泥石流防治與景觀融合性研究
——以九寨溝縣雙柳地泥石流治理設計為例

袁 廣，趙松江，趙 崢，張曉超

(1.四川省華地建設工程有限責任公司，四川 成都 610081；2.成都水文地質工程地質中心，四川 成都 610081；3.地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室(成都理工大學)，四川 成都 610059；4.扶風縣自然資源局，陜西 寶雞 722200)

1 研究背景

發生在2017年8月8日的九寨溝Ms7.0地震[1-2]誘發了大量地質災害[3-4]，地震導致九寨溝震區產生大量崩塌、滑坡堆積體堆積于流域溝道，這些崩塌、滑坡堆積物極易轉化為泥石流物源[5]。目前震區內的泥石流呈高頻、群發、突發的態勢，導致泥石流成為地震災區嚴重威脅人民生命財產安全的地質災害之一。國內外眾多學者對泥石流物源數量[6-7]、啟動條件[8-9]、成因機理[10]、易發性及危險性[11-14]、運動特征及工程防治[15-16]等的研究較多，也取得了豐碩的研究成果。唐川[17]、Tang等[18]認為強震可誘發大量泥石流松散物源的產生，增加泥石流物源動儲量，且震區降雨誘發形成泥石流的敏感性極高。許強[19]通過分析認為，地震誘發產生數量眾多的泥石流物源，在以后的很多年內，泥石流災害將是影響地震災區重建最大的地災隱患。崔鵬等[20]通過研究發現，地震后相當長的時間內泥石流將處于活躍期，暴發頻率及泥石流規模會有明顯增加。隨著社會的發展，人民對周圍環境舒適性的需求日益提升[21]，而九寨溝震區內有大量泥石流位于景區附近，對于這些區域內的泥石流，不僅需要研究其成因機理及防治方式，也需要充分考慮防治工程與周邊建筑、民族風俗習慣、當地自然景觀等的協調性。目前國內外對泥石流災害防治與景觀融合性的研究較少。

本文以“8.8”九寨溝地震后震區內泥石流防治工程之一——九寨溝縣雙柳地泥石流為研究對象，對震區泥石流的發育特征、防治工程與景觀融合性進行分析，嘗試采用地災防治工程與美化環境有機結合的技術措施，在消除泥石流隱患的同時將防治工程與周邊環境及當地文化進行結合，為九寨溝等景區周邊泥石流災害的防治工作提供參考。

2 研究區泥石流基本特征

雙柳地泥石流位于四川省九寨溝縣漳扎鎮，平面形態呈不規則狀。溝口坐標東經103°52′8.07″，北緯33°17′19.05″，主溝長5.1 km，溝域面積6.5 km2，相對高差1 530 m。由于地層巖性及構造作用，溝域內發育有4條支溝。圖1為九寨溝雙柳地泥石流平面圖。

圖1 九寨溝雙柳地泥石流平面圖

溝域內出露地層主要有三疊系中統雜谷腦組(T2z)、第四系泥石流堆積(Q4sef)、殘坡積(Q4el+dl)、沖洪積(Q4al+pl)、崩坡積(Q4col+dl)等。溝域內的巖體結構較破碎、完整性較差，易于形成松散的泥石流物源。

據調查，雙柳地泥石流曾于2017年10月爆發小規模泥石流災害。目前泥石流威脅對象主要為溝口居民區、學校、醫院、省道S301等基礎設施。雙柳地泥石流位于九寨溝景區外北側，溝口規劃有主題度假公園，為保護溝口居民及設施的安全，需對其進行工程防治，消除安全隱患，并使防治工程融入當地文化景觀。

3 研究區泥石流形成條件

3.1 地形條件

該地區屬深切割構造侵蝕中山地貌，溝道兩岸斜坡臨空條件較好，為崩塌、滑坡等災害的發育及泥石流松散固體物的積累創造了有利條件。

流域內山高坡陡，最高點與最低點高差約1 530 m，溝谷呈V型谷，坡度多在40°以上，表1為主溝與支溝基本特征。“8.8”地震后，溝域內地形產生較大變化，崩塌、滑坡堆積物導致溝道堆積、堵塞嚴重。

