油库沟泥石流形成条件及防治措施研究

毛 岳

（甘肃水文地质工程地质勘察院，甘肃 兰州 730000）

1 地质灾害现状

肃南县油库沟泥石流流域平面形态呈“葫芦”，面积3.7km2，沟谷中上游发育有1条支沟，上游沟脑地带由3条小型支沟汇集而成，在平面上呈树枝状展布。流域最高点海拔2876.0m，最低点(沟口地带)海拔2300.0m，相对高差576m，沟谷走向约67°，沟长3.4km。

1.1 地形地貌条件

油库沟泥石流流域平面形态呈 “葫芦”，面积3.7km2，沟谷中上游发育有1条支沟，上游沟脑地带由3条小型支沟汇集而成，流域最高点海拔2876.0m，最低点(沟口地带)海拔2300.0m，相对高差576m，上游沟脑地带沟谷形态不明显，呈“V”型，切割较微弱，切割深度5～10m，沟道比降50‰～60‰，沟坡坡地20°～30°；中上游地带沟谷切割强烈，切割深度 30～70m，沟谷形态呈“V”型，沟床宽 0.5～2.0m，沟道比降 100‰～120‰， 两侧山坡坡度 40°～60°；下游地带沟谷形态呈“U”型，切割深度20～30m，沟床宽2.0～6.0m，沟道比降 60‰～80‰，沟坡坡度 30°～40°。沟道中上游发育的支沟沟谷走向约143°，沟谷长1.4km，沟谷形态呈“V”型，沟谷上游切割深度 20～30m，沟道比降130‰～150‰，沟床宽度1.0～2.0m；中游地带沟谷切割强烈，切割深度30～60m，沟谷形态呈“V”型，沟道比降 100‰～120‰，沟床宽度 0.5～3.0m；下游沟道切割深度25～35m，沟道比降80‰～100‰，沟床宽度2.0～5.0m。

综合分析，油库沟流域相对高差大、沟谷切割强烈，为泥石流的形成提供了较大能量，促使物源区上游的过境水流能迅速携带物源区大量固体物质，将其转化为泥石流中的固体物质成分，为泥石流的形成创造了较好的集雨、汇流条件；而沟道宽窄变化大，又为泥石流水砂混合、流动、阻塞和溃决起到了控制作用。上述独特的地形条件有利于泥石流的形成和运动。

1.2 松散固体物源条件

松散固体物质是形成泥石流最基本的条件之一，油库沟泥石流松散固体物质主要来源于滑坡、崩塌、坡面侵蚀及沟床冲刷，但以滑坡、崩塌和沟床堆积物占主导地位。滑坡堆积物主要以滑塌方式直接进入沟道，转化为泥石流的松散物源；崩塌堆积物主要以垮塌、崩落等方式进入沟道，转化为泥石流的松散物源。在油库沟域内的滑坡、崩塌物源量较大，集中迅速，一次性补给量较大；残-坡积物补给主要为坡面侵蚀（片流、散流）和沟岸坍塌（侧蚀、下切）等形式，其中以沟岸坍塌补给方式为主；沟道堆积物补给主要为沟道堆积物的再搬运和沟道揭底和下切拉槽。

油库沟泥石流松散固体物源总量为144.46×104m3，滑坡总物源储量为 44.47×104m3、崩塌总物源储量为2.25×104m3、沟道堆积物总储存量为7.58×104m3、残坡积物的总物源量为 90.36×104m3。

流域内泥石流的松散固体物源补给方式主要为崩滑堆积体、沟道泥石流堆积物、坡面残坡积物（沟岸坍塌、坡面侵蚀）补给，可转化为泥石流的固体松散物质主要有以滑坡、沟道堆积物、沟岸坍塌物源、坡面侵蚀物源。综合分析，流域内坡面侵蚀按0.12m深度计算，侵蚀面积约2.8km2（主沟、支沟沟道、滑坡崩塌区不重复计算），坡面侵蚀补给泥石流松散固体物质转化率为39%。根据油库沟流域松散固体物质的分布位置、发育特征、松散或稳定程度、向泥石流的转化方式、沟坡侵蚀强度、沟坡植被覆盖情况及人类工程活动影响等，经过实际测量、计算，油库沟流域内可转化为泥石流的松散固体物源量为58.50×104m3，占松散物源总量的40%。

