北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告

1、#市北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告1 前 言1.1项目来源#市北山泥石流位于#市西北侧，呈西南东北方向延伸，西起邓家庄以西，东至宝觉万寿寺北侧，长度约3.3km。北山斜坡带地形呈多级台阶状，山体中下部发生多处崩塌、泥石流等地质灾害。据现场调查, #市北山斜坡带间形成有9处泥石流沟谷，在强降雨的影响下，泥石流发生的可能性很大。地质灾害隐患直接威胁着该区域居民的生命安全和财产安全，每年汛期都不同程度的存在地质灾害险情，特别是今年的几次强降雨，多次引发山洪泥石流，为当地居民的生命和财产安全带来了危害。为此#市人民政府对该区地质灾害的防治十分重视，多年来，号召动员干部群众义务投工投劳，开展植

2、树造林和水土保持工作，并多方筹措经费，修建了较为简易的防灾工程，并多次进行加固、提高和维护，在一定程度上减轻了各种地质灾害的危害，但受资金所限，各种地质灾害隐患依然存在。为了彻底消除安全隐患，改善#市北山的环境条件。根据甘肃省财政厅、甘肃省国土资源厅“关于组织申报2010年度特大型地质灾害防治中央财政补助经费有关事项的通知”精神，#市国土资源局于2010年9月24日委托#开展#市北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告工作。我院于2010年9月25日成立了由4名技术人员组成的专门项目组赴现场进行野外勘查，历时5天，并编制了#市北山泥石流灾害综合治理工程前期勘查报告（以下简称勘查报告），完成了治

3、理工程前期的勘查工作。在勘查报告基础上，进行了泥石流治理方案的设计和比选，编制可行性研究报告和设计图件。于2010年10月21日提交了#市北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告。1.2目的与任务本次工作目的是对#市北山泥石流灾害制定出科学合理的防治方案，保护受威胁的人民群众的生命财产安全。为地方政府制定防灾减灾决策和灾害治理提供依据。主要任务有：1、充分收集和调查泥石流灾害发育类型、规模、历史及现状，查明治理区工程地质条件，查明泥石流灾害的发育特征、危害方式和发展趋势；2、分析地质灾害发生的可能性和危险性，进行防治工程可行性研究阶段的方案设计和比选，确定科学合理的工程量，并进行投资估算。2

4、自然环境概况2.1灾害点位置#市地处黄河上游，平均海拔1800m，距省会兰州150km，为甘肃省西南部中心城市，是#回族自治州府所在地和全州政治、经济、文化中心，境内有213国道及309省道通过，市区与各乡（镇）都有简易公路相通，交通较为便利，如图2-1所示。调查区图21 北山不稳定斜坡带地理位置图2.2社会经济发展概况#市是#回族自治州政府所在地和全州政治、经济、文化中心，史称枹罕、河州，素有“茶马互市”、西部“旱码头”和“河湟雄镇”之称，享有“花儿之乡”、“彩陶之乡”和“牡丹之乡”的美誉。区域总面积88.6km2，辖4个镇41个行政村，6个街道办事处27个社区；总人口25万，其中以回族为主

5、的少数民族占总人口的51.4%；城镇人口占总人口的58.4%。北山不稳定斜坡带便位于#市区西北侧，坡脚下为居民生活区，人口密集、财产集中，该不稳定斜坡带下居住着2个街道办事处3个社区90%的人口，为人口密集区域。#市地处黄土高原与青藏高原、中原农区与高原牧区、温带与寒带的过渡地带的中心和枢纽位置，是甘南牧区和中原农区两大经济板块的交址地带，两地的生产、生活方式差异较大，互补性很强。一方面，牧区需要的生活和生产物资从#市采购或途经运送。另一方面，牧区生产的牛羊活畜及其副产品，在#市加工、包装、销售或通过#运往各地，加上本市和周边县畜牧产业的良好基础，使#市成为全国最大的畜产品集散地之一。由于#市

6、地处农区和牧区结合部，交通便利，农畜产品市场资源极为丰富。非金属矿藏主要为石灰石和红粘土，其特点为杂质少、品位高，储量很大。近几年，经过大规模的旧城改造、新城区建设和基础设施建设，投资、人居环境都有较大改善，完成了红园广场、中心绿地、新华小区、#市政府统办楼、滨河体育场等一批基础设施的建设，三易黄金水岸、#市实验小学（毛园小学）、经济适用房和廉租房等一批项目也正在如火如荼的开展。市区内干支道形成网络，完成了红园路拓宽，滨河中路、东路的建设，团结北路、大小西关路、新西路拓通改造等各项目也正在进行。电力供应充足，市区大电网110kv，联网变电35kv，各种负荷的用电线路遍布城乡，居民生活实现了电炊

7、化。邮电通讯设施完善配套，信息通讯完全实现了电子网络化。电子商务、网上购物、连锁直销、大型超市等商业服务业迅速兴起。污水处理工程和垃圾处理工程已建成使用，大夏河南岸综合治理、工业园区和东城区建设正在进行，城市管理和经营水平日臻完善，城市品位明显提升，城市综合竞争力进一步增强。21世纪，#市正处在一个重要的历史机遇期：国家更加重视民族地区发展，为争取项目、争取发展资金创造了有利时机；省州提出大力培育特色优势产业，并制定出台了许多优惠政策和措施，为一步做大做强特色产业带来了良好机遇；“一线两点”发展布局中，州委、州政府把#市放在了全州发展的前沿位置，给予了高度重视，为加快发展提供了坚强的动力；康临

8、高速公路的开工建设，加快了融入兰州一小时经济圈的步伐，为扩大对外开放，增进经济往来创造了基础条件。 2.3气象和水文2.3.1气象 本区的气候属暖温带半湿润气候区，具有山地气候的特点，气候要素随地形高度变化十分明显。其气候特点光照充足，少雨多风。据双城气象站资料。多年平均气温6.8，最低气温-18，最高气温29.8，多年平均相对湿度66%（图12），最大月均相对湿度78%（11月），最小相对湿度56%（二月）；最热月为7月，平均气温18.1，最冷月为1月，平均气温-7.4（图13）。#市降水量分布明显受地形控制，多年平均降水量由西南向东北递减，西南部巴楞山、太子山一带年降水量在800mm以上，

