泥石流往往突然爆发,历时短暂,来势凶猛,具有强大的破坏力。泥石流爆发时,山谷雷鸣,地面震动,浑浊的泥石流靠着陡峻的山势,沿着峡谷深涧,前推后拥,冲出山外。
防治泥石流可以采取以下几项措施(西安科技大学地质与环境学院,2009)。
一、生物措施
采用植树造林、种植草皮及合理耕种等方法,使流域内形成一种多结构的地面保护层,以拦截降水,增加入渗及汇水阻力,保护表土免受侵蚀。当植物群落形成后,不仅能防治泥石流,而且改变了水分和大气循环,对当地农业、林业都有好处。
二、工程措施
(一)防治泥石流发生的措施
1.蓄水、引水工程
包括调洪水库、截水沟和引水渠等。工程建于形成区内,其作用是拦截部分或大部分洪水、削减洪峰,以控制爆发泥石流的水动力条件。同时还可灌溉农田、发电或供生活用水等。大型引水渠应修建稳固而矮小的截流坝作为渠首,避免经过崩塌地段而应在其后缘外侧通过,并防渗漏、溃决和失排。
2.支挡工程
主要有挡土墙、护坡等。在形成区内崩塌、滑坡严重地段,可在坡脚处修建挡墙和护坡,以稳定斜坡。此外,当流域内某地段因山体不稳,树木难以“定居”时,应先辅以建筑物稳定山体,生物措施才能奏效。
(二)拦截泥石流措施
主要为拦挡坝(图3-3)。
图3-3 拦挡坝布置示意图(据西安科技大学地质与环境学院,2009)
H—坝高(m),H=L(I-I0);L—坝与坝的距离(m);I—修建拦坝处沟度纵坡(以小数计);I0—预期淤积后的坡度(以小数计)
拦挡坝基本有两种类型:一种是高坝,它有比较大的库容,能保证发生最大泥石流时全部拦蓄。当坝体逐渐淤满时,予以清除或将坝体加高。此种坝体按水库设计,修建有溢洪道。水利部门在黄土地区修建较多,称为拦泥库。
另一种为低坝,也叫沙坊、谷坊或埝。这种坝体常成群布设。坝体高度较小,泥石流直接从坝面流过。它的作用主要有以下几方面:①拦截泥沙。拦截泥沙的数量往往决定于坝的高度,由于一般坝高较小,因而拦截的数量不多。②控制或提高沟底侵蚀基准面,防止沟道下切,从而稳固两岸的坍塌及减少滑坡移动,减少泥石流中泥沙来源。③改变沟床坡度、宽度,从而改变流动条件,使流向稳定,减轻泥石流的侧向侵蚀。④调节泥沙。切口坝在流量大时有拦蓄作用,而流量小时直接通过,格栅坝有拦蓄大石块而将其泥沙排出,也起到调节泥沙的作用。
拦挡坝的形式:浆砌块石重力坝、干砌块石坝、混凝土拱坝、格栅坝、护面土坝。
为降低拦坝程造价及便于修筑,一般都修建3~5米高的低坝,较高的坝体也以10米以下居多。
(三)泥石流排导措施
包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等,多建在流通区和堆积区。最常见的排导工程是设有导流堤的排导沟(泄洪道)。它们的作用是调整流向,防止漫流,以保护附近居民点、工矿点和交通线路(图3-4)。
(四)储淤工程
包括拦淤库和储淤场。前者设置于流通区,就是修筑拦挡坝,形成泥石流库;后者一般设置于堆积区后缘,工程通常由导流堤、拦淤堤和溢流堰组成。它们的作用是在一定期限内、一定程度上将泥石流固体物质在指定地段停淤,从而削减下泄的固体物质总量及洪峰流量。
三、综合治理
在泥石流防治中,最好采用生物防治和工程措施相结合的办法。这样既可以做到当年见效,又可以在较短时间内防止泥石流的发生,这种方法称为综合治理。
图3-4 泥石流防治工程配置示意图(据西安科技大学地质与环境学院,2009)
1—堤坊;2—导流堤