影響下游蒲石河水電站的安危，進(jìn)而對(duì)鴨綠江對(duì)岸的朝鮮新義州市和下游的丹東市受到威脅。

1.2 氣候條件

長(zhǎng)甸鎮(zhèn)小孤山村地處遼寧省東部，黃海岸以北約70 km，屬溫帶濕潤(rùn)東亞季風(fēng)型氣候區(qū)。6月份～9月份本地區(qū)處于熱帶海洋氣團(tuán)和極地大陸氣團(tuán)交替控制地帶，氣候濕熱多雨，特別是7月份、8月份，西風(fēng)環(huán)流呈經(jīng)向型東移，當(dāng)本地區(qū)處于冷低壓槽前、副熱帶高壓后部或有北上臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，極易發(fā)生大暴雨。

1.3 水文

長(zhǎng)甸鎮(zhèn)小孤山村柳樹楊溝溝口有蒲石河通過，該區(qū)段為蒲石河下游，蒲石河蓄水電站在此修建。蒲石河為鴨綠江下游右岸一條一級(jí)支流，蒲石河全長(zhǎng)121.8 km，流域面積1 212 km2，為南北向狹長(zhǎng)形流域。該流域西北與叆河流域相鄰，東北與半拉江流域接壤，東南與鴨綠江干流毗鄰，以南約70 km為黃海，流域北高南低。

2 地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)出露地層主要有下元古界遼河群變質(zhì)巖系(Ptlh),早元古代混合花崗巖(Mγ2)和混合巖(M2)，后期有元古代和晚侏羅世侵入巖及巖脈，上覆新生界第四系松散堆積層。在地質(zhì)構(gòu)造上，本區(qū)位于綏中—寬甸構(gòu)造帶與暖和子—丹東斷裂帶的交接復(fù)合部位，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)為整體抬升隆起，區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂較發(fā)育。

3 泥石流發(fā)育特征、規(guī)模

小孤山村楊柳溝泥石流是典型的溝谷型泥石流，楊柳溝匯水面積為1.75 km2，流域呈桃葉形分布，泥石流的形成區(qū)域與流通區(qū)域的分界線較為明顯，在桃葉頂端有24處30 m2～50 m2左右的裸露山體存在大量的松散物質(zhì)，形成泥石流通道的河道長(zhǎng)約3 km～4 km，2010年8月19日寬甸縣遭遇60年一遇的強(qiáng)降雨襲擊，出現(xiàn)574 mm強(qiáng)降水，強(qiáng)降雨引發(fā)了泥石流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，造成溝內(nèi)堆積物遍布，堆積物面積90 000 m2,山上沖下來的堆積物約90 000 m3。沖毀林地及農(nóng)田約100畝，道路約3 500 m，小橋涵5座，沖毀房屋15間，造成直接損失近千萬元，屬于特大型地質(zhì)災(zāi)害。遼寧將重大氣象災(zāi)害Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)提升為Ⅱ級(jí)，國家防總21號(hào)增派工作組趕赴遼寧指導(dǎo)抗洪救災(zāi)。

4 工程治理原則及措施

4.1 以攔為主，攔排結(jié)合的治理原則

采用“以攔為主，攔排結(jié)合”的綜合治理措施，小孤山村楊柳樹溝的泥石流的來源物質(zhì)地勢(shì)較高，在強(qiáng)降雨沖刷后沖擊力大，需設(shè)置攔擋壩抵消其沖擊力，由于在泥石流形成后原有的河道已經(jīng)堵塞，河床被整體抬高近3 m，需要清理河床，以方便疏導(dǎo)。

4.2 泥石流災(zāi)害等級(jí)劃分

根據(jù)長(zhǎng)甸鎮(zhèn)小孤山村楊樹溝內(nèi)居民情況、死亡人數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失、期望經(jīng)濟(jì)損失和防治工程投資等五個(gè)因素，參考《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]，該工程安全等級(jí)為三級(jí)(見表1)。

表1 本項(xiàng)目泥石流防治工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

4.3 設(shè)計(jì)參數(shù)選取及計(jì)算

泥石流流體重度γc。根據(jù)以往泥石流設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)定，本次治理設(shè)計(jì)取17 kN/m3；泥石流流速，經(jīng)計(jì)算Vc=3.07 m/s。泥石流流量計(jì)算采用雨洪計(jì)算法，經(jīng)計(jì)算泥石流流量Qc=60.1 m3/s。攔擋壩抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2,表3。

