泥石流灾害治理中拦挡工程的具体应用研究

泥石流灾害治理中拦挡工程的具体应用研究

张国栋

西南有色昆明勘测设计（院）股份有限公司，云南昆明650213

摘要：在泥石流灾害的治理工作中，拦挡工程是最重要的一种治理手段，不仅可以对部分泥石流固相物质进行有效稳拦，还可以抬升沟床纵坡并稳固岸坡，减轻沟道侵蚀现象的发展，从而达到抑制泥石流灾害发展的目的。本文重点针对泥石流灾害治理中拦挡工程的具体应用进行了详细的分析，旨在通过拦挡系统与导排系统的协调应用，最大限度的降低泥石流灾害对周围山体，沟床岸坡的破坏，以供参考。

关键词：泥石流；灾害治理；拦挡工程；应用

泥石流是山区出现频率非常高的一种自然现象。由于这一自然现象发生后，产生的冲击力和淤埋能力，会对流通区域和堆积区域产生影响，所以被视为一类影响相对较大的地质灾害。为了降低泥石流灾害的影响，我国从20世纪50年代开始，就对泥石流灾害的预防与治理工作予以了高度的重视。截止到今天，我国已经形成了以“稳、拦、排”为主的泥石流流域综合治理体系。即在泥石流流域的上游区域修建谷坊群、引水工程和截水工程，对泥石流灾害的形成条件进行削弱；在泥石流流域中游区域设置拦挡坝，专门对泥石流流体进行拦截，对泥石流流动的动力条件进行削弱；在泥石流流域的下游区域修建排导槽和导流堤，使泥石流按照设定的路线运动到安全地带，避免对堆积区域的各种设施产生淤埋及堵塞主河道。在泥石流中游区域中，加强拦挡工程的应用，在提高我国泥石流灾害治理水平，促进相关区域稳定有序发展方面，发挥着极为重要的作用。

一、泥石流灾害的治理必要性

（一）为当地居民的生命财产安全提供保障

我国地域辽阔，不同的地区有着不同的地质构造。如果某些地区的地质特点是松散碎裂岩土层厚而广，那么在遇到暴雨等天气时，就有可能引发泥石流灾害[1]。而对泥石流灾害的发展形式、发生类型进行全面的分析，能够帮助人们找到更加有效、合理的灾害应对措施。只有加强泥石流灾害的治理，才能够为当地的生产建设与经济发展提供保证，为当地居民提供一个相对稳定、安全的生存发展环境。

（二）促进当地经济的稳定发展

一般情况下，地震灾害的发生，虽然不会倾覆整个山区，但会使山体构造发生变化，出现大量的碎屑和碎岩石。而雨季的到来，就会提高泥石流灾害的发生几率，使周围的村庄或建筑物面临被掩埋的威胁。也就是说，当地的生产建设与经济发展，受到泥石流灾害的影响非常大[2]。只有加强泥石流灾害的治理，才能够保证当地各项生产建设活动的正常进行，实现社会经济的稳定发展。

二、泥石流灾害的治理思路

泥石流灾害，其实就是在山区、沟谷深壑地区以及地形险峻地区发生的携带大量泥沙或石块的洪流灾害。泥石流灾害的发生，是周围环境、地质条件以及人为因素共同作用的结果。要想加强泥石流灾害的治理，不仅要加强水和其他固相物质的控制，还要加强受威胁对象的保护。

水是诱发泥石流灾害的主要因素之一，所以在治理泥石流灾害的过程中，就可以对水流量和水体流速进行严格的控制。针对水流量的控制，可以采用源头截断、上游引流等措施；针对水体流速的控制，可以采用增加泥石流与山体摩擦力、建好泥石流沟汇水面积等措施。

泥石流灾害与洪水灾害的最大区别，就是洪流中含有固体松散物质的多少。所以，在泥石流灾害的治理过程中，还可以对泥石流中的固体松散物质进行控制。例如，对松散固体物质进行稳固，或者沿着泥石流沟对松散固体物质进行拦截，都可以强化泥石流灾害的治理效果[3]。

判断泥石流是自然地质现象还是地质灾害的标准是，泥石流流域范围内否存在威胁对象。泥石流灾害治理过程中，需要对威胁对象进行有效的保护。例如，可以通过对受威胁对象进行搬迁避让、对泥石流沟道进行改道处理，加强泥石流流体排导等措施，提高泥石流灾害的治理效果。

