后山泥石流治理工程可行性研究報(bào)告

1、前言2006年1月13日四川省國土資源廳《關(guān)于下達(dá)四川省2005年特大型地質(zhì)災(zāi)害（應(yīng)急）勘查項(xiàng)目任務(wù)書的通知》（川國土資函[2006]47號(hào)）決定開展30處特大型地質(zhì)災(zāi)害防治勘查與可研工作，寧南縣城區(qū)后山泥石流勘查與治理工程可行性研究項(xiàng)目為該批項(xiàng)目之一。省國土資源廳委托四川省地礦局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心承擔(dān)寧南縣城區(qū)后山泥石流勘查與可研工作，工作期限從2006年1月開始，2006年4月20日前提交泥石流勘查報(bào)告及治理工程可行性研究報(bào)告。根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，本次可研階段治理工程的治理目的與任務(wù)如下：治理的目的是控制泥石流發(fā)生和發(fā)展，減輕或消除對(duì)被保護(hù)對(duì)象的危害，使被保護(hù)流域恢復(fù)或建立起新的良性生態(tài)平衡，改善環(huán)境。可行性方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)防治目標(biāo)，對(duì)多種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)論證，提出優(yōu)化的推薦設(shè)計(jì)方案。此階段的設(shè)計(jì)文件應(yīng)以文字表述為主，輔以必需的方案圖和計(jì)算表。本次可研階段治理工程設(shè)計(jì)的編制主要依據(jù)以下資料1、《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》2、《寧南縣城區(qū)后山泥石流勘察報(bào)告》3、《山洪、泥石流、滑坡災(zāi)害及防治》編制簡況本次可研階段治理工程設(shè)計(jì)先收集了地形資料、氣象水文資料、防治工程勘察資料、其它資料（施工場地的水、電、交通條件；排水、排污條件；對(duì)噪聲、振動(dòng)的限制；防治工程勘察、設(shè)計(jì)及施工的地方經(jīng)驗(yàn)；地方的材料及勞務(wù)價(jià)格等）。在綜合分析了上述資料的基礎(chǔ)上，以小流域?yàn)閱卧M(jìn)行生物措施與工程治理相結(jié)合的綜合治理。根據(jù)泥石流活動(dòng)的時(shí)、空特點(diǎn)，采用不同的防治工程，以減輕或化解泥石流的成災(zāi)因素：在形成區(qū)以抑制泥砂產(chǎn)生為主，阻滯泥沙輸移。在流通區(qū)和泥石流通過地段以疏導(dǎo)為主，保證流路通暢。匯入大河段，應(yīng)加大大河排沙能力，穩(wěn)定主流切割扇緣，降低泥石流溝侵蝕基準(zhǔn)面。采取的主要工程措施為排導(dǎo)槽、谷坊等。（1）水土保持措施在泥石流形成區(qū)采用截、排水溝、植樹造林、種植草皮等措施，以減少水和固體物質(zhì)來源。（2）攔擋措施在泥石流流通區(qū)采用谷坊壩，以固定溝床，防止溝岸沖刷，并減少固體供給量。（3）排導(dǎo)停淤措施在泥石流堆積區(qū)采用排導(dǎo)槽，以約束泥石流的流向、流速，限制其漫流，引導(dǎo)泥石流安全排泄或停積于固定位置。2、項(xiàng)目的必要性與緊迫性在目前溝域環(huán)境條件下，泥石流發(fā)生只不過是時(shí)間問題。泥石流一旦發(fā)生，將會(huì)嚴(yán)重危害整個(gè)城區(qū)，滑坡有可能發(fā)生失穩(wěn)，直接危及其下的幾戶農(nóng)戶的生命和財(cái)產(chǎn)安全，以及成為沈家溝泥石流固體物源，將對(duì)沈家溝兩側(cè)的城區(qū)造成更大危害。該幾條泥石流溝除白沙溝沒有修建相應(yīng)的排導(dǎo)和攔截泥石流措施外，其余幾條溝在89年前后，不同程度的進(jìn)行了綜合治理，目前處于基本平衡狀態(tài)。但泥石流每年雨季都要發(fā)生不同程度的活動(dòng)。1999年7月15日、2004年8月18日楊家屋基發(fā)生小型滑坡，未發(fā)生人員死亡及財(cái)產(chǎn)損失；2001年6月9日，羊圈溝發(fā)生泥石流，泥石流沖毀縣自來水廠一座、管道500余m，阻塞黑橋，并漫上城區(qū)水碾路，造成交通阻塞達(dá)半個(gè)月之久，群眾生活不便，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)600余萬元，羊圈溝發(fā)生泥石流，危害災(zāi)情較嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)造成災(zāi)害的主要原因是黑橋過水?dāng)嗝嫣。率鼓嗍鞣垡缏值馈Ｓ捎诳晒┠嗍靼踩逊e的停淤范圍較小，一旦泥石流災(zāi)害發(fā)生，極有可能沖毀溝道兩側(cè)的大量建筑，其毀壞力與降水量大小、降水時(shí)間長短有一定關(guān)系，與造成的直接經(jīng)濟(jì)損失大小相關(guān)?？h城后山有四條泥石流溝，即：白沙溝、羊圈溝、陰陽溝和沈家溝。1、在陰陽溝內(nèi)，雖85-89年對(duì)其進(jìn)行過綜合治理，但泥石流形成區(qū)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量仍然大，多出現(xiàn)亞粘性泥石流，其危害方式主要為淤埋為主，泥石流阻塞溝道，現(xiàn)場調(diào)查修建的1＃、3＃攔沙壩基本上還可以運(yùn)行，2＃攔沙壩已淤滿壩庫。據(jù)調(diào)查未綜合治理前，該溝多次沖毀兩岸民房、街道以及廠房，治理至今已18年以來，根據(jù)調(diào)查走訪還沒發(fā)生過泥石流，對(duì)修建的排導(dǎo)槽仔細(xì)調(diào)查沒發(fā)現(xiàn)有翻槽的跡象，從過橋下調(diào)查泥痕也未到槽頂，但排導(dǎo)槽中淤塞較嚴(yán)重，一但發(fā)生泥石流，瀉流不暢，泥石流將翻槽，毀害兩側(cè)建筑物及人民的生命財(cái)產(chǎn)。2、在羊圈溝內(nèi)，雖泥石流形成源地開闊，兩岸只有幾處崩塌，固體物質(zhì)儲(chǔ)量不很大，且兩岸離溝床較遠(yuǎn)，不容易遭水流侵蝕，但容易出現(xiàn)稀性泥石流或洪水，其危害方式以沖刷為主。對(duì)其各支溝逐條調(diào)查訪問，2001年發(fā)生過泥石流，黑橋處翻槽溢蔓街道?？h城兩側(cè)民房、街道所受威脅較大。嚴(yán)重危及著城區(qū)沿溝民房、工廠及企事業(yè)危單位及城市居民生命財(cái)產(chǎn)的安全。3、沈家溝雖地處離縣城主城區(qū)二三百米的東郊，兩岸有幾個(gè)小廠和居民點(diǎn)，地下水位高。溝坡崩塌、溝域內(nèi)滑坡活躍。泥石流發(fā)生較頻繁，危險(xiǎn)性大。4、白沙溝位于城區(qū)外西側(cè)主要威脅該溝出口建于溝道上的后山村電站、九龍谷山莊和寧南至西昌的重要交通干道及出口溝道兩旁的農(nóng)戶的安全。由上可知，寧南縣城后山四條泥石流溝，一旦發(fā)生較大的泥石流及滑坡將造成經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2億元及大于5000人的重大人員傷亡。