准备稿1_准备稿件

2020-02-27 其他范文 下载本文

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尊敬的各位领导,各位专家,大家好!

下面由我向大家汇报关于延庆南沟门村泥石流地灾治理工程的勘察工作成果。

首先是这次勘察工作的任务来源,南沟门位于延庆县东北部珍珠泉乡的山区里,是一条老泥石流沟,在1972年7月26~28日曾发生过一次严重的泥石流灾害,对当地居民造成了严重的生命财产伤害;此后虽尚未发生过大的泥石流灾害,但每逢暴雨会有少量泥石流从沟里冲出。再加上该区域属于燕山运动的典型区域、山体众多,地势陡峭,地形临空条件发育,沟内的崩塌、滑坡、不稳定斜坡等不良地质现象为泥石流的形成创造了极大的可能性,直接威胁到了当地居民的生命财产安全,并可能影响到菜食河的生态以及川宝路的通畅。

因此,为了贯彻《地质灾害防治条例》及《北京市“十二五”时期地质灾害防治规划》,最大程度地减少泥石流地质灾害对人民群众生命财产的伤害,北京市国土资源局延庆分局委托城勘院承担了南沟门泥石流灾害治理工程设计阶段的勘查任务。

勘查目的一方面是调查地形地貌、地质构造、水文气象等泥石流形成条件,另一方面是查明泥石流的类型、规模、危害程度等基本特征,并计算泥石流特征参数,最终评价泥石流灾害的危害性,并提出合理的治理方案。

勘查内容主要包括对泥石流的物源条件,沟道条件以及水源条件的调查,还有泥石流沟道上、中、下游典型断面的过流特征等。本次勘察所用规范如下。

以往的相关工作主要是,在《北京市延庆县突发地质灾害详细调查报告》中把这一区域划分为地质灾害高易发、高危险区,并提出排导加立警示牌的防治建议。

我院在接到勘查任务后,迅速制定了相关勘查方案并开展实施工作,完成的主要勘查工作量详见下表:包括1:500地形图测绘、1:10000水工环地质综合调查、15个探坑施工和编录、3个钻孔施工和编录,10个断面测量,采样进行室内颗粒级配试验以及采集地下水样进行水质分析和侵蚀性分析等。

南沟门位于延庆县东北部的珍珠泉乡,距延庆县城60公里。场地北邻川宝路,交通较为方便。区域内降雨具有集中且强度高的特点,自1980年有降雨量统计记录以来,日最大降水量为93.2mm,而短历时、高强度的降雨,极易引发当地滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的发生。

勘查区沟道内曾有季节性地表水流,后因干旱水流逐渐枯竭。勘查区地下水为松散岩类孔隙水,主要分布在沟内卵石土层中,地下水主要补给来源为大气降水和冰雪融水。通过对本次采集的3组地下水水样进行水质分析试验,得出地下水对混凝土结构腐蚀性为微性。

南沟门沟域呈V字型沟谷地貌,沟谷两侧山体陡峻,坡度50~70°,局部近于直立,沟域纵向长度为1.8km,宽度约15-30m,高差137m,分为上部物源区,中部流通区,下部堆积区。勘查区域内主要出露岩性为中侏罗统髫髻山组安山岩,呈褐红色、粗粒结构,块状构造,分布于沟谷两侧山体。沟谷内主要分布的是第四纪冲积物、洪积物,母岩以安山岩为主。

在地质构造上,勘查区位于中朝地台、燕山台褶带、密怀中隆断、中的花盆-四海迭陷褶,区内并无断裂经过。据资料记载,延庆县历史上最大发生过6.75级的地震,按《北京地区地震烈度区划图》划分,勘查区地震烈度为7度。

沟域内总体上地广人稀,人类工程活动强度较低,基本上可以排除人类活动引发地质灾害的现象。

下面是泥石流形成条件分析。第一个是地形地貌条件,南沟门沟谷总体上为V字型沟谷地貌,近南北走向,主要由南部的东沟里、西沟里以及北部的南沟里组成。其中东沟里的纵向长度为1.2km,宽度约10-20m,高差137m,平均坡度12°;西沟里纵向长度1.5km,宽度约15-30m,高差137m,平均坡度10°;东、西沟里物源颗粒较大,沟中块石最大可达4.6m×3.0m,植物覆盖率达60~80%,因此将这两个区域划为泥石流的清水区,主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。

