1通过灌溉量控制实现地下水位控制
黑方台地区常年大水漫灌导致黄土层中地下水位持续抬升。在满足农业生产需求的前提下，通过改良传统的大水漫灌模式，尽可能地降低灌溉水补给，从根源上减少地下水的补给量，是实现地下水控制并最终实现风险控制的根本措施。目前农业节水灌溉较为通用的方法为铺设管道进行滴灌、喷灌。先进的滴灌、喷灌技术可节水35%~75%[13]。将台面现有耕地改大水漫灌为滴、喷灌，可大量减少灌溉水的回渗，地下水均衡场在补给量减小的情况下，理论上能够实现黄土层内地下水位的逐渐降低，黄土抗剪强度也因含水量降低而提高，从而提高台塬斜坡的整体稳定性。基于渗流-应力耦合模型，计算了在现有灌溉量和改变灌溉模式后不同灌溉量下未来10年内地下水动力场的演化，以及地下水动力场演化条件下对应的台塬斜坡危险区体积的变化（表1）。表1中，水位变化均值的正值代表地下水位上升，负值代表地下水位下降。黑方台地区现今的灌溉量约为600×104m3/a，保持现有灌溉量，未来10年内地下水均衡场尚未达到稳定，水位上升速度的均值为0.09m/a，危险区体积占台塬总体积的20.34%。当灌溉量调节至500×104m3/a和400×104m3/a时，地下水位仍呈现上升趋势，但上升速度明显降低，均值分别为0.19m/a和0.06m/a，危险区体积也相应地有所降低。当灌溉量调节至350×104m3/a及以下时，地下水位开始下降，台塬危险区体积显著降低。由图1可以看出，随着灌溉量的减少地下水位上升速率降低甚至开始出现水位下降，台塬周边不稳定区域的体积明显降低。年灌溉量350×104方可作为灌溉量调控的一个临界值，维持此值及其以下的年灌溉量，未来10年内能够实现地下水均衡场由正向负的逆转。说明通过灌溉量控制能够实现灌区地下水位的调节，从而提高台塬斜坡的稳定性。
2混合井疏排水的地下水位控制
近年来，黑方台地区已经成为兰州市重要的蔬菜水果种植基地。区内除继续种植传统的小麦、玉米等粮食作物外，还大幅增加了经济作物种植面积，如需水量更大的草莓、蔬菜、果树等，农业灌溉量需求较以前有了很大提高[14]。在这种情况下开展灌溉量的调控，一方面难以满足作物的生长需求，开展耕作模式的调整尚需一定时间；另一方面，灌溉量的减少与地下水位下降间也存在一定的过渡期，难以满足现阶段滑坡灾害风险控制的迫切需要。因此，在开展灌溉量调控的同时，有必要采取有效的疏排水措施实现现阶段的地下水位控制。黑方台特定的地形地貌、地质结构使得灌溉水入渗至相对隔水的粉质粘土层之上受到阻隔，而在黄土层中形成一层潜水含水层，潜水含水层的厚度在很大程度上影响了台塬斜坡的稳定性，而在粉质黏土层之下的砂卵石层中则赋存着一层层间水。根据区内钻孔抽水实验可知，黄土层的渗透系数较差，仅为2.32×10-2m/d，而砂卵石层的渗透系数较大，为11.8m/d，导水和排水性能较好。这些都为混合排水孔的实施提供了良好的条件。在靠近台塬位置合理设计一系列揭穿相对隔水的粉质粘土层的混合孔（图2），利用黄土及砂卵石2个含水层间的天然水头差，将上部黄土层中的地下水通过混合孔直接疏排至下伏砂卵石层，进而在台塬缘边排出斜坡体外，降低与滑坡发生相关的黄土层中的地下水位或滑坡体内部的地下水位，从而实现增加斜坡稳定性及滑坡风险控制的目的。根据区内地层结构及水文地质条件进行混合排水孔设计（图3），疏排水孔深入白垩系砂泥岩顶面微风化带不少于5m，为潜水完整井，混合排水孔群的平面布置宜交错排列，各孔互相影响重叠而达到迅速排水的目的。以焦家村9号滑坡为例，在距离滑坡后缘100m处的塬边垂直于地下水流向布置混合疏排水孔。应用建立的渗流-应力耦合模型，计算不同布井方式下地下水位的变化情况及其对应的台塬斜坡稳定性（表2），从而确定合理的井间距及布井数量。计算结果表明，通过混合孔的实施，能够实现疏排黄土含水层中地下水、降低地下水位的目的。地下水位降幅的多少则取决于布设的混合孔的间距和数量，井间距越小、井孔数量越多，排水效果越好，对应的斜坡稳定性越高（图4）。在实现混合孔有效排水的同时，能够满足经济合理的原则，建议在焦家村9号滑坡后缘选择井间距为40m的布井方案，此时地下水的年降幅为2.8m，对应的斜坡体安全系数为1.16，满足提高斜坡稳定性的目标。
