泥石流冲沟型弃渣场防护方案研究—以金沙水电站石家沟弃渣场为例

黄 斌 马 力 刘 晖

（长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北武汉 430010）

泥石流冲沟型弃渣场防护方案研究—以金沙水电站石家沟弃渣场为例

黄 斌 马 力 刘 晖

（长江勘测规划设计研究有限责任公司 湖北武汉 430010）

在泥石流冲沟内布置弃渣场，堆渣将不可避免的占压泥石流的行洪通道，若不采取措施，可能会对弃渣场上游泥石流冲沟的安全运行造成影响，进而危及周边人员、居民房屋和设施的安全；同时，冲沟内堆填的弃渣，若不加以妥善防护，堆渣可能崩塌、滑落，从而形成新的泥石流物源，可能会对弃渣场下游的泥石流冲沟的安全运行造成影响，并对周边居民和设施的安全造成威胁。本文以金沙水电站石家沟弃渣场为例，对泥石流冲沟型弃渣场防护方案进行研究。

水电工程 泥石流 冲沟型弃渣场 石家沟弃渣场 金沙水电站

前言

水利水电工程施工过程中，为减少弃渣运距以节省工程投资，同时考虑避免弃渣对周边居民房屋、人员设施等可能带来的巨大压力，经综合比选，施工过程中只能将弃渣场布置于泥石流冲沟内。泥石流冲沟本身具有极大的危害性，在泥石流冲沟内弃渣，往往形成不稳定体和潜在不稳定体，甚至成为泥石流的重要补充来源，若不加以防治或防治不当，将极可能产生更大的危害。

泥石流冲沟型弃渣场的潜在危害较大，防治经验较为欠缺。如何安全顺畅的排导冲沟内泥石流，又能有效防护弃渣，是泥石流冲沟型弃渣场防护中必须面对和急需解决的问题。本文以金沙水电站石家沟弃渣场为例，通过泥石流排导和弃渣场拦挡、防护相结合，工程与植物措施相协调，形成完整的弃渣场防护方案。

1 概述

1.1 项目概况

金沙水电站位于金沙江干流中游末端的攀枝花河段上，地处四川省攀枝花市西区，上距观音岩水电站坝址28.9km，下距攀枝花水文站和银江水电站分别约11km和21km,开发任务为以发电为主，兼有供水、改善城市水域景观和取水条件、对观音岩水电站反调节作用等，并促进地方经济社会发展。金沙水电站正常蓄水位1022m，装机容量560MW，，多年平均发电量为25.07亿kW·h。工程建设总工期72个月。

金沙水电站枢纽工程开挖总量936.93万m³（自然方，下同），填筑总量441.94万m³，利用自身开挖量303.98万m³，经土石方平衡后永久弃渣为625.12万m³，全部弃于石家沟弃渣场。

1.2 流域概况23

石家沟流域隶属于四川省攀枝花市西区，流域内分布有攀钢三小区、新庄三社、清香坪污水处理厂等，均位于冲沟北侧；其中攀钢三小区紧邻冲沟中段，交通便利。

石家沟流域面积0.9246km2，主沟直线长度1.868km，主沟曲线长度2.282km，主沟床弯曲系数1.222，流域最大相对高差750m，主沟平均比降40.1%。整个流域沟谷总长度5.566km，流域切割密度为6.02km/km2。石家沟从上游到下游发育10条支沟，其中左侧8条，右侧2条。

石家沟流域位于区域构造稳定性评价分区的稳定性较差区。区域场地的地震基本烈度为Ⅶ度，坝址50年超越概率为10%的基岩水平峰值加速度值为120cm/s2（0.122g）。

石家沟流域附近的攀枝花气象站多年平均气温20.8℃，多年平均降雨量853.4mm，多年平均蒸发量为2596mm，历年实测年最大风速为17.7m/s（2001年7月20日）。

2 泥石流性质、活动特征及治理现状

2.1 泥石流活动历史

据调查，清香坪攀钢三小区后山泥石流在每年雨季皆有不同程度的发生，一年一次或多次，特别是近些年来发生频率和规模都有加剧趋势，2007年发生了两次较大规模的泥石流。其中，2007年7月10日凌晨发生的泥石流，冲毁平房一间，冲走车辆一辆，未发生人员伤亡情况，当地共60多户居民、200多人的安全受到严重威胁，直接经济损失约450万元。

2.2 泥石流性质

根据现场调查及研究分析，石家沟泥石流物质组成中粉砂、粘粒含量较少，多为＞2mm各级粒度，很不均匀；流体属性多为牛顿体，无粘性；泥石流重度为1.752t/m3。经综合分析，该泥石流为水石型稀性泥石流。泥石流中固体物质比重2.4t/m3，水力半径3.5m，水力坡度40.1%，1%频率下泥石流洪峰流量为121.34m3/s，采用《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）西南地区（铁二院）公式计算，泥石流平均流速为11.13m/s。

