拦挡坝消能池在泥石流治理工程中的应用

刘,宇   ,赵红云

摘要：泥石流对人民群众的生命财产造成了极大的损失，是一种十分严重的自然灾害。泥石流的形成与地形条件有很强的关系，特别是在冰川区、半干旱地区，更容易形成泥石流。文章从工程构造、工程机理等方面，对该工程在防治泥石流方面的应用进行了探讨。

关键词：泥石流；消能池

前言：

云南省是我国地质灾害的高发区，其分布较广、危害严重，严重影响了云南省山区的经济和社会发展，并对人民的生命和财产造成了严重的危害。例如洱源县“9·13”泥石流灾害，造成4人死亡、2人受伤及经济损失达10.22亿元。为了减轻地质灾害造成的损失，维护人民的生命和财产安全，使生态、地质环境得到良好的恢复，使地质灾害得到有效防治，消除或减轻地质灾害对灾区受威胁人群、财产和重要工程设施的威胁。通过对泥石流进行工程治理，降低泥石流对人民生命和财产的威胁和危害是极其必要的。

一、泥石流的特点

泥石流是指在山区或者其它沟谷深壑，地形陡峻的地区，因暴雨、暴雪或者其它自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快、流量大、破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路、铁路等交通设施，并威胁、危害靠沟岸农户、村庄安全。一旦暴发泥石流，将会造成较大的经济损失。

二、泥石流消能池的应用

2.1采用消能措施更加经济合理

在泥石流治理中，一般都是在物源区采用拦挡工程尽大可能控制泥石流物源下泄，遏制泥石流的发生和发展规模。拦挡坝的稳定直接影响整体拦挡效果，因此通过对拦挡坝辅以消能措施（副坝或消能池），减小坝下冲刷，防止泥石流淘蚀坝基。对于沟道较宽的泥石流沟，设置副坝消能措施将造成材料和经济上的浪费，采用消能池进行消能更加经济、合理。在水能利用上，采用消能池消能可以降低泥石流的能量，降低泥石流的搬运能力，从而增加拦挡坝的使用寿命，防止溃坝型泥石流的发生。

2.2消能池对生态环境的损害较少

在泥石流治理过程中，消能池一般建设在现有沟道内，避免了对两岸岸坡的开挖，不会对周围的环境造成严重的损害。因而，它的生态性能更好。

2.3消能池的结构型式

消能池通常是长方形的，消能池长度应根据拦挡坝坝位冲刷长度决定，消能池长度需大于拦挡坝处最大冲刷长度，消能池的宽度需根据拦挡坝坝体溢流口长度决定，消能池宽度需宽于溢流口顶部长度。消能池侧墙应抵着拦挡坝坝体进行施工，侧墙高度应高于出口堰口1.0m，以归顺泥石流流向，防止泥石流漫流。因消能池出口处的堰口为泥石流过消能池后的出口，堰口需进行加深，加深深度根据地形确定。消能池应抛填块石，抛填毛石深度不宜低于0.5m，块石粒径应控制在20～40cm（长）×20～40cm×（宽）×20～40cm（厚）之间，毛石质地坚硬，无风化剥落和裂纹。

三、工程实例

3.1泥石流概况

数落河发育于宁蒗县城东部，自北东向南西径流，于蜡烛窝桥西部170m处汇入宁蒗河，流域面积39.74 km2，数落河主沟长约15.46km，主沟沟床平均纵坡降约85.32‰。宁蒗县烂泥箐乡大二地村委会数落河泥石流是一条现代泥石流沟，已有多期活动的历史，且在泥石流沟内未开展过系统的河道整治工作，现有工程仅为农田边村民砌筑的低矮无基础边墙。经现场踏勘，数落河泥石流中上游泥石流近期有较为明显活动迹象，目前沟道两侧滑坡、岸塌较为发育，沟床堆积物较多，在连续降雨或单点暴雨情况下，具备再次暴发大规模泥石流的条件。泥石流直接威胁数落河上村、下村129户560人，同时对下游沿河村庄及宁蒗县城区存在威胁，威胁资产9000万元，泥石流险情等级为大型。

3.2泥石流成因

3.2.1地形条件

烂泥箐乡大二地村委会数落河泥石流沟口以上地形以中山陡坡地形为主，谷坡坡度多介于35～45°，局部达55～70°，对降雨迅速形成沟谷径流有利；而沟床纵坡降较大，沟谷径流流速较高，具有较强的冲刷、裹挟能力，沟床纵坡降对降雨径流形成泥石流并在径流过程中使其规模迅速增大有利。

