北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告.docx

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北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告

####市北山泥石流灾害综合治理工程

可行性研究报告

XXXXXXXX

1前言

1.1项目来源

####市北山泥石流位于####市西北侧，呈西南—东北方向延伸，西起邓家庄以西，东至宝觉万寿寺北侧，长度约3.3km。

北山斜坡带地形呈多级台阶状，山体中下部发生多处崩塌、泥石流等地质灾害。

据现场调查,####市北山斜坡带间形成有9处泥石流沟谷，在强降雨的影响下，泥石流发生的可能性很大。

地质灾害隐患直接威胁着该区域居民的生命安全和财产安全，每年汛期都不同程度的存在地质灾害险情，特别是今年的几次强降雨，多次引发山洪泥石流，为当地居民的生命和财产安全带来了危害。

为此####市人民政府对该区地质灾害的防治十分重视，多年来，号召动员干部群众义务投工投劳，开展植树造林和水土保持工作，并多方筹措经费，修建了较为简易的防灾工程，并多次进行加固、提高和维护，在一定程度上减轻了各种地质灾害的危害，但受资金所限，各种地质灾害隐患依然存在。

为了彻底消除安全隐患，改善####市北山的环境条件。

根据甘肃省财政厅、甘肃省国土资源厅“关于组织申报2010年度特大型地质灾害防治中央财政补助经费有关事项的通知”精神，####市国土资源局于2010年9月24日委托XXXXXXXX开展####市北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告工作。

我院于2010年9月25日成立了由4名技术人员组成的专门项目组赴现场进行野外勘查，历时5天，并编制了《####市北山泥石流灾害综合治理工程前期勘查报告》（以下简称勘查报告），完成了治理工程前期的勘查工作。

在勘查报告基础上，进行了泥石流治理方案的设计和比选，编制可行性研究报告和设计图件。

于2010年10月21日提交了《####市北山泥石流灾害综合治理工程可行性研究报告》。

1.2目的与任务

本次工作目的是对####市北山泥石流灾害制定出科学合理的防治方案，保护受威胁的人民群众的生命财产安全。

为地方政府制定防灾减灾决策和灾害治理提供依据。

主要任务有：

1、充分收集和调查泥石流灾害发育类型、规模、历史及现状，查明治理区工程地质条件，查明泥石流灾害的发育特征、危害方式和发展趋势；

2、分析地质灾害发生的可能性和危险性，进行防治工程可行性研究阶段的方案设计和比选，确定科学合理的工程量，并进行投资估算。

2自然环境概况

2.1灾害点位置

####市地处黄河上游，平均海拔1800m，距省会兰州150km，为甘肃省西南部中心城市，是####回族自治州府所在地和全州政治、经济、文化中心，境内有213国道及309省道通过，市区与各乡（镇）都有简易公路相通，交通较为便利，如图2-1所示。

图2－1北山不稳定斜坡带地理位置图

2.2社会经济发展概况

####市是####回族自治州政府所在地和全州政治、经济、文化中心，史称枹罕、河州，素有“茶马互市”、西部“旱码头”和“河湟雄镇”之称，享有“花儿之乡”、“彩陶之乡”和“牡丹之乡”的美誉。

区域总面积88.6km2，辖4个镇41个行政村，6个街道办事处27个社区；总人口25万，其中以回族为主的少数民族占总人口的51.4%；城镇人口占总人口的58.4%。

北山不稳定斜坡带便位于####市区西北侧，坡脚下为居民生活区，人口密集、财产集中，该不稳定斜坡带下居住着2个街道办事处3个社区90%的人口，为人口密集区域。

####市地处黄土高原与青藏高原、中原农区与高原牧区、温带与寒带的过渡地带的中心和枢纽位置，是甘南牧区和中原农区两大经济板块的交址地带，两地的生产、生活方式差异较大，互补性很强。

一方面，牧区需要的生活和生产物资从####市采购或途经运送。

另一方面，牧区生产的牛羊活畜及其副产品，在####市加工、包装、销售或通过####运往各地，加上本市和周边县畜牧产业的良好基础，使####市成为全国最大的畜产品集散地之一。