表1 九寨溝雙柳地主溝與支溝基本特征

結構松散的土體及節理裂隙發育且多被分割為塊狀的基巖為泥石流物源的主要來源；溝道兩岸陡峻的斜坡為崩塌及滑坡的形成創造了良好的臨空條件；在降雨作用下，高陡的斜坡及溝床為坡表徑流沖蝕坡面及溝道洪流沖蝕溝床堆積物提供了充足的動能；蜿蜒曲折的溝道有利于泥石流溝域內固體物質的堆積。

3.2 降雨條件

雙柳地泥石流的水源主要來源于降雨形成的地表徑流，溝域附近降雨多以大雨或連續陰雨的形式出現。根據研究區的氣象資料，多年的平均降雨量為552.3 mm，最大降雨量為750.2 mm，降雨主要集中于5-9月，約占全年的75%。圖2為九寨溝縣各月平均降雨量，研究區降雨較豐沛，時常發生持續時間久、強度高的降雨，具有引發泥石流的降雨條件。

圖2 九寨溝縣各月平均降雨量

3.3 物源條件

雙柳地泥石流溝域內的松散固體物源較豐富，尤其在“8.8”九寨溝地震后，溝道兩岸的崩塌、滑坡發育。表2為泥石流物源統計表。

表2 九寨溝雙柳地泥石流物源統計表

根據表2物源統計數據，溝域內目前物源總量為44.49×104m3，其中可參與泥石流的松散物源動儲量為5.72×104m3。物源類型有崩滑類物源、溝道堆積物源、坡面侵蝕物源。崩滑類物源主要為地震誘發形成的高位崩塌、滑坡產生的崩、滑堆積物堆積于溝道及溝道兩岸坡腳；溝道堆積物源主要由前期泥石流物質順溝堆積形成；坡面侵蝕物源主要位于主溝與支溝交匯段，由崩滑堆積體及第四系殘坡積堆積層構成，經地表水流沖刷導致坡面形成拉槽，進入溝道。目前溝道內有崩滑類物源8處，溝道堆積物源4處。圖3為崩塌及滑坡堆積物照片。

圖3 九寨溝雙柳地泥石流溝域崩塌及滑坡堆積物

4 防治工程設計

4.1 防治目標

雙柳地泥石流溝口內部建有民族特色的轉經筒等設施，溝口外部堆積扇區規劃有主題度假公園等旅游區，一旦爆發泥石流將造成嚴重危害。溝域內水源為當地飲用水水源一級保護區，溝口河道縱坡緩、水位淺、流速小，經計算，泥石流沖入河道后導致河道堵塞的可能性大。綜合以上各類因素，確定泥石流防治目標為：采用綜合工程治理措施，在溝口攔停泥石流固體物質，將過壩洪流導入溝口河道；防治工程與當地景觀相融合，既有防災作用，又與當地文化及周邊環境相協調。

4.2 設計思路

根據防治目標，由于溝內已有設施及水源保護區的因素，在溝域內無法修建防治工程，結合泥石流“上游啟動、中下游下切攜帶、溝口堆積”為主的活動特征，防治方案思路為：采取“停、排結合”的系統工程防治結合景觀設計。即溝口設置停淤工程，攔停泥石流固體物質，停淤工程下連接排洪工程將過壩洪流及時導入溝口河道，并在停淤及排洪工程中加入景觀設計理念。

通過“停、排結合”的綜合防治設計，泥石流固體物質能夠在溝口進行有效攔停，實現對泥石流沖出物的水石分離，防止大規模泥石流的發生。

4.3 防治工程方案

設計采用“停淤壩+排洪溝”的工程措施結合墻體美化、周邊綠化等景觀設計對泥石流進行治理。停淤壩為主壩體+樁板圍堤形式，停淤壩全長86 m，主壩體長16 m，樁板圍堤長70 m。主壩體下護坦厚1 m，護坦下接排洪溝。

