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摘要：该项目为针对原天台采石场泥石流的防治工程设计，目的是通过防治措施后有效缓解泥石流地质灾害对下方人民群众生命财产安全的威胁。根据实际情况采取了疏浚、青瓦整平工程、水沟、排水导槽工程、消能池、跌水沟工程及绿化工程等防治措施。

0 前言

2024年6月在暴雨后爆发泥石流，毁田 4～5 亩、毁渠 800m，泥石流堆积区方量约 9250m2，造成财产损失约120万元，现状共威胁22 户90人、农田 8 亩、县道及村道330m 、渠道 800m 安全，潜在威胁总财产约1000万元。

1 泥石流影响区地质环境概况

1.1地形地貌

（1）形成区（清水区）地形地貌

泥石流形成区（清水区）分布于采矿区坡顶上游沟底高程165m 之上植被发育区段，面积0.443Km2，占整个泥石流沟流域面积 62.4%，沟谷形态总体上为“V”型，两侧稍陡，纵坡降约为 57.1‰，主要为残坡积层覆盖，该区主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。

（2）形成区（物源区）地形地貌

物源区主要为采石场区域，纵长约220m，横宽约200m，平面形态呈瓢状，地势上南、北、西三面高，地势陡峻，东部低，沟底位于高程100～165m之间，采石场底部平台较为平缓，西、北侧、南侧露天开采形成高陡边坡，坡面以裸露为主，平台处植被不发育，松散物源主要为矿石开采遗留的土渣石渣，堆积于高陡边坡坡脚平台处，为泥石流沟物源主要分布区域。

（3）流通区地形地貌条件

泥石流下游沟底高程在85～100m之间为泥石流流通区，沟道长约120m，宽8～15m，深2～5m，沟道形态逐渐由“V”字型向宽缓地形转变，该段沟道相对高差15m，沟谷平均坡降为71.2‰，利于泥石流的流通。

（4）堆积区地形地貌条件

泥石流下游沟底高程在73～85m之间为泥石流堆积区，纵坡降 62.1‰，长约193m，面积约 0.014km2，呈喇叭口状，扩散角 20～40°，呈扇形分布，残留有碎石堆积物，沟口为县道，部分墙面可见有清晰泥痕，沟道形态宽缓，地形较为开阔平缓，有利于泥石流的停放。

1.2气象水文

域内属亚热带季风性湿润气候。年平均气温 16.8℃～17.3℃，年积温为 5457℃，年均降水量 1358.6～1552.5 毫米。春温变化大，夏初雨水多。域内没有水库、湖泊等地表水体，矿区含水层主要为板溪群变质砂岩风化裂隙水，泉流量一般小于 0.15L/S，矿坑最大涌水量约13立方米／昼夜，正常涌水量1立方米／昼夜。除此之外，仅在旁侧有一冲沟通过，可自然排水。因此，矿区充水水源主要为大气降水。泥石流暴发的水源条件主要为暴雨作用下产生的短时的洪水。

1.3 地层岩性

采石场露天开采形成高陡边坡，坡体主要由中风化厚层状变质砂岩或砾岩组成，地表覆盖第四系残坡积松散物，由黄褐色砂壤土、砂砾及亚粘亚粘土组成，厚度一般为 0～3 m，坡体整体较为稳定，经调查未发生较大的崩滑。

1.4 人类工程活动

矿区原为采石场，关闭后留下一个约70米的高边坡（坡角约 66°），采石场未开挖区域植被较发育，主要为灌木；开挖区域岩石裸露、露天阶梯式开采，阶梯平台处已采用覆土绿化措施，坡脚平台处仍有部分矿渣堆积，植被不发育，在暴雨引发的洪水条件泥石流仍有可能复发。

1.5泥石流形成条件和基本特征

泥石流物源主要为坡脚平台处开采遗留的土渣石渣组成，石渣粒径大小不一，物源部分已被暴雨诱发的洪水带走，仍有部分残留于采石场坡脚平台处，可能参与泥石流活动松散固体物质约26000m3。

该泥石流沟总长1365m，底部高程73m，顶部高程235m，相对高差162m，流域面积 0.71km2，平均纵坡比降 118.7‰，主流方向 80°。泥石流物源堆积物主要为矿石开采遗留的土渣石渣组成，石渣粒径大小不一，物源部分已被暴雨诱发的洪水带走，目前仍有部分残留于采石场坡脚平台处，可能参与泥石流活动松散固体物质储量约为 26000m3，有继续爆发泥石流的可能。