由于####市地处农区和牧区结合部，交通便利，农畜产品市场资源极为丰富。

非金属矿藏主要为石灰石和红粘土，其特点为杂质少、品位高，储量很大。

近几年，经过大规模的旧城改造、新城区建设和基础设施建设，投资、人居环境都有较大改善，完成了红园广场、中心绿地、新华小区、####市政府统办楼、滨河体育场等一批基础设施的建设，三易黄金水岸、####市实验小学（毛园小学）、经济适用房和廉租房等一批项目也正在如火如荼的开展。

市区内干支道形成网络，完成了红园路拓宽，滨河中路、东路的建设，团结北路、大小西关路、新西路拓通改造等各项目也正在进行。

电力供应充足，市区大电网110kv，联网变电35kv，各种负荷的用电线路遍布城乡，居民生活实现了电炊化。

邮电通讯设施完善配套，信息通讯完全实现了电子网络化。

电子商务、网上购物、连锁直销、大型超市等商业服务业迅速兴起。

污水处理工程和垃圾处理工程已建成使用，大夏河南岸综合治理、工业园区和东城区建设正在进行，城市管理和经营水平日臻完善，城市品位明显提升，城市综合竞争力进一步增强。

21世纪，####市正处在一个重要的历史机遇期：

国家更加重视民族地区发展，为争取项目、争取发展资金创造了有利时机；省州提出大力培育特色优势产业，并制定出台了许多优惠政策和措施，为一步做大做强特色产业带来了良好机遇；“一线两点”发展布局中，州委、州政府把####市放在了全州发展的前沿位置，给予了高度重视，为加快发展提供了坚强的动力；康临高速公路的开工建设，加快了融入兰州一小时经济圈的步伐，为扩大对外开放，增进经济往来创造了基础条件。

2.3气象和水文

2.3.1气象

本区的气候属暖温带半湿润气候区，具有山地气候的特点，气候要素随地形高度变化十分明显。

其气候特点光照充足，少雨多风。

据双城气象站资料。

多年平均气温6.8℃，最低气温-18℃，最高气温29.8℃，多年平均相对湿度66%（图1—2），最大月均相对湿度78%（11月），最小相对湿度56%（二月）；最热月为7月，平均气温18.1℃，最冷月为1月，平均气温-7.4℃（图1—3）。

####市降水量分布明显受地形控制，多年平均降水量由西南向东北递减，西南部巴楞山、太子山一带年降水量在800mm以上，中部黄土丘陵一带降水量在600—800mm，双城至折桥，降水量由600mm降至350mm（图1—4）。