南沟里是南沟门沟域的主要区域,其纵向长度1.8km,宽度约15-30m,高差137m,主要包括泥石流的物源区、流通区和堆积区。自清水区以下至南沟里上游445m距离内(也就是S弯道以上部分),沟道两岸崩滑现象发育,沟床堆积物丰富,是沟域内泥石流松散固体堆积物的主要分布区域,划分为泥石流物源区;从S弯道以下至南沟门村南200m距离内,坡降较大,为泥石流流通区;从该处至村北140m距离内,坡降较缓,有利于泥石流物质的淤积,划为堆积区。

其中,物源区面积6675m2,长度445m,该段沟谷边坡陡峻,东侧坡体的坡度在60°~80°,西侧坡体较缓在40°~60°,沟床纵比降变化较大,主沟纵坡为55~330‰。物源区内发育有3处崩塌体,同时沟道内松散堆积体厚度相对较大,这些为泥石流的形成提供了主要的物源。沟内局部地段较为狭窄,形成卡口,为设置拦砂坝等拦挡工程提供了较为有利的地形条件。

流通区长度为300m,宽度平均为25m,该段沟道顺直,主沟纵坡降较大,多集中在224~370‰,这为泥石流的运移提供了较有利的条件。场地现状如图。

堆积区长约600m,面积约7万m2,扇区堆积厚度约5~20m,该段沟谷平均纵坡降82‰,纵坡较缓,有利于泥石流物质的淤积。堆积区现状植物茂盛,多用于耕地,堆积物一般不会参与泥石流活动。南沟门沟泥石流松散固体物源较丰富,物源类型主要包括崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源三类,其中以崩滑堆积物和沟道堆积物为主。本次勘查共调查物源点8个。根据勘察结果,沟域内崩滑堆积固体物源总量为0.764万m3,可能参与泥石流活动的动储量为0.535万m3;沟道堆积固体物源总量为2.517万m3,可能参与泥石流活动的动储量为0.559万m3;坡面侵蚀固体物源较少,在此不计入内。共计有松散固体物源量3.281万m3,可能参与泥石流活动的动储量为1.094万m3。

据本次勘查,南沟门沟域内共发育不同规模的崩滑堆积物源点3处。这些物源总量约为7637.5m3,其中可参与泥石流活动的动储量为5346m3,为南沟门泥石流的主要物源类型之一,并且崩塌发育于安山岩之中,块石硬度较高,部分可作为治理工程的建材。第一处崩塌B1如图所示,发育于主沟上段东侧的安山岩系中,分布位置处于东沟里和西沟里交汇处向北92m,其特点主要为山体表面岩性破碎,崩塌堆积物块度相对较小,块石大小在0.12~0.25m之间,崩塌堆积体规模也较小,宽度为25m,高度为13m,平均厚度1.5m,堆积固体物源总储量为487.5m3。第二处崩塌B2,分布于主沟中上部西侧安山岩系中,崩塌规模较大,堆积体宽度25m,高度100m,厚度2.5m,堆积固体物源总储量为6250m3,块石粒径0.25m ~0.5m。第三处崩滑B3位于B2下方50m处,岩性亦属于安山岩,堆积较为松散,崩塌规模中等,堆积体宽度30m,高度20m,厚度1.5m,堆积砾石直径多在0.2m左右,堆积固体物源总储量为900m3

南沟门沟域内沟道堆积物分布广泛,本次勘查共调查沟道堆积物源点5段,物源总量2.517×104m3,其中可参与泥石流活动的物源量为0.559×104m3,根据勘察情况,南沟门形成区上段东沟里,西沟里的植被覆盖率较高,沟内松散堆积物较少,纵坡降平均为111‰,属于不易活动区,其参与泥石流活动的可能性较小。而南沟门形成区中下段沟床松散堆积物源异常丰富,物源区纵坡变化较大,水动力条件较好,冲刷强烈,在野外推测其冲刷深度为1m。沟内漂砾最大可达3m,约占堆积物总量的30%,一般中等漂砾在1.5m~3m之间,约占堆积物总量的35%,较小漂砾在0.8m~1m左右,约占总量的35%。该阶段沟床纵坡较陡,且堆积物源中小砾石较多,有大量物质可能参与泥石流活动,故该段沟道堆积物源参与泥石流活动的可能性较大,在物源区下游部分沟道内有超大块堆石阻挡,能够一定程度作为天然坝体。