9、中部黄土丘陵一带降水量在600800mm，双城至折桥，降水量由600mm降至350mm（图14）。本区降水量年际变化显著，年最大降水量763.9mm，最小降水量325mm，相差2倍多。降水量年内分配不均，多集中于68月。占全年降水量的59%。#一带为我省暴雨中心之一，降水强度大，日最大降雨量82.1mm，日平均降雨量16.5mm。小时最大降雨量48.6mm，小时平均降雨量8.1mm，10分钟最大降雨量19.8mm，10分钟平均降雨量5.4mm，是引发地质灾害的主要原因之一。图22 治理相对湿度、气温曲线图气温相对湿度图23 双城降水量、蒸发量柱状图降水量蒸发量调查区图24 工作区降水量等值线图

10、2.3.2水文 治理区附近河流主要有大夏河及其支流红水河等。大夏河发源于青海省同仁县，古称漓水，在夏河县境与桑科曲合流为大夏河。大夏河为本区主要河流，自西南土门关入境，横贯全区，于塔张注入刘家峡水库，境内流程约53km，其中#县境内30km，#市境内23km。多年平均径流量8.59108m3。历年最大流量960m3/s，历年最小流量1.37m3/s。年均径流量11108m3，冯家台水文站实测平均流量为34.3m3/s，含沙量3.49kg/m3，输沙量419.2104t/a。红水河为大夏河一级支流，发源于#县营滩乡大荒地沟，从蒋家滩入境，经枹罕镇、城郊镇、市区后在毛园村附近汇入大夏河，境内长13

11、.4km。红水河流域面积85.67km2，平均流量0.096m3/s，平均径流量为0.14108m3，最大洪水量120 m/s，含沙量2.06kg/m3。2.4地质环境背景2.4.1 地形地貌#市处于陇西黄土高原和青藏高原的过渡地带。总的地势是西南高，东北低。最高处为南部太子山，海拔4162m；中北部为低缓的丘陵地带，海拔22002700m，相对高差400500m。根据地貌的成因类型及形态特征，本区地貌可划分为以下两种类型：剥蚀侵蚀黄土丘陵：由黄土梁峁和黄土残塬组成，分布于本区西北部大部分，海拔20002500m，地形遭受强烈切割，形成孤立、不连续的黄土峁梁、黄土丘陵等地貌形态。沟谷平均切割深

12、度400500m，切割密度1.83.6km/km2。侵蚀堆积河谷平原：由河谷平原和黄土掩埋的河谷高阶地组成。河谷平原主要分布于大夏河一带，沿河谷、沟谷呈条带状展布，包括大夏河级及以下阶地和部分沟谷级以下的沟台地，区内阶地保存完好，阶面平坦宽阔，以、级阶地最为发育，海拔高程一般为19002200m。2.4.2 地层岩性工作区出露的地层主要有：（一）第四系（Q）1、黄土（Q3eol）：广布于北山坡顶，岩性以黄褐色风积黄土为主，稍湿，土质较疏松，垂直节理发育，摇震反应中等，干强度高，韧性中等，无光泽。层面整体沿现有山体山势呈“披风盖头”状覆盖于第四系冲洪积物及新近系#组之上，层面起伏大。2、冲洪积物

13、（Q3al+pl）：分布于北山中下部，直接覆盖于上新统#组之上。具二元结构，上部为黄土状粉土，夹薄层粉土及中、细砂层，局部含砾石，植物根系发育，具层理，厚度一般1020m；下部主要由砾卵石组成，灰青灰色，粒径一般为2050mm，最大可达300mm，分选、磨圆较好，颗粒形状以次圆状为主，成份主要为砂岩、灰岩和花岗岩等，泥砂充填较少，胶结较差，厚度2040m。3、重力堆积物（Q4col）：主要为滑坡、崩塌及坍塌堆积物。沿北山坡脚呈带状分布，规模较小，成份以粉土和卵石为主，结构松散。4、坡洪积物（Q4dl-pl）：分布于北山的各个支沟内，厚度一般12m，局部缓坡处厚度可达45m，岩性以粉土和粉质粘土

14、为主，含有圆砾、卵石等。（二）新近系（N）新近系#组（N2l）:主要出露于北山下部及东侧北山中部，岩性以红色泥岩为主，夹砂质泥岩及砂砾岩，略现韵律性，受区域构造运动的影响，岩层产状有一定差异，总体倾角较缓，产状近水平，泥质结构，钙质胶结，表部3-5m为强风化层，岩体较破碎。2.4.3 地质构造（一）地质构造本区处于祁吕贺山字型构造和陇西旋卷构造体系的复合部位，属祁吕贺山字型构造体系前缘西翼东南端#临洮凹断束的一部分（图25），是夹于马衔山太子山之间的广大红层与黄土丘陵地区，实质上是一个以前震旦系变质岩和加里东旋回中期的侵入岩为基底的新生代盆地，盆地内主要为新近系上新统#组与第四系黄土。区域性的

15、深大断裂构造均在评估区外围，本区断裂构造不发育，次一级褶皱构造也发育较弱，新近系岩层产状较为稳定。（二）新构造运动及地震第四纪以来，构造运动在工作区主要表现为老构造运动的复活和大面积的不均匀升降运动。老构造运动的复活主要表现为石门滩至新发断裂带，隆起的继续抬升，使下部老地层出露，该段河床变窄，河床堆积物薄，两岸形成不对称的基座阶地。大面积的不均匀升降表现在使区内III级以上阶地及大夏河北部II级阶地也为基座阶地。而大夏河南岸和黄河西岸的II级阶地则为内叠阶地。调查区图25 本区及周边地带构造纲要图根据甘肃省地震区带划分，本区处于青藏高原东北部地震区的天水兰州河西走廊地震带，根据有关资料，本区外