本区降水量年际变化显著，年最大降水量763.9mm，最小降水量325mm，相差2倍多。

降水量年内分配不均，多集中于6—8月。

占全年降水量的59%。

####一带为我省暴雨中心之一，降水强度大，日最大降雨量82.1mm，日平均降雨量16.5mm。

小时最大降雨量48.6mm，小时平均降雨量8.1mm，10分钟最大降雨量19.8mm，10分钟平均降雨量5.4mm，是引发地质灾害的主要原因之一。

2.3.2水文

治理区附近河流主要有大夏河及其支流红水河等。

大夏河发源于青海省同仁县，古称漓水，在夏河县境与桑科曲合流为大夏河。

大夏河为本区主要河流，自西南土门关入境，横贯全区，于塔张注入刘家峡水库，境内流程约53km，其中####县境内30km，####市境内23km。

多年平均径流量8.59×108m3。

历年最大流量960m3/s，历年最小流量1.37m3/s。

年均径流量11×108m3，冯家台水文站实测平均流量为34.3m3/s，含沙量3.49kg/m3，输沙量419.2×104t/a。

红水河为大夏河一级支流，发源于####县营滩乡大荒地沟，从蒋家滩入境，经枹罕镇、城郊镇、市区后在毛园村附近汇入大夏河，境内长13.4km。

红水河流域面积85.67km2，平均流量0.096m3/s，平均径流量为0.14×108m3，最大洪水量120m³/s，含沙量2.06kg/m3。

2.4地质环境背景

2.4.1地形地貌

####市处于陇西黄土高原和青藏高原的过渡地带。

总的地势是西南高，东北低。

最高处为南部太子山，海拔4162m；中北部为低缓的丘陵地带，海拔2200—2700m，相对高差400—500m。

根据地貌的成因类型及形态特征，本区地貌可划分为以下两种类型：

剥蚀—侵蚀黄土丘陵：

由黄土梁峁和黄土残塬组成，分布于本区西北部大部分，海拔2000—2500m，地形遭受强烈切割，形成孤立、不连续的黄土峁梁、黄土丘陵等地貌形态。

沟谷平均切割深度400—500m，切割密度1.8—3.6km/km2。

侵蚀—堆积河谷平原：

由河谷平原和黄土掩埋的河谷高阶地组成。

河谷平原主要分布于大夏河一带，沿河谷、沟谷呈条带状展布，包括大夏河Ⅳ级及以下阶地和部分沟谷Ⅳ级以下的沟台地，区内阶地保存完好，阶面平坦宽阔，以Ⅱ、Ⅳ级阶地最为发育，海拔高程一般为1900—2200m。

2.4.2地层岩性

工作区出露的地层主要有：

（一）第四系（Q）

1、黄土（Q3eol）：

广布于北山坡顶，岩性以黄褐色风积黄土为主，稍湿，土质较疏松，垂直节理发育，摇震反应中等，干强度高，韧性中等，无光泽。

层面整体沿现有山体山势呈“披风盖头”状覆盖于第四系冲洪积物及新近系####组之上，层面起伏大。

2、冲洪积物（Q3al+pl）：

分布于北山中下部，直接覆盖于上新统####组之上。

具二元结构，上部为黄土状粉土，夹薄层粉土及中、细砂层，局部含砾石，植物根系发育，具层理，厚度一般10～20m；下部主要由砾卵石组成，灰－青灰色，粒径一般为20－50mm，最大可达300mm，分选、磨圆较好，颗粒形状以次圆状为主，成份主要为砂岩、灰岩和花岗岩等，泥砂充填较少，胶结较差，厚度20～40m。

3、重力堆积物（Q4col）：

主要为滑坡、崩塌及坍塌堆积物。

沿北山坡脚呈带状分布，规模较小，成份以粉土和卵石为主，结构松散。

4、坡洪积物（Q4dl-pl）：

分布于北山的各个支沟内，厚度一般1~2m，局部缓坡处厚度可达4~5m，岩性以粉土和粉质粘土为主，含有圆砾、卵石等。

（二）新近系（N）

新近系####组（N2l）:

主要出露于北山下部及东侧北山中部，岩性以红色泥岩为主，夹砂质泥岩及砂砾岩，略现韵律性，受区域构造运动的影响，岩层产状有一定差异，总体倾角较缓，产状近水平，泥质结构，钙质胶结，表部3-5m为强风化层，岩体较破碎。

2.4.3地质构造

（一）地质构造

本区处于祁吕贺山字型构造和陇西旋卷构造体系的复合部位，属祁吕贺山字型构造体系前缘西翼东南端####－临洮凹断束的一部分（图2－5），是夹于马衔山—太子山之间的广大红层与黄土丘陵地区，实质上是一个以前震旦系变质岩和加里东旋回中期的侵入岩为基底的新生代盆地，盆地内主要为新近系上新统####组与第四系黄土。

区域性的深大断裂构造均在评估区外围，本区断裂构造不发育，次一级褶皱构造也发育较弱，新近系岩层产状较为稳定。

（二）新构造运动及地震

第四纪以来，构造运动在工作区主要表现为老构造运动的复活和大面积的不均匀升降运动。

老构造运动的复活主要表现为石门滩至新发断裂带，隆起的继续抬升，使下部老地层出露，该段河床变窄，河床堆积物薄，两岸形成不对称的基座阶地。

大面积的不均匀升降表现在使区内

级以上阶地及大夏河北部

级阶地也为基座阶地。

而大夏河南岸和黄河西岸的

级阶地则为内叠阶地。

图2－5本区及周边地带构造纲要图

根据甘肃省地震区带划分，本区处于青藏高原东北部地震区的天水－兰州－河西走廊地震带，根据有关资料，本区外围地震活动强烈，历史上曾发生过多次地震，邻区频繁、强烈的地震，每次都能波及到本区。