2 泥石流稳定性分析及治理的必要性

2.1泥石流稳定性分析

该泥石流主要由暴雨激发，裹挟采石场坡脚遗留的土渣石渣形成，暴雨是引发泥石流的主要因素，现采石场坡脚平台处仍有松散固体物质堆积，其下游沟渠、涵管部分损毁或堵塞，在暴雨等不利工况下，再次爆发泥石流的可能性大。

2.2 泥石流治理的必要性

泥石流的发生破坏了自然环境，目前仍处于发育阶段，为确保当地居民正常的生产生活，恢复与当地生态环境相协调，从安全角度和生态环境角度进行治理是必要的。

3 防治工程设计

3.1 设计范围和位置

设计范围为原天台采石场泥石流及影响范围，中心点场地理坐标为：东经 112°45′58″～112°46′25″， 北纬 28°07′54″～28°08′03″，泥石流沟总长1365m，底部高程73m，顶部高程235m，相对高差162m，流域面积0.71km2，平均纵坡比降 118.7‰，主流方向 80°。

3.2 设计总体安排

采取以清挖采石场坡脚平台物源、排导为主、适当绿化的综合治理措施，具体工程总体布置如下：

1、清挖采石场坡脚平台处矿石开采遗留松散的土渣石渣，将泥石流物源清除，以清挖至老土或基岩为准，并对平台进行平整。

2、沿采石场平台坡脚修建排水沟，将上游山体雨水沿两侧导出，减小对平台物源的冲刷，降低泥石流形成条件；在采石厂平台冲沟处、中部水流汇集处设二处消能池，起到消能、分散水流落差的能量，并减少山体雨水对下方平台处的冲刷；对采石场中部冲沟部位坡顶局部松散物消坡并修建跌水沟，起到部分消能与固土作用。

3、原采石场水沟冲毁处应采用块石、碎石并混适量黏土回填分层夯实，对水沟、涵洞、涵管淤积部位清挖疏通，拆除原有明沟并新建排水导槽，将山体雨水引至下游河道处。

4、对采石场坡脚平台进行绿化，沿坡脚部位种植爬藤植物，固土减小洪水期间土土流失。

5、对下游泥石流堆积区清挖，恢复原有地形地貌，方便下游村民生产生活。

6、加强对当地气象部门的信息收集，实时掌握降雨的变化情况，暴雨时，发生山洪或流石流时，监测水位、泥位情况，开展群治群防。

4 单项工程设计

4.1 疏浚、清挖整平工程

拦挡坝下游泥石流堆积区给村民生产生活带来一定影响，同时淤塞水沟、涵洞、涵管，使排水不畅，清挖、疏通泥石流堆积区，基本恢复原有地形地貌。

清挖采石场坡脚平台处矿石开采遗留松散的土渣石渣，将泥石流物源清除，以清挖至老土或基岩为准，并对平台分二级进行平整，总体上西高东低，南北高中间低的原则修坡，东北侧平台较为平缓，可保持现状，将泥石流物源绝大部分清除。

4.2 水沟、排水导槽工程

一、水沟、排水导槽布置

沿采石场平台坡脚修建排水沟，将上游山体雨水沿两侧导出。水沟均为梯形，南侧汇水面积大，水沟上口宽 1.8m 、底宽 0.8m ，深 1.0m 、横截面面积 1.3m2 ；北侧汇水面积小，水沟上口宽 1.0m 、底宽 0.5m ，深 0.8m 、横截面面积 0.6m2 。

中部水沟冲毁处应采用块石、碎石并混适量黏土回填分层夯实，拆除原有明沟并新建排水导槽，下游部位应沿南侧在坡脚依山而建，将山体雨水引至下游河道处。南侧为主要排水导槽，近似呈梯形，上口宽 2. 1m ，宽 1.5m 、深 1.5m、南侧沟壁成阶梯形，北侧为次要排水导槽，呈矩形，宽 0.8m 、深 1.0m 、横截面面积 0.8m2 ，C25 混凝土浇注而成。

