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        尋烏縣稀土礦地質(zhì)災(zāi)害特征及防治措施研究

        2020-10-10 12:01:14朱麗剛
        世界有色金屬 2020年15期
        關(guān)鍵詞:特征

        朱麗剛

        (江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六三大隊,江西 吉安 343100)

        尋烏縣位于江西省贛南地區(qū),贛南被稱為"稀土王國",是中國較大的稀土礦資源集中地,擁有全國30%以上的離子型稀土礦。但是多年來稀土的開采嚴重破壞了地形地貌,同時造成土壤污染和水土流失,造成大量的滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本文以尋烏縣廢棄稀土礦為研究對象,對稀土礦的地質(zhì)災(zāi)害特征進行分析及防治措施展開研究。

        本文研究的廢棄稀土礦礦區(qū)周邊溝谷發(fā)育,礦區(qū)泥石流暴發(fā)的水源主要來自下山屋溝。溝谷上游總體上為V型谷地貌,上游溝段和各支溝上游通常溝谷較為狹窄,縱坡較陡,水流較急,且動態(tài)變化較大;溝谷中下游寬度變大,但大部分開發(fā)為耕田及居住區(qū)。

        下山屋溝谷以常年溪流為主,匯水面積較大,雨季流量較大,泥石流暴發(fā)的水源主要為暴雨洪水。主溝縱長約2.89km,主溝平均縱坡降275‰。其中上游溝段縱坡較陡峻,而中下溝段總體上縱坡略緩,且呈現(xiàn)陡緩相間的空間變化特征。溝谷平面上中上游彎道較發(fā)育,谷寬總體上上游窄,下游較寬,且呈現(xiàn)出時寬時窄的變化特點。

        下山屋溝下游流量0.261m3/s左右,豐水期流量可達0.90m3/s~2.50m3/s,主要接受大氣降水和泉水補給,流量受降水量影響較大。下山屋溝支溝較發(fā)育,水系呈樹枝狀,且分布不對稱,大部分支溝分布于溝域西部,溝域東部支溝較少。下山屋溝較大的支溝主要有3條。這些支溝通常縱坡較大,大部分為季節(jié)性溪流,僅主溝、NL3為常年性溪流,具陡漲陡落的山溪性水流特征。

        廢棄稀土礦剝離的大量表土堆放于下山屋溝谷中,堆積的大量表土為泥石流的形成提供了豐富的物源,在持續(xù)強降雨的氣候條件了,下山屋溝谷發(fā)生了泥石流地質(zhì)災(zāi)害,如圖1、圖2。

        圖1 泥石流流通區(qū)

        圖2 泥石流堆積區(qū)

        1 泥石流基本特征分析

        1.1 形成區(qū)沖淤特征

        下山屋溝上游及各支溝上游清水區(qū)普遍坡度較大(多在32°~38°左右),溝谷縱坡較陡(普遍在450‰以上),形成區(qū)的沖淤特征應(yīng)表現(xiàn)為以沖為主的特征,但現(xiàn)場調(diào)查表明,這些地段并未表現(xiàn)出顯著的沖刷跡象,主要原因有兩個方面,一是這些溝段主要位于溝谷上游地區(qū),雖縱比降較大,但匯水面積較小,因此,尚不形成強烈沖刷所需的水動力條件,二是這些溝段普遍松散層較薄,有的為基巖裸露,且上游溝源地帶普遍森林植被非常發(fā)育,溝床抗沖刷能力較強,綜合上述因素,該區(qū)溝床大多表現(xiàn)為沖淤平衡的特點。

        1.2 流通區(qū)沖淤特征

        流通區(qū)的沖淤特征視不同溝段和主、支溝條件的差異而表現(xiàn)出不同的特點,另外,因降雨量及其分布的不同、溝道內(nèi)洪水(或泥石流)流量的差異,其沖淤現(xiàn)象也會出現(xiàn)一定的差異,總體上看,流通區(qū)主要表現(xiàn)為沖淤平衡。其中主溝中上段溝道狹窄處,流速快,表現(xiàn)為以沖為主,但局部溝道較寬且上游匯水面積較小,則表現(xiàn)以淤為主的特點。

        支溝匯水面積不一,匯水面積較小者特別如NL1、NL2溝,其縱坡也普遍較大(普遍在490‰以上),且溝道往往較為狹窄(一般僅5m~20m左右),其沖刷下蝕作用往往較為強烈,調(diào)查中發(fā)現(xiàn),支溝泥石流下段往往侵蝕形成V型的深槽;而匯水面積較大,溝道較寬(一般15m~30m左右),如NL3溝,其表現(xiàn)以淤為主的沖淤特征。