16、围地震活动强烈，历史上曾发生过多次地震，邻区频繁、强烈的地震，每次都能波及到本区。2008年5月12日，汶川地震时本区震感明显。根据“中国地震动参数区划图”和“中国地震反映谱特征周期区划图”（GB183062001）资料，评估区抗震设防烈度为度，设计地震动峰值加速度为0.15g，设计地震反应谱特征周期为0.35s。2.4.4水文地质条件根据工作区地下水的赋存条件和含水岩组性质，将地下水类型划分为碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水。（一）碎屑岩类孔隙裂隙水该类水主要储存于新近系红色砂岩、砂砾岩地层中，并构成层间孔隙裂隙潜水或承压水。该类水的补给源为大气降水、地表水和阶地松散岩类孔隙裂隙水，迳流缓

17、慢，最终以泉和地下径流的形式向阶地前缘和大夏河排泄。（二）松散岩类孔隙水该类水主要分布于高阶地卵石层中，在高阶地前缘则以泉水的形式排泄。高阶地松散岩类孔隙水主要接受大气降水、农田灌溉及西侧南部基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水的补给，由高处向低处径流，以开采或潜流的形式向外排泄。2.5人类经济工程活动近十几年以来，城市建设向#北山的延伸引起一系列地质灾害问题，大多与人类经济工程活动密切相关。具体表现为：（1）由于修建居民生活区，对原始斜坡的开挖和堆填，改变原始坡角和坡高，并且破坏植被，造成水土流失，边坡失稳崩落，甚至发生滑坡，同时在泥石流下游及沟口地带修建建筑物，堵塞泥石流排泄通道，在上游堆积生活

18、、建筑垃圾，为泥石流提供了丰富的固体松散物源。（2）坡脚多处修建建筑物，改变了坡体的形态，对坡体的稳定性造成影响。（3）治理区段城市供、排水系统尚不完善，且设施条件较差，常发生降水肆意泄流的情况，引起湿陷性填土变形，破坏地面的建筑物。同时由于居民公共意识不强，污水的任意排放也容易造成类似的后果。3 地质灾害概况3.1灾情评估#市北山泥石流发育区曾发生过多次崩塌、泥石流等地质灾害，曾多次造成人员伤亡，并造成了财产损失。仅2010年就发生了两次较大的灾害。2010年8月10日，#市北山发生泥石流，对北山下居民社区道路产生了破坏。大量卵石堆积在社区道路，造成部分住户围墙破坏，同时带给当地居民很大精神

19、压力。2010年9月18日，#市北山发生崩塌，造成坡体前缘数间平房被毁，死亡1人。综上所述，该泥石流发育带在最近几年，发生过多次崩塌和泥石流灾害，造成的人员伤亡和经济损失也非常巨大。根据地质灾害灾情与险情（危害程度）分级标准划分，灾情分级为较大级。#市北山泥石流#市北山崩塌3.2险情评估经调查北山共有9处泥石流沟，自西南至东北沿北山分布，泥石流沟内堆积有松散的崩塌堆积物，遇强降雨时，雨水携带泥沙顺沟道冲出，形成泥石流，近年来每次大雨时总会发生泥石流灾害。北山泥石流对北山脚下居民及环城北路构成了极大的潜在威胁。据本次调查并结合收集资料，泥石流沟危害区主要为沟内居民及沟口环城北路，危害方式以淤埋、

20、冲刷为主（表3-1）。调查区泥石流沟主要危害特征表 表3-1序号规模易发性危害威胁特征威胁对象威胁人员（人）威胁财产(万元)威胁程度险情N1小型中易发居民、公路340300大型中N2小型中易发居民156220中型小N3小型中易发居民、道路110140中型小N4小型中易发居民、道路160200中型小N5小型低易发居民、道路180220中型小N6小型中易发居民180200中型小N7小型中易发居民、公路180230中型小N8小型中易发居民、道路200250大型中N9小型中易发居民250220大型中通过估算，北山泥石流危害、威胁人口1756人，危害、威胁财产约1980万元。 4 治理的必要性和迫切性4

21、.1治理的必要性#市北山地区是地质灾害高易发区。其区域内地形西北高东南低，形成高差较大的不稳定斜坡。地貌类型属侵蚀剥蚀堆积黄土丘陵区。区域内冲沟发育，沟谷坡降大，并且不稳定斜坡产生较多表层松散物，并且随着人口大量增加，人类活动强度不断增大，这些原因加剧了水土流失和地质灾害的发生。#北山泥石流已成为直接影响人民安居乐业的重要因素之一。具不完全统计，该区域在近几年发生过数次小型的泥石流，给当地居民造成巨大的直接经济损。为确保当地居民生命财产安全，全面预防地质灾害，将地质灾害造成的经济损失降低到最低程度，给当地居民营造一个安全的、环境优美的生活环境，对北山泥石流的综合治理是十分必要的。4.2 治理的

22、迫切性受多次泥石流灾害的影响，在汛期，每遇大雨或暴雨天气，泥石流和洪水就会涌入当地社区的巷道中，严重影响当地居民的生产生活，生活财产安全无法保障。针对这一恶劣的地质环境状况，该地区地质灾害引起了相关政府部门的高度重视，积极组织当地居民进行群测群防，筹措资金对修建简易的排洪渠，并对已有的排洪渠进行拓宽及清理淤积的堆积物等预防措施，进行的地质灾害预防工作，虽然取得了较好的防灾效果，但未能解决根本问题，因此，当地居民及地方政府迫切希望对#北山区域进行综合治理，彻底消除地质灾害隐患，还居民一个安全和谐的生产生活环境。5 地质灾害特征与评价5.1 泥石流危害现状经调查北山共有9处泥石流沟，自西南至东北沿