因此，為保證人民群眾的生命、財(cái)產(chǎn)安全，治理工程迫在眉睫、勢(shì)所必行。3、泥石流溝域地質(zhì)環(huán)境條件寧南縣城在氣候上屬橫斷山中段東部季風(fēng)中亞熱帶半濕潤氣候區(qū)，這對(duì)植物生長較為有利。20世紀(jì)初以前，溝域?yàn)樵忌帧?0年代后期，后山原始森林破壞殆盡，地表失去保護(hù)，崩塌、滑坡、山洪、泥石流頻繁出現(xiàn)。50年代初，在后山營造大片松林，總面積達(dá)17000畝；海拔1750～2500m為云南松，2500m以上有小片華山松林，長勢(shì)良好，郁閉度達(dá)0.60～0.80，對(duì)控制水土流失起一定作用。海拔1200m～1750m屬干熱河谷，陡坡開荒現(xiàn)基本控制，最近大部分陡坡荒地已種植桑樹、赤桉等，長勢(shì)一般，但還有一部分坡地未退耕還林。地表侵蝕、溝壑有所減緩。溝源的森林植被亂砍亂伐基本竭制，但斜坡受地表水侵蝕作用仍然存在，溝尾部松散斜坡體穩(wěn)定性較差，常出現(xiàn)崩塌和滑坡現(xiàn)象，給溝底帶來較多的松散物質(zhì)。綜上所述，后山各溝溝頭至溝口高差440～1720m，溝床縱降比206～429‰，溝坡坡度30°～50°，各溝流域狹長；后山山高坡陡，地形陡峻，時(shí)有跌坎，坡度為30°～60°。1970～2005年寧南縣氣象站及后山泥石流預(yù)警點(diǎn)資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，全縣年均降水量970mm，最大年（1965年）降水量為，最大月（1991年7月）降水量為，最大日（1998年6月18日）降水量，最大時(shí)（1998年8月12日23時(shí)）降水量。當(dāng)?shù)卮笥?0mm的暴雨共有77日，平均每年1.6日（1985～1988年坡面垂直氣候觀測結(jié)果，平均每年2.8日）；大于100mm的大暴雨有4日，最大一日降雨量達(dá)；1小時(shí)、30分鐘和10分鐘最大雨強(qiáng)分別是59mm、45mm和。當(dāng)?shù)啬嗍餍纬蓞^(qū)雨量觀測資料和泥石流活動(dòng)狀況對(duì)比分析結(jié)果證實(shí)，后山泥石流的激發(fā)雨強(qiáng)為：10分鐘雨強(qiáng)大于10～20mm，當(dāng)日降雨量大于35～50mm；10分鐘雨強(qiáng)大于5mm，當(dāng)日降雨量大于70mm。當(dāng)前期降水充沛，則激發(fā)雨強(qiáng)相應(yīng)降低。寧南縣地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，屬康滇地軸（臺(tái)北斜）東緣褶皺帶，斷層發(fā)育，以近南北向、縱向、高角度沖斷層為主，成組出現(xiàn)；西北、北東向和東西線橫斷層次之。當(dāng)?shù)靥幱趧t木河斷裂與會(huì)寧斷裂的交匯處，斷裂仍在活動(dòng)，地震活動(dòng)頻繁，屬Ⅷ度地震烈度區(qū)。縣城后山所處的騎騾背斜西翼，次一級(jí)褶皺強(qiáng)烈，并發(fā)育有斷層F1，巖層多節(jié)理裂隙，風(fēng)化深度一般2～5m。斷層F1屬正斷層，也是傾向西，傾角60°，長度15km，斷距100多米。泥石流形成區(qū)包括該斷層破碎帶?？h城后山，自高而底出露有寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系和二疊系。巖層傾向西，傾角50°～60°，主要巖性有灰-灰白色白云巖、石灰?guī)r和紫-灰綠色頁巖、石英砂巖等。第四系分布甚廣。海拔1500m以上為殘坡積，以下為沖洪積和老泥石流堆積?？h城附近泥石流堆積厚度150m以上。區(qū)內(nèi)地下水資源較豐富，類型較為齊全，因受地層、巖石、構(gòu)造和地形地貌的影響，地下水表現(xiàn)出較大的差異性。勘查區(qū)內(nèi)地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系松散堆積層孔隙水。基巖裂隙水主要為巖溶裂隙水，少部分玄武巖裂隙水和碎屑巖裂隙水，除個(gè)別巖溶裂隙水，流量較大，其它水量都小于10l/s。這些水除部分通過銀廠溝排入黑水河，其余都引來灌溉，成為孔隙的補(bǔ)給水源之一。基巖裂隙水受巖性及構(gòu)造控制，其埋藏、補(bǔ)給、運(yùn)移、排泄條件復(fù)雜，含水裂隙（帶）之間水力聯(lián)系較差，主要受大氣降水下滲補(bǔ)給，總體上在切割深、第四系薄的溝一線以泉的形式集中排泄。松散堆積層孔隙水，屬于松散層本身的孔隙水極為貧乏。大多數(shù)泉點(diǎn)流量小于1l/s。南側(cè)沖溝中，40余m的溝壁上除表層有微弱浸水外，都非常干燥。而越往深部，沉積顆粒越細(xì)，富水性也更減弱。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在白沙溝溝谷中有泉水出露，被采砂棄渣掩蓋其出水點(diǎn)，從堆積層中溢出，為白沙溝主要水源，四季長流，勘查時(shí)目測水流量約為10l/s，水質(zhì)好，清澈透明，清涼可口，部分水被當(dāng)?shù)厝罕娊匾r(nóng)田灌溉，該泉位于截水壩上游約50m處。據(jù)水文地質(zhì)資料，地下水化學(xué)類型以重碳酸鈣水為主，礦化度0.3～0.48g/l，總硬度16～32德度。另，對(duì)該泉水和吳家溝地表水取樣，做腐蝕性分析，均對(duì)鋼筋、混凝土無腐蝕作用。4、泥石流基本特征及形成條件分析地形特征寧南縣城區(qū)后山泥石流各溝地形特征見下表：溝名白沙溝羊圈溝陰陽溝沈家溝流域面積（km2）主溝長(km)溝床縱坡降（‰）226301429348相對(duì)高差（m）1722164510161456溝床平均坡度°°°°匯水區(qū)面積（km2）長度（km）縱坡降（‰）435530488482相對(duì)高差（m）12601300365892平均坡度°27.9°26.3000°°溝谷形態(tài)V字型V字型V字型V字型物源區(qū)、流通區(qū)面積（km2）長度（km）縱坡降（‰）116280326300相對(duì)高差（m）225150475364平均坡度°°°16.7°溝谷形態(tài)U-V字型谷U字型U字型谷U字型堆積區(qū)面積（km2）無法確定長度（km）縱坡降（‰）86827981相對(duì)高差（m）70310181193平均坡度溝谷形態(tài)除白沙溝外，其余三條溝的堆積區(qū)城區(qū)范圍內(nèi)基本整治成排導(dǎo)槽固體物源特征寧南縣城區(qū)后山泥石流各溝固體物源特征見下表：流域溝名直接參與活動(dòng)的物質(zhì)(m3)未來參與活動(dòng)的物質(zhì)(m3)合計(jì)(m3)中上游白沙溝×104×104×104羊圈溝吳家溝×104×104×104史家溝×104×104×104陰陽溝×104×104×104沈家溝×104×104×104下游×104×104合計(jì)×104×104×104歷史泥石流發(fā)育特征自19世紀(jì)中葉以來，寧南縣城泥石流災(zāi)害有如下重大事例：1850年（清道光三十年）雨季，后山多溝齊發(fā)大規(guī)模泥石流，寧南縣舊城長街道的東西兩端均遭摧毀，東端損失最重，史稱“水打壩”。