3应用水平向渗滤板的排水措施
除斜坡体内较高的地下水位会导致斜坡失稳外，在斜坡前缘的渗出点处通常也会由于地下水排泄不畅，导致坡脚处渗出面持续升高而产生较大的水力坡度，影响斜坡的整体稳定性。因此，除在斜坡后缘采取竖向混合井疏排水降低斜坡体内地下水位外，还应在坡体前缘采取必要的排水措施，以疏通地下水渗出点处的排泄通道，增大地下水排泄量。而斜坡前缘渗出点处的黄土通常因含水量较高呈现淤泥状，一般的排水方案排水效果欠佳且施工困难。经证实，水平向渗滤板的排水方案是淤泥软土层中一种较好的排水措施[15-16]。水平渗滤板可由具有良好透水性的塑料排水板构成，将其沿斜坡前缘的粉质粘土层顶面布置，同时在粉质粘土层之上铺设砂垫层，在坡脚含水量较大的黄土中形成近水平向的排水通道，实现地下水的疏排，降低地下水位。
4灌溉诱发型滑坡风险控制综合措施
在整个台塬进行灌溉模式调整、灌溉量控制的同时，根据滑坡灾害的孕灾条件、主要诱发因素、滑坡发育特征及成灾模式等，将缘边滑坡区划分为4段，分别为焦家村向西至扶河桥头段、焦家崖头段、焦家崖头以西至方台段及磨石沟段，针对各段特点分段开展滑坡风险控制。焦家村向西至焦家崖头段以黄土滑坡为主，滑坡多沿黄土层与粉质粘土层接触的饱和黄土层剪出，滑坡一旦发生将危及下方公路及塬上的农田。针对这些特点，应综合采取斜坡后缘竖向混合井排水、斜坡前缘水平向渗滤板排水的综合措施。同时，为避免所排地下水对滑坡堆积物的冲刷而引发黄土泥流，还应在坡脚处设置截水盲沟收集和疏导所排地下水。焦家崖头段为高位黄土滑坡，其危及下方公路及库区，除应采取竖向及水平向排水措施外，还应对此区段内坡度较陡、危险性较高的斜坡采取消坡减载措施，提高斜坡稳定性。焦家崖头以西至方台段内以黄土-基岩滑坡为主，滑坡规模大，运动过程复杂，现今稳定性差，特别是区内的党川不稳定斜坡区，近年来的活动性呈现增加的趋势，在此区段内除应进行地下水位控制外，还有必要针对危险性较大的斜坡区段采取必要的工程支护。磨石沟段以黄土滑坡为主，滑坡威胁对象较小，仅为部分农田，可适当采取竖向及水平向疏排地下水的措施。在综合采取以上风险控制措施的基础上，还应适当调整需水量较大的经济作物的种植，同时在台塬100m范围内限制种植及灌溉活动，减少对台塬边坡的扰动。对于采取相关风险控制措施后，台塬下方仍受到滑坡威胁的群众，还应适当采取搬迁避让等措施。
5结论
（1）长期灌溉引起地下水位上升，导致滑坡发生是灌溉诱发型滑坡的基本特征，有效地控制地下水位是实现灌溉诱发型滑坡风险控制的根本措施。通过调整农业结构和灌溉模式实现灌溉量控制，是从地下水的来源上控制水位上升的一项重要措施。此外，还可以采取斜坡后缘混合孔疏排地下水、斜坡前缘的水平向渗滤板等措施疏排地下水，降低地下水位。（2）采用滴灌、喷灌代替传统的大水漫灌，灌溉量控制在350×104m3/a以下，可实现区内地下水均衡场由正向负的逆转。采用混合孔疏排地下水，当井间距为40m时可显著提高斜坡稳定性。（3）综合考虑滑坡灾害的孕灾条件、诱发因素、滑坡发育特征及成灾模式，对黑方台不同区段的滑坡提出了以灌溉量控制为主、辅以竖向混合孔排水和水平排水及其它治理措施的综合滑坡风险控制措施。
作者：孙萍萍 张茂省 董英 朱立峰 毕俊擘 单位：国土资源部黄土地质灾害重点实验室 中国地质调查局西安地质调查中心
