黃泥溝流域泥石流災害成因分析及對策淺析

李浩浩, 成義娟

(中國人民武裝警察部隊水電第十一支隊,四川成都 610036)

1 黃泥溝泥石流災害及流域內的基本情況

2008年6月30日,牦牛山西側雅礱江一級支流黃泥溝流域發生了泥石流災害,使處于溝口里莊橋上游溝道堆積區內的冕里稀土礦選礦廠區受災。由于流域內居民一般均遠離溝岸及堆積扇區居住,房屋所處地勢較高,未造成人員傷亡。

發生泥石流災害的里莊鄉位于冕寧縣西南,距縣城約60km。黃泥溝位于牦牛山西側,屬雅礱江左岸下游一級支溝,常年流水,呈近東西向展布,里莊鄉場鎮位于黃泥溝溝口左岸,工作區有冕寧——磨房溝縣道以及錦屏水電站對外交通專用公路與外界連接,交通、通訊較為方便。

錦屏電站對外交通專用公路東起冕寧縣漫水灣鎮,西至雅礱江邊的磨房溝,為山嶺重丘區二級公路,公路從牦牛山西側出口進入黃泥溝流域,至大坪子 3號隧道進口端附近出流域,途經流域線路全長 9.05km。

2 流域地理環境及水文地質條件

黃泥溝流域內為高山峽谷地貌,溝谷多呈“V”字型,最高海拔為 3657.20m,最低處黃泥溝溝口為 1352.2m,最大地形高差 2305m。流域總長 16.01km,匯水面積 58.53km2。據調查訪問,黃泥溝屬老泥石流溝,其爆發規模及頻率與流域內降雨關系密切,一般為 7～10年爆發一次(沖出溝口規模的泥石流),溝內歷史上有泥石流堆積。

流域地處青藏高原東側邊緣地帶,屬川西高原氣候區,干濕季節分明,5～10月為流域雨季,余量占全年的 90%～95%,洪水主要由暴雨形成且集中在 7、8兩個月內,多為連續降雨。黃泥溝流域支溝主要分布在右岸,支溝流域面積很小,松散物源少,植被茂盛,無人類工程活動。

區內地下水為基巖裂隙水和松散層孔隙水,主要接受大氣降雨及臨近山體地下水補給,總含水量不豐,以泉點或地下徑流向鄰近溝谷排泄,并通過黃泥溝排向其下游的雅礱江。構造形跡以斷裂為主,主要有哈哈斷層,基本上呈近南北向展布,巖體節理裂隙較發育,以中陡傾裂隙為主。

3 流域內錦屏專用公路棄碴現狀

錦屏電站對外交通專用公路在流域內共有18處棄碴點,現存棄碴總體積約92.43萬 m3,其中 63.7萬 m3棄碴直接堆于黃泥溝及支溝岸坡坡腳。初步測算11處棄碴場約有21880m3棄碴進入了黃泥溝及其支溝溝道內。

流域內棄碴點分布密度較大,大多穩定性較差,易入溝。對于那些堆積于溝道岸坡且未采取攔擋措施或攔擋措施失效的棄碴,如不及時采取有效措施,必將為今后沖溝泥石流的形成提供豐富的松散物源。

4 泥石流成因分析

黃泥溝流域具有暴雨型溝谷泥石流爆發所需的松散物源、水動力以及強降雨等主要條件,同時,人類工程活動的影響對于“6.30”泥石流災害的形成也是一個重要因素。筆者從以下四個方面分析了泥石流形成的條件:

(1)松散物源條件。

調查顯示,黃泥溝常年流水,溝道縱坡降大,岸坡陡立、溝道狹窄,植被茂盛,岸坡多為基巖,穩定性好,溝內固體物源不豐富,滑坡、崩塌、泥石流等一般規模較小,主要物源來自于支溝溝道堆積物及人工筑路棄碴。本流域的三條支溝流域面積占黃泥溝總流域面積的 58.4%,加之上游降水豐沛,能提供豐富的水源,溝道縱坡大,致使溝道常年水流量較大,即使不在雨季也有較大的搬運能力。沿線有小規?；隆⒈浪⒛嗍鞯?12處,堆積物約 12000m3。不穩定物源主要分布在主溝及其上游支溝瓦屋那達溝及大沙溝內,以棄碴及溝道內堆積物為主,其中主溝內不穩定物源占全部不穩定物源總量的64.4%。這些均充分說明了由于棄碴的參與,黃泥溝流域內不穩定松散物源比較豐富。

(2)降雨條件。

該溝歷史上爆發的泥石流均是在暴雨或長時間降雨后形成,根據鄰近同一地區降雨資料:2005～2007年三年最大日降雨分別為 44.1mm、59.7mm以及60.1mm,均大于誘發本次“6.30”泥石流災害的 43mm降雨量,但這三年間并未發生泥石流。同時,從溝道內原有不穩定松散碎屑物質條件和植被狀況分析,一般暴雨僅能形成山洪或者小支溝泥石流,只有在大暴雨或者特大暴雨條件下才能在大支溝或主溝形成泥石流。