1894年（清光緒二十年），陰陽溝爆發(fā)的泥石流沖老城街（現(xiàn)印刷廠附近），毀南華宮、川主廟及部分民宅，人稱“水打街子”。1900～1949年，山洪泥石流不斷發(fā)生，平均5～10年就有一次較大災(zāi)害，每次災(zāi)害都淹沒些農(nóng)田和毀壞些房屋，并偶有人畜傷亡。50～70年代，泥石流間歇爆發(fā)，周期縮短，危害性增大；80年代幾乎每年都發(fā)生泥石流。主要的如下：1954年雨季，羊圈溝、陰陽溝和沈家溝同時(shí)爆發(fā)泥石流，縣城東西兩側(cè)受災(zāi)較嚴(yán)重，沖埋農(nóng)田420畝，毀木橋一座和民房26間，損失達(dá)50萬元。1981年6月27日陰陽溝爆發(fā)泥石流。1983年6月5日和27日羊圈溝和陰陽溝都爆發(fā)山洪泥石流。1983年6月5日和6月27日，陰陽溝和羊圈溝都暴發(fā)了泥石流。經(jīng)濟(jì)損失達(dá)80萬元。1999年7月15日、2004年8月18日楊家屋基發(fā)生小型滑坡。2001年6月9日，羊圈溝發(fā)生泥石流，泥石流沖毀縣自來水廠一座、管道500余m，阻塞黑橋，并漫上城區(qū)水碾路，造成交通阻塞達(dá)半個(gè)月之久，群眾生活不便，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)600余萬元。據(jù)勘查報(bào)告，老泥石流堆積區(qū)，尤其是泥石流堆積扇扇群頂端，基本上已建成城區(qū)，且羊圈溝、陰陽溝和沈家溝經(jīng)85～89年綜合治理，堆積區(qū)溝道已修建成排導(dǎo)槽，因此，新泥石流堆積物無法準(zhǔn)確判斷，沿溝追溯到溝道排出盡頭—黑水河左岸溝道匯合處，也未發(fā)現(xiàn)有大規(guī)模的堆積層，主要被洪水沖走。從部分溝道堆積物固體物質(zhì)中粘土和粉土的含量分析，有很大的分散性，可以判定，泥石流混合物中水是主要成分，且對(duì)老泥石流堆表面調(diào)查，有一定的分選性，即上游粒徑大，下游粒徑小，且隨后一次比一次小，形成上疊式（后疊式）退縮模式。寧南縣城區(qū)后山泥石流的性質(zhì)，主要為低頻，稀性或亞粘性泥石流，且基本進(jìn)入了衰退期，但不能盲目樂觀，各溝均積聚有不同程度的固體物源，尤其是沈家溝有幾個(gè)滑體積聚的物源量十分大，條件具備白沙溝、羊圈溝、陰陽溝和沈家溝四條溝同時(shí)或單溝隨時(shí)都有可能發(fā)生泥石流。泥石流形成需具備3個(gè)基本條件：①溝谷斜坡地帶分布有大量的松散堆積物；②溝谷中具有陡峻的谷坡地形和較大的縱坡，有利于松散堆積物與水流匯集，并使之迅速下瀉；③溝谷上、中游必須有充沛的急（?。┧矗绫┯?、冰湖潰決，并因地形陡峻可產(chǎn)生強(qiáng)大的水動(dòng)力。地質(zhì)條件寧南縣地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，屬康滇地軸（臺(tái)北斜）東緣褶皺帶，斷層發(fā)育。當(dāng)?shù)靥幱趧t木河斷裂與會(huì)寧斷裂的交匯處，斷裂仍在活動(dòng)，地震活動(dòng)頻繁，屬Ⅷ度地震烈度區(qū)?？h城后山所處的騎騾背斜西翼，次一級(jí)褶皺強(qiáng)烈，并發(fā)育有斷層F1，巖層多節(jié)理裂隙，風(fēng)化強(qiáng)烈。泥石流形成區(qū)包括F1斷層破碎帶。寧南縣城區(qū)后山四條泥石流流域松散固體物源受地層巖性、斷層、節(jié)理及先期地貌和氣候的控制。以老泥石流堆積物，崩滑體，洪沖積為主，殘坡積物分布范圍較小，且堆積極薄。物源區(qū)以泥石流堆積物為主，溝岸崩滑體發(fā)育；流通區(qū)以崩坡積為主；堆積區(qū)以泥石流堆積物為主。縣城后山，自高而底出露有寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系和二疊系。巖層傾向西，傾角50°～60°，主要巖性有灰-灰白色白云巖、石灰?guī)r和紫-灰綠色頁巖、石英砂巖等。第四系分布甚廣。海拔1500m以上為殘坡積，以下為沖洪積和老泥石流堆積?？h城附近泥石流堆積厚度150m以上。地貌條件寧南縣城區(qū)座落在寧南縣披沙鎮(zhèn)泥石流堆積扇扇群上部，西北、東北、東南、三面環(huán)山（老君山）而開口向西南；城區(qū)西北-東南長1.8km，南北-西南寬1.5km。寧南縣城區(qū)全貌及堆積區(qū)各泥石流溝，見照片。照片2-1寧南縣城區(qū)全貌及堆積區(qū)各泥石流溝寧南縣城區(qū)后山的泥石流溝包括白沙溝、羊圈溝、陰陽溝和沈家溝。后山各溝溝頭至溝口高差440～1720m，溝床縱降比206～429‰，溝坡坡度30°～50°，各溝流域狹長；后山山坡坡度為20°～50°，主要為斜向坡。上游是各溝的匯水區(qū)，海拔1450～2900m，植被較茂盛，主要是云南松和華山松林。中下游是各泥石流溝形成區(qū)和流通區(qū)，海拔1225～1700m。在海拔1420～1550m處溝道被斷層F1橫切，常見有高達(dá)30～50m的跌水；跌水以下，溝道切入老泥石流堆積層，溝型呈U形，溝岸崩滑體發(fā)育，有的崩滑體進(jìn)入溝床，阻溝塞流；陡坡地退耕，基本封山禁牧，緩坡地等高帶耕作，輪作，坡地改梯地，地埂栽桑。海拔1225-1300m以下，溝道破山而出后，形成泥石流堆積扇，即平壩區(qū)，是各溝泥石流堆積區(qū)，縣城所在，縣內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重要基地。城區(qū)羊圈溝、陰陽溝和沈家溝均不同程度修建成排導(dǎo)槽，陰陽溝溝旁部分段營造了防護(hù)林帶；空地植樹、栽桑。沿溝兩岸處多道路，輸電，電訊線路，管道，工廠，居民點(diǎn)和農(nóng)田等。第四系分布甚廣。海拔1500m以上為殘坡積，以下為沖洪積和老泥石流堆?？h城附近泥石流堆積厚度150m以上。水源條件寧南縣地處橫斷山南段。東部是大涼山余脈，西部為黑水河，人稱“兩山夾一河”，三者均呈西北-東南向。本縣在亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)之列，當(dāng)?shù)貧夂蚋膳?，熱量豐富，光照充足，干濕季分明，雨熱同期，冬無嚴(yán)寒，下無酷暑?？h內(nèi)均溫°C，1月均溫°C，7月均溫°C，極端最高氣溫°C（出現(xiàn)在1963年6月6日和1969年5月18日），極端最低氣溫°C（出現(xiàn)在1962年1月29日）。全縣年均降水量970mm，最大年（1965年）降水量為，最大月（1991年7月）降水量為，最大日（1998年6月18日）降水量，最大時(shí)（1998年8月12日23時(shí)）降水量。5～10月的降水量占年降水量的91%（此時(shí)即雨季，又稱濕季），年蒸發(fā)量1938mm本次勘查區(qū)的4條泥石流溝均屬金沙江一級(jí)支流黑水河的支溝銀廠溝（白沙溝匯入溝銀廠溝）及龍?zhí)稖现希ㄑ蛉?、陰陽溝、沈家溝匯入龍?zhí)稖希?，勘查期間四條溝除白沙溝有泉水補(bǔ)給溝中下游有流水外，其余三條溝均為干溝，均為季節(jié)性流水溝，暴漲暴落。人為因素分析寧南縣城在氣候上屬橫斷山中段東部季風(fēng)中亞熱帶半濕潤氣候區(qū)，這對(duì)植物生長較為有利。