赵军

【摘要】由于特殊的地形、地质和气象原因，南涧县水土流失严重。1994年7月17日爆发的公郎镇母底落河泥石流洪涝灾害，造成严重损失。泥石流排导槽是排泄泥石流的通道，是否具备良好的排泄能力，关乎居民生命财产安全。本文通过对母底落河矩形泥石流排导槽设计要点回顾，希望能对山区泥石流河道整治提供一些参考。

【关键词】泥石流 矩形排导槽断面 设计要点

1994年7月17日，南涧县公郎镇发生暴雨泥石流洪涝灾害，灾害危及全乡10个村公所（办事处）160个农业社，3500户15340人受灾，7人死亡，167人受伤。其中，母底落河两岸公郎镇老街区受灾最为严重，7人死亡，两岸居民100余户房屋损毁，近岸泥石流堆高超过街区平均标高6m以上。

灾情发生后，及时得到省、州党委、政府的关心，根据省州领导指示，县委政府决定成立重建家园规划领导组，县水电局负责河道整治规划。

95年底，完成母底落河泥石流河道整治747m。工程投入运行至今，经历了多次较大暴雨洪水，运行情况良好，达到了不冲不淤的效果，确保了两岸公郎镇老街区居民生命财产安全。

1、流域调查

流域调查的目的是确定是否属于泥石流流域。如为泥石流流域，则应按泥石流河道规范标准进行河道整治。公郎河流域调查情况如下：

母底落河属公郎河流域，径流面积11.2k㎡，主河道长3.2km，流域形状呈长条形或柳叶形，河道自然坡降63‰。流域属于亚热带低热河谷气候，气候垂直变化明显，年均气温17.3℃，年平均降雨量为1072mm。山坡降雨量丰富，常有单点暴雨出现，年降雨量1500-1700mm，降雨量集中在5-10月。一九九四年七月十七日4：00-5：30，流域普降暴雨，局部地区（母底落、罗白克上游）降特大暴雨，据县气象观测资料，暴雨中心24小时降雨量达200mm以上，单点暴雨在母底落、罗白克上游触发大规模泥石流。

流域中心高程高程1630m，區内有旧村河、大小蚂蝗箐等数条泥石流冲沟，泥石流物质补给充沛，冲沟岸坡较陡。

区内主要受无量山断裂及公郎弧形断裂控制，境内较大断裂为公郎-板桥断裂，次生小断裂若干。母底落主要出露 、 两套地层。

：为寒武系公郎变质岩群第三段，微晶片岩，板岩夹云母砂岩。

：为寒武系公郎变质岩群第四段，黑色灰质、钙质、硅质板岩夹片岩。

以上两套地层，在公郎母底落河有广泛分布，具有易风化、易破碎、易搬运的特点，给泥石流的形成提供了充沛的碎屑物质。

公郎河流域属于澜沧江流域，位于南涧-耿马地震带上，历史上境内5级以上地震有4次，属地震活动强烈区。该区地震基本烈度为Ⅷ度，50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.2g。

通过调查，母底落河流域具备泥石流流域的气候特征条件、流域形态特征条件、地质及地震条件、泥石流特征条件等评定泥石流沟的直接影响因素条件，且已爆发泥石流并造成严重灾害损失，满足泥石流发生的物质、水体、压力坡三个基本条件和水体突然增加的激发、触发和诱发条件，判定为泥石流流域，应按泥石流沟道进行河道治理。

2、设计断面泥石流流量计算公式的确定

设计断面泥石流流量计算有多种方法，如形态调查法、配方法、地区经验公式法、实测法等。母底落河设计断面泥石流流量，按配方法计算。即下式：

式中： 为设计断面泥石流峰量；

为泥石流流量增加系数；

为某一频率的暴雨洪水设计流量；

为堵塞系数。

上式表明，设计断面泥石流流量，与常规河道治理比较，多考虑了泥石流流量增加和堵塞因素。

母底落河设计洪峰流量 的计算，因缺乏水文资料，采用《大理州水文手册》所载经验公式计算，计算结果山区加大15%的安全修正值。该方法适用于大理州一般的石山区、山区、半山区，即：

式中： 为设计洪峰流量；

为不同洪峰频率常数；

为径流面积；

泥石流流量增加系数 的计算，采用下式计算：

式中： 为泥石流流体容重；

为清水容重；

为土体实体容重；

母底落河泥石流堵塞系数 的确定，根据实际调查分析，按轻微堵塞情况考虑，取1.1。

母底落河泥石流排导槽设计断面的泥石流流量，计算结果为122.9m?/s，与设计洪峰流量48 m?/s比较，增加了2.56倍。可见，常规河道设计洪峰流量与泥石流河道设计计算流量的差异还是较大的。判断是否属于泥石流流域，是否按泥石流规范标准防治，将影响整治工程规模与投资效果。

3、河床断面设计要点

母底落河自然坡降大，结合实际地形考虑，并参考有关资料，选定65‰。；

河床地质条件较好，河床横断面结构采用为分离式浆砌石挡土墙-肋槛组合结构。

断面设计应首先判断泥石流属于粘性还是稀性。因为粘性泥石流、稀性泥石流断面计算方法、参数不同。经初步分析计算，母底落河为稀性泥石流。稀性泥石流计算横断面尺寸按满足下式过流能力确定河道断面宽度B和深度H：

式中： 为防冲肋槛总高度； 为冲刷线以下埋深； 为排导槽槽底纵坡； 为通过设计最大流量时，软基冲刷的槛间实际纵坡；

以上计算过程，合理选定宽深比很重要，应根据过流能力最大、满足允许流速、合理利用土地等原则选定。

母底落河断面计算结果是：母底落河选定宽深比采用B/H=6；河道宽度B=10m，河床以上挡土墙高度2.0m（考虑安全超高）；肋槛间距30m。

三、结语

母底落河泥石流河道整治工程治理设计，首先对流域是否属泥石流流域进行流域调查分析判断，这关乎治理工程的工程规模和投资效果；其次对泥石流流体特征进行分析测定，这是判断泥石流属于粘性还是稀性的依据，也是断面设计的计算方法、参数选择的依据；再三对断面结构、宽深比、肋槛间距的设计原则进行了简要说明。由于彼时我县对泥石流设计理论、检测方法、手段的局限性，设计过程过于简单，但整治效果良好。我县后来进行的羊角箐等高速携沙水流河道治理工程，也引入了分离式挡墙-肋槛断面结构，考虑了河道宽深比因素对河道不冲不淤的影响，效果较好。

参考文献：

[1] 中国科学院、水利部、成都山地灾害与环境研究所 《泥石流 防治指南》