硬梁包水電站泥石流對溝口建筑物的影響評價

李廷友

（中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，成都 610072）

硬梁包水電站左岸磨子溝是硬梁包水電站施工的重要作業區，該溝溝口擬布置有左岸磨子溝堆渣場、砂石加工系統、混凝土系統等臨時建筑物以及溝口擬建加郡移民安置場地。施工期左岸磨子溝若發生超標暴雨產生的洪流或泥石流可能對溝內堆渣場的掏蝕而形成更大規模的棄渣型泥石流，將直接威脅下游溝口建筑物的安全，因此溝口擬建場地應避開相應規模泥石流影響區或進行有效的防護，對該泥石流溝進行治理，確保工程安全。

圖1 左岸磨子溝流域水系圖

1 磨子溝泥石流基本特征

1.1 流域自然條件

磨子溝位于硬梁包水電站下閘址下游6.3km，大渡河左岸（圖1）。該溝發源于約2 300.00m 高程，長6.46km，總體流向70°～90°，流域匯水面積10.15km2，縱坡降170.28‰（圖2），在高程約1 200.00m 匯入大渡河。

磨子溝上游段溝谷狹窄，兩岸陡峭，呈V字型，溝床寬6～10m，最窄不足5m，溝谷深切，溝床縱坡降較大，一般大于20%。谷底大多基巖裸露，溝床松散堆積物質較少，局部坡腳堆積有少量崩坡積物質。下游段約2km 溝谷較為寬緩，呈U 字型，溝床寬20～30m，部分段最寬可達100m，縱坡降較小，堆積有厚度較大的含孤塊砂卵（碎）礫石。

溝內出露的地層主要是前震旦系的花崗巖、閃長巖；第四系堆積物分布于溝谷中，主要有崩坡積堆積、坡殘積堆積、泥石流堆積和沖洪積堆積。

磨子溝流域內植被發育，植被覆蓋率在溝谷底部低高程陡峻谷坡大于50%，上部谷坡大于70%。

磨子溝枯水季節流量1～1.5m3/s，下游小電站發電引水后溝內流量小于0.5m3/s。

1.2 泥石流特征

1.2.1 溝谷特征

磨子溝各段都有提供少量物源的基本條件，近溝口約2km 段為堆積區，地勢相對平坦開闊。

磨子溝距溝口約2km 以上溝段為主要匯水物源區及流通區，溝谷普遍狹窄，兩岸地形較為陡峭，谷坡山體可見零星崩滑垮塌，溝谷深切，溝床縱坡降較大，谷底大多基巖裸露，溝床內松散堆積物質較少，僅在谷坡山體垮塌段溝床可見較厚堆積。近溝口約2km 段主要為堆積區，該段溝長約2km，總體呈逐漸變寬的帶狀，溝床內大量堆積含孤塊砂卵（碎）礫石；前緣約1.5km 位于老洪積扇中，地勢較為平坦，溝床較為寬闊。

1.2.2 匯水物源區特征

距溝口約2km 以上溝段為全溝的主要匯水物源區，長約4.5km，平均縱坡坡降約200‰。中上游溝谷“V”形為主，谷寬3～7m，谷坡中上部植被茂盛，岸坡總體上穩定性較好；溝底及兩側坡腳分布大量崩坡積和坡洪積物。

匯水物源區崩坡積物沿溝分布較為分散，為含塊碎石土，一般粒徑6～20cm，局部塊石直徑超過2m，堆積體一般厚8～15m。溝床泥石流堆積物粒徑一般在5～20cm，局部見2m 以上的漂石。經現場調查，該溝物質總量約3 987.1萬m3，能為泥石流提供物源的不穩定松散固體物質總量約110.67萬m3。

1.2.3 堆積區特征

近溝口約2km 段為堆積區，同時也提供少量固體物質來源。該段長約2km，呈逐漸變寬的帶狀。前緣約1.5km 位于老洪積扇中，地勢較平坦，溝床較寬闊，溝床縱坡坡降10%～12%，普遍寬60～120m。溝床沿大渡河前緣最寬達1 000m，最窄約60m。其堆積為含孤塊砂卵(碎)礫石，厚70～80m，最厚95.2m。

磨子溝溝口堆積具有泥洪流與石流混合堆積的特征，為溝床淺表含孤塊砂卵（碎）礫石表層，覆蓋有一層厚度不大的砂卵礫石，表層砂卵礫石一般厚0.3～0.5m，局部厚達0.8～1.0m，磨圓度較好。淺表含孤塊砂卵（碎）礫石中孤塊碎石較常見，不規則分布，多呈次棱～次圓狀。溝床兩側漫灘上則含卵礫孤塊石遍布，粒徑30～60cm為主，少量達80～100cm，偶見直徑2m 左右的孤石。前緣溝床位于老洪積扇中，老洪積扇扇前大顆粒塊碎石及含孤塊卵礫石堆積物質豐富，具有多層結構。這種堆積特征顯示在相當長的歷史中該溝曾頻繁暴發洪流及泥石流。溝床兩側為耕地和住戶，居民建筑物均在老的洪積扇堆積體上。1974年一次較大泥石流沖毀少量耕地，損壞少量房屋。