20世紀(jì)初以前，溝域?yàn)樵忌帧?0年代后期，后山原始森林破壞殆盡，地表失去保護(hù)，崩塌、滑坡、山洪、泥石流頻繁出現(xiàn)。50年代初，在后山營造大片松林，總面積達(dá)17000畝；海拔1750～2500m為云南松，2500m以上有小片華山松林，長勢(shì)良好，郁閉度達(dá)0.60～0.80，對(duì)控制水土流失起一定作用。海拔1200m～1750m屬干熱河谷，陡坡開荒現(xiàn)基本控制，最近大部分陡坡荒地已種植桑樹、赤桉等，長勢(shì)一般，但還有一部分坡地未退耕還林。地表侵蝕、溝壑有所減緩。溝源的森林植被亂砍亂伐基本竭制，但斜坡受地表水侵蝕作用仍然存在，溝尾部松散斜坡體穩(wěn)定性較差，常出現(xiàn)崩塌和滑坡現(xiàn)象，給溝底帶來較多的松散物質(zhì)。綜上所述，寧南縣城區(qū)后山各溝已具備了泥石流形成的各基本要素：物源、水源和地形地貌。寧南縣后山泥石流屬于典型的山區(qū)溝谷型泥石流。據(jù)實(shí)地調(diào)訪，最近一期發(fā)生于2001年，此前于1850～1999年發(fā)生過數(shù)十次大、小泥石流，其中數(shù)1850年泥石流規(guī)模最大。泥石流運(yùn)動(dòng)時(shí)的物理特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由于缺乏實(shí)時(shí)觀測資料，只能通過實(shí)地調(diào)訪所獲取的數(shù)據(jù)加以分析與推斷，但從現(xiàn)場的調(diào)查情況看，寧南縣后山泥石流屬于山區(qū)溝谷型中低容重低頻率稀性泥石流或亞粘性泥石流，目前除沈家溝發(fā)展處于發(fā)展期外，其余溝發(fā)展處于衰退期。1850年爆發(fā)的泥石流相當(dāng)于100年一遇的大規(guī)模。對(duì)于泥石流運(yùn)動(dòng)特征和動(dòng)力特征的定性分析，是認(rèn)識(shí)泥石流和進(jìn)行泥石流防治工程設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。由于無泥石流發(fā)生時(shí)的實(shí)際觀測數(shù)據(jù)，我們對(duì)寧南縣后山泥石流的分析，主要依據(jù)調(diào)訪資料,類比利用目前泥石流運(yùn)動(dòng)特征及動(dòng)力特征研究的成果進(jìn)行分析。本次設(shè)計(jì)按100年一遇考慮（P=1%），選取水文參數(shù)如下：項(xiàng)項(xiàng)目溝別洪峰流量(m3/s)泥石流流速(m/s)泥石流峰值流量(m3/s)一次輸沙總量(萬m3)泥石流總量(萬m3)白沙溝羊圈溝陰陽溝沈家溝5、泥石流災(zāi)害防治工程技術(shù)方案據(jù)實(shí)地調(diào)查和資料顯示，1985年4月～1989年對(duì)寧南縣城區(qū)后山泥石流進(jìn)行了綜合治理，綜合治理工程設(shè)計(jì)防護(hù)能力如下：1、羊圈溝：野外實(shí)地調(diào)查了解，其支溝吳家溝下游已建有排導(dǎo)槽150m×；另一支溝史家溝基本上都已建排導(dǎo)槽，長650m×，因縣二中西側(cè)的史家溝地勢(shì)低洼，將排導(dǎo)槽右單側(cè)加高加固0.5m，長250m，以防止山洪泥石流漫溢、改道而危害縣城；只上游少許段未修建排導(dǎo)槽。吳家溝和史家溝匯合處后以下溝稱為羊圈溝，已建排導(dǎo)槽1550m×?；A(chǔ)埋深，消力坎，坎體沿流向長1m，間距10m。2、陰陽溝：①×104m3×104m3×②陰陽溝支流新觀音溝已建排導(dǎo)槽85m×，基礎(chǔ)埋深，消力坎，坎體沿流向長1m，間距10m。陰陽溝已建排導(dǎo)槽1275m，其中，上游400m××，且靠縣城一側(cè)的堤岸加高，排至縣城之外。槽底用圬工防沖消力坎，基礎(chǔ)埋深，坎體沿流向長1m，間距10m。根據(jù)野外調(diào)查，該泥石流溝已建的排導(dǎo)工程，二十年一遇的設(shè)計(jì)日雨量為128mm，五十年一遇的設(shè)計(jì)日雨量為142mm。3、沈家溝：1989年在該溝離出口上游200m處建一座攔沙壩，高10m，壩頂長23m，壩頂寬1m。修建700m×6m?；A(chǔ)埋深，消力坎，坎體沿流向長1m，間距10m。4、雨量觀測兼護(hù)林點(diǎn)1處，可供研究山區(qū)垂直氣候、泥石流預(yù)防報(bào)警及護(hù)林之用。5、據(jù)調(diào)查了解1985-1989年共造林面積2077畝，山坡種植油桐450畝，埂邊或溝邊種桑約50畝，但成活率低。據(jù)勘查報(bào)告，綜合治理工程主要是對(duì)陰陽溝，且80%以上的攔沙壩、谷坊，都淤塞滿，失去正常運(yùn)行功能，基本超過了其使用年限；橋孔設(shè)計(jì)的安全超高；排導(dǎo)槽的安全超高；據(jù)調(diào)查羊圈溝黑橋橋孔過水?dāng)嗝嫣。焕蠘蚨斩氯?，僅修建排導(dǎo)槽斷面的三分之一左右，導(dǎo)致洪水、泥石流時(shí)有翻槽向槽兩側(cè)溢出淹沒、掩埋街道；防護(hù)堤部分段質(zhì)量不高，出現(xiàn)潰堤；水土保持林成活率低；設(shè)置的泥石流地聲遙測警報(bào)器已壞，形同虛設(shè)，起不到防災(zāi)的作用。城區(qū)后山的白沙溝、羊圈溝泥石流危害縣城西部；陰陽溝、沈家溝泥石流危害縣城東部。其中羊圈溝、陰陽溝和沈家溝3條泥石流溝過境的縣城部分，人口密度大，建筑物、市政基礎(chǔ)設(shè)施多，資產(chǎn)集中。在暴雨的誘發(fā)下，坡面和溝道洪水使山坡與溝道的穩(wěn)定性降低，增加泥石流固體物質(zhì)補(bǔ)給；泥石流沖毀或淤埋河道、公路、建筑物，使工廠、單位、居民遭受災(zāi)害，嚴(yán)重威脅人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。雖然，前期進(jìn)行了綜合治理，但主要是對(duì)陰陽溝進(jìn)行治理，部分工程已失效或年久未修不能發(fā)揮作用，已不能起到防災(zāi)的作用。而城區(qū)后山4條溝目前仍具備形成泥石流的基本條件，即具有易于匯流形成洪峰的地形，儲(chǔ)量豐富的松散固體碎屑物和出現(xiàn)大暴雨的氣象條件。因此泥石流發(fā)生的隱患仍然存在，一旦再次發(fā)生泥石流，仍將對(duì)縣城造成重大、較大的泥石流災(zāi)害。泥石流治理工程應(yīng)與城市建設(shè)發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)，以排導(dǎo)、避讓為主。按《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，防治工程目標(biāo)如下：應(yīng)以最少的投資、最短的工期，達(dá)到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)安全運(yùn)行，并滿足所有預(yù)定功能。即在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)在預(yù)定功能、安全性和耐久性、工期和投資的經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面達(dá)到要求。