泥石流勘查设计大学论文Word文档下载推荐.docx
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某县观音堂乡秋卜洞村、泥石流位于某县西北部山区。
经调查访问,、在历史上没有发生过泥石流,沟域内植被较好。
据调查访问,、泥石流威胁居民住户共30户123人,此外,泥石流还威胁沟道内及沟道两岸约50亩农田和大量村道,潜在经济损失500万元。
、泥石流目前危害程度属中型,进行勘查和治理显得必要而紧迫。
接受河北省国土资源厅委托,由我院承担河北省某县观音堂乡秋卜洞村、泥石流隐患点的勘查工作。
根据项目总体部署,本次勘查工作勘查精度应达到施工图设计勘查阶段勘查要求。
1.2目的任务
1.2.1目的
查明、泥石流发育的自然环境、形成条件、泥石流的类型、规模等基本特征及危害性,为泥石流治理方案的选择和治理工程设计提供可靠的地质依据。
1.2.2任务
(1)查明形成泥石流的物源条件,包括物源类型、分布范围、可转化为泥石流的松散固体物动储量及泥石流固体堆积物的粒度沿沟道的变化特征等;
(2)查明形成泥石流的沟道条件,包括沟道的宽度、长度、弯曲度、纵比降、跌坎、卡口等沟道特征;
特别是泥石流堆积扇的发育特征及沟道泄流能力;
(3)查明形成泥石流的水源条件,包括降雨量、水库、堰塞湖等水体对形成泥石流的补给特征;
(4)调查泥石流沟道上、中、下游及支沟汇入主沟口等典型断面的过流特征,推算不同设计频率下泥石流的水文特征值(流体重度、水位、流量、流速、一次性冲出固体物质量、弯道超高、冲击力等)
(5)综合分析研究泥石流的暴发频率、活动规律,预测泥石流的发展趋势与可能的危害程度,划定泥石流灾害的危险区范围,调查泥石流危害特征(对象、范围、方式);
(6)调查已有泥石流治理工程的效果,针对拟进行工程治理(拦挡坝、谷坊坝、排导槽、防护堤、护坡、绿化等)的地段和部位进行必要的工程地质勘查,提供满足工程设计需要的平剖面图和工程地质参数;
(7)调查工程治理区的水电、原材料供应、施工道路、作业场地、工程占地拆迁等施工条件;
(8)编制泥石流防治工程可行性研究报告,提出两套方案进行技术经济比较,推荐治理方案。
在推荐治理工程方案的基础上编制治理工程初步设计。
1.3勘查依据及参照规范
《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220-2006)——为本次工作执行的主要标准;
《岩土工程勘察规范》(GB50021--2001);
《滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范》(1:
50000);
《泥石流灾害防治工程设计规范》(DZT0239—2004);
《地质灾害防治工程勘查规范》;
《钻探技术规范》(DZ/007—91);
《地质勘查坑探规程》(DZ0141-94);
《原状土取样技术标准》(JGJ89-92);
《工程测量规范》(GBBV50026-93);
《国家水准测量规范》;
《国家三角测量和精密导线测量规范》;
《地质勘探安全规程》(国家安全生产行业标准AQ2004-2005)。
1.4以往工作程度
石家庄地区在20世纪60年代至80年代末期主要是做基础地质方面的工作,进行水文地质条件的勘查,基本查明了区域水文地质条件;
由20世纪80年代末期至今则主要进行与地质环境有关的工作,主要调查、研究成果有:
(1)1/20万《水文地质区测报告》(石家庄幅);
(2)1/50万《地质区测普查报告》(1973年,河北省幅);
(3)《太行山北段1:
20万水文地质修编报告》(河北省地矿局第二水文地质工程地质大队,1991年);
(4)《河北省石家庄市地质灾害调查报告》(河北省地矿局第一水文地质工程地质大队,1992年);
(5)《河北省1:
50万环境地质调查报告》(河北省环境地质勘查院,2001年);
(6)《河北省某县地质灾害调查与防治区划报告》(河北省地质环境监测总站,2003年);
其它收集到的相关资料。
2勘查区地质环境条件
2.1自然地理条件
本次勘查工作区位于石家庄市某县秋卜洞村、,中心地理坐标:
北纬38°
36′18″,东经:
113°
49′25″。