1.3 油库沟泥石流形成的水源条件

油库沟流域内多年平均降雨量265.2mm，降水在年内分配不均，主要集中于6～8月，占全年总降水量的75%～84%。最大24h降水量47.0mm，最大小时降雨量40.0mm，最大10min降雨量15mm。雨季突遇高强度降水短时汇集于沟道可能引发泥石流灾害形成，是有利于泥石流的水源条件。

2 治理工程方案

根据本次野外勘查并结合可研推荐方案，综合分析确定以下防治方案：沟谷下游拦挡坝+排导堤+防冲坎+桥涵为油库沟泥石流的治理工程方案。具体工程措施为：①在油库沟支沟下游布设2座拦挡坝（1#拦挡坝、2#拦挡坝）；在主沟下游布设4座拦挡坝（3#～6#拦挡坝）；②在油库沟沟口左岸布设单侧排导堤（1#排导堤），排导堤起点与6#拦挡坝翼墙相衔接，排导堤每间隔40m布设一道防冲坎；③在油库沟沟口右岸坡体破碎严重段布设排导堤（2#排导堤）；④在油库沟泥石流出山口至西柳沟段布设双侧排导堤（3#排导堤）；⑤在3#排导堤穿越西柳沟村公路处布设桥涵（如图1所示）。

图1 油库沟泥石流治理工程平面示意图

3 治理工程总体布设

3.1 拦挡工程

沟道下游布设拦挡坝工程，将泥石流部分固体物质进行拦截形成一定库容，反压坡脚，稳固坡面，减少坡面侵蚀，抬高侵蚀基准面，调平比降，稳固沟床，防止沟底进一步下切、拉槽和沟岸扩张。

3.2 排导工程

为有效经拦截后的泥石流按指定径流途径径流至下游安全地带（西柳沟内），在油库沟沟口左岸（6#拦挡坝至出山口段）岸局部坡体破碎严重段修建排导堤工程（2#），防治泥石流进一步冲刷坡脚，引发坡体失稳滑塌，增加泥石流固体物质补给量；泥石流出山口至西柳沟段布设双侧排导堤（3#），使泥石流按指定通道安全的径流至西柳沟内，以便保护沟道两侧的居民及企事业单位。

3.3 防冲坎工程

为防止泥石流继续冲刷沟床、掏蚀1#、2#排导堤基础、稳固排导堤段沟道需在1#、2#排导堤段沟道布设防冲坎工程。

3.4 桥涵工程

原有桥涵过流断面较小（3.3×1.8m2），已发生泥石流灾害时将该桥涵堵塞，将原有桥涵拆除后新建桥涵工程使其泥石流顺利的排导至西柳沟内。

4 治理工程效果分析

油库沟内可补给泥石流的固体物源量为58.5×104m3，泥石流一次冲出的最大固体物质总量为0.91×104m3。通过本设计方案主体工程发挥作用后，通过6座拦挡坝可以拦蓄固体物源1.38×104m3，同时利用拦挡坝回淤效应可以反压坡脚、稳固沟床，估算可以稳固其影响范围内松散固体物源约20%，稳固物源约11.7×104m3，因此满足设计年限(50年)内拦截泥石流中固体物质的需要，达到设计规范要求。

通过本设计工程的实施，可控制松散固体物源总量约13.08×104m3，可参与泥石流的固体物质储量将大大减少，发生泥石流的次数和规模也会大大减弱，基本上达到了治理该泥石流目的，治理效果明显。