王崇舉，賈雪嬌，陶海寧，潘天錄，陳伯恒，李建華

(湖北省地質局 冶金地質勘探大隊,湖北 黃石 435000)

中國對泥石流的治理可分為三個階段：局部治理階段、部門治理階段、綜合治理階段,局部治理僅對泥石流下游沖淤災害進行防治；部門治理始于20世紀中期,中國鐵路、公路等部門開始按照不同的防護要求開展泥石流防治工作[1]。綜合治理始于20世紀末期,中國研究部門提出科學合理的“全面”治理計劃。目前常見的泥石流防治措施主要有三方面,一是生態(tài)措施,包括種草植樹,防止水土流失,改善生態(tài)環(huán)境等；二是非工程措施,包括監(jiān)測,巡檢,防治工程維護,加強管理；三是工程措施,包括引蓄水工程、攔擋和防護工程及疏排導工程,引蓄水工程主要有調洪水庫、引水渠、截水溝等；攔擋和防護工程主要有攔擋壩、谷坊、護坡等；疏排導工程主要有排導溝、導流堤、急流槽[2]。

羅田縣九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流位于湖北省羅田縣北東約53 km大別山保護區(qū)內,該處泥石流為一年代久遠的泥石流堆積體,呈扇貝狀堆積,平面圖上呈似三角狀、扇形,剖面圖上呈馬刀形,東西向長800 m,扇寬約350 m,總方量360×104m3。根據(jù)現(xiàn)場調查和訪問,該泥石流堆積體為多期次泥石流堆積而形成的,近期發(fā)生的泥石流為70年代末期。由于泥石流的沖刷和淘蝕作用,造成水土流失,河岸垮塌,穩(wěn)定性較差。受2016年強降雨影響,在泥石流流通區(qū)及堆積區(qū)形成了大量的不穩(wěn)定地質體,加大了泥石流的易發(fā)性和危害性,嚴重威脅羅田縣天堂寨風景區(qū)內民房、賓館、林場職工住房185棟房屋及常住人口1 186人,流動人口3 965人。

1 泥石流基本特征

1.1 泥石流流域特征

九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流的物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)相對較明顯,屬典型的溝谷型泥石流(見圖1)。根據(jù)現(xiàn)場調查,九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流為暴雨型泥石流,暴雨既是泥石流形成的水體供給,又是激發(fā)因素,其物源補給以支溝泥石流及滑坡和崩塌堆積物為主,兼有坡面侵蝕、沖溝侵蝕、淺層坍塌及溝床物質再起動等提供的物源補給。

圖1 九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流分布圖Fig.1 Distribution map of Huangbai Mountain debris flow in Jiuzihe Town

(1) 從地形地貌上來看,物源區(qū)山體渾圓,地勢較陡,坡度一般為45°～75°,主溝兩側山坡坡度多在40°～65°,構成良好的地表匯水條件,其匯水面積為6.35 km2,而整個肖家河流域面積2.49 km2,物源區(qū)匯水面積占整個流域面積的40%,滿足泥石流形成所需的地形條件。

(2) 流通區(qū)主要位于肖家河、龍井河中下游一帶,龍井河長度約為400 m,河床總的坡降達102‰,肖家河長度約700 m,河床總的坡降達107‰,流通區(qū)溝谷以“U”谷為主,局部地段呈“V”型谷,河道寬度一般為15～35 m。

(3) 堆積區(qū)主要位于肖家河、龍井河下游,堆積區(qū)北側以肖家河為界,南側以龍井河為界。泥石流堆積區(qū)呈近東西走向,其中堆積區(qū)為東高西低,最高標高為+589 m,最低標高為+496 m,相對高差為93 m,坡度為15°～20°。

1.2 泥石流形成條件分析[3]

泥石流的形成需要三個基本條件：地形地貌條件——有陡峭便于集水集物的適當?shù)匦?；物源條件——上游堆積有豐富的松散固體物質；水源條件——短期內有突然性的大量流水來源；人類工程活動。結合羅田縣九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流特點,該地區(qū)泥石流的形成條件為：

(1) 地形地貌條件?？辈閰^(qū)在地形上具備山高溝深,地形陡峻,溝床縱度降大,形狀便于水流匯集。在地貌上,勘查區(qū)可分為物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。物源區(qū)地形為三面環(huán)山,一面出口成漏斗狀,地形比較開闊、周圍山高坡陡、山體破碎、植被生長不良,這樣的地形有利于水和碎屑物質的集中；中游流通區(qū)的地形為狹窄陡深的峽谷,谷床縱坡降大,使泥石流能迅猛直瀉；下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的山前平原,使堆積物有堆積場所。溝谷的地形地貌條件有利于泥石流的形成。