具體而言，應(yīng)滿足以下要求：（1）在特殊荷載條件下，仍能保證防治工程整體穩(wěn)定性，不致造成危及人員生命等重大的災(zāi)害。（2）在正常荷載條件下，應(yīng)能保證防治工程不發(fā)生明顯的破壞，不會(huì)造成危及建筑物安全的災(zāi)害。（3）泥石流防治工程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期（壽命）一般可按50年至100年考慮。（特殊工程應(yīng)進(jìn)行專門論證）（4）防治工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)預(yù)定的功能，場地條件、巖土性質(zhì)及其可能變化，工程結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)，荷載組合情況，施工環(huán)境、相鄰工程的影響，施工技術(shù)條件，設(shè)計(jì)實(shí)施的可行性，當(dāng)?shù)夭牧腺Y源、工期和投資等各種因素。防治原則：應(yīng)以防為主，躲避與治理相結(jié)合；同時(shí)也應(yīng)注意與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境發(fā)展相適應(yīng)，與市政規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、土地管理和開發(fā)相結(jié)合，并在安全、經(jīng)濟(jì)、適用的前提下盡量做到美觀。5.4設(shè)計(jì)工況、參數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的確定本次設(shè)計(jì)水文參數(shù)按100年一遇（P=1%）選取，抗震設(shè)防烈度按8度區(qū)考慮。設(shè)計(jì)工程嚴(yán)格遵守《泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定。對(duì)治理工程分別選取暴雨和暴雨＋地震兩種工況進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于白沙溝位于城區(qū)以外，威脅對(duì)象較少，泥石流災(zāi)害所形成的生命、財(cái)產(chǎn)損失相對(duì)較小；且據(jù)勘查報(bào)告，該溝目前處于衰退期，故本次對(duì)該溝的治理設(shè)計(jì)按20年一遇執(zhí)行；其余泥石流溝均按百年一遇考慮。方案一：對(duì)寧南縣城區(qū)后山泥石流的治理根據(jù)該泥石流的具體情況，結(jié)合城市規(guī)劃，采取生物治理、攔擋工程、排導(dǎo)工程等綜合治理。已有工程：1、對(duì)已修建的攔沙壩、谷坊進(jìn)行維護(hù)。2、對(duì)已修建的排導(dǎo)槽3525m加固加高。新建工程：（1）在海拔1225m～1700m各溝泥石流形成的物源區(qū)植樹造林，特別荒坡裸地是植樹造林的重點(diǎn)地區(qū)。陡坡地要退耕，封山禁牧，植灌造林；緩坡地應(yīng)推行等高帶耕作，采取輪作，坡地該梯田，溝岸留出免耕帶用作造防護(hù)林等措施。（2）在沈家溝溝谷中上游的不穩(wěn)定斜坡地帶修建5座谷坊群，高5m。主要目的是穩(wěn)定H-1滑坡，攔淤部分固體物質(zhì)，減少水流對(duì)坡腳的沖刷。（3）在吳家溝未修建排導(dǎo)槽的上游段新修排導(dǎo)槽700m×，消力坎，基礎(chǔ)埋深，坎體沿流向長1m，間距10m。（4）在羊圈溝城區(qū)外已修建排導(dǎo)槽的尾端新修排導(dǎo)槽250m×，消力坎，基礎(chǔ)埋深，坎體沿流向長1m，間距10m。（5）在陰陽溝城區(qū)外已修建排導(dǎo)槽的尾端新修排導(dǎo)槽300m×，消力坎，基礎(chǔ)埋深，坎體沿流向長1m，間距10m。（6）在沈家溝已建攔沙壩至東升路橋新修250m排導(dǎo)槽與橋下已建排導(dǎo)槽相連接；在沈家溝城區(qū)已修建排導(dǎo)槽的尾端新修排導(dǎo)槽500m×，消力坎，基礎(chǔ)埋深，坎體沿流向長1m，間距10m。黑橋位于石牌坊路、惠風(fēng)路、洗布?jí)温?、白鶴灘大道交匯處，已建排導(dǎo)槽從該橋通過，由于設(shè)計(jì)時(shí)未充分考慮該橋的泥石流排泄能力，加之建成后歷經(jīng)數(shù)次泥石流，導(dǎo)致橋底堵塞，而目前排泄能力只有設(shè)計(jì)時(shí)的1/3，成為本次設(shè)計(jì)中排泄能力的瓶頸，故建議業(yè)主方聘請(qǐng)資質(zhì)單位對(duì)該橋進(jìn)行改造。根據(jù)寧南縣城區(qū)后山泥石流的運(yùn)動(dòng)特征可知，20年一遇的暴雨不能啟動(dòng)白沙溝的固體物源，僅能形成小規(guī)模的局部泥石流，出于治理工程投資效益考慮，故本次治理設(shè)計(jì)不在該溝布置排擋工程。建議對(duì)該溝已有排擋工程進(jìn)行維護(hù)、清淤等，并重點(diǎn)對(duì)該溝加強(qiáng)監(jiān)測，以便發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理。綜上所述，共修建谷坊壩5座；排導(dǎo)槽2000m；橋洞改造一座。谷坊壩和排導(dǎo)槽建議均采用漿砌漂石。漂石石料位于城區(qū)西南側(cè)的黑水河、銀廠溝谷中。方案二：縣城建設(shè)規(guī)劃為防災(zāi)、避災(zāi)讓路，在泥石流溝溝口處設(shè)置專門的自然堆積區(qū)，區(qū)內(nèi)及堆積物影響（威脅）范圍內(nèi)不再規(guī)劃建設(shè)，對(duì)區(qū)內(nèi)現(xiàn)有居民進(jìn)行搬遷。方案一：已有工程：經(jīng)斷面復(fù)核計(jì)算：羊圈溝清淤后，加高可基本滿足排導(dǎo)要求，彎道超高值按下表查用。泥石流沿彎道流動(dòng)超高值表Uc（m/s）hω（m）Bg/Rs246810121416182011/21/31/41/51/61/71/81/91/10Bg為設(shè)計(jì)平面液面寬度Rs為彎道半徑（m）Uc為泥石流流速（m/s）陰陽溝和沈家溝已建排導(dǎo)槽清淤后，完全可以滿足排導(dǎo)要求。泥石流沿彎道流動(dòng)超高同樣按上表取用。新建工程：為了便于施工操作，本次設(shè)計(jì)排導(dǎo)槽和谷坊采用統(tǒng)一斷面形式，其計(jì)算過程如下：排導(dǎo)槽：第一步：根據(jù)流通段溝道的特征，類比法來計(jì)算排導(dǎo)槽的橫斷面積式中，BX為排導(dǎo)槽的寬度（m）；BL為流通區(qū)溝道寬度（m）；IX為排導(dǎo)槽縱坡降，（‰）；IL為流通區(qū)溝道縱坡降（‰）；HL為流通區(qū)溝道泥石流厚度，HX為排導(dǎo)槽設(shè)計(jì)泥石流厚度。據(jù)計(jì)算：排導(dǎo)槽寬度取6m，設(shè)計(jì)泥石流厚度。第二步：按下式計(jì)算確定排導(dǎo)槽的深度式中：H為排導(dǎo)槽深度（m）；Hc為設(shè)計(jì)泥深（m）；Hd為排導(dǎo)槽淤積高度（m）；ΔH為排導(dǎo)槽安全超高(m)，一般取ΔH=0.5~。取設(shè)計(jì)泥深2m，新建排導(dǎo)槽考慮淤積高度0.5，安全高度取，計(jì)算得排導(dǎo)槽深度。