現場測試，溝口堆積物顆粒總體上以砂卵礫石堆積為主，間夾部分塊碎石，粒徑大于200mm 的卵石及塊石所占比重約10%左右，粒徑大于60mm 的礫石、碎石所占比重達38%以上，而粒徑小于2mm 的砂礫所占比重略大于20%。

圖2 左岸磨子溝縱坡坡降變化圖

1.3 泥石流形成條件

1.3.1 地形

流域內地勢陡峻，相對高差達1 200m，溝谷切割較深多呈 “V”型谷，谷坡坡度整體較陡，坡體的松散固體物質易于向溝道內匯聚，同時在該地形條件下坡面水流容易迅速下泄匯集于溝道，為啟動泥砂提供了良好的動力條件，加之溝谷普遍較為狹窄，縱坡坡降較大，坡面徑流時間短、匯流快、溝道水流集中迅速，為泥石流的觸發提供有利條件。

1.3.2 松散固體物質

磨子溝流域出露地層主要為元古代晉寧-澄江期花崗、閃長巖，雖然新鮮巖體堅硬完整，但區域構造背景復雜，區域上位于川滇南北向構造帶北段與北東向龍門山斷褶帶、北西向鮮水河斷褶帶交接復合部位，在大地構造部位上處于揚子準地臺之二級構造單元康滇地軸北段，其西北面與松潘甘孜地槽褶皺系為鄰，東面及東北面分別與四川臺拗和龍門山臺緣斷褶帶相連，其中得妥斷裂西支穿溝而過，且流域內小斷層、韌脆性及脆性破裂帶、次級擠壓帶及節理裂隙較發育，局部巖體均一性和完整性較差。加之溝谷切割較深，谷坡陡峻，坡表巖體普遍卸荷強烈，使得這種構造條件下流域內坡體淺表花崗巖、閃長巖易形成大量潛在不穩定塊體。這些潛在不穩定塊體在外力作用下（如地震或暴雨）易失穩滾（滑）入溝，為泥石流的爆發提供物源。溝岸堆積物、崩塌體、沖洪積物及坡面侵蝕的泥沙、碎石豐富，總量約3 987.1萬m3，能為泥石流提供物源的不穩定松散固體物質量約110.67萬m3。

1.3.3 水源

研究區域泥石流的動力條件是降雨，特別是大雨、暴雨。研究區域地處川西高原氣候區，地形復雜，又受多種氣候系統的影響，形成有獨特的山區性氣候，其降水豐沛，多年平均年降水量642.9mm，且降水集中，5～10月降水量占年降水量的75%～80%，夏季局部暴雨及特大暴雨時有發生，最大日降水量達100mm以上，且多為歷時短，強度大的局地性大暴雨，這種降水條件利于區內泥石流的暴發，區內1974年發生的較大規模泥石流即為特大暴雨所引發。

表1 左岸磨子溝泥石流總量和泥石流固體物質量

1.4 歷史泥石流調查

據當地居民介紹，1974年6月28日早上6 點，該溝暴發了已知最大規模泥石流。泥石流在持續約5小時強降雨（暴雨～特大暴雨）后發生，持續約20分鐘，近溝口洪積扇溝床及漫灘上堆積大量石塊與木柴，該次泥石流未造成人員傷亡，但近溝床局部耕地被毀，一間民房損壞，泥石流后使左岸磨子溝溝口基本形成現今的形態。

2 磨子溝泥石流總量與固體物質量

磨子溝泥石流總量與固體物質量計算成果見表1。計算結果表明，30年、50年一遇的洪水激發泥石流能力較大，能攜帶物源區的大量固體物質而形成中等規模泥石流；100年、200年和500年一遇的洪水則易形成大規模的泥石流。

3 泥石流危險性評價

通過泥石流溝易發程度評價，磨子溝泥石流為輕度易發，危險性指數評價為危險性中等偏小，單溝危險度評價為中等偏小。綜合以上三種評價結果，可以認為：磨子溝為中低頻泥石流溝，輕度易發，潛在危險度中等偏小。

4 泥石流發展趨勢分析

磨子溝流域的降雨量、降雨類型、雨強和暴雨頻率基本不變，因此誘發泥石流的外動力條件沒有改變，泥石流暴發的基本規律不會發生改變。根據訪問和調查，左岸磨子溝僅在1974年暴發了較大規模的泥石流，持續時間超過20分鐘，為中型泥石流。

以前，人們雖然認識到人類活動對泥石流的發生有一定的影響，但并沒有引起足夠的重視，據近些年泥石流發生發展的情況表明：人類活動對自然地質環境施加的影響越來越明顯，甚至成為一些地區泥石流發生的決定性因素。磨子溝流域內的人類活動，主要是修建一些小型電站所造成的對物源區植被的破壞，如砍伐樹木、工程棄渣沿溝隨意堆砌，導致生態環境惡化，水土流失加劇等。綜上所述，在較豐富的松散物源和地形基礎上，泥石流再次暴發仍然有條件。