南沟门沟内森林植被发育,坡面侵蚀物规模较小,本次勘查共调查坡面侵蚀物源点5处,物源总量约100m3,其中可参与泥石流活动的物源量约为50m3。

南沟门泥石流为降雨型泥石流,水源主要来源于暴雨,所以依据《泥石流灾害防治工程勘查规范》对暴雨强度指标R进行计算,最终得出的雨情结果显示可能发生泥石流的概率约为80%。

接下来是泥石流的基本特征情况。

过往泥石流灾害史主要是在1972年发生过一次山洪泥石流,造成当地村民伤亡2人及十余间房屋,100多余亩耕地损毁。此后虽尚未发生过大的泥石流灾害,但泥石流暴发的危险性逐渐增大。

南沟门沟泥石流危险区范围主要为沿沟两岸预测最高泥位线以下区域、主要包括南沟里住户1户,南沟门村18户及南沟门村东侧耕地等区域,其中有10户处于极危险区,据此确定的泥石流危险区范围面积为1×105m2。

对于南沟门泥石流堵塞主河菜食河的可能性进行了分析,首先,南沟门下段沟谷与菜食河呈同向交汇,菜食河沟道宽度也较大,可达30m以上,其次,南沟门泥石流由于堆积区较长,且堆积区距菜食河较远,大颗粒固体物质进入菜食河的机会较小,再加上菜食河最大洪峰流量达368.8m3/s,远高于南沟门沟泥石流的75m3/s峰值流量,这些特征均有利于泥石流物质的排泄。所以综上所述,认为南沟门泥石流堵断主河菜食河的可能性较小。

泥石流各区段冲淤特征表现如下:

清水区为冲淤平衡,物源区上段以淤为主,物源区下段以冲为主,流通堆积区以冲为主。

为了得出泥石流堆积物的颗粒特征,我们在泥石流主沟采集了10组代表性样品进行测定,求得不同粒级颗粒所占百分比,其结果如下表,可以看出,所有试验结果均反映出细粒物质远少于粗粒物质,这说明南沟门沟泥石流沟域总体上水动力条件强大,大部分细小颗粒被洪水带走,而粗颗粒物质留于沟道。

根据调查访问,南沟门沟自1972年以来,近四十多年来未发生大的泥石流灾害,属低频泥石流。

根据计算,南沟门泥石流松散固体物源量3.28×104m3,可能参与泥石流活动的动储量为1.09×104m3,按100年一遇的设计标准,泥石流冲出总量为2.33×104m3,泥石流一次固体物质冲出量为0.81×104m3。评定泥石流规模等级为中型泥石流。

南沟门泥石流为降雨型泥石流,主要形成机制是暴雨洪水诱发,南沟门沟谷纵坡较陡,沟域内崩塌堆积物逐渐增多,沟道内堆积物量也较多,在持续暴雨作用下,各支沟泥石流大量汇集于主沟道,汇流过程中将坡面松散泥沙及各类松散堆积物携带进入沟道,并顺沟而下,再加上揭底冲刷卷动沟道内的松散堆积物源,以滚雪球的方式向下游运动,从而暴发较大规模的泥石流灾害。

我们根据勘查成果,对泥石流的特征参数如流体重度、流速、流量、一次冲出量、一次固体冲出物质总量以及拟设拦挡工程部位泥石流整体冲压力、爬高和最大冲起高度等数据进行了计算和校核。

由于南沟门泥石流以往没有监测资料,只能通过查表法来确定,查表法相对而言也更可信,获得易发程度评分83分,易发程度评价为轻度易发,对应重度为1.572t/m3。

对泥石流的流速,选取了2个典型断面,按照北京市政设计院推荐的北京地区经验公式计算,获得得泥石流的流速为2.0~2.5m/s,进而根据流速等参数计算出泥石流峰值流量86m3/s。

按照泥石流一次历时约40分钟,计算的一次泥石流冲出量为Q=2.33×104m3,一次泥石流冲出的最大固体物质总量为0.81×104m3,根据计算结果,爆发规模应该为中型。