第三步：排導(dǎo)槽彎道段，深度H還應(yīng)考慮泥石流彎道超高，H按下式計(jì)算：式中：H為排導(dǎo)槽彎道深度（m）；H為泥石流彎道超高(m)，H可查泥石流沿彎道流動(dòng)超高值表獲得。第四步：泥石流進(jìn)口段在平面上一般布置成上游寬下游窄的喇叭口。其收縮角8≤≤15（按現(xiàn)場實(shí)際情況取用），橫斷面縱軸盡可能呈對(duì)稱布置。急流段一般采用等寬度的直線形平面設(shè)計(jì)，或以緩弧相接的大鈍角相交折線形布置，轉(zhuǎn)折角≥150～135。槽寬不得突然放寬或突然收縮。本次設(shè)計(jì)排導(dǎo)槽斷面采用分離式擋土墻―肋檻組合結(jié)構(gòu)側(cè)壁采用擋土墻護(hù)坡，設(shè)計(jì)計(jì)算參照重力式擋土墻，考慮附加荷載：整體沖擊力、大石塊沖擊力整體沖擊力采用下式計(jì)算：式中：δ――泥石流整體沖擊壓力，PaVc――泥石流流速，m/sα――受力面與沖壓方向夾角，°λ――建筑形狀系數(shù)大石塊沖擊力采用下式計(jì)算：式中：F――大石塊沖擊力，PaV――石塊運(yùn)動(dòng)速度，m/sα――受力面與沖壓方向夾角，°E――構(gòu)件彈性模量，PaJ――構(gòu)件截面中心軸慣性矩，m4L――構(gòu)件長度，m/sW――石塊重量，t考慮以上兩種附加力，采用理正巖土4.5版計(jì)算擋土墻，并得出合理的擋墻斷面及排導(dǎo)槽斷面，擋墻斷面如下：擋墻計(jì)算如下：墻身尺寸:墻身高:3.000(m)墻頂寬:1.000(m)面坡傾斜坡度背坡傾斜坡度墻底傾斜坡率:0.000:1物理參數(shù):圬工砌體容重:23.000(kN/m3)圬工之間摩擦系數(shù)地基土摩擦系數(shù)墻身砌體容許壓應(yīng)力:2100.000(kPa)墻身砌體容許剪應(yīng)力:110.000(kPa)墻身砌體容許拉應(yīng)力:150.000(kPa)墻身砌體容許彎曲拉應(yīng)力:110.000(kPa)擋土墻類型:一般擋土墻墻后填土內(nèi)摩擦角:35.000(度)墻后填土粘聚力:0.000(kPa)墻后填土容重:15.000(kN/m3)墻背與墻后填土摩擦角:17.500(度)地基土容重:20.000(kN/m3)修正后地基土容許承載力:250.000(kPa)墻底摩擦系數(shù)地基土類型:土質(zhì)地基地基土內(nèi)摩擦角:30.000(度)土壓力計(jì)算方法:庫侖坡線土柱:坡面線段數(shù):1折線序號(hào)水平投影長(m)豎向投影長(m)換算土柱數(shù)13.0000.0000作用于墻上的附加外荷載數(shù):2(作用點(diǎn)坐標(biāo)相對(duì)于墻左上角點(diǎn))荷載號(hào)XYP作用角(m)(m)(kN)(度)坡面起始距離:0.000(m)地面橫坡角度:0.000(度)墻頂標(biāo)高:0.000(m)=====================================================================第1種情況:一般情況[土壓力計(jì)算]計(jì)算高度為3.000(m)處的庫侖主動(dòng)土壓力按實(shí)際墻背計(jì)算得到:第1破裂角：30.270(度)Ea=16.613Ex=15.844Ey=4.996(kN)作用點(diǎn)高度Zy=1.000(m)墻身截面積=4.125(m2)重量=94.875kN(一)滑動(dòng)穩(wěn)定性驗(yàn)算基底摩擦系數(shù)滑移力=35.844(kN)抗滑力=49.935(kN)滑移驗(yàn)算滿足(二)傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算相對(duì)于墻趾點(diǎn)，墻身重力的力臂Zw=1.045(m)相對(duì)于墻趾點(diǎn)，Ey的力臂Zx=1.750(m)相對(duì)于墻趾點(diǎn)，Ex的力臂Zy=1.000(m)驗(yàn)算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性傾覆力矩=45.844(kN-m)抗傾覆力矩=107.930(kN-m)傾覆驗(yàn)算滿足(三)地基應(yīng)力及偏心距驗(yàn)算基礎(chǔ)為天然地基，驗(yàn)算墻底偏心距及壓應(yīng)力作用于基礎(chǔ)底的總豎向力=99.871(kN)作用于墻趾下點(diǎn)的總彎矩=62.086(kN-m)基礎(chǔ)底面寬度B=1.750(m)偏心距e=0.253(m)基礎(chǔ)底面合力作用點(diǎn)距離基礎(chǔ)趾點(diǎn)的距離Zn=0.622(m)基底壓應(yīng)力:趾部=106.639踵部=7.499(kPa)最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之比作用于基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足:e=0.253<=0.250*1.750=0.438(m)地基承載力驗(yàn)算滿足:最大壓應(yīng)力=106.639<=250.000(kPa)(四)基礎(chǔ)強(qiáng)度驗(yàn)算基礎(chǔ)為天然地基，不作強(qiáng)度驗(yàn)算(五)墻底截面強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算截面以上，墻身截面積=4.125(m2)重量=94.875kN相對(duì)于驗(yàn)算截面外邊緣，墻身重力的力臂Zw=1.045(m)相對(duì)于驗(yàn)算截面外邊緣，Ey的力臂Zx=1.750(m)相對(duì)于驗(yàn)算截面外邊緣，Ex的力臂Zy=1.000(m)[容許應(yīng)力法]:法向應(yīng)力檢算:作用于驗(yàn)算截面的總豎向力=99.871(kN)作用于墻趾下點(diǎn)的總彎矩=62.086(kN-m)相對(duì)于驗(yàn)算截面外邊緣，合力作用力臂Zn=0.622(m)截面寬度B=1.750(m)偏心距e1=0.253(m)截面上偏心距驗(yàn)算滿足:e1=0.253<=0.300*1.750=0.525(m)截面上壓應(yīng)力:面坡=106.639背坡=7.499(kPa)壓應(yīng)力驗(yàn)算滿足:計(jì)算值=106.639<=2100.000(kPa)切向應(yīng)力檢算:剪應(yīng)力驗(yàn)算滿足:計(jì)算值=-2.345<=110.000(kPa)=================================================各組合最不利結(jié)果=================================================(一)滑移驗(yàn)算安全系數(shù)最不利為：組合1(一般情況)抗滑力=49.935(kN),滑移力=35.844(kN)?；乞?yàn)算滿足(二)傾覆驗(yàn)算安全系數(shù)最不利為：組合1(一般情況)抗傾覆力矩=107.930(kN-M),傾覆力矩=45.844(kN-m)。