(2) 物源條件。九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流主溝泥石流集中物源補給以崩塌堆積體、松散堆積體為主。其中崩塌堆積體補給源總方量約30.53×104m3,根據(jù)現(xiàn)場調查及收集資料,泥石流物源區(qū)及流通區(qū)上部已開展工程治理,攔砂壩工程對崩塌堆積體補給源攔擋有效,故崩塌堆積體補給源可不考慮。其次為松散堆積體補給源,包括溝床坡洪積和泥石流堆積體、岸坡古泥石流堆積體、公路挖方棄渣及溝岸垮塌、岸坡滑塌堆積物約19.80×104m3,可轉化為泥石流物源量約6.93×104m3。這些松散堆積物容易受到侵蝕和沖刷,順水而下形成泥石流。

(3) 水源條件。羅田縣屬亞熱帶季風氣候,降雨充足,雨量充沛,年平均降雨量1 320 mm,縣北降雨量一般比縣南多150～300 mm,降雨日數(shù),縣北年均122 d,縣南139 d,年最大降水總量2 895 mm(1991年),月最大降水總量993 mm(1991年7月),日最大降水總量281 mm(1959年6月29日)，每小時最大降水總量107.3 mm(1988年8月9日)。該地區(qū)的氣象條件在夏季易發(fā)生大暴雨或連續(xù)強降雨,歷時短、強度大、面積小。該地區(qū)降水的形式和過程不僅為泥石流形成提供了充足水源,而且為泥石流形成創(chuàng)造了條件。

(4) 人類工程活動。泥石流堆積區(qū)呈近東西走向,東高西低,最高標高為+589 m,最低標高為+496 m,相對高差為93 m,坡度為15°～20°,人類工程活動強烈,主要為建房、修路、種田等,對泥石流堆積區(qū)坡體進行切坡改造,使坡體多呈臺階狀。

2 泥石流的發(fā)展趨勢[4]

根據(jù)《泥石流災害防治工程勘查規(guī)范》,圍繞地形地貌、松散物源、水源等三個主要方面,根據(jù)流域內泥石流活動條件的諸多因素,選擇有代表性的15項因素進行調查,以現(xiàn)場調查采訪和查閱歷史資料為基礎,根據(jù)調查結果進行泥石流易發(fā)程度數(shù)量化分析,對泥石流溝易發(fā)程度進行綜合評判(表1)。

表1 主溝泥石流易發(fā)程度數(shù)量化評分表Table 1 Quantitative score table of the susceptibility of debris flow in the main ditch

根據(jù)易發(fā)程度數(shù)量化綜合評判等級標準表,可知主溝泥石流易發(fā)程度等級為易發(fā),其危害等級為特大型,潛在危險性等級為特大型。因此,羅田縣黃柏山村泥石流必須進行相應的綜合治理。

3 泥石流治理工程設計

3.1 治理目標與原則

根據(jù)羅田縣九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流形成條件、發(fā)育特征、發(fā)展趨勢和治理需要,采取切實可行、安全可靠的工程治理措施,達到以下治理目標:一是防災減災目標,即控制泥石流發(fā)生與發(fā)展,減輕或消除泥石流地質災害隱患,減輕或消除泥石流對被保護對象的危害；二是生態(tài)恢復目標,即恢復和平衡天堂寨自然風景保護區(qū)(國家地質公園)良性生態(tài)環(huán)境,使防治工程與周邊環(huán)境相協(xié)調。

泥石流防治遵循以下原則：

(1) 堅持以“預防為主、全面規(guī)劃、綜合治理、因地制宜、分工合作、加強管理、注重效益”的工作方針；根據(jù)泥石流形成條件、活動規(guī)律及危害對象,制定有力措施,抓住關鍵因素,突出重點,因地制宜。

(2) 堅持泥石流治理與天堂寨自然風景保護區(qū)(國家地質公園)建設要求相結合的原則。自然保護區(qū)景觀的美學價值和自然美是災害防治工程布設時必須要考慮的因素,要盡可能地避免因工程建造而破壞或影響景觀的自然美,注意防治工程與景觀的協(xié)調一致性。工程布局上,充分利用地形地物和環(huán)境條件,巧妙布置,使災害防治工程與地景相融合,盡量將防治工程布設在游客的視線之外或對防治工程采取美化措施,防止因防治工程而破壞自然景觀。

