俞旺新 沈雅雯 杜子文
(中國(guó)建筑第四工程局有限公司, 廣東 廣州 510600)
北山根村位于河北省承德市灤平縣五道營(yíng)子鄉(xiāng),緊鄰山腳而建,正對(duì)村莊有兩條溝谷,歷史上曾多次伴隨暴雨發(fā)生小型泥石流地質(zhì)災(zāi)害,每次災(zāi)害到來都會(huì)給下游村民人身財(cái)產(chǎn)安全帶來不同程度損害。每逢雨季,北山根村居民都無法安心生活與正常生產(chǎn),泥石流都給下游村莊居民生命及財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重的威脅,嚴(yán)重影響北山根村人民的正常生活秩序。
本文通過對(duì)北山根村泥石流溝的野外詳細(xì)調(diào)查和測(cè)量,揭示了該泥石流的發(fā)育特征和形成條件,并利用該泥石流量、流速、流體重度、洪峰流量、沖擊力、彎道超高以及沖出高度等靜動(dòng)力學(xué)參數(shù),提出相應(yīng)災(zāi)害防治建議,為燕山地區(qū)的泥石流防災(zāi)減災(zāi)提供參考。
1.1.1 降水條件
本區(qū)夏季多雷陣雨,歷年均降水量在500~600mm 之間,降雨量多集中在6~8 月份,約占該地區(qū)的全年降雨量的63%~78%,經(jīng)常出現(xiàn)雷陣雨等極端降雨條件,其10 分鐘的最大降水量能達(dá)到25mm 左右,1 小時(shí)內(nèi)最大降水量50mm 能達(dá)到左右。
1.1.2 地形地貌
本區(qū)地處燕山山地地貌區(qū),屬構(gòu)造剝蝕低中山地貌。本區(qū)北高南低,山坡坡度在30~60°,上陡下緩,溝谷切割較深,呈“V”型谷,圖幅內(nèi)相對(duì)高差488 米。溝1 溝口上游50m 處有1 條支溝,兩岸坡30~40°,主溝道縱深約250m,溝道縱比降225‰;溝2 溝口上游410m 處有1 條支溝,兩岸坡30-60°,主溝道縱深約650m,溝道縱比降270‰。
1.1.3 工程地質(zhì)條件
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的槽探實(shí)驗(yàn),據(jù)各巖土及其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和物理力學(xué)性質(zhì),可將勘查區(qū)巖土類型分為以下兩種:
(1)新生界第四系全新統(tǒng)(Q4pl+dl):主要為耕植土、碎石土、粉質(zhì)粘土,分布于溝底表層,平均厚度1.5m,植物根系發(fā)育,黃褐色,稍濕,角礫含量達(dá)30%~40%,粒徑大多5~15cm,最大粒徑可達(dá)40cm,地基土承載力特征值fak 在122kPa 至181kPa 之間。
(2)侏羅紀(jì)早世二長(zhǎng)花崗巖(ηγ52(1)):廣泛分布于勘查區(qū)內(nèi),黃褐色,中風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化層未穿透,物理性質(zhì)良好。
北山根村泥石流溝道比降特征,溝1 呈“V”字型,溝口上游50m 處有1 條支溝,匯水面積0.22km2,主溝道縱深約250m,溝道縱比降225‰,碎石溝底零散堆積;溝2 呈“V”字型,溝口上游410m 處有1 條支溝,匯水面積0.44km2,主溝道縱深約650m,溝道縱比降270‰,溝底不均勻分布大量碎石。根據(jù)當(dāng)?shù)孛癖妼?duì)以往發(fā)生的泥石流的形態(tài)描述及現(xiàn)場(chǎng)形態(tài)調(diào)查,以及泥石流溝道比降特征確定泥石流流體重度γc=1.32t/m3,可知泥石流性質(zhì)為稀性,泥石流程稀漿狀。
2.2.1 物源粒徑與方量
根據(jù)實(shí)地勘查,物源最大粒徑可達(dá)3m,具體特征見表1。
表1 溝1 河床堆積物特征表
泥石流溝流域的特征值主要包括主溝長(zhǎng)度L、匯水面積F、主溝平均縱坡比i 等,為計(jì)算主溝泥石流流速、清水流量及泥石流洪峰流量提供基礎(chǔ)參數(shù)[1-3]。溝1 主溝長(zhǎng)度為0.22km、匯水面積為250km、主溝平均縱坡比為225‰;溝1 主溝長(zhǎng)度為0.44km、匯水面積為650km、主溝平均縱坡比為270‰。
(1)北山根村泥石流屬于典型的暴雨型溝谷溝床侵蝕泥石流,泥石流溝坡面巖體破碎溝底堆積大量松散堆積物,形成區(qū)物源豐富,且不斷有新物源進(jìn)行補(bǔ)給為北山根村泥石流提供了直接物質(zhì)來源,遇到暴雨天氣極易發(fā)生泥石流災(zāi)害。
(2)該流域遭遇20 年及以上年數(shù)一遇的強(qiáng)降雨將形成規(guī)模較大,破壞力及沖擊力較強(qiáng)的泥石流災(zāi)害。
(3)該流域泥石流地質(zhì)災(zāi)害物源豐富,匯水面積大,縱坡比較大,當(dāng)?shù)責(zé)o有效防治設(shè)施,隨時(shí)可能伴隨強(qiáng)降雨發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害。
在治理工程實(shí)施監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào),建立健全管理體系,擬建工程與已有工程治理相結(jié)合,采用清理泥石流溝道、修建重力式攔擋壩、修建導(dǎo)流堤、修建排水溝等綜合工程治理措施,同時(shí)對(duì)水源區(qū)充分利用其氣候、土壤條件,采取封山育林、植樹造林等生物工程措施。