傾覆驗(yàn)算滿足(三)地基驗(yàn)算作用于基底的合力偏心距驗(yàn)算最不利為：組合1(一般情況)作用于基底的合力偏心距驗(yàn)算滿足:e=0.253<=0.250*1.750=0.438(m)地基承載力驗(yàn)算最不利為：組合1(一般情況)地基承載力驗(yàn)算滿足:最大壓應(yīng)力=106.639<=250.000(kPa)(四)基礎(chǔ)驗(yàn)算不做強(qiáng)度計(jì)算。(五)墻底截面強(qiáng)度驗(yàn)算[容許應(yīng)力法]:截面上偏心距驗(yàn)算最不利為：組合1(一般情況)截面上偏心距驗(yàn)算滿足:e1=0.253<=0.300*1.750=0.525(m)壓應(yīng)力驗(yàn)算最不利為：組合1(一般情況)壓應(yīng)力驗(yàn)算滿足:計(jì)算值=106.639<=2100.000(kPa)拉應(yīng)力驗(yàn)算最不利為：組合1(一般情況)拉應(yīng)力驗(yàn)算滿足:計(jì)算值=0.000<=150.000(kPa)剪應(yīng)力驗(yàn)算最不利為：組合1(一般情況)剪應(yīng)力驗(yàn)算滿足:計(jì)算值=-2.345<=110.000(kPa)排導(dǎo)槽具體斷面形式見附圖。谷坊設(shè)計(jì)：第一步初擬谷坊斷面：壩高5m，頂寬2m，底寬，上游坡度1：0，下游坡度1：0.7。以M7.5砂漿砌筑，石料采用漂卵石。排泄孔盡可能成排布置，孔數(shù)不得少于2個(gè)，多排布設(shè)時(shí)應(yīng)作品字形交錯(cuò)排列。一般?。?單孔孔徑： D≥（2～）Dm 孔間壁厚： Db≥(1～1.5)Dm式中：Dm為過流中最大石塊粒徑。排泄道進(jìn)口段軸向力求與主河流向一致，或取小銳角相交，交角<30，引水段應(yīng)布置成上寬下窄、圓滑漸變的喇叭形，底坡If>50～80‰。第二步谷坊壩穩(wěn)定性分析：壩體自重G1G1---壩體自重，tV---壩體橫斷面面積，m2γd---壩體容重，t/m3b---單位壩體長度（b=1m）經(jīng)計(jì)算：G1××1＝45.9（t）淤積物重力G2G2---淤積物重力，tVc---淤積物單寬體積，m3/mΓc---淤積物容重，t/m3b---單位壩體寬（b=1m）經(jīng)計(jì)算：G2＝25××1＝50（t）靜水壓力PP---壩前靜水壓力，th---壩前水深，mγ---水的容重，γ＝1，t/m3b---單位壩體寬（b=1m）×1×52×1＝12.5（t）壩前泥沙壓力P泥P泥---壩前泥沙水平推力，tH---壩前淤積泥沙的高度，mγc---淤積泥沙的容重，t/m3b---單位壩體寬（b=1m）φ---淤積物的內(nèi)摩擦角經(jīng)計(jì)算：P泥××52×tan2×1=19.4（t）壩基揚(yáng)壓力WφWφ---滲透壓力，tB---壩底寬度，mH---上游水位高度，mγ---水的容重，t/m3b---單位壩體寬（b=1m）α1---基礎(chǔ)接觸面積系數(shù)經(jīng)計(jì)算：Wφ×1×5×××1=11（t）壩體抗滑穩(wěn)定計(jì)算：Ks---抗滑安全系數(shù)∑W---壩體垂直力總和，t∑P---壩體水平力總和，t經(jīng)計(jì)算：Ks＝(45.9+50-11)×由此可見，頂寬，底寬，高的重力實(shí)體壩，在天然工況下，最不利荷載組合的抗滑安全系數(shù)為1.065>1.05，滿足抗滑設(shè)計(jì)需求。另：根據(jù)理正巖土軟件校核，該斷面在考慮8度抗震設(shè)防烈度的情況下，也滿足抗滑設(shè)計(jì)需求。第三步：地基承載能力驗(yàn)算由于擬建谷坊群均位于巖質(zhì)邊坡區(qū)域，可采用天然基礎(chǔ)，地基承載能力足以滿足要求，在此不再作承載能力驗(yàn)算。谷坊擬布置位置及其詳細(xì)斷面詳見附圖。方案二各泥石流溝不再使用工程手段治理，在各溝溝口處規(guī)劃出足量堆積場地，任其自然堆積，泥石流百年一遇的堆積寬度計(jì)算如下：泥石流在扇體中下部的運(yùn)移中，側(cè)向約束逐漸變小，泥石流流體寬度一般按下式計(jì)算：經(jīng)計(jì)算，各溝100年一遇的泥石流流體寬度范圍值見下表。在沒有地形約束的情況下，泥石流的堆積寬度一般為流體寬度的6倍。各溝泥石流堆積寬度見下表。泥石流堆積寬度溝別白沙溝羊圈溝陰陽溝沈家溝泥石流峰值流量(m3/s)泥石流流體寬度(m)泥石流堆積寬度(m)145.2～29172～1446、泥石流監(jiān)測設(shè)計(jì)方案泥石流監(jiān)測的目的和任務(wù)是為獲取泥石流形成的固體物源、水源和流動(dòng)過程中的流速、流量、頂面高程(泥位)、容重等及其變化，為泥石流的預(yù)測、預(yù)報(bào)和警報(bào)提供依據(jù)。監(jiān)測范圍包括水源和固體物源區(qū)、流通段和堆積區(qū)。本次監(jiān)測設(shè)計(jì)以下列文獻(xiàn)資料為主要依據(jù)：1、全國山洪災(zāi)害防治規(guī)劃編制技術(shù)大綱2、地質(zhì)災(zāi)害防治管理辦法3、地質(zhì)災(zāi)害防治條例4、降雨區(qū)劃技術(shù)細(xì)則5、經(jīng)濟(jì)社會(huì)區(qū)劃技術(shù)細(xì)則6、泥石流、滑坡、陡坡崩坍防治工程手冊(cè)7、山洪誘發(fā)的泥石流滑坡監(jiān)測系統(tǒng)8、山洪災(zāi)害防治規(guī)劃實(shí)施效果評(píng)價(jià)補(bǔ)充規(guī)定9、山洪災(zāi)害臨界雨量分析計(jì)算細(xì)則10、山洪災(zāi)害雨強(qiáng)等級(jí)預(yù)警信號(hào)及防御措施11、水文氣象站網(wǎng)布設(shè)原則12、縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求寧南縣于1991年在縣城后山設(shè)置了氣象觀測點(diǎn)，建立了寧南縣預(yù)警點(diǎn)，成立了寧南縣城后山泥石流工程管理站，為本次可行性研究階段的勘察、設(shè)計(jì)提供了第一手準(zhǔn)確資料。但從整體來看，寧南縣縣城后山監(jiān)測點(diǎn)過少，監(jiān)測領(lǐng)域單一，監(jiān)測儀器匱乏設(shè)置的泥石流地聲遙測警報(bào)器已壞，形同虛設(shè)，起不到防災(zāi)的作用。本次監(jiān)測設(shè)計(jì)擬在縣城后山設(shè)置雨量監(jiān)測點(diǎn)4個(gè)（每條溝1個(gè)），在沈家溝H-1、2滑坡體上設(shè)置6個(gè)變形觀測點(diǎn)。并動(dòng)員群眾采用簡易手段群測群防。特別對(duì)白沙溝的建筑物（尤其是九龍谷休閑山莊）、人民生命財(cái)產(chǎn)等必須加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警，設(shè)置觀測點(diǎn)。購置先進(jìn)的泥石流遙測警報(bào)器一套。簡易監(jiān)測的主要對(duì)象與內(nèi)容有：一、物源監(jiān)測(一)形成區(qū)內(nèi)松散土層堆積的分布和分布面積、體積的變化。(二)形成區(qū)和流通區(qū)內(nèi)滑坡、崩塌的體積和近期的變形情況，觀察是否有裂縫產(chǎn)生和裂縫寬度的變化。(三)形成區(qū)內(nèi)森林覆蓋面積的增減，耕地面積的變化和水土保持的狀況及效果。