表2 攔擋壩抗滑移穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

表3 攔擋壩抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

導(dǎo)流渠斷面流量驗(yàn)算:根據(jù)流通段溝道的特征，用類比法來計(jì)算導(dǎo)流渠的橫斷面積，經(jīng)計(jì)算，導(dǎo)流渠設(shè)計(jì)泥石流厚度HX=1.26 m，取1.3 m；導(dǎo)流渠安全超高ΔH=0.7 m，則導(dǎo)流渠深度H=HX+ΔH=2 m。

4.4 治理措施

1)泥石流攔擋壩工程。本次治理中根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況在溝谷上游設(shè)置了攔擋壩以抑制泥砂產(chǎn)生，阻滯泥砂輸移，也拓寬了河床的寬度，調(diào)緩了河床的比降，降低了水流的速度，同時(shí)也削減了泥石流的沖擊力。攔擋壩尺寸為35 m長(zhǎng)，寬度2.2 m～4.8 m，壩地面以上高度3.3 m，壩埋深2.5 m，設(shè)溢流口，溢流口上寬21 m，下寬20 m，高度1 m，溢流段下部設(shè)置1 000 mm×800 mm孔洞4個(gè),孔洞中心距5 000 mm。2)擋土墻工程。攔擋壩前后臨道路一側(cè)坡高3 m～4 m，為了保證壩前后的匯排水量及道路側(cè)的安全，在緊臨道路側(cè)修筑擋土墻，按墻高的不同擋土墻采用漸變形式。擋土墻頂部高出地面0.3 m,并砌筑成長(zhǎng)城狀，以便道路上的水排至渠內(nèi)。3)導(dǎo)流渠工程。為了在泥石流發(fā)生時(shí)有效的將泥石流進(jìn)行疏導(dǎo)，本次治理中修建了兩種類型導(dǎo)流渠。導(dǎo)流渠1布設(shè)在攔擋壩至居民密集區(qū)，采用MU30毛石砌筑。導(dǎo)流渠1頂部寬度700 mm，且高出路面300 mm，導(dǎo)流渠1底部寬度為1 830 mm，埋入渠底深度均不小于1 000 mm。導(dǎo)流渠2布設(shè)在居民稀疏區(qū)至溝口，采用石籠護(hù)堤，外部采用格賓網(wǎng)做成網(wǎng)籠，網(wǎng)籠內(nèi)填筑毛石，石籠為梯形結(jié)構(gòu)，頂寬400 mm，底寬1 900 mm。4)清淤工程。泥石流攜帶了大量的泥砂、塊石等大量的松散物質(zhì)堵塞了河道。為了導(dǎo)流渠區(qū)段內(nèi)河道暢通，對(duì)河道進(jìn)行清理，一方面保證導(dǎo)流渠渠底標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高以便排水暢通，另一方面將清理出的塊石就近鋪墊至道路及地面低洼處。

5 結(jié)語

該工程對(duì)于泥石流地質(zhì)災(zāi)害的治理著眼于攔擋與疏導(dǎo)結(jié)合，側(cè)重于平時(shí)疏導(dǎo)上游來水和泥砂以減少泥石流形成的物源物質(zhì)，在大規(guī)模危險(xiǎn)性泥石流災(zāi)害發(fā)生時(shí)泥石流攔擋壩能夠起到消能攔蓄作用。消除了泥石流地質(zhì)災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)?0多戶村民的危害，顯著地改善了當(dāng)?shù)鼐用竦纳姝h(huán)境條件，提高了生活質(zhì)量。該工程的治理對(duì)遼東地區(qū)乃至整個(gè)東北地區(qū)的溝谷型泥石流的研究具有非常重要的借鑒意義。

[1] 陳寧生.西南山區(qū)泥石流防治工程效益淺析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2014,40(1)：50-58.

[2] 孟興民.白龍江流域滑坡泥石流災(zāi)害研究進(jìn)展與展望[J].海洋地質(zhì)與第四系地質(zhì)，2013,33(4)：1-15.

[3] DZT 0239—2004，泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Analysis of prevention and cure objection of debris flow in Xiaogushan Village, Kuandian County, Dandong City

Qiao Yunhang1，2

(1.GeologicalExplorationandResearchInstituteofLNYS,Shenyang110013,China; 2.StateKeyLaboratoryforGeomechanics&DeepUndergroundEngineeringinNortheastCenter(TheBureauofNon-ferrousGeologyofLiaoningProvince),Shenyang110013,China)

Combining with the hydrology, geological prospecting and other information of Xiaogushan Village, Changdian Town, Kuandian County, it analyzes the causes of debris flow, proposes the method of the combination of blocking and grooming to eliminate the geological disaster of debris flow and protect people’s life and property security.

dris flow, retaining dam, penn’s cage, division canal

1009-6825(2016)18-0075-02

2016-04-12

喬云航(1984- )，男，工程師

P642.23

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