由于黃泥溝地處青藏高原東側邊緣地帶,所處地段為迎風坡,降雨垂直變化明顯,降雨強度隨高程增加而遞增。據此推測該時段黃泥溝流域的降雨量和雨強度要比鄰區實測值大許多。據調查,該流域每 7～10年就爆發一次泥石流(基本上與流域概率 10%暴雨頻率相同),且規模一般較小。因此,該溝和該區域激發泥石流形成的暴雨條件是充分的。

(3)水動力條件。

通過野外調查得知,黃泥溝具有典型的匯水物源區、流通區和堆積區,是一條典型的溝谷型泥石流溝。匯水物源區溝段長 9.08km,該區域面積較大,能提供較充足的水源,溝程較短,縱坡較大,不穩定松散物源豐富,斷續分布在溝床兩側,在大氣降雨沖蝕和溝水淘蝕的情況下易產生垮塌,直接進入溝床成為泥石流物源,可沿程不斷對泥石流進行補給。

流通區自浸水溝匯入至下游里莊電站取水口止,溝谷陡窄,一般溝道寬 5～20m左右,地貌上呈現“V”字型,大部分溝段溝床及谷坡基巖裸露、光滑,對泥石流加速作用較顯著。特別是溝道束窄處在泥石流爆發過程中容易發生堵塞,其潰決后泥石流蓄積的能量瞬間釋放產生的陣流為搬運下游溝床內更大粒徑的固體物質創造了條件。

(4)人類工程活動影響。

近年來,由于修建錦屏對外交通專用公路,大量棄碴直接堆于坡下溝岸,一方面直接為泥石流提供了大量的松散固體物源,另外,在強降雨作用下,斜坡上的棄碴因沖刷、坡面泥石流而發生垮塌,更加加重了河道的淤堵,影響了行洪,上游洪水沖刷、掏蝕溝底,終致棄碴堆石壩決口,進而形成次生洪水,下泄的洪水淘蝕下游溝道內沉積物形成泥石流。

稀土選礦洗選廠位于黃泥溝下游泥石流堆積區內,目前該廠占地面積約 46.5畝,南北最大寬73m,東西長約 760m,廠內溝道束窄至 2～7m。

綜上所述,黃泥溝流域地形高差較大,強降雨集中,匯水面積較大,流通區狹窄且縱坡較大,由于公路棄碴提供的松散物源較豐富,有利于泥石流的形成。2008年黃泥溝“6.30”泥石流的形成直接誘因是流域普遍遭遇強降雨,但也與溝內棄碴提供物源及堵溝有關。黃泥溝下游溝道束窄,行洪受阻,最終泥石流在彎道凹岸超高沖進廠區,造成災害。

5 發展趨勢及危害性

(1)發展趨勢預測。

泥石流的發展趨勢與其發育地區的自然環境條件密切相關,目前流域內廣大匯水區域均為無人區,植被覆蓋較好,僅上游支溝溝谷寬緩處有農耕活動,加之對外交通及選礦廠活動,對黃泥溝流域的匯水條件不會產生影響。黃泥溝流域的降雨量、雨強、降雨類型和暴雨頻率等波動不大,因此,誘發泥石流的外動力條件沒有改變,泥石流爆發的基本規律亦不會發生改變。

據調查,溝內流通區有三種情況可能形成堵溝:①在 14號碴場附近溝內倒塌的、橫臥溝道兩岸的 3株粗大樹,易攔擋上游的巨石形成堵溝。②受溝水沖刷淘蝕棄碴坡腳,引起上部堆積體垮塌,形成堵溝。③暴雨誘發斜坡棄碴形成坡面泥石流,進而淤堵溝道。

因此,黃泥溝流域依然存在著形成次生洪水激發的泥石流災害的可能,且由于溝內不穩定物源豐富,在強降雨誘發下仍然存在爆發泥石流的條件。

(2)危險性評價。

由于流域內居民及場鎮普遍遠離溝岸,位置較高,即使發生堵溝,潰決的洪水(泥石流)也不會對居民生命財產安全構成威脅。而選礦廠廠區目前大部分高程低于河床水位,且隨著溝道堆積物的增加河床將繼續抬高,加之該處溝道束窄,在相同的降雨條件下,黃泥溝再次爆發泥石流對廠區的威脅將加大。

6 防治措施建議

本著“以防為主,防治結合,因害設防”的原則,為確保人民生命財產安全,筆者建議采取以下防治與預防措施:

(1)根據相關要求做好廠址評估工作。對廠址的安全性及適宜性進行評估,根據評估結論采取措施,避免再次造成災害。在未作好相關評估及安全防范措施前要加強監測,完善預案,落實防災責任。

(2)加強對溝岸不穩定棄碴的工程處置,避免棄碴入溝。公路建設過程中直接堆積于溝岸坡腳的棄碴是人為泥石流形成的補給來源。要對棄碴場穩定性進行分析評價,對可能入溝的不穩定棄碴采取切實可行的工程處置措施,避免棄碴入溝。

(3)疏通整治溝道。相關單位應組織力量對溝道及時進行清理整治,疏通行洪通道,修筑防災防洪設施。

(4)加強流域內的水土保持,禁止砍伐森林,對公路不穩定邊坡及時進行支護。

(5)加強防災避險知識的普及,提升群眾識災、避災的能力。

[1] 泥石流災害防治工程勘察規范 ,DZ/T-0220-2006[S].

[2] 中科院成都山地災害與環境研究所.山洪泥石流滑坡災害及防治[M].北京:科學出版社,1994.