張栗瑞,魯 科,王 敏,孫 波,黃 翔,唐 敏,舒智銘
(四川省地質工程勘察院集團有限公司,四川 成都 610036)
進財溝泥石流位于寶興縣蜂桶寨鄉(xiāng)新華村3組,該溝歷史上未爆發(fā)泥石流,受“8.22”強降雨影響,于2019年8月21日、22日爆發(fā)泥石流,自形成流通區(qū)中下游溝道至堆積區(qū)內主溝段直至溝口均形成了較明顯泥石流堆積,泥石流堆積呈長條狀沿溝分布,溝口堆積扇面積為1.05萬m2,沖出方量約3萬m3,淤埋351國道100m,沖毀村道500m、掩埋房屋4棟,直接經(jīng)濟損失約200萬元,所幸未造成人員傷亡。根據(jù)相關技術要求和有關程序,為了切實做好重大地質災害防治工作,確保災區(qū)人民群眾生命財產(chǎn)安全,受寶興縣自然資源和規(guī)劃局的委托,承擔了寶興縣蜂桶寨鄉(xiāng)新華村3組進財溝泥石流搶險救災項目的勘察、設計工作。項目組立即開展了野外勘查工作,獲得自然地理、地質環(huán)境和泥石流形成條件,提出治理措施。
主要為花崗巖,淺灰、灰白、淺綠色,細-中?;◢徑Y構,他形-半自形粒狀結構,局部有微文象結構,塊狀構造,礦物成份主要為酸性斜長石(5-45%)、斜鉀長石(45-5%)石英(20-40%)、黑云母(2-6%))。主要分布于第一級跌水陡坎-溝口地段,抗風化能力弱,強風化帶厚度大。
1.1.2 前震旦系黃水河群下段(Pthn1)
以凝灰?guī)r為主,灰綠色,巖質堅硬,但受區(qū)域構造作用影響,巖體裂隙發(fā)育,巖石破碎,經(jīng)風化后多呈碎塊狀。主要分布于溝源-第一級跌水陡坎段。
1.1.3 第四系全新統(tǒng)松散堆積
碎石土:黃褐色、褐黃色,結構松散;碎石成分主要為花崗巖、凝灰?guī)r,多呈弱風化狀,磨圓較差,呈次棱角狀,大小混雜,分選較差;一般粒組組成:0粒徑大于200mm的塊石占15-25%,據(jù)地面調查,最大塊徑可達80cm,200-60mm的碎石占40-50%,60-2mm的角礫占10-15%,巖屑、細砂及粉粘粒充填,結構不均,局部為塊石土或含碎石粉質粘土,透水性較好。
碎石土:灰白、灰綠色,結構松散;碎石成分主要為凝灰?guī)r,多呈弱風化狀,磨圓較差,呈次棱角狀,大小混雜,分選較差;一般粒組組成:粒徑大于200mm的塊石占10-20%,據(jù)地面調查,最大塊徑可達40cm,200-60mm的碎石占45-50%,60-2mm的角礫占10-15%,巖屑、細砂及粉粘粒充填,結構不均,局部為含碎石粉質粘土,透水性較好。
主要為塊碎石土,灰白色、灰黃色,結構松散,塊石成分主要為花崗巖、凝灰?guī)r,多呈弱風化狀,磨圓較差,呈次棱角狀,大小混雜,分選較差;一般粒組組成:粒徑大于200mm的塊石占40-50%,據(jù)地面調查,最大塊徑可達1.3m以上,多具架空現(xiàn)象,200-60mm的碎石占20-30%,60-2mm的角礫占20-30%,其中進財溝泥石流近溝口段主要為為碎石土,透水性較好。
勘查區(qū)歷經(jīng)多次構造變動,形成了不同特征的構造體系,處巨型“歹”字型構造體系中部與龍門山北東向構造帶結合部位,地質構造復雜,褶皺斷裂發(fā)育。以趕羊溝斷裂(龍門后山斷裂)為界,北部為金湯弧形構造帶,中南部為龍門山構造帶。
根據(jù)地下水賦存條件,將勘查區(qū)地下水類型分為兩種:松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。
松散巖類孔隙水:儲水物質主要為滑坡堆積體、崩坡積體、泥石流堆積體。崩坡積及滑坡堆積分布于斜坡上,結構松散,其孔隙較大,加之堆積體縱坡較陡,因而透水而不含水,無統(tǒng)一地下水位,其賦水性差,地下水較貧乏。
基巖類裂隙水:賦存于花崗巖、凝灰?guī)r裂隙中,裂隙發(fā)育受構造控制,總的基巖裂隙水賦存條件差,地下水量貧乏。