二、水沟、排水导槽过流流量水沟、排水导槽过流流量

（1）设计流量：Qs=ΨIF

式中： Qs－设计坡面流量（m3/s）；Ψ-径流系数，径流系数按陡峻山坡地表情况考虑，取 0.75。

I－在设计重现期和降雨历时内的降雨强度[L/（Shm2 ）]；F－汇水面积（m2）。

（2）降雨强度

参照长沙市暴雨强度公式进行计算， I = 其中：P 为重现期（年），设计暴雨重现期为 30 年一遇：t 为汇流历时（min），取坡面汇流历时，按克毕（Kerby）公式计算： t = 1.445 0.467 ，计算出 45.3min。

Ls－坡面流的长度（m），清水区沟长约为760m；is－坡面流坡度（0.25）；

m1－地表种类，查相关资料确定 0.5。

（3）过流能力复核

采用均匀流计算公式计算沟道的过流能力，均匀流的基本公式为： 沟槽流量 Q 沟= VA

沟槽流速

式中：Q 沟—排水沟过流量（m3/s）；V—沟槽流速（m/s）；I—水沟水力坡降；R—水力半径（m）

A—过水断面面积（m2）；

n——沟壁粘滞系数，取 0.014；

选取采石厂汇水量较大南侧水沟及和堆积区排水导槽验算，按30年重现期计算结果见表 4-1。

由表可知，水沟、排水导槽允许过流流量可满足设计要求。

4.3 消能池、跌水沟工程

消能池平面形状根据地形设置，大致为矩形，长 20m ，宽 8m ，面积约 160m2 ，池壁高 1.2m ，消能池侧壁厚 0.2m；消能池迎水面设溢流口， 溢流口宽度 16.0m ，过流深度 0.4m 。消能池采用 C25 混凝土浇注而成。

采石厂平台消能池上游设消能池跌水段、护担。跌水段宽 15.0m ，长约 6.0m， C25 砼；护担段采用 0.5m 厚片石砌筑而成，宽 15.0m ，长约 47m ，两侧设高 1.5m 边墙，采用片石砌筑，中间每隔约 10.0m设防冲肋，断面1.0m×0.5m ，C25砼。消能池下游设 4.0～ 10.0m 护担，宽 18.0m ，采用 0.5m 厚片石砌筑而成。在冲沟部位高陡边坡坡顶 4.0～5.0m 残积土较为松散，坡面植被因水流作用不 发育，按 1 ：3.0 消坡并修建跌水沟，起到消能与固土作用。跌水沟宽度根据此处 沟口宽度确定，上口约 39.0m ，下口约 18.5m ，每级平台宽 1.5m ，高0.5m ，底板 与侧壁厚 0.3m ，C25 混凝土浇注而成。中部水流汇集处另设一处消能池，平面形状为矩形，长 10m ，宽 5m ，面积约 50m2 ，池壁高 1.5m ，消能池侧壁厚 0.2m ，消能池采用 C25 混凝土浇注而成。

4.4 绿化工程

对采石场坡脚平台进行绿化，可以起到固土并减小洪水期间水土流失。平台中间区区域撒播草籽，沿坡脚部位种植爬藤植物。

4.5 工程量

根据本次设计，采矿区坡底平台泥石流物源区松散的土渣石渣清挖方量约18000m3，下游泥石流堆积区清挖方量约 9250m3，除少量用于工程整平、回填外其它清挖后外运至指定地点。

4.6 监测工程

该泥石流属于暴雨型泥石流，因此，泥石流供水水源监测极为重要，应重点监测降雨雨量和历时等。

结合工程实际，本次设计的监测工程主要以利用当地气象站实时信息和群测群防相结合，群测群防内容主要以地表宏观变形监测为主，并结合区域周边地质灾害建立。群测群防利用当地群众对当地条件熟悉的优势，对监测区进行不间断的监测，能迅速发现险情并及时上报，因此，切实加强群测群防工作是监测区监测预警工程建设的重要组成。

5 结束语

该项目已完成施工，并通过专家组现场验收，从现场情况来看，该项目的施工质量和效果已达到设计的要求，起到了消除安全隐患，确保一方平安和恢复生态环境的目的。

作者简介：李永龙，男，汉，1988年7月生，湖南郴州人，本科，助理工程师，工作单位：湖南省水文地质环境地质调查监测所，研究方向：水工环地质。