2.3 泥石流的活动特征

（1） 泥石流物源

泥石流物源主要包括形成区内沟源处的崩坡积体（主沟沟壁附近较陡坡面）和早期泥石流在流通区宽缓地段形成的泥石流堆积体，物源中不稳定体和潜在不稳定体总体积约11.21万m3；人工开辟菜园、果园，易造成水土流失，流失的水土为潜在泥石流的物源；流通区布置的弃渣场弃渣若不加以防护，也将成为泥石流的主要物源。

（2） 泥石流危害

主要包括两个方面：一是危及砂石料加工系统、丽攀高速隧洞进口和清香坪污水处理厂、居民房屋、鱼池等的安全；二是对石家沟弃渣场的危害。

经计算，1%频率下泥石流沟一次泥石流总量10.85万m3。

（3） 泥石流活动频率为中等

经综合分析，石家沟泥石流处于青壮年期，泥石流所在区域为易活动区，泥石流活动强度为强，属中等。

（4） 泥石流的激发因素

石家沟流域降雨集中在每年的6～9月，占全年雨量的65%以上，且易出现大、暴雨等强降雨；由于流域内高差大，降雨量分布不均，降雨量随海拔的增高而增大；上游降雨后，坡面及沟道汇流迅速，为中下游泥石流的形成提供了强劲的水动力条件。

2.4 弃渣场以上石家沟泥石流治理工程现状

2012年6月，攀枝花市西区国土局对攀钢三小区石家沟弃渣场以上沟段采取了应急工程进行治理，工程措施主要包括1#、2#谷坊坝、护堤、护底等。据现场调查结果，治理工程结束后一年来，石家沟泥石流未大规模爆发，冲出量较小。两级谷坊坝坝前基本为空库，未见明显淤积，泄水口未见堵塞现象，2#谷坊坝坝后护堤、护底段基本无泥石流冲出物。

3 渣场防护措施布局

3.1 设计标准

石家沟弃渣场的堆渣容量810万m3，为特大型弃渣场，且其危害对象主要包括下游砂石料加工系统、丽攀高速隧洞进口和清香坪污水处理厂、居民房屋、鱼池等，相应的防洪标准取上限为100年一遇；泥石流排导工程既排除弃渣场上游石家沟泥石流，又兼作石家沟弃渣场左侧周边排水通道，相应的防洪标准为100年一遇，其建筑物级别为3级；拦挡工程为弃渣场主要建筑物，其建筑物级别为3级；攀钢社区雨水引排工程既排除攀钢三小区G3、G4出水口雨水，又兼作弃渣场周边截排水沟，相应的防洪标准为100年一遇，其建筑物级别为5级；截排水工程主要排除渣体表面汇水，防洪标准为20年一遇，周边截水沟防洪标准为100年一遇；边坡防护工程级别为Ⅱ级。

3.2 渣场防护措施布局

石家沟弃渣场防护体系由工程措施、植物措施和临时措施组成。主要由以下八部分组成：

（1）泥石流排导工程：对石家沟下游泥石流流通区采取疏导为主、保证流路通畅为防治要点，进行有效排导靠近社区段和渣场区的山洪和泥石流，既避免山洪泥石流冲击渣体诱发渣体失稳，又避免堆渣导致上游社区段演变成泥石流沉积区。

（2） 拦挡工程：对渣场坡脚布置拦渣坝，避免堆渣过程中渣体向下滑落，包括埋石混凝土坝和碾压堆石坝。

（3） 攀钢社区雨水引排工程：有效引排攀钢三小区雨水，既避免弃渣造成社区渍害，又防止社区雨水浸满诱发渣体失稳。

（4）渣底沟道处理工程：表土剥离后，采取抛石等对堆渣区天然沟道进行处理。

（5） 堆渣边坡防护及截排水工程：包括渣体分级和平整、网格护坡、渣顶、马道、坡面排水及周边截水等。

（6） 清表及表土临时堆场防护工程：包括表土剥离、钢筋石笼拦挡、排水措施、临时撒播草籽、土地平整、覆土及植被恢复等。

（7） 施工临时辅助工程：包括弃渣场内道路、堆渣期间临时截排水等。

（8） 植被恢复与建设工程：包括堆渣坡面网格内灌草结合护坡、堆渣顶面乔灌草结合恢复植被等。

4 结语

本文以金沙水电站石家沟弃渣场为例，在分析泥石流性质、活动特征的基础上，结合弃渣场周边地形、地质条件和弃渣场堆存形貌，采取有针对性的防护方案，按照“先拦后弃、以排为主，工程、植物、临时措施相结合”的原则，有效地将泥石流排导和弃渣场坡面防护、周边截排水相结合，形成完备的泥石流冲沟型弃渣场防护体系，可以为其他泥石流冲沟型弃渣场的防护方案及措施设计提供借鉴。

1. 任金明 王永明 夏威夷 汪大为．西部水利水电工程拦沟型弃渣场泥石流的危害及防护．水利规划与设计 2013（6）：34～38．

2. 朱颖彦 崔鹏 钟伦敦等．西攀高速公路泥石流防治与对策．防灾减灾工程学报 2005 25（4）：419～425．

3. 王泽荣 刘彬．苏家沟泥石流形成原因及防治措施．四川水利 2012（1）：54～55．

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.024

TV5

B

1672-2469（2014）11-0073-03

23作者简介：黄 斌（1981年—），男，工程师。