(3) 保護景觀資源的原則。對于自然保護區(qū)而言,自然景觀多是獨特的或唯一的寶貴財富,是保護的主要對象。泥石流破壞景點,給自然保護區(qū)造成嚴重災害,泥石流治理的核心是保護關鍵的景點和景觀資源。羅田縣天堂寨的水體景觀是其重要的景觀之一,因此,保護水體,就成為黃柏山村泥石流治理的核心任務。

(4) 保護生態(tài)環(huán)境的原則。生態(tài)環(huán)境是自然保護區(qū)的基本資源,是需要保護的重要對象。泥石流防治工程要聚焦這一保護對象進行設計,同時盡可能選用對目前已有原生態(tài)植被破壞小,對環(huán)境影響程度低的工程措施,要注意把工程施工對生態(tài)環(huán)境的影響減少到最小程度[5]。

(5) 設計方案上科學經濟,在技術上可行的前提下,盡量采用造價較經濟,能節(jié)約資金的工程措施。

(6) 堅持以環(huán)境效益、社會效益和經濟效益最大化的原則設計治理方案。

3.2 治理措施

根據(jù)羅田縣九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流的基本情況,泥石流溝下游溝口狹窄,居民區(qū)密集,修建排導工程空間有限,同時中下游段較為堵塞。結合羅田縣天堂寨旅游景區(qū)建設規(guī)劃及地方經濟發(fā)展,治理措施包括固源、攔擋、疏浚及生態(tài)恢復等方面。

(1) 固源。根據(jù)現(xiàn)場調查,泥石流集中物源補給以崩塌堆積體、松散堆積體為主,固源措施主要設置于泥石流中上游。采用防護堤工程,考慮到治理區(qū)位于景區(qū),對裸露邊坡進行植被綠化,防護堤外部進行生態(tài)恢復措施,防護堤內側種植下垂藤類植物遮擋,使防護堤與周邊環(huán)境相協(xié)調。

(2) 攔擋工程。結合泥石流基本特征,攔擋措施考慮以多級攔擋為主,并結合溝道清淤積的治理措施,攔砂壩的主要作用：①固定溝床、防止溝底下切、減緩溝床縱坡,降低流速,穩(wěn)定溝槽兩岸,防止溝岸坍塌,減少泥沙匯入；②起攔蓄泥沙的作用；③控制行洪流路,確保行洪河段安全。因此,羅田縣九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流防治工程方案中設置三處攔擋壩,穩(wěn)定溝槽兩岸,減少泥沙匯入,控制行洪流路,回淤部分泥沙對物源堆積體起回填壓腳的作用。

結合旅游區(qū)建設需求,對攔擋壩壩面采用芝麻黑花崗巖貼面人工美學處理。壩體周邊栽植水體植物,使其與周邊環(huán)境相協(xié)調。

(3) 疏浚工程。河道清理主要是針對肖家河及龍井河堆積區(qū)進行,將溝內堆積的泥砂、碎石、塊石清理干凈,通過采削凸填凹,降低河道坡降,清理河道淤積區(qū),以保持河道暢通,保證泄洪順暢。

(4) 應急通道?？紤]到泥石流位于旅游區(qū)內,游客較多,結合旅游區(qū)建設,在泥石流溝河道一側合適地段設置應急通道,起到有效及時疏散游客的作用,應急通道采用仿生處理,使其與周邊環(huán)境相協(xié)調。

(5) 生態(tài)恢復綠化工程。生態(tài)恢復綠化工程主要是對破壞的植被進行恢復,對治理措施采用美化手段,使防治工程與景區(qū)環(huán)境相協(xié)調。種植的植物多以耐寒、耐陰、喜濕潤的植物為主。

4 結論

(1) 九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流屬于低頻—稀性—暴雨—溝谷型泥石流,九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流暴發(fā)規(guī)模為大型泥石流,按泥石流災害危害性等級和潛在危險性等級劃分均屬特大型地質災害；通過對泥石流活動危險性進行評估,九資河鎮(zhèn)黃柏山泥石流受災體處于危險工作狀態(tài),成災可能性大。因此對其必須進行綜合治理。

(2) 對該泥石流溝的治理采用攔擋為主,排導結合,輔助監(jiān)測工程的治理方案,此方案經濟合理,技術成熟,便于施工,實施后災害隱患可得到有效的防治,當?shù)鼐用竦纳拓敭a安全可得到有效保護。