23、北山分布，泥石流沟内堆积有松散的崩塌堆积物，遇强降雨时，雨水携带泥沙顺沟道冲出，形成泥石流，近年来每次大雨时总会发生泥石流灾害。2010年8月10日#市持续大雨，北山多处发生泥石流，最大一处为环北10巷沟，泥石流堆积物沿沟道冲到环城北路路边，冲出堆积物约700m3。北山泥石流对北山脚下居民及环城北路构成了极大的潜在威胁。据本次调查并结合收集资料，泥石流沟危害区主要为沟内居民及沟口环城北路，危害方式以淤埋、冲刷为主。表5-1调查区泥石流沟主要危害特征表 表5-1序号规模易发性危害威胁特征威胁对象威胁人员（人）威胁财产(万元)威胁程度险情N1小型中易发居民、公路340200大型中N2小型中易发居民

24、15620中型小N3小型中易发居民、道路1104中型小N4小型中易发居民、道路160100中型小N5小型低易发居民、道路180120中型小N6小型中易发居民180100中型小N7小型中易发居民、公路180130中型小N8小型中易发居民、道路200150大型中N9小型中易发居民250120大型中通过估算，北山泥石流危害、威胁人口1756人，危害、威胁财产约1980万元。5.2 泥石流发育特征5.2.1 泥石流基本特征根据泥石流的形成、运移、堆积特征，治理区内N1N9泥石流沟以流域为周界，受一定的沟谷制约，属沟谷型泥石流，因此可将N1N9泥石流沟流域划分为形成区、堆积区两部分，各区面积大小及发育特

25、征见表5-2及附图。N1N9泥石流沟均为北西至南东向展布。流域面积均小于0.5km2，主沟长度短，均小于1.0km，沟床平均纵比降104396，松散物质沿程补给长度比均可达8085。区内沟壑密度大，地形高差较大，一般6080m，产生泥石流的地形地貌条件和水动力条件优越。各泥石流沟形成区和堆积区明显，而流通区不明显，基本与形成区重叠。形成区和流通区位于黄土丘陵沟壑地带，松散物质储量丰富；堆积区位于沟口地带，多呈扇形，现状由于人类活动开发利用，堆积区的原始形态大部分被改造，目前泥石流堆积物多堆积于沟口的环北公路，时常阻塞交通。表5-2 N1N9泥石流沟基本特征一览表沟名N1N2N3N4N5N6N7

26、N8N9流域面积（km2）0.4160.2400.0720.1970.1240.1240.2040.0570.107主沟长(km)0.910.820.380.760.480.540.460.230.48沟床纵坡降（）115104242141179183191396223相对高差（m）105859210786998891107沟床平均坡度405031434742392734沟谷形态V型V型V型V型V型V型V型U型V型形成区及流通区流域面积（km2）0.3850.2250.0640.1880.1170.1160.1940.0510.098主沟长(km)0.760.650.220.630.380.4

27、40.350.150.37沟床纵坡降（）112103341144203205211493238相对高差（m）856775917790747488沟床平均坡度435334475146432937沟谷形态V型V型V型V型V型V型V型U型V型堆积区流域面积（km2）0.0310.0150.0080.0170.0070.0080.0100.0060.009主沟长(km)0.150.170.160.130.100.100.110.080.11沟床纵坡降（）1331061061239090127213173相对高差（m）2018171699141719沟床平均坡度地形较为平坦，坡度小于5沟谷形态无沟谷形态

28、5.2.2泥石流形成条件分析泥石流形成需具备3个基本条件：沟谷斜坡地带分布有大量的松散堆积物；沟谷中具有陡峻的谷坡地形和较大的纵坡，有利于松散堆积物与水流汇集，并使之迅速下泻；沟谷上、中游必须有充沛的急（剧）水源，如暴雨，并因地形陡峻可产生强大的水动力。（1）地形地貌条件治理区属黄土丘陵和大夏河级阶地后缘的交会地带，地貌类型为黄土丘陵和山前冲洪积平原，区内沟壑密度较大，沟坡陡峻，沟道纵比降大，沟程较短，极利于降水在短时间内汇集，使坡面水流和支沟洪水迅速获得能量汇集在主沟道中，使主沟道泥石流的规模和峰值快速升级，从而形成大规模泥石流冲出沟外。沟道破山而出后，在沟口处的开阔河谷地带形成泥石流堆积扇

29、，成为泥石流的渲泻场地，而沟口处密集的民房和人口，使各泥石流沟具备了成灾条件。（2）松散固体物质补给条件N1N9泥石流流域内松散固体物质受地层岩性及先期地貌和气候的控制。治理区出露的基岩主要为新近系#组砂质泥岩和泥质砂岩，该类岩体属软岩，结构疏松且节理裂隙发育，有利分于地表与地下水的渗入，且泥岩块体遇水易软化崩解。#组上部广泛覆盖第四系。因此区内松散固体物质储量较丰富，分布广泛，主要以老泥石流堆积物，崩滑体，洪冲积为主，残坡积物分布范围较广，但堆积极薄。形成区和流通区以坡面堆积物和崩坡积物为主，沟岸崩滑体发育；堆积区以泥石流堆积物、活垃圾和建筑垃圾为主。现按照崩塌、坍塌、坡面堆积和沟道生活与建

30、筑垃圾堆积等四类分别论述。崩塌治理区N1N9泥石流流域内崩塌主要为土质崩塌，主要分布于沟谷中上游，在河（沟）道两侧零星散布，部分地段崩塌体直接堆积于狭窄的沟道内，堵塞沟道形成天然堆积坝，现已大部分被切开，加之崩塌体松散，粒径较小，易被水流直接冲蚀搬运，补给泥石流。图图5-1 B1崩塌剖面示意图图图图5-2 B2崩塌剖面示意图滑塌、坍塌滑塌、坍塌即是沟坡松散物质直接向沟内的塌落或垮落，它是泥石流是直接、最易起动的固体松散物质。N1N9泥石流沟沿岸滑塌、坍塌单个体积较小，尤其在中、上游自然渠道段非常发育，沿沟岸两侧呈连续群状分布特征。坡面松散堆积主要是残坡积物和部分黄土，治理区内，尤其是各泥石流沟