停淤壩左側樁板圍堤旁預留有清淤便道，可根據停淤壩攔停泥石流固體物質方量，每年汛期前及汛期后對壩后攔停的固體物質進行清除。

4.4 工程方案可行性分析

根據《泥石流防治工程設計規范》規定，雙柳地泥石流的防治工程根據50年一遇的降雨強度設計。經計算，雙柳地泥石流50年一遇降雨強度單次固體物質的沖出量約0.65×104m3，防治工程設計停淤壩庫容0.8×104m3。停淤壩主壩體底部為格柵縫隙，格柵縫隙寬度0.4 m，高度2.0 m，縫隙間距1.0 m；格柵縫隙上部為泄水孔，泄水孔高度0.6 m，寬度0.4 m，間距1.0 m，既可實現泥石流沖出物的水石分離，又可有效攔停固體物質。

雙柳地泥石流50年一遇降雨強度的洪峰流量為21.83 m3/s，排洪溝設計過流流量22.00 m3/s，滿足排導過壩洪流的需要。

5 防治工程與景觀融合

由于雙柳地泥石流位于九寨溝景區北側，溝域南側與九寨溝景區荷葉溝為同一分水嶺，且溝口規劃有主題度假公園。因此，該泥石流的防治工程設計充分考慮了治理工程與周邊自然環境及當地民俗文化的有機結合。

治理工程設計考慮到泥石流位置的特殊性及當地的旅游規劃，將治理工程停淤壩設計為圓弧形，圖4(a)為停淤壩設計效果圖。經計算，壩后庫容滿足攔停泥石流固體物質的要求。主壩體設置格柵縫隙及泄水孔，格柵縫隙及泄水孔采用鋼纖維混凝土作為耐磨防沖層。為減少停淤壩工程占地面積、節約材料、增加壩體美觀性，將主壩體兩側設計為樁板圍堤，樁間板進行外掛，可將帶有當地民族文化特色的彩繪等繪制于樁板圍堤墻體上。既可以滿足泥石流的治理目標，又將停淤工程與周邊環境及當地文化相融合。

圖4(b)為排洪溝設計效果圖，排洪溝位于停淤壩護坦下，沿原有溝道進行修建，排洪溝尺寸經計算滿足過壩洪流通過。排洪溝底部每隔5 m設計肋坎工程，既可防止過壩洪流中攜帶的少量塊石對排洪溝底部的沖蝕，又可將溝內流水匯集形成一個個小型瀑布景觀。排洪溝邊墻墻體表層采用滿鋪卵石面裝飾，邊墻上部每隔15 m設計具有當地文化特色的白塔裝飾。排洪溝兩側種植當地景觀樹及草坪進行綠化，邊墻外側設計人行道供游客游覽。

圖4 雙柳地泥石流防治工程停淤壩和排洪溝設計效果圖

6 結 論

(1)地震導致九寨溝縣漳扎鎮雙柳地泥石流溝域內崩塌、滑坡形成的松散固體物源豐富，目前物源總量為44.50×104m3，其中泥石流松散物源動儲量為5.72×104m3，在強降水作用下再次發生泥石流災害的可能性較大。

(2)根據雙柳地泥石流特殊的地理位置及其危害性，結合泥石流的活動特征，防治工程采取“停、排結合”的系統工程防治結合景觀設計，實現對泥石流沖出物的水石分離，防止大規模泥石流的發生，既達到防治泥石流危害的目的，又將防治工程與當地景觀相融合。

(3)通過圓弧形停淤壩、樁板圍堤、排洪溝墻頂及墻體裝飾、底部肋坎設計、綠化等綜合防治工程設計，既可滿足泥石流的治理目標，又能將防治工程與周邊環境及當地文化進行有機結合。

(4)防治工程與景觀設計并非相互獨立，工程結構、形態等作為景觀設計的一部分充分融入當地文化景觀之中，此類泥石流防治工程與景觀融合的方式可為其他景區周邊泥石流的防治提供參考。