在实验室内得到了泥石流固体物质的容重为15.72KN/m3,结合一系列参数求得南沟门沟泥石流的整体冲压力约13.1KPa,最后求得泥石流最大冲起高度0.31m,爬高为0.50m,泥石流弯道超高为0.59m,因此,进行排导工程设计时应尽可能的裁弯取直,消除大的弯道,以利泥石流的顺畅排泄。

对南沟门泥石流的发展趋势分析,根据我们的调查和分析,结合现场对泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准打分的结果,南沟门泥石流易发程度评分为83分,其易发程度属轻度易发。

南沟门泥石流属低频泥石流,然而近年来沟内崩滑体等不良地质现象大大增加,触发泥石流的临界条件逐步降低,泥石流的爆发频率可能会逐渐提高。目前南沟门泥石流所处发展阶段为南沟里为形成期(青年期),南沟里上部东沟里及西沟里为衰退期(老年期)。

综上所述,南沟门泥石流松散固体堆积物在逐渐增多,一旦遭到大暴雨的作用,势必会再次引发一定规模的泥石流灾害,对当地居民的人生财产安全造成严重的危害。

治理方案应该以对症下药、综合治理、安全可靠、技术可行、经济合理、方案优化、施工方便为原则。我们为泥石流防治工程设计提供的建议参数如下,前文中已经介绍过了。提出的建议防治方案是:第一,上游挡墙及防护堤:南沟里上部道路西南侧的边坡为不稳定边坡,长度为150m,在暴雨冲刷的情况下可发生崩塌及滑坡,建议采用挡墙进行治理;沟谷东侧山体有一处崩塌,建议采用柔性网围护,以减少泥石流形成区物源,减轻对南沟里住户的威胁。南沟里上游200m处东岸有居民1户,山洪暴发时,洪水曾淹没道路并漫上房屋1m,威胁居民及牲畜的安全。建议在此处清理沟道堆积物,保证沟内排水通畅,并在居民房屋前修建一定高度的防护堤。第二,中游泥石流形成区和流通区拦挡工程:在物源区和流通区中布置拦挡坝,起到稳拦物源和削峰减流的作用,减少到达南沟门下段的固体物质量,降低泥石流容重,并调节下游泥石流洪峰流量,减轻下游排导压力。第三,堆积区疏通沟道、修建防护堤:南沟门村的南部,沟道弯曲度较大,一旦发生山洪,会直接冲出沟道,冲进南沟门村,此处建议对沟道进行截弯取直治理,并于边侧设置防护堤。

工程施工区地广人稀,对周边的环境及交通未产生大的影响。

在效益评估方面,南沟门泥石流灾害防治工程不仅可保护南沟门村19户55人的生命财产安全,为社会的稳定与发展和人民群众的安居乐业起到积极的作用,更为重要的,通过南沟门泥石流的治理,改善当地地质环境条件,减少水土流失的危害,可为延庆县政府规划的当地旅游开发区的建设创造良好的环境,为地方带来良好的经济效益。

最终,得到以下主要结论:

第一个就是,南沟门泥石流属暴雨沟谷型泥石流,受持续暴雨影响,一旦沟内发生泥石流,将直接威胁沟边住户19户,并严重影响沟口菜食河(琉璃河)的生态以及川宝路的通畅。因此对南沟门泥石流进行治理工程勘查、设计是必要的和紧迫的。

第二,由调查可知泥石流的固体物源总量3.28×104m3,可参与泥石流活动的动储量1.09×104m3;从水源条件上看,南沟门沟域汇水面积较大,6-9月份降雨充沛,水源条件丰富。因此具备发生泥石流的基本条件。

第三是通过野外调查、试验和计算,得到了南沟门泥石流容重等详细特征参数,该泥石流灾害规模为中型。

第四个是根据我们现场对泥石流数量化综合评判及易发程度等级标准打分的结果,南沟门泥石流易发程度评分为83分,其易发程度属轻度易发。由于物源量的增多,泥石流暴发的临界暴雨强度可能减小,其发生频率可能提高,因此,如发生集中暴雨,其形成大规模泥石流灾害的危险性较大。

第五是根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》,南沟门泥石流危害性等级中型,潜在危险性等级为小型;依据《北京市地质灾害治理项目实施技术指南》,南沟门泥石流地质灾害治理项目工程等级为一级。

第六是根据南沟门泥石流的形成特征、危害形式、危害程度、发展趋势等,提出了一系列防治方案。

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