31、道沟坡处松散堆积物丰富，质地松散，细粒物质多，地形坡度陡，呈裸露状态，极易被水流冲刷、搬运。沟道堆积物沟道堆积物是本泥石流沟的主要物源，可分为两类，一类为流域内早期泥石流物质在搬运过程中沿主沟道及支沟沟口堆积，另一类为沟谷下游段人类活动产生的大量生活垃圾和建筑垃圾堆积于沟道内。这些堆积物均为后期泥石流形成提供了物质来源。（3）降水条件N1N9泥石流属暴雨型泥石流，形成泥石流的水源主要来自降水，区内年降水量较多，为501.7mm，全年降水量主要集中于79月份，占年降水量的5670%。其最大特点是降水集中、降水强度大，而且往往以一次或几次大（暴）雨的形式降落，极易诱发泥石流的暴发。5.2.3 泥石

32、流的形成过程与流动特征治理区内松散固体物质主要集中于各泥石流沟谷的中上游段，其补给量占流域总补给量的8085。暴雨期间，雨水顺陡峻的坡面而下，迅速汇集于支沟内，并冲刷携带坡面及坡脚的松散物质及支沟沟床物质，使支沟泥石流渲泄而下在主沟内汇合并与壮大，沿程冲蚀主沟道的沟床和岸坡，携带走大量松散固体堆积物，特别是主沟中下游沟道内及沟坡两侧分布的建筑生活垃圾等松散物质的冲蚀汇入，迅速加大了泥石流的容重及流量，从而形成完整的泥石流冲出沟口进入堆积区。5.2.4 泥石流的规模N1N9泥石流具有汇流快、洪峰流量大的特点，据当地居民介绍，暴雨期间，各条泥石流流动时泥沙、石块翻滚，遇降雨量大时，时常淹没冲毁沟口

33、处的房屋及道路。依据甘肃省地方标准地质灾害危险性评估规程F.1.3按配方法计算，并用形态调查流量验证。采用形态断面调查推算治理区内各泥石流流量一般在520m3/s。 1、泥石流流量泥石流流量采用配方法计算：Qc=QB（1+）D式中：Qc泥石流流量（m3/s）；QB同频率的清水流量（m3/s）；泥沙系数；D堵塞系数，取1.1。其中泥沙系数（）按该式计算：=（c-1）/（h-c）式中：c泥石流重度（t/m3），取值1.572（根据泥石流数量化评分与重度关系对照表直接查得）；h固体颗粒比重，取值2.65；百年一遇清水流量按水利部门经验公式计算：QB（1%）=19.3F0.68QB（1%）百年一遇清水

34、流量（m3/s）；F流域面积（km2）。2、泥石流规模泥石流规模按照一次最大冲出量来划分（表5-3）。 泥石流规模划分标准表 表5-3规 模分 级 指 标巨型一次最大冲出量50104m3大型一次最大冲出量2050104m3中型一次最大冲出量220104m3小型一次最大冲出量2104m3一次最大冲出量，经验公式：WH=0.278QcT式中：WH泥石流一次最大冲出量（m3）；Qc泥石流流量（m3/s）；T泥石流过程时间，参考#地区经验值，取值30min。根据泥石流规模划分标准划分，计算结果和区内泥石流规模见表5-4。泥石流流量规模计算成果表 表5-4泥石流编号F（km2）QB（1%）（m3/s）Q

35、c（1%）（m3/s）泥石流规模WH（104m3）等级N10.416 10.63 17.90 0.896 小型N20.240 7.31 12.31 0.616 小型N30.072 3.23 5.43 0.272 小型N40.197 6.39 10.77 0.539 小型N50.124 4.67 7.86 0.393 小型N60.124 4.67 7.86 0.393 小型N70.204 6.55 11.02 0.552 小型N80.057 2.75 4.63 0.232 小型N90.107 4.22 7.11 0.356 小型5.2.5 泥石流的容重与性质泥石流容重大小是其含沙量多少的反映，其

36、性质主要取决于含沙量，当然还与泥沙粒度和级配有关。经调查走访，根据在泥石流沟现场请当地亲自目睹过该泥石流爆发及受过灾害的居民描述，泥石流流体呈稀浆状，多含有砾石及垃圾等物质，依据泥石流灾害防治工程勘查规范（DZ/T02202006）F.2.2综合分析判定，该泥石流重度介于1.201.40 t /m3，属稀性泥石流。5.2.6 粒度特征北山泥石流堆积物以泥沙、砾卵石、碎石及建筑生活垃圾为主，一般粒径在0.220cm之间，其含量达70%以上，细粒物质（0.1mm）含量在610%之间。5.1.4 泥石流流速泥石流流速是决定泥石流动力力学性质的最重要参数之一，依据国土资源部发布的泥石流灾害防治工程勘查

37、规范（DZ/T 0220-2006）附录I，I.2.1条稀性泥石流流速计算可采用铁一院（西北地区）经验公式：Vc=（15.3/a）Hc2/3Ic3/8 (6)a=（+1）1/2式(6)中：Vc泥石流断面平均流速（m/s）；Hc泥位高度（m），一般可用平均水深代替（取2.0m）； Ic泥石流水力坡度（），一般可用沟床纵坡代替；固体颗粒比重（取2.65t/m3）；泥沙系数。泥石流流速计算成果表 表5-5编号N1N2N3N4N5N6N7N8N9Vc（m/s）6.96 6.70 9.20 7.51 8.21 8.28 8.42 11.06 8.92 5.3 泥石流发展趋势分析北山泥石流沟发展具有一定周