2008年5月12日，汶川地震时本区震感明显。

根据“中国地震动参数区划图”和“中国地震反映谱特征周期区划图”（GB18306—2001）资料，评估区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计地震动峰值加速度为0.15g，设计地震反应谱特征周期为0.35s。

2.4.4水文地质条件

根据工作区地下水的赋存条件和含水岩组性质，将地下水类型划分为碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水。

（一）碎屑岩类孔隙裂隙水

该类水主要储存于新近系红色砂岩、砂砾岩地层中，并构成层间孔隙裂隙潜水或承压水。

该类水的补给源为大气降水、地表水和阶地松散岩类孔隙裂隙水，迳流缓慢，最终以泉和地下径流的形式向阶地前缘和大夏河排泄。

（二）松散岩类孔隙水

该类水主要分布于高阶地卵石层中，在高阶地前缘则以泉水的形式排泄。

高阶地松散岩类孔隙水主要接受大气降水、农田灌溉及西侧南部基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水的补给，由高处向低处径流，以开采或潜流的形式向外排泄。

2.5人类经济工程活动

近十几年以来，城市建设向####北山的延伸引起一系列地质灾害问题，大多与人类经济工程活动密切相关。

具体表现为：

（1）由于修建居民生活区，对原始斜坡的开挖和堆填，改变原始坡角和坡高，并且破坏植被，造成水土流失，边坡失稳崩落，甚至发生滑坡，同时在泥石流下游及沟口地带修建建筑物，堵塞泥石流排泄通道，在上游堆积生活、建筑垃圾，为泥石流提供了丰富的固体松散物源。

（2）坡脚多处修建建筑物，改变了坡体的形态，对坡体的稳定性造成影响。

（3）治理区段城市供、排水系统尚不完善，且设施条件较差，常发生降水肆意泄流的情况，引起湿陷性填土变形，破坏地面的建筑物。

同时由于居民公共意识不强，污水的任意排放也容易造成类似的后果。

3地质灾害概况

3.1灾情评估

####市北山泥石流发育区曾发生过多次崩塌、泥石流等地质灾害，曾多次造成人员伤亡，并造成了财产损失。

仅2010年就发生了两次较大的灾害。

2010年8月10日，####市北山发生泥石流，对北山下居民社区道路产生了破坏。

大量卵石堆积在社区道路，造成部分住户围墙破坏，同时带给当地居民很大精神压力。

2010年9月18日，####市北山发生崩塌，造成坡体前缘数间平房被毁，死亡1人。

综上所述，该泥石流发育带在最近几年，发生过多次崩塌和泥石流灾害，造成的人员伤亡和经济损失也非常巨大。

根据地质灾害灾情与险情（危害程度）分级标准划分，灾情分级为较大级。

####市北山泥石流

####市北山崩塌

3.2险情评估

经调查北山共有9处泥石流沟，自西南至东北沿北山分布，泥石流沟内堆积有松散的崩塌堆积物，遇强降雨时，雨水携带泥沙顺沟道冲出，形成泥石流，近年来每次大雨时总会发生泥石流灾害。