3.2.2物源条件

烂泥箐乡大二地村委会数落河泥石流流域主要出露三叠系下统腊美组：紫红色、灰绿色泥岩、砂岩，底部砾岩；二叠系上统黑泥哨组：砂岩；二叠系上统玄武岩组上段：斜斑玄武岩及玄武岩夹凝灰质页岩，受区域内构造断裂的影响，岩层较为破碎，节理裂隙发育，风化强烈，强风化层厚度较大，第四系残坡积层较发育，加之物源区内植被弱发育，水土流失现象严重。由于沟谷岸坡陡峭，降雨面流坡面冲刷普遍较强烈，加之沟谷纵坡降较大，具有较强冲刷裹挟能力的洪水及泥石流对岸坡坡脚产生了强烈的冲刷，发育较多的滑坡、崩塌及活动性冲沟，为泥石流提供了丰富的物源，且该泥石流物源主要集中在中游，以沟岸滑坡为主，滑坡堵沟可直接诱发泥石流。

3.2.3水源条件

烂泥箐乡大二地村委会数落河位于金沙江干热河谷区，地处于亚热带季风气候区，冬春干旱，夏秋多雨，雨季降雨较为丰沛。全年降雨量的

60～85％的降雨集中在6～10月（即为雨季），6～8月间多出现持续降雨及单点暴雨（即为主汛期），丰富的降雨及较大的汇水面积为泥石流的形成提供的水源条件。

3.3治理思路

数落河泥石流流通堆积区为村民房屋建筑聚居区，是泥石流主要承灾区段，也是2008年和2010年泥石流危害最严重的区段，威胁人口较多，危害较大；三次大规模泥石流冲毁、掩埋了该区段大量良田，已对当地农户的生活必须粮食和经济来源构成了严重的影响，若不及时开展该区段的治理工作，该段农田在爆发泥石流时将再次被冲毁掩埋。

基于流域内松散物源贮量较多、可移动物源量较大且目前未布设有拦挡措施的特点，此次的治理工程对形成区物源以拦挡为主，流通堆积区由于沟床平均纵坡为32.82‰，泥石流排导、排泄能力弱，只能设置护岸堤对受威胁的村庄、农田的保护，并辅以生物措施进行综合治理；通过对形成和流通-堆积区松散物源的有效拦挡和沟床稳固，控制物源下泄，使大颗粒物质停留在形成区段，有效控制可移动物源往下游搬运，从而遏制泥石流的大规模的发生和发展，结合下游设置护岸工程，使挟沙洪流顺利通过村庄，减轻泥石流的危害，同时减轻进入宁蒗河的泥沙量，总体思路以“稳拦为主，局部护岸”。

3.4治理方案

在数落河泥石流主沟形成～流通区设置拦沙坝9座，其中7座以副坝消能。

3.5治理效果分析

通过对宁蒗县烂泥箐乡数落河泥石流拦挡工程的实施，大幅度减少了泥石流沟内的可移动物源量，并削减了泥石流流速，增加下方护岸堤的使用寿命，从而增加工程使用年限。拦挡坝总高9.5～13.0m，通过消能池对进行消能后，拦挡坝经过多个雨季仍完好。

四、结语

为保证大坝稳定性，在进行大坝消能池设计时，应结合相关技术规范及相关试验成果。据此，可结合现场条件，制定出相应的设计参数和设计方案。为了保证项目的顺利进行，必须对项目的建设进行全面、系统的研究。根据有关标准的规定，对消能池的结构设计进行了不断的优化和改进，以期达到更好的效果。在消能池的设计中，主要考虑了以下几个方面：怎样才能达到对泥石流流速和流向的有效控制；效能池中的抛填毛石厚度如何确定；消能池有没有必要开一个出口；如何确定出水口的大小和位置等。通过对消能功能的不断优化和改进，可以使消能池设计更为科学和合理。在泥石流的治理中，挡水坝+消力池是一种较为理想的方法；但是，在实际的项目执行中，我们需因地制宜，优化消能池结构设计，力求消能池能达到更好的消能效果。

参考文献;

[1]赵石锁；刘宇；尹霄.云南省宁蒗县烂泥箐乡大二地村委会数落河泥石流勘查及治理工程可行性研究报告.云南地质工程第二勘察院,2017年11月.

[2]罗圆俊；刘宇；赵红云；朱宇航.丽江市宁蒗县蝉战河乡蝉战河乡政府驻地及上大干沟泥石流勘查及治理工程可行性研究报告.云南地质工程第二勘察院有限公司,2022年4月.

[3]杨顺；赵秀杰；刘宇.孙足河流域（保山段）泥石流勘查及治理工程可行性研究报告. 云南地质工程第二勘察院,2020年7月.

[4]洱源县“9·13”大型山洪泥石流灾后恢复重建地质灾害综合治理专项规划（2022-2024年）.洱源县人民政府，2022年3月.