、距离某县城约75km,距离观音堂乡约15km,具体交通位置见某县交通位置图(图2-1):
图2-1交通位置图
2.2地形地貌条件
某县地形总体趋势西高东低、北高南低,海拔111~2281m,由西向东依次为中山区、低山区、丘陵区。
、流域地形总体上属深切割构造侵蚀中低山区,沟域内总体上地形陡峻,地形临空条件发育。
、沟域形态近似条矩形,沟域汇水面积2.2km2。
受构造控制,沟域分布不对称,支沟发育,西侧较窄,东侧较宽。
海拔816-1405m,相对高差589m。
沟域岸坡以陡坡地貌为主,一般坡度35°
~45°
,岸坡植被发育,乔、灌、草均有生长,沟域内在2005年铁矿开采之前,生态环境良好,从2005年至今,沟域内大量开采铁矿,形成了数个矿渣堆积体,为泥石流的发育提供了大量的松散固体物源。
、总体上为U型谷地貌,局部为V型谷地貌,特别是上游沟段和各支沟通常沟谷较为狭窄,坡度较陡,水流湍急,且动态变化较大,具陡涨陡落的山溪沟谷特征。
、截至到目前,尚未发生过泥石流,没有明显的泥石流堆积区域,将改沟分为形成区和流通区,其中,形成区上段(矿渣堆积体上部)森林植被覆盖率高,踏勘未发现明显变形破坏迹象,可参与泥石流活动的松散物源量较少,属清水区;
矿渣堆积体区域为泥石流的物源区,矿渣堆积区域以下沟道段为泥石流的流通区。
沟域范围及地形特征如沟域卫片所示(图2-2)。
图(卫片)2-2、沟域全貌(2008年12月摄)
2.3勘查区地层岩性
、流域范围内主要地层为第四系地层和中太古界地层。
2.3.1第四系
第四系地层主要包括残人工弃渣堆积层(Q4ml)、残坡积层(Q4el+dl)、冲洪积堆积层(Q4al+pl)。
1、第四系人工弃渣堆积层(Q4ml)
分布于主沟上游左岸斜坡上部、主沟和1#支沟、2#支沟、8#支沟交汇处沟床及岸坡上、3#支沟沟头、4#支沟沟头,厚度一般2~20m,物质组成为碎石土,主要为铁矿开采产生的矿渣。
2、第四系残坡积层(Q4el+dl)
分布于主沟和各支沟两岸斜坡上,分布范围较广,土体物质成分复杂多样,主要为碎块石土组成。
3、第四系冲洪积层(Q4al+pl)
主要分于主沟和各支沟沟床,主要为碎石土组成,局部平缓段以粗砾砂为主,渗水性较好。
2.3.2基岩
、流域范围内主要出露基岩地层为(Ar2Fgn)中太古界阜平群(混合)片麻岩,岩性主要为浅色斜长片麻岩、条带状黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩。
主要分布于山坡中上部、主沟和各支沟沟道两侧及冲沟底部,铁矿开采面等,分布范围较广,节理裂隙发育,岩层倾向10°
-235°
,倾角25°
-72°
,见图2-3、图2-4。
图2-3主沟沟床底部强风化片麻岩图2-4泥石流沟两侧斜坡上强风化片麻岩
2.4地质构造
本区在大地构造上位于中朝准台地的一个相对稳定的Ⅱ级构造单元—山西断隆的东部边缘,属新华夏构造体系。
地处第三隆起带太行山隆起,主结构面呈NNE向。
紫荆关—灵山深断裂从丘陵区通过,山区EW向褶皱较发育、各期褶皱相互叠加,岩脉侵入,构成了错综复杂的褶皱形态。
依据中华人民共和国国家标准GB18306-2001《中国地震动参数区划图》,某县地震动峰值加速度为0.05g,地震动反应谱特征周期分为0.45s,地震烈度设防为6度。
县境内未曾发生原发性地震。
2.5气象水文
2.5.1气象
某县属暖温带半湿润季风大陆性气候。
由于高差悬殊,立体气候明显,四季分明,季节性强,光照充足,降水量偏少,夏暑冬寒,温差较大。
受大气环流分布的制约表现为春暖夏热秋爽冬寒。
年平均气温12.8℃,极端最高气温42.1℃,最低气温-26.5℃。
年最热月份是7月,平均气温26.3℃;
最冷月份是1月,平均气温-8.2℃。
年较差29.5℃。
各月平均气温除最热的7月和最冷的1月外,其余10个月可以7月为轴分为对称的5对近似月。
无霜期平均140-180天。
区内降雨量变化较大,历年多年平均降雨量560.3mm,年最大降雨量1209mm(1996年),降雨量多集中在6-9月份,占全年降雨量80%以上,且长长发生大暴雨,最大日降雨量76mm(1999年)。
2.5.2水文
本区属海河流域子牙河水系,流经本区的河流有:
郭苏河、南甸河、营里河、滹沱河、柳林河、文都河、温塘河等。
其中,滹沱河是本区最大常年性河流,发源于山西省繁峙县,境内流长110km,多年平均流量8.62亿m3,年最大流量为2410m3/s,其余河流均为季节性河流,发源地均为本县。
区内有岗南、黄壁庄两座大型水库;
石板水库、下观水库等6座中小型水库。
岗南、黄壁庄两座大型为石家庄市饮用水源地。
勘查区以深切“U”型谷为主,总体上岸坡较为陡峻,切割深度较大。
主沟纵长2.55km,主沟沟头最高点高程为1292.0m,、居民区处高程为816.0m,相对高差476m,主沟平均纵坡降167.0‰。
其中上游矿渣堆积处以上沟段纵坡陡峻,以下沟段总体上纵坡略缓,且呈现陡缓相间的空间变化特征。
沟谷平面上弯道发育,谷宽总体上上游较窄,下游较宽,且呈现出时宽时窄的变化特点。
、地表径流流量约0.003~0.005m3/s,丰水期流量可达0.004~0.007m3/s,主要接受大气降水和泉水补给,流量受降雨量影响较大,在沟口汇入主河柳林河。
、支沟发育,支沟呈树枝状,分布较为对称,这些支沟通常纵坡较大,大部分支沟无地表径流。
、沟域内没有水库、湖泊等地表水体,因此,泥石流暴发的水源条件主要为暴雨作用下沟谷中产生的短时洪水。
2.6人类工程活动对泥石流的影响
沟道内人类工程活动强度较大,主要为沟域内铁矿的开采,大量矿渣堆积在沟道内及沟道两侧岸坡上,为泥石流的发生提供了大量松散固体物源;
弃渣堆积体主要包括四部分,分别编号W1~W4,其中W1位于主沟上游左岸斜坡上部,W2堆积在主沟及1#、2#、8#支沟交汇处沟床及沟道两侧岸坡上,W3、W4分别位于3#、4#支沟沟头。
此外,植被的破坏加快了斜坡雨水径流速度,减少了雨水的下渗,为泥石流的暴发增加了水源条件。
不合理的人类工程活动是形成潜在泥石流灾害的直接原因。
3泥石流形成条件和基本特征
3.1泥石流的沟域形态特征
3.1.1沟域形态
、沟域形态近似矩形,流域面积达2.2km2,主沟整体长2.85km,主沟宽度5~40m,流域海拔高度1405~816m,相对高差约589m,主沟平均纵坡降167.0%。
、支沟发育,分布较为对称,分别编号为1#~9#支沟(见附图1),大部分支沟纵坡降较大,旱季大多无地表径流,各支沟基本特征统计如表3-1。
表3-1、各主要支沟基本特征统计表
序号
支沟编号
沟长(m)
沟域面积(m2)
相对高差(m)
平均纵坡(‰)
1
1#支沟
755
0.202
202
268
2
2#支沟
484
0.115
150
310
3
3#支沟
128
0.029
36
281
4
4#支沟
179
0.024
42
235
5
5#支沟
195
0.038
58
297
6
6#支沟
183
0.019
66
361
7
7#支沟
965
0.424
210
218
8
8#支沟
558
0.185
212
380
9
9#支沟
613
0.124
245
10
10#支沟
378
0.088
96
254
3.1.2沟域特征
、总体上为深切“U”型谷,局部呈“V”型谷,总体上具有岸坡陡峭,切割深度较大的特点。
主沟纵长2.55km,主沟沟头最高点高程为1292.0m,、村居民区处沟道最低高程816.0m,相对高差476m,主沟平均纵坡降167.0‰。
其中该沟主沟上游(清水区)坡度较大,主沟平均纵坡降298.7‰,沟道宽窄相间,沟道呈“V”和“U”字型,沟道弯曲较多,上部沟道宽度7~20m,下部沟道宽度8~25m;
主沟中部(物源区)沟道较为平缓,主沟平均纵坡降108.7‰,沟道多呈宽“U”字型,宽度达6~40m,W2铁矿弃渣堆积区矿渣已将原沟道完全掩埋,沟道堵塞严重,踏勘期间当地百姓分别沿弃渣堆积体南侧和8#支沟出口处开挖了排水明沟,由于该段多为松散堆积物,可对沟床进行适当清理,调整沟床纵坡,在现排水沟处修建浆砌块石排导槽,用于排泄雨季主沟和1#、2#、8#支沟洪水及少量泥石流,避免对弃渣堆积体进行掏蚀冲刷。
此外,主沟上游W1弃渣堆积体以下段和5#支沟下部沟道宽窄相间,在这些部位为设置拦挡坝等拦挡工程提供了有利条件。
泥石流形成区支沟发育,成树枝状,大部分支沟长度较长,纵坡降较大,地形较为陡峻。
形成区地貌见图3-1~图3-2。
图3-1泥石流形成区(清水区)地貌图3-2泥石流形成区(物源区)地貌