38、期性、波动性，其所处阶段受诸多因素影响，随流域自然环境条件变化而变化，归结起来受控于地质地貌、气候、地震、固体松散物质累积速率、植被增减及人类活动等因素影响。经过对北山泥石流沟的调查，结合相关资料综合分析认为，泥石流发展有逐步增强的趋势，原因有以下几个方面：其一，区内新构造运动较发育，构造运动不断抬升，泥石流沟谷不断深切，这为泥石流的活动提供了发展条件。其二，北山不稳定斜坡带崩塌、坍塌、滑塌等不良地质现象发育，沟内固体松散物质储量丰富，累计速率快；加之泥石流对沟谷前缘的不断冲刷、掏蚀破坏，可能加剧崩塌、坍滑塌等地质灾害的发生，会极大地增加松散物质补给量，使泥石流规模加大。其三，本区处于地震影响

39、带强烈区，地震活动频繁，加之受区域地震活动的影响，将进一步加速和激发泥石流的发生发展。其四，北山泥石流位于#市西北侧，近十几年以来城市建设向#北山的延伸，由于修建居民生活区，当地居民随意削坡、平地，对原始斜坡的开挖和堆填，改变原始坡角和坡高，并且破坏植被，造成边坡失稳崩落，甚至发生滑坡。使流域内水土流失不断加剧，泥石流沟内松散物质进一步增加，加大了沟坡的不稳定性，人为不断的增加泥石流物质来源。综上所述，北山流域泥石流呈不断发展之势，规模将趋于增大，频率会不断增加。5.4 泥石流危害程度预测及分区5.4.1 泥石流危害程度预测随着经济建设发展，人口不断增加，同时受地域环境的限制，居民正不断向北山

40、泥石流沟内至下游扩建。显然，不考虑泥石流活动逐步增加的趋势，既使在相同的泥石流形成条件下，遭受的灾害损失将持续增大，易损性不断提高，即泥石流的危害程度呈增加之势。目前受泥石流威胁的区域内有人口1756人，财产约1980万元。而区内防灾设施严重滞后，基本没有拦挡坝，排导渠等设施，若遇到连续的大暴雨天气，爆发泥石流，冲毁居民住宅及公路，造成重大灾害损失的可能性很大。5.4.2 泥石流危害程度分区根据红水河泥石流的发育特征、形成规模、堆积区地形特征及居民点的分布情况，结合历次灾害性泥石流冲淤范围等，并通过对历史泥石流的调查访问和收集资料，可将泥石流危害区分为严重危害区与一般危害区（或称波及区）。（1

41、）一般危害区（或波及区）：主要指北山N1N9泥石流的形成区和流通区，该区域人员及建筑物稀少，威胁对象主要为随机出现于该处的人员，可能造成的危害程度较轻，该区占整个危害区面积的93.3%。（2）严重危害区：主要指北山N1N9泥石流的堆积区，该区域建筑及人员密集分布，威胁对象主要为沟口处的居民和房屋，以及环北路过往的行人和车辆，可能造成的危害程度严重，该区占整个危害区面积的6.7%。6 治理区工程地质条件6.1地壳稳定性评价在构造上所处的位置为祁吕贺兰山字型构造体系弧型褶带的西翼外侧和河西系的复合部位，由于不同构造间的干扰，构造形迹复杂。第四纪以来，构造运动在调查区主要表现为老构造运动的复活和大面

42、积的不均匀升降运动。老构造运动的复活主要表现为石门滩至新发断裂带，隆起的继续抬升，使下部老地层出露，两岸形成不对称的基座阶地。阶地的松散物质组成是不稳定斜坡失稳的主要因素之一。大面积的不均匀升降表现在使区内级以上阶地及大夏河北部级阶地也为基座阶地。而大夏河南岸和黄河西岸的级阶地则为内叠阶地。6.2岩土体类型及特征工程区内与泥石流防治工程有关的岩土体有：冲积砂卵砾石土、粉质粘土、泥石流（洪积）碎块石土、重力堆积物、新近系泥岩夹砂岩。根据实际勘查和经验类比，各类岩土的工程地质特征指标如表6-1。 岩土工程地质特征指标统计表 表6-1岩土类别天然重度（kN/m3）承载力（MPa）抗压强度（MPa）内

43、聚力C（kPa）内摩擦角（）冲洪积砂卵砾石土17-210.3-0.5/033-36黄土13-160.12-0.16/20-2423-26泥石流（洪积）碎块石土17-220.4-0.7/035-42重力堆积物13-16/第三系泥岩夹砂岩20-251.2-210-305-1321-35本区环境类型为类，据区内民用建筑勘察试验资料，地表水、地下水及土对混凝土结构、混凝土中的钢筋和钢结构一般无腐蚀性。7 治理工程规划方案治理区泥石流的防治是在充分掌握其发育规律、危害特点和发展趋势的基础上，以防灾减灾为着眼点，因地制宜、综合治理，采取设置拦挡坝、修建排导渠等工程措施和手段，以最少的投入获得最大的社会、经

44、济、环境等综合效益，消除灾害隐患。7.1防治原则和目标泥石流防治应采取防治结合以防为主，避让、疏导相结合，以排为主的方针并采用生物措施、工程措施及管理等措施进行综合治理。根据#市北山泥石流的形成、流动和堆积特征、成灾方式和危害特点，结合治理目的和任务，拟定以下治理原则：（1）全面规划、综合治理泥石流是多种因素共同作用的结果，因而在治理上，应从其形成、流动、堆积等各方面入手，采取相应有效的各种措施，形成一个系统的防灾工程。对以保护当地群众安全为目的#市北山泥石流防治工程，更应作为一项重点工程全面规划、综合治理，使其能够发挥显著、长期的减灾效益和社会效益。（2）避让疏导结合、以疏导主北山区域内可补