在泥石流流域的中游区域进行拦挡工程的设置，是现阶段最有效的一种泥石流灾害治理方法。需要注意的是，在应用拦挡工程的过程中，需要对当地的地质条件进行具体的分析，并结合当地的季节因素，提高拦挡工程应用的科学合理性。

三、泥石流灾害治理中拦挡工程的应用原理

（一）拦挡工程的种类

目前，在泥石流灾害治理工程中，拦挡工程的应用，主要体现在重力式实体坝和格栅坝的设置方面。不同的拦挡坝有着不同优势与劣势，施工人员需要结合实际情况，选择适合的拦挡坝形式。首先，实体坝的应用范围比较广泛，对于现场环境的适应能力较强，施工难度相对较低，但是由于其体积较大，所以对坝肩、坝基结构等方面的施工建设提出了严格的要求[4]。格栅坝的应用能够兼容拦挡系统和排水系统，可以对下游河道固有的输砂能力进行充分的整合，并提高下游河道的稳定性。另外，与实体坝相比，格栅坝的应用不仅可以进行选择性的拦蓄，使泥库的使用寿命得到延长，还可以提升施工现场各种资源的利用率，缩短拦挡工程的施工周期。

（二）拦挡工程的应用原理

在泥石流灾害的治理过程中，拦挡工程的应用原理主要体现在以下两方面。首先，在泥石流流域中游区域，对泥石流固体物质进行拦挡。拦挡工程的应用，仅是泥石流灾害治理过程中的其中一项，发挥着分离并拦挡泥石流中固体物质的作用，需要为泥石流流域下游区域排水系统的正常运行提供便利。与此同时，为了将拦挡工程的作用充分发挥出来，需要对当地的地质面貌进行详细的分析，并以此为基础进行建设场地的选择，拦挡范围和拦挡体积的确定

[5]。其次，拦挡工程还可以应用到河道纵比的调节当中，使泥石流的流量得到控制，进而将泥石流灾害发生后，对周围环境的不利影响降到最低。

四、泥石流灾害治理中拦挡工程的具体应用

（一）拦挡工程的稳固设置

为了保证拦挡工程的正常运行，使下游具备较强的消能性与防冲性，使拦挡工程与下游排导系统联结处能够有效缓解泥石流灾害的冲击能量，需要对上游区域的泥石流进行“过滤”。在实际的拦挡工程稳固设置期间，为了从整体上提高泥石流灾害的治理效果，将泥石流灾害对周围环境的破坏降到最低，需要严格按照科学合理的设计与防治思路进行施工。

（二）拦挡工程的协调应用

在泥石流灾害的治理工作中，在泥石流沟上设置拦挡坝，可以发挥一定的泄洪、稳定坡体结构、巩固固体物质补给量、避免沟道和沟壑位置出现转移或下切现象的作用。针对拦挡工程的协调应用，需要注意以下几方面。

1.主坝与副坝的协调配合应用

在拦挡工程施工阶段，施工人员需要对主坝与副坝的工作原则有一个正确的认识，对控制主坝与副坝之间的距离与重复高度，在降低泥石流灾害冲刷力方面的影响有一个全面的了解。一般情况下，主坝高度较大，流水较深的期间，副坝的高度也应当随之增加。主坝与副坝之间的距离，与泥石流灾害的冲刷深度之间存在着正比例关系。即如果主坝与副坝之间的距离缩短，那么泥石流就会朝着拦挡坝的方向冲刷，使拦挡工程的施工建设面临极高的风险[6]。所以，在应用拦挡工程的过程中，必须要结合实际情况，对主坝与副坝之间的距离进行科学的计算与分析。

2.谷坊的应用

在拦挡工程应用过程中，谷坊的作用也不容忽视。首先，谷坊可以发挥拦砂节流的作用；其次，谷坊可以对局部沟段的侵蚀基准进行提升；再次，谷坊可以适当的降低沟床的坡度，产生护床固坡的效果；最后，谷坊可以将泥石流的冲刷力予以降低，从源头上削弱泥石流灾害的破坏性。在应用谷坊的时候，需要沿着沟道，对谷坊进行紧密布设，形成阶梯式的谷坊结构。一般情况下，谷坊常用于水土流失问题比较严重的地区和小范围的流域治理与流域规范工程当中。