該泥石流溝在地形地貌上主要表現(xiàn)為四方面的特征:支溝不發(fā)育,主溝較順直;岸坡對稱,斜坡坡度較大;主溝縱坡降溝源較陡,中下游相對平緩;溝道狹窄。
崩滑堆積物源為點狀分布的集中性物源,據(jù)本次勘查,進財溝溝域內共發(fā)育不同規(guī)模的崩滑堆積物源點7處,均為滑坡堆積物源,按規(guī)模劃分均為小型,由于進財溝局部段,特別是中游深切地段,地形坡度較大,因此溝岸多為陡坡,易形成崩塌、滑坡,長期積累便為泥石流運動提供直接的物源。
溝內物源區(qū)主要分布于溝谷中下段,主要是受溝水側蝕溝岸、陡坎處揭底溝床形成的固體物源。溝床內早期松散堆積物及靠近主溝兩側的松散洪水堆積物,受徑流的長期侵蝕沖刷,易局部垮塌,尤其在泥石流作用下,隨短時徑流量的增加,侵蝕能力增強,使得這些松散固體物質被鏟刮裹挾成為泥石流重要補給物質。
據(jù)寶興氣象站資料,多年平均降雨量1101.5mm,最大年降雨量為1279.0mm,最大日降雨量達123.5mm,最大三小時降雨量80.0mm以上。降雨量主要集中于5-9月,兩季降雨量占全年的85%,其中7、8兩月降雨量更為集中,7月為266.3mm,8月為285.8mm,兩月累年平均降雨量達552.1mm,占全年降雨量的50%。
本次勘查中利用“8.22”泥石流調查試驗成果,8.22泥石流調查采用現(xiàn)場調查法并結合泥漿泥痕跡相似法綜合測定泥石流體重度。其計算公式為:
式(5-1)中 :
Gc—樣品的總質量,t;
V—樣品的總體積,m3。
采用《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》推薦的推理公式:
式(4-1)中:QB―設計洪峰流量,m3/s;
?―洪峰徑流系數(shù);
S―暴雨雨力,即最大1小時暴雨量,mm/h;
τ―流域匯流時間,h;
n―暴雨衰減指數(shù);
F―流域面積,km2。
匯流參數(shù)m值的計算公式為:
設計泥石流峰值流量計算
其計算公式為:
式(5-3)中:Qc―泥石流洪峰流量(m3/s);
QB―清水洪峰流量(m3/s);
(1 + ?c)―可參照表G.2確定;
Φc―泥石流泥沙修正系數(shù),;
γc―泥石流容重(t/m3);
γw―清水容重(t/m3);
γs―固體物質實體容重(kN/m3),γs=27kN/m3;
Du―堵塞系數(shù)。
形態(tài)調查法計算公式為:
式中:
Qc—泥石流斷面峰值流量(m3/s);
Wc—泥石流過流斷面面積(m2);
Vc—泥石流斷面平均流速(m/s)。
由于8.22泥石流調查是根據(jù)實際發(fā)生泥石流情況測定的泥石流重度,就溝道內泥石流堆積地貌及物質組成而言,現(xiàn)場調查法并結合泥漿泥痕跡相似法綜合測定準確程度較高,故而宜以現(xiàn)場調查試驗成果作為泥石流設計的依據(jù),因此頻率1%下進財溝中、下游1.82t/m3;溝口1.86t/m3;1#支溝溝口重度1.88t/m3。
進財溝泥石流易發(fā)性為易發(fā),形成的泥石流性質為粘性泥石流,隨著溝道縱坡的變化,流體向山洪性質轉變,在形成流通過程中,沿程溝道較順直,泥位線低于防治對象位置,目前主要威脅溝口一帶安置點及居民聚居區(qū)。因此,結合這樣的特點,治理工程重點在溝口一帶,總體方案本著“以排為主”的治理思路采用“清淤+防護堤+涵洞改造”進行治理。
(1)進財溝溝口段為居民集中居住區(qū),是主要保護對象,結合泥石流發(fā)育特征,根據(jù)泥石流過流斷面的需要,在進財溝溝口居民區(qū)分布段設置防護堤,引導泥石流向下游運動,保護兩岸居民的安全。
(2)考慮治理工程功效為保障危險區(qū)內農戶不受泥石流災害影響,根據(jù)過流需要,對4#涵洞進行了改造。
(3)泥石流防治工程可保護上述危險區(qū)人們生命財產(chǎn)安全,同時通過進財溝泥石流的治理,可改善生產(chǎn)生活環(huán)境,保護安置點安全,為地方建設和旅游開發(fā)創(chuàng)造良好的環(huán)境,并為地方帶來良好的經(jīng)濟效益。