北山泥石流对北山脚下居民及环城北路构成了极大的潜在威胁。

据本次调查并结合收集资料，泥石流沟危害区主要为沟内居民及沟口环城北路，危害方式以淤埋、冲刷为主（表3-1）。

调查区泥石流沟主要危害特征表表3-1

序号

规模

易发性

危害威胁特征

威胁对象

威胁人员（人）

威胁财产（万元）

威胁程度

险情

N1

小型

中易发

居民、公路

340

300

大型

中

N2

小型

中易发

居民

156

220

中型

小

N3

小型

中易发

居民、道路

110

140

中型

小

N4

小型

中易发

居民、道路

160

200

中型

小

N5

小型

低易发

居民、道路

180

220

中型

小

N6

小型

中易发

居民

180

200

中型

小

N7

小型

中易发

居民、公路

180

230

中型

小

N8

小型

中易发

居民、道路

200

250

大型

中

N9

小型

中易发

居民

250

220

大型

中

通过估算，北山泥石流危害、威胁人口1756人，危害、威胁财产约1980万元。

4治理的必要性和迫切性

4.1治理的必要性

####市北山地区是地质灾害高易发区。

其区域内地形西北高东南低，形成高差较大的不稳定斜坡。

地貌类型属侵蚀剥蚀堆积黄土丘陵区。

区域内冲沟发育，沟谷坡降大，并且不稳定斜坡产生较多表层松散物，并且随着人口大量增加，人类活动强度不断增大，这些原因加剧了水土流失和地质灾害的发生。

####北山泥石流已成为直接影响人民安居乐业的重要因素之一。

具不完全统计，该区域在近几年发生过数次小型的泥石流，给当地居民造成巨大的直接经济损。

为确保当地居民生命财产安全，全面预防地质灾害，将地质灾害造成的经济损失降低到最低程度，给当地居民营造一个安全的、环境优美的生活环境，对北山泥石流的综合治理是十分必要的。

4.2治理的迫切性

受多次泥石流灾害的影响，在汛期，每遇大雨或暴雨天气，泥石流和洪水就会涌入当地社区的巷道中，严重影响当地居民的生产生活，生活财产安全无法保障。

针对这一恶劣的地质环境状况，该地区地质灾害引起了相关政府部门的高度重视，积极组织当地居民进行群测群防，筹措资金对修建简易的排洪渠，并对已有的排洪渠进行拓宽及清理淤积的堆积物等预防措施，进行的地质灾害预防工作，虽然取得了较好的防灾效果，但未能解决根本问题，因此，当地居民及地方政府迫切希望对####北山区域进行综合治理，彻底消除地质灾害隐患，还居民一个安全和谐的生产生活环境。

5地质灾害特征与评价

5.1泥石流危害现状

经调查北山共有9处泥石流沟，自西南至东北沿北山分布，泥石流沟内堆积有松散的崩塌堆积物，遇强降雨时，雨水携带泥沙顺沟道冲出，形成泥石流，近年来每次大雨时总会发生泥石流灾害。

2010年8月10日####市持续大雨，北山多处发生泥石流，最大一处为环北10巷沟，泥石流堆积物沿沟道冲到环城北路路边，冲出堆积物约700m3。

北山泥石流对北山脚下居民及环城北路构成了极大的潜在威胁。

据本次调查并结合收集资料，泥石流沟危害区主要为沟内居民及沟口环城北路，危害方式以淤埋、冲刷为主。

表5-1

调查区泥石流沟主要危害特征表表5-1

序号

规模

易发性

危害威胁特征

威胁对象

威胁人员（人）

威胁财产（万元）

威胁程度

险情

N1

小型

中易发

居民、公路

340

200

大型

中

N2

小型

中易发

居民

156

20

中型

小

N3

小型

中易发

居民、道路

110

4

中型

小

N4

小型

中易发

居民、道路

160

100

中型

小

N5

小型

低易发

居民、道路

180

120

中型

小

N6

小型

中易发

居民

180

100

中型

小

N7

小型

中易发

居民、公路

180

130

中型

小

N8

小型

中易发

居民、道路

200

150

大型

中

N9

小型

中易发

居民

250

120

大型

中

通过估算，北山泥石流危害、威胁人口1756人，危害、威胁财产约1980万元。

5.2泥石流发育特征

5.2.1泥石流基本特征

根据泥石流的形成、运移、堆积特征，治理区内N1~N9泥石流沟以流域为周界，受一定的沟谷制约，属沟谷型泥石流，因此可将N1~N9泥石流沟流域划分为形成区、堆积区两部分，各区面积大小及发育特征见表5-2及附图。

N1~N9泥石流沟均为北西至南东向展布。

流域面积均小于0.5km2，主沟长度短，均小于1.0km，沟床平均纵比降104~396‰，松散物质沿程补给长度比均可达80～85％。

区内沟壑密度大，地形高差较大，一般60~80m，产生泥石流的地形地貌条件和水动力条件优越。

各泥石流沟形成区和堆积区明显，而流通区不明显，基本与形成区重叠。

形成区和流通区位于黄土丘陵沟壑地带，松散物质储量丰富；堆积区位于沟口地带，多呈扇形，现状由于人类活动开发利用，堆积区的原始形态大部分被改造，目前泥石流堆积物多堆积于沟口的环北公路，时常阻塞交通。