3.护坦工程的协调应用

护坦工程的坝基以砂砾石为主。这种石头的粒径较小，应用在拦挡坝下游区域，可以对泥石流灾害的冲刷力进行有效的阻挡。一般情况下，护坦工程需要在水平方向上布置，且高度与下游沟床高度一致[7]。如果沟床的坡度偏低，设置护坦结构虽然可以适当的降低沟床的坡度，但是却会使护坦结构下游区域的冲刷力度明显增加。鉴于此，可以适当的增加主坝基础的埋深，以此来达到调整坡度的目的。另外，针对护坦工程的尾部，因为承受着高频率的泥石流灾害冲刷，所以需要进行齿墙的设置，并使齿墙后补与河床紧贴。

4.透水性拦挡坝的应用

透水性拦挡坝是一种全新的建筑结构形式，在泥石流灾害的治理过程中有着极为广泛的应用，如图1所示。这种拦挡坝的应用，不仅可以与蓄泥池进行选择性的连接，还可以将泥石流中颗粒偏大的物质筛选出来，将碎屑排走，确保泥浆中的只有谁能够顺利的进入到库内，得到疏干。对透水性拦挡坝进行有效的应用，不仅可以将拦挡工程的水土分离作用充分的体现出来，还可以减轻主坝与副坝结构承受的荷载力，保障拦挡工程的强度与稳定性。与实体性拦挡坝相比，透水性拦挡坝的稳定性与节能性更高、库容利用率更高，且后期的维护管理工作也比较方便。

图1：透水性拦挡坝示意图

（三）拦挡工程的排水应用

在对拦挡工程进行应用的过程中，需要对形成泥石流的固体物质、洪水径流系数等方面进行重点考虑，并在此基础上对泥石流的流量、下泄总量、直接荷载力等进行控制，从上游处将泥石流灾害对河流下游的威胁控制到最小。拦挡坝的体剖面应当为上窄下宽的梯形，坝体下部区域应当由排水涵洞、泄水孔的设置。这样的结构设计，可以确保在流量小的时候，利用涵洞排水；在流量大的汛期，洪水可以从坝顶漫延而过。图2为某泥石流灾害治理工程中拦挡坝体系设计图。另外，在对拦挡工程进行设计的时候，还需要对拦截部分自身携带的固体物质予以重点考虑，对河道纵比进行调节，对泥石流的流量进行削弱。

图2：某泥石流灾害治理工程中拦挡坝体系设计图

针对拦挡工程排水孔的改动或设置，需要尽可能的与建筑物或者建筑结构保持较远的距离，以使水体畅通。同时，在拦挡工程的施工过程中，还要安排专门的施工人员负责临时围堰的加固与维护，以免临时围堰倒塌，水体趁机流入基坑，造成不可修复的破坏。另外，还要对泥石流灾害的治理需求进行分析，并根据实际情况对排水系统进行优化和完善，加大施工现场的监督管理力度，将排水沟的堵塞几率控制到最低。

五、结语

综上所述，加强泥石流灾害的治理，不仅可以为当地居民的生命财产安全提供保障，还可以促进当地经济的稳定发展。而拦挡工程的应用，则在泥石流灾害治理过程中有着极为广泛的应用。为了将拦挡工程的应用优势充分发挥出来，必须要结合现场的实际情况和泥石流治理需求，进行拦挡坝种类的选择、拦挡范围和拦挡体积的确定。

参考文献：

[1] 张庆丰. 拦挡工程在泥石流灾害治理中的应用[J]. 资源信息与工程,2018,33(5):170-171.

[2] 罗圆俊. 拦挡工程在泥石流灾害治理中的应用探讨[J]. 地球,2015(1):360-360.

[3] 胡向德,毕远宏,魏新平,等. 舟曲县三眼峪沟泥石流灾害治理工程分析[J]. 水土保持通报,2012,32(3):267-270,300.

[4] 李斌,赵阳,龙建辉. 翼墙型拦挡坝在泥石流防治中的应用研究——以塘房沟泥石流治理为例[J]. 自然灾害学报,2017,26(6):129-135.

[5] 张雪燕,薛炳勇,王维早,等. 陇南燕儿沟泥石流工程治理及效果评价[J]. 人民长江,2017,48(17):72-76.

[6] 张文涛,柳金峰,游勇,等. 泥石流岩土防治工程治理效果分析与评价——以四川汶川卧龙幸福沟为例[J]. 灾害学,2021,36(3):208-214.

[7] 熊木齐. 白龙江流域泥石流拦挡工程的效应模拟研究[D]. 甘肃:兰州大学,2017.