        1.3 堆積區(qū)沖淤特征

        堆積區(qū)位于下山屋溝中下段(N點以下溝段),其沖淤特征表現(xiàn)為以淤為主的特點。由于溝谷縱比降較緩(一般16‰~73‰),溝道寬10m~120m,寬窄相間,彎道較多,利于淤積。且溝床寬度較大(一般30m~60m左右),這種特征決定其泥石流沖刷能力相對較弱,沖刷深度較小,在小規(guī)模暴雨洪水或泥石流條件下,其淤積的速度大于侵蝕的速度,其沖淤特征表現(xiàn)為以淤為主的特點,但在發(fā)生大規(guī)模暴雨洪水或泥石流的條件下,則可能轉(zhuǎn)化為沖刷侵蝕,但其沖刷深度相對較小。

        NL3支溝與下山屋流近垂直相交,泥石流流體往往會漫出溝道淹沒河邊田地、道路,該段溝道縱坡50‰,而溝道寬度逐漸變大,這種條件決定該溝段沖淤特征仍為以淤為主的特點。但在大規(guī)模暴雨洪水或稀性泥石流作用下,其沖刷作用將加劇。據(jù)訪問和調(diào)查,其最大侵蝕深度達0.7m左右,平均侵蝕深度0.5m左右。

        2 防治措施研究

        2.1 防治目標(biāo)原則

        根據(jù)泥石流的形成特征、危害形式、危害程度、發(fā)展趨勢,泥石流防治總的目標(biāo)是減輕泥石流災(zāi)害對下游居民點的危害。

        2.2 防治工程設(shè)計參數(shù)建議

        2.2.1 防治工程等級

        根據(jù)泥石流的規(guī)模和危害程度,按設(shè)計技術(shù)要求有關(guān)規(guī)定,綜合確定該泥石流防治工程安全等級為三級。

        2.2.2 降雨量

        設(shè)計暴雨強度重現(xiàn)期30年,小時雨強72.66mm/s,設(shè)計泥石流峰值流量399.07m3/s,設(shè)計單次泥石流過程總量16.23×104m3。

        2.3 防治工程方案建議

        根據(jù)下山屋溝泥石流形成條件、運動和堆積特征,結(jié)合已有治理工程措施及經(jīng)驗教訓(xùn),建議在群測群防基礎(chǔ)上,對泥石流采用“攔擋+排導(dǎo)工程”方案進行防治。

        2.3.1 攔擋工程

        根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查情況,在下山屋溝設(shè)置3個壩體(1#、2#、3#號壩體),設(shè)計尺寸如表1。

        工程主要工作量包括土石方開挖608.0m3,M10漿砌塊石1045.0m3,C25砼43.79m3。

        表1 攔擋壩斷面設(shè)計表

        2.3.2 排導(dǎo)工程

        下山屋溝下游500m段排導(dǎo)槽采用矩形斷面,凈寬按14m設(shè)計,凈深4.5m,溝槽縱坡為17‰,邊墻頂寬0.5m,底寬1.2m,高3.5m,基礎(chǔ)埋深1.5m,內(nèi)側(cè)(臨溝側(cè))直立,外側(cè)坡比1:0.2,采用M10漿砌塊石結(jié)構(gòu),槽底鋪底厚0.7m,其中基底面鋪0.2m厚的C25砼墊層,表層0.5m采用M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)。該段排導(dǎo)槽總長度75m。排導(dǎo)槽主要工程量包括土石方開挖1845m3,土石方回填3028m3,M10漿砌塊石1500m3,C25砼55m3。

        2.3.3 防治工程工程量及防治工程投資估算

        根據(jù)上述方案建議,樓梯石溝泥石流防治工程主要工程量包括土石方開挖3993m3,M10漿砌塊石4947.00m3,C25砼98.79m3。據(jù)此估算工程投資為309.83萬元,詳見表2。

        表2 泥石流治理工程投資估算表

        3 結(jié)語

        本文以尋烏縣某廢棄稀土礦泥石流為例,主要針對稀土礦泥石流發(fā)生的泥石流特征進行了分析,并提出了相應(yīng)的防治措施,以期為今后礦山泥石流地質(zhì)災(zāi)害防治提供參考。

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