表5-2N1~N9泥石流沟基本特征一览表

沟名

N1

N2

N3

N4

N5

N6

N7

N8

N9

流域面积（km2）

0.416

0.240

0.072

0.197

0.124

0.124

0.204

0.057

0.107

主沟长（km）

0.91

0.82

0.38

0.76

0.48

0.54

0.46

0.23

0.48

沟床纵坡降（‰）

115

104

242

141

179

183

191

396

223

相对高差（m）

105

85

92

107

86

99

88

91

107

沟床平均坡度

40°

50°

31°

43°

47°

42°

39°

27°

34°

沟谷形态

V型

V型

V型

V型

V型

V型

V型

U型

V型

形

成

区

及

流

通

区

流域面积（km2）

0.385

0.225

0.064

0.188

0.117

0.116

0.194

0.051

0.098

主沟长（km）

0.76

0.65

0.22

0.63

0.38

0.44

0.35

0.15

0.37

沟床纵坡降（‰）

112

103

341

144

203

205

211

493

238

相对高差（m）

85

67

75

91

77

90

74

74

88

沟床平均坡度

43°

53°

34°

47°

51°

46°

43°

29°

37°

沟谷形态

V型

V型

V型

V型

V型

V型

V型

U型

V型

堆

积

区

流域面积（km2）

0.031

0.015

0.008

0.017

0.007

0.008

0.010

0.006

0.009

主沟长（km）

0.15

0.17

0.16

0.13

0.10

0.10

0.11

0.08

0.11

沟床纵坡降（‰）

133

106

106

123

90

90

127

213

173

相对高差（m）

20

18

17

16

9

9

14

17

19

沟床平均坡度

地形较为平坦，坡度小于5°

沟谷形态

无沟谷形态

5.2.2泥石流形成条件分析

泥石流形成需具备3个基本条件：

①沟谷斜坡地带分布有大量的松散堆积物；②沟谷中具有陡峻的谷坡地形和较大的纵坡，有利于松散堆积物与水流汇集，并使之迅速下泻；③沟谷上、中游必须有充沛的急（剧）水源，如暴雨，并因地形陡峻可产生强大的水动力。

（1）地形地貌条件

治理区属黄土丘陵和大夏河Ⅱ级阶地后缘的交会地带，地貌类型为黄土丘陵和山前冲洪积平原，区内沟壑密度较大，沟坡陡峻，沟道纵比降大，沟程较短，极利于降水在短时间内汇集，使坡面水流和支沟洪水迅速获得能量汇集在主沟道中，使主沟道泥石流的规模和峰值快速升级，从而形成大规模泥石流冲出沟外。

沟道破山而出后，在沟口处的开阔河谷地带形成泥石流堆积扇，成为泥石流的渲泻场地，而沟口处密集的民房和人口，使各泥石流沟具备了成灾条件。

（2）松散固体物质补给条件

N1~N9泥石流流域内松散固体物质受地层岩性及先期地貌和气候的控制。

治理区出露的基岩主要为新近系####组砂质泥岩和泥质砂岩，该类岩体属软岩，结构疏松且节理裂隙发育，有利分于地表与地下水的渗入，且泥岩块体遇水易软化崩解。

####组上部广泛覆盖第四系。

因此区内松散固体物质储量较丰富，分布广泛，主要以老泥石流堆积物，崩滑体，洪冲积为主，残坡积物分布范围较广，但堆积极薄。

形成区和流通区以坡面堆积物和崩坡积物为主，沟岸崩滑体发育；堆积区以泥石流堆积物、活垃圾和建筑垃圾为主。

现按照崩塌、坍塌、坡面堆积和沟道生活与建筑垃圾堆积等四类分别论述。

①崩塌

治理区N1~N9泥石流流域内崩塌主要为土质崩塌，主要分布于沟谷中上游，在河（沟）道两侧零星散布，部分地段崩塌体直接堆积于狭窄的沟道内，堵塞沟