(四)斷層破碎帶的分布，規(guī)模及變形破壞狀況。

二、水源監(jiān)測

除對(duì)降雨量及其變化進(jìn)行監(jiān)測、預(yù)報(bào)外，主要是對(duì)地區(qū)、流域和泥石流溝內(nèi)的水庫、堰塘、天然堆石壩、堰塞湖等地表水體的流量、水位，堤壩滲漏水量，壩體的穩(wěn)定性和病害情況等進(jìn)行觀測。

三、活動(dòng)性監(jiān)測

泥石流活動(dòng)性監(jiān)測，主要是指在流通區(qū)內(nèi)觀測泥石流的流速和流位(泥石流頂面高程)和計(jì)算流量。各項(xiàng)指標(biāo)的簡易觀測方法如下：

(一)觀測準(zhǔn)備工作

1.建立觀測標(biāo)記。在預(yù)測、預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上，對(duì)那些近期可能發(fā)生泥石流的溝谷，選擇不同類型溝段(直線型、彎曲型)，分別在兩岸完整、穩(wěn)定的巖質(zhì)岸坡上，用經(jīng)緯儀建立泥位標(biāo)尺，作好醒目的刻度標(biāo)記。劃定長100米的溝段長度，并在上、下游斷面處作好斷面標(biāo)記和測量上、下游的溝谷橫斷面圖。

2．確定觀測時(shí)間。由于泥石活動(dòng)時(shí)間短，一般僅幾分鐘至幾十分鐘，故自開始至結(jié)束需每分鐘觀測一次，特別注意開始時(shí)間、高峰時(shí)間和結(jié)束時(shí)間的觀測。

(二)流速觀測

1．浮標(biāo)法

在測流上斷面的上方丟拋草把、樹枝或其它漂浮物(丟物時(shí)注意安全)分別觀測漂浮物通過上、下游斷面的時(shí)間。

2．陣流法

在測流的上、下斷面處，分別觀測泥石流進(jìn)入(龍頭)上斷面和流出下斷面的時(shí)間。

3．流速計(jì)算。

三)流位觀測

在溝谷兩岸已建立的流位標(biāo)尺上，可讀出兩岸泥石流頂面高程。

(四)流量計(jì)算

流量可用下式概略計(jì)算

Qs＝Vs×As

式中：Qs--泥石流流量(立方米／秒)

Vs——泥石流流速(米／秒)

As——斷面面積(平方米)

上面各項(xiàng)觀測資料均應(yīng)作好記錄，主要包括觀測時(shí)間和各種觀測數(shù)據(jù)，并繪制時(shí)間與觀測值之間的相關(guān)曲線和計(jì)算有關(guān)指標(biāo)。反映變化情況，作為預(yù)測，預(yù)報(bào)和警報(bào)的依據(jù)。7、工程施工組織設(shè)計(jì)寧南縣位于金沙江一級(jí)支流黑水河側(cè)，交通便捷。本次施工所需材料均為砌筑材料，可就地取材，施工條件較好。谷坊壩和排導(dǎo)槽均采用漿砌石料，石料擬就地取材采用漂卵石。漂卵石石料可于城區(qū)西南側(cè)的黑水河、銀廠溝谷中取用，該地域的漂卵石為沖洪積物，母巖成分以石英砂巖為主。施工場地距建筑材料取用地不遠(yuǎn)，施工交通可采用農(nóng)用車結(jié)合人力運(yùn)輸。由于擬建場地位置地形多變，施工戰(zhàn)線較長，故本次設(shè)計(jì)不作固定的總平布置，可由各施工單位因地制宜，靈活選擇施工場地。漿砌石施工工藝框圖見附圖由于漿砌石施工簡單，施工機(jī)械僅需如下表中機(jī)械：序號(hào)設(shè)備及機(jī)具名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1單斗挖掘機(jī)CAT320臺(tái)1基坑開挖、回填2裝載機(jī)ZL50臺(tái)1材料裝載3自卸翻斗車5t臺(tái)