、W2废渣堆积体下部为泥石流流通区,沟床宽度5~30m,平均纵坡降100.5‰,沟床两侧岸坡多处基岩出露,其中紧邻堆积体下部为一基岩卡口,为修建拦挡坝固源稳坡工程提供了有利条件。
同时,流通区沟道宽窄相间的特点为泥石流治理工程设置拦挡坝等拦挡工程提供了有利条件。
流通区、居民区段沟道较为狭窄,居民房屋紧邻沟道修建,可对该段沟道进行适当清理,修建排导工程。
流通区地貌见图3-3:
图3-3泥石流流通区地貌
、主沟和各支沟普遍沟谷狭窄,纵坡陡大,水动力条件良好。
各弃渣堆积体为沟域内的主要固体物源,物源分布较集中,且物源量大,该泥石流沟防治工程重点宜为拦挡固源工程,同时改善现有排水条件,在沟道内物源分布集中区域和临危害对象处可设置排导工程。
主沟沟床纵比降变化情况详见泥石流纵剖面(附图3),泥石流沟域全貌图见图3-4。
危害对象
泥石流流通区
泥石流形成区
图3-4泥石流沟域全貌图
3.2泥石流的危害性及危害对象
经调查访问,、在历史上没有发生过泥石流,主沟及各支沟植被较好,但从2005年至今,由于沟域内铁矿开采,大量植被遭到破坏,大量矿渣堆积在沟道内及岸坡上,导致沟域内松散固体物源量大增,在暴雨条件下发生大规模泥石流灾害的危险性大大增加。
、泥石流危险区范围主要为弃渣堆积体下部沟道内及沿沟道两岸预测最高洪水位和泥位线以下区域,据此确定的泥石流危险区范围详见勘查工作平面布置图(见附图1),泥石流危险区面积为0.066km2。
根据确定的泥石流危险区范围,、泥石流的威胁对象主要为、村居民区,通过对泥石流形成区与流通区的调查,目前泥石流所处发展阶段为发展期,其活动强度变化趋势为趋增势。
由于该泥石流物源量极为丰富,汇水面积较大,如暴发泥石流,大量松散固体物源形成的稀性泥石流极有可能沿沟冲出,对流通区、居民区居民生命财产安全构成威胁,造成严重的经济财产损失,据调查访问,、泥石流威胁居民住户共30户123人,此外,泥石流还威胁沟道内及沟道两岸约50亩农田和大量村道,潜在经济损失500万元。
因此,、泥石流目前危害程度属中型,进行勘查和治理显得必要而紧迫。
危害对象分布见图2-5。
图3-5、泥石流危害对象
3.3泥石流发展历史分析
据调查走访,在2005年之前,、沟内松散固体很少,且植被覆盖率较高,历史上没有发生泥石流,从2005年至今,沟道内及两岸堆积了大量的矿渣,新增大量松散固体物源,雨季已有少量的松散物质冲出,因此,泥石流暴发的危险性增大,一旦遇到暴雨等不利情况,其发生较大规模泥石流的可能性有所增大。
3.4泥石流沟物源类型、分布及物源量估计
、泥石流的物源类型主要分为坡面侵蚀物源、沟床堆积物源、弃渣堆积体物源。
通过踏勘,对物源类型及分布进行了初步调查,对物源量进行了初步估计。
3.4.1坡面侵蚀物源
、除铁矿开采区外,其它区域植被覆盖较好,可提供泥石流活动的面状物源较少。
在铁矿开采区域,植被遭到破坏,斜坡结构变得较为松散,局部地段水土流失可能加剧,如图3-6~3-7所示,因坡面侵蚀出现的水土流失面状物源区面积共约0.03km2,平均厚度约1m,可提供的松散固体物源总量约3×
104m3,按特大暴雨条件下侵蚀厚度0.5m计,其可参与泥石流活动的动储量约1.5×
104m3。
图3-6主沟左岸侵蚀物源图3-7主沟右岸侵蚀物源
3.4.2沟床堆积物源
、沟床堆积的松散固体物源主要分布于弃渣堆积体以下沟段,沟床宽5~15m,平均宽约8m,总长约500m,堆积物平均厚度约1.5m,物源总储量约0.6×
104m3,如图3-8~3-9所示。
图3-8主沟上游沟床堆积物源图3-93#支沟沟床堆积物源
沟床堆积物参与泥石流活动的方式主要为揭底冲刷,由于这些沟段沟床纵坡较缓,通常情况下不会启动。
如遭遇大暴雨,沟床水动力条件将大大提高,可将沟床刨蚀,裹挟沟床堆积物,参与泥石流活动的可能性是较大的,预计这种条件下沟床揭底冲刷深度约1.0m,据此估算沟床揭底冲刷可能参与泥石流活动的松散固体物源量可达约0.4×
104m3左右。
此外,其它沟段也有很少量的沟床堆积物源,对泥石流的发生影响很小,可忽略不计。
3.4.3弃渣堆积物源
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