45、给泥石流的松散固体物质丰富，尤其中下游段沟道两侧堆积大量的生活垃圾、建筑垃圾等，且红水河主沟道和各主要支沟下游沿岸沟道宽阔，另外红水河泥石流容重较小，以洪水为主，故应采取以疏导为主的工程治理措施。（3）沟坡兼治、治沟为主沟道是泥石流形成、流动和搬运的重要场所，汇入沟道的集中水流对沟道及两侧沟岸的侵蚀搬运能力很强。北山N1N9泥石流沟道两侧土体疏松，抗侵蚀能力差，是泥石流固体物质的主要来源，通过沟道工程治理不仅可以阻止泥石流的形成和流通，而且可以固沟稳坡，减少固体物质来源，为治坡创造条件。但由于北山泥石流范围广，治理难度大，且资金有限，因此本次防治目标是对N1N9共9条泥石流沟先行治理，今后再对

46、区域内的不稳定斜坡、崩塌等进行整体治理，为北山一带的人民的安定生活创造良好的条件。7.2防治方案对北山不稳定斜坡带进行分期治理措施，根据实际的调查情况，尤其是针对近年来不稳定斜坡体对当地居民造成的威胁情况，近期治理选定9处泥石流沟进行治理。针对现状条件，提出以下方案。7.2.1防治规划方案（1）治理方案（方案一）考虑到9条泥石流灾害威胁的居民和房屋的安全，从安全、经济、环保等综合社会效益出发考虑，拟采用拦挡坝+排导渠对9条泥石流沟进行治理。具体治理工程措施如下：1、修建拦挡坝：在各条泥石流沟主沟内布置1座拦挡坝，共设置10座，以抬高沟床侵蚀基准，稳定两岸崩坍塌体，将补给泥石流的大量松散物质拦蓄

47、于沟内，降低泥砂输出，减少泥石流流量。2、修建排导渠：为固定和拓宽沟槽，将泥石流拦挡后，在下游段修筑排导渠与已有排导工程相接，需新建和改造排导渠1192.4m，以确保泥石流排导畅通。通过估算，该项工程治理措施共需要治理资金519.85万元。（2）搬迁避让方案（方案二）此方案为将受9条泥石流沟威胁的居民全部搬迁，整体迁出后，再在原住宅位置进行植树绿化工程，以减少水土流失，稳固坡脚松散堆积物质。经调查估算，搬迁避让方案，共需要搬迁居民230户，搬迁费用5750万元。7.2.2方案对比7.2.2.1方案一优点：（1）通过治理工程，消除灾害隐患，有效保障了泥石流威胁的居民的生命财产安全；避让工程有效的

48、避开了崩塌体对坡底居民的威胁。（2）以拦挡坝+排导渠的泥石流防治工程属于成熟的技术，当地原材料丰富，材质优良。（3）可以就势在原沟道范围内进行治理，基本不占用其它规划建筑及农田用地，可相对节约土地资源。（4）投资相对较低。缺点：（1）施工周期较长，施工工艺较复杂，难度较大。（2）仅仅治理了泥石流沟沟道，北山不稳定斜坡带的崩塌灾害对于沟道内的居民还有一定的影响。7.2.2.3方案二优点：（1）可以有效避让北山不稳定斜坡带的威胁，彻底改善居民的生产生活状况。 （2）搬迁后的绿化工程可美化#市北山的面貌，改变该区域的生态环境，减少水土流失。缺点：（1）泥石流沟道内的住户密集，要将这些整体搬迁至异地，

49、搬迁费用巨大，目前无承担能力。（2）搬迁虽然可避开泥石流的威胁，但泥石流威胁道路安全的状况依然没有改变。7.2.3优选方案对比以上二个方案，从经济角度考虑，方案二从经济合理性和未来管理的便利性等方面均不是最优方案；采取方案一不仅见效快，而且投资相对较少，且能有效消除了泥石流灾害对当地居民的威胁，也消除了泥石流对道路的威胁，基本不占用农田用地，保护了宝贵的耕地。综合各种利弊认为，方案一作为最优方案，予以推荐。7.2.4中远期防治方案北山不稳定斜坡带进行近期治理措施后，仅消除了泥石流沟对居民的危害，北山不稳定斜坡带的崩塌、坍塌滑塌其对坡脚居民的危险性依然很大，因此还需对北山不稳定斜坡带进行综合治理

50、。中期治理：对二郎庙万寿观、朝音寺一带的边坡进行治理，该区域的一些宗教场所不能搬迁，对于该段边坡的治理主要以支护为主，主要措施为：对于危险的边坡进行削坡，坡脚修建重力式挡土墙；对于无削坡条件的地段采用主动防护网支护。初步估算治理工程量及费用如下：表7-1中期治理工程量及费用表 表7-1序号项目名称单位数量综合单价（元）治理费用（万元）备注1削坡减载m3286400351002.42重力式挡土墙工程（高5.0m）m315500456706.83GAR2型主动防护网m2116000941090.4合计2789.6远期治理：对北山不稳定斜坡带的其他地区进行治理，经实地调查，北山坡脚有多处住户所处位置

51、危险性大，治理成本高。所以远期治理措施为治理工程与搬迁避让相结合，主要措施为：对于危险的边坡进行削坡，坡脚修建重力式挡土墙；对于治理成本远高于威胁资产的住户进行搬迁，搬迁出后在原住宅位置进行绿化工程，以减少水土流失，稳固坡脚松散堆积物质。初步估算治理工程量及费用如下：表7-2远期治理工程量及费用表 表7-2序号项目名称单位数量综合单价（元）治理费用（万元）备注1削坡减载m316450035575.82重力式挡土墙工程（高5.0m）m316500456752.43搬迁居民户12925000032254种植树木株50702010.1合计4563.3注：搬迁按#市经济适用房标准，每户按100m2标准