目前，磨子溝泥石流評價結果顯示該溝為中低頻泥石流溝，輕度易發，潛在危險度中等偏小。在今后水電站的施工期間（尤其是施工堆渣期間），應注意重視監測和預警工作。

5 泥石流對工程區的影響評價

磨子溝泥石流對工程區的危害主要包括七個方面。當磨子溝發生較大規模的泥石流時，因現有溝道斷面有限，泥石流必然會漫出沖溝，在堆積區堆積。根據不同頻率下的泥石流堆積范圍初步預測，施工期若暴發泥石流對各擬建場地及建筑系統的危害評價如下：

1）對引水隧洞4#支洞施工的影響：磨子溝是硬梁包水電站引水隧洞施工的重要作業區，溝內擬布置的4#施工支洞口高出當地溝床約20m，因此在施工期洪水防護設計標準為30年一遇的條件下，若暴發相應規模泥石流對4#施工支硐影響不大。

2）對擬建5#混凝土系統的影響：擬建5#混凝土系統位于磨子溝左岸，高出當地溝床約15m，施工期洪水防護設計標準為30年一遇的條件下，若暴發相應規模泥石流對5#混凝土系統影響不大。建議其盡量避開暴發較大規模泥石流在近溝口的影響區，尤其是要重視施工期若發生局地超強暴雨產生的洪流對該臨時施工作業場地的不利影響。

3）對擬建劉河壩堆渣場、2#砂石加工系統、4#混凝土系統、2#鋼筋加工廠以及現有的S211 省道的影響：擬布置的劉河壩堆渣場、2#砂石加工系統、4#混凝土系統、2#鋼筋加工廠及現有的S211 省道位于左岸磨子溝溝口老堆積扇前緣（沿大渡河河邊），施工期洪水防護設計標準為30年一遇的條件下，若暴發相應規模泥石流對2#砂石加工系統、4#混凝土系統、2#鋼筋加工廠的影響不大。對擬建劉河壩堆渣場、以及現有的S211 省道有直接影響。施工期若暴發較大規模泥石流，對劉河壩堆渣場和現有S211 省道產生較大威脅，因此該堆渣場盡量避開暴發較大規模泥石流在近溝口的影響區，建議對現有S211 省道設置過流涵洞，2#砂石加工系統、4#混凝土系統盡量靠劉河壩堆渣場下游側布置。

4）對擬建臨時存渣場的影響：擬建臨時存渣場均在不同頻率下泥石流影響范圍之內，易在暴發較大規模泥石流或洪流時出現堵塞或沖毀，尤其是要重視施工期若發生局地超強暴雨產生的洪流或泥石流對該存渣場的掏蝕而形成更大規模的棄渣型泥石流將對其下游S211 省道、劉河壩堆渣場等設施危害大，因此該存渣場應避開相應規模泥石流影響區，同時對該渣場進行有效防護。

5）對溝口右側擬建加郡移民安置場地的影響：天然狀態下(磨子溝近溝口段采用裁彎取直的防護)，擬建的溝口右側加郡移民安置場地在100年及以下一遇的泥石流影響范圍外，100年以上一遇的泥石流對溝口擬建加郡移民安置場地臨溝側影響較大，因此該擬建場地應避開相應規模泥石流影響區或進行有效的防護，建議對該泥石流溝進行治理。

6）對擬建施工期2#公路及1#跨溝橋、2-1#公路的影響：施工期臨時2#公路及1#跨溝橋、2-1#公路在施工期洪水防護設計標準為30年一遇的條件下，若暴發相應規模泥石流對其影響不大，易在暴發較大規模泥石流或洪流時出現堵塞或沖毀。

7）對擬建炸藥庫的影響：擬建硬梁包炸藥庫位于磨子溝溝口約3km 的左岸臺地上，高出當地溝床約15m，在施工期洪水防護設計標準為30年一遇的條件下，若暴發相應規模泥石流對炸藥庫影響不大。

6 結束語

通過對硬梁包水電站左岸磨子溝泥石流的基本特征、泥石流危險性、泥石流發展趨勢及泥石流對工程區的影響分析，為解決該泥石流溝治理設計提供了依據。水電建設大多是在高山峽谷地區，施工臨時建筑場地十分有限，難免要利用泥石流溝布置施工臨時建筑物或永久建筑，但應研究泥石流對工程的影響并作出合理的評價，這對于工程建設具有十分重要的意義。

[1]四川省大渡河硬梁包水電站預可行性研究報告[R].2010

[2]四川省甘孜州大渡河硬梁包水電站炸藥庫建設用地地質災害危險性評估報告[R].2010

[3]四川省大渡河硬梁包水電站工程建設用地地質災害危險性評估報告[R].2011

[4]四川省大渡河硬梁包水電站左岸磨子溝泥石流調查研究復核報告[R].2011

[5]四川省大渡河硬梁包水電站左岸磨子溝泥石流防護專題設計報告[R].2011