52、，价格2500元/ m2计取。7.3治理参数的选择北山N1N9泥石流属于沟谷型泥石流，泥石流运动时的物理特征和运动状态由于缺乏实时观测资料，只能通过实地调访所获取的数据加以分析与推断，但从现场的调查情况看，N1N9泥石流属于山区沟谷型低容重稀性泥石流泥石流，目前均处于发展期。对于泥石流运动特征和动力特征的定性分析，是认识泥石流和进行泥石流防治工程设计的基本数据。由于无泥石流发生时的实际观测数据，我们对北山泥石流的分析，主要依据调查访问、收集资料，类比该地区相似泥石流的运动特征及动力特征研究的成果进行分析。本次设计按50年一遇考虑（P=1%），选取水文参数见表7-3 泥石流设计参数一览表 表7-

53、3项目沟别流域面积(m3/s)松散堆积物储量(104m3/km2)泥石流容重(t/m3)泥石流流量(m3/s)泥石流流速(m/s)泥石流总量(万m3)N10.416501.201.4017.906.96 0.896N20.240401.201.4012.316.70 0.616N30.072501.201.405.439.20 0.272N40.197701.201.4010.777.51 0.539N50.124601.201.407.868.21 0.393N60.124501.201.407.868.28 0.393N70.204501.201.4011.028.42 0.552N80.

54、057801.201.404.6311.06 0.232N90.107601.201.407.118.92 0.3567.4拟定方案构筑物设计与初步计算近期方案的总体设计为泥石流沟主沟道设置拦挡坝，尽可能地将泥沙拦挡在沟内，拦挡坝可以拦蓄泥石流中的固体物质，降低容重和流量，减少进入下游排导沟中的泥沙，防止排导沟淤积和泥石流越堤外溢。下游沿沟道设置排导渠，确保泥石流沟排导通畅。除N1泥石流为东西支沟内各设置一座坝外，其余泥石流沟内均为一座坝。（一）坝体设计1、坝高设计#市北山是滑坡、坍塌发育密集区，也是本次设防的重点，其坝高根据回淤后能稳定坝前变形体、拓宽沟床综合确定。先据下式确定坝高： 式中：

55、H计算坝高（m）；L坝至沟脑距离（m）；原沟床坡降（小数计）；回淤后的沟床比降（小数计）。每条泥石流沟中设置的拦挡坝，均以单坝的形式独立存在，其坝高根据回淤后能够稳定坝体以上不良地质体和有效拦蓄上游松散物质为原则，确定坝高为34m。各拦挡坝计算高度及最终设计高度见表74。拦挡坝设计高度计算成果表 表74编号间 距 （m）自然坡降 i0回淤坡降 i计算坝高 （m）设计坝高（m）N1-1950.1150.0773.614.000 N1-21370.1150.0923.1513.500 N21360.1040.0832.8563.500 N3550.2420.1823.33.500 N4900.14

56、10.1053.243.500 N5940.1790.1393.764.000 N61110.1830.1562.9973.500 N7580.1910.1363.193.500 N81060.3960.3613.714.000 N9890.2230.1893.0263.500 2、坝肩及坝基设计（1）坝肩：坝肩的稳定性直接关系着拦挡坝的安全，为了避免因泥石流冲刷坝体两侧斜坡而使坝肩悬空，以致破坏，坝肩均嵌入坡体内一定深度。坝肩为稳定致密的土体时，嵌入深度为2m；若为较松散堆积体或浅层变形体时，嵌入深度根据具体情况调整加深。（2）基础：地基为较密实的泥岩，基础埋深约1.02.0m以下。 3、断

57、面设计各坝体的断面形式根据所受力的大小及稳定性检算要求确定，坝顶宽12m；迎水坡采用1:0.3；背水坡采用1:0.1。为减小静水压力，坝体沟床附近设有涵洞，坝体设有梅花形分布的0.150.15m2泄水孔，为防止细粒物质从泄水孔通过，孔中设栅栏。为提高坝基稳定性及抗倾覆能力，坝体迎水坡下设0.3m坝趾，背水坡下设0.51.0m坝趾。4、溢流口设计根据泥石流通过拦挡坝时各种水力学参数，采用泥石流灾害防治工程设计规范（DZ/T02392004）中的公式进行计算。溢流段居中，尽量使非溢流坝段成对称结构布置。溢流口宽度取决于下泄流量的大小。确定的各溢流口断面尺寸如表75。 各拦挡坝溢流口断面参数一览表

58、表75编号治理后流量 QC2%(m3/s)流 速Vc(m/s)过流断面Wc(m2)过流宽度 B(m)过流高度 h1(m)安全超高 h2(m)溢流口高度H(m)N1-111.57.67 1.50 100.150.51N1-26.44.27 1.50 100.150.51N212.3111.72 1.05 70.150.51N35.433.62 1.50 100.150.51N410.7710.26 1.05 70.150.51N57.864.37 1.80 120.150.51N67.865.24 1.50 100.150.51N711.026.12 1.80 120.150.51N84.632

59、.57 1.80 120.150.51N97.113.95 1.80 120.150.51各泥石流沟拦挡坝主要特征参数一览表 表76拦挡坝编号坝底高程(m)坝高(m)坝顶高程(m)坝顶宽度(m)坝底宽度(m)坝顶长度(m)坝底长度(m)回淤坡降回淤长度(m)拦淤泥沙量(m3)N1-11938.224.0 1942.2 23.623.6115.610.077953725.9N1-21945.313.5 1948.8 1.52.920.4813.480.0921374070.955N21934.653.5 1938.2 1.52.919.5612.560.0831363822.28N31947.5

60、63.5 1951.1 1.52.921.3514.350.182551718.063N41948.973.5 1952.5 1.52.918.9911.990.105902439.675N51953.224.0 1957.2 23.630.8622.860.139945049.68N61946.313.5 1949.8 1.52.923.2516.250.1561113836.438N71933.663.5 1937.2 1.52.932.1425.140.136582906.96N81937.584.0 1941.6 23.637.8929.890.3611067184.68N91928.