平武縣水觀鄉大溝泥石流特征與治理方案

夏華宗

(河北省地礦局國土資源勘查中心，河北石家莊 050081)

1 概述

大溝泥石流位于四川省平武縣水觀鄉平溪村。溝域匯水面積約0．8 km2，溝長約1．7 km，平均縱坡降200‰。“5．12”地震前為低頻泥石流溝，地震時溝道兩岸斜坡遭到嚴重破壞，形成多處滑坡與崩塌，溝道內松散堆積物大量增加，總固體物源約19．93萬m3，其中可移動物源約4．65萬m3，泥石流發生頻率急劇增大，并于2009年7月14日爆發泥石流。泥石流直接威脅溝口房屋、公路以及居民的生命財產。

2 泥石流形成條件分析

2．1 地質環境條件

大溝流域出露地層主要為寒武系邱家河組和第四系松散堆積物。寒武系邱家河組地層巖性以板巖、結晶灰巖為主，節理裂隙較發育，表層風化嚴重。第四系松散堆積物為崩坡積、殘坡積和沖洪積物，以粉質粘土夾碎石為主。

大溝流域處于龍門山構造帶南壩逆斷層的上盤，構造裂隙發育，巖土體破碎。該區地震動峰值加速度為0．20g，地震動反應頻譜周期0．40 s，抗震設防地震基本烈度為8度。

該區域地下水類型主要為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水，主要接受大氣補給，向溝谷排泄，有季節性泉水出露。

2．2 地形地貌及溝道條件

大溝泥石流地處四川省北部中山區，地勢東北高西南低，最高點海拔1 537 m，溝口海拔1 190 m，相對高度367 m，匯水面積約0．8 km2。大溝溝道狹長，溝長約1．7 km，平均縱坡降200‰，兩岸邊坡坡度36°～60°。具備了集水和集物的有利地形。

2．3 物源條件

大溝內松散固體物源豐富，且分布較為集中，主要類型為崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類。大溝發育4處崩塌和3處滑坡，均為地震后新增物源，主要分布于大溝兩岸邊坡，崩滑堆積物總量約16．43萬m3，其中可移動物源約3．85萬m3。溝道堆積物源主要為原溝內松散沖洪積物和2009年的泥石流堆積物，主要分布于流通堆積區，物源總量約2．50萬m3，其中可移動物源約0．50萬m3。“5．12”地震后，斜坡結構為松散，水土流失嚴重，形成兩處坡面侵蝕物源區，固體物源總量約1．00萬m3，其中可移動物源約0．30萬m3。總固體物源約19．93萬m3，其中可移動物源約4．65萬m3。

物源往往要分多次參與泥石流活動。溝床堆積物參與泥石流活動的方式主要為揭底沖刷，在泥石流運動過程中，隨著溝道縱比降和寬度的變化，有的地段發生水沙分離，必然有部分固體物質沿溝道發生堆積，而不會沖出泥石流溝;在暴雨發生時，地表徑流將坡面侵蝕物源沖入主溝道，并攜卷或沖刷溝床堆積物，同時形成的泥石流又對兩側殘坡積物進行沖刷和侵蝕，從而形成泥石流。

2．4 水源條件

該泥石流所在流域，多年平均降水量為807．6 mm，年最大降雨量為1 155．4 mm，降雨主要集中在6月 ～9月，約占全年的70%。大溝流域為一條間歇性溪流溝，洪峰最大流量約9．0 m3/s，匯入溝口的平溪河。大溝流域溝道狹長，坡降大，暴雨時，可以短時間內形成突然性大量來水，溝內水動力強大，沖蝕和攜帶固體物質的能力強，大氣降雨能夠為泥石流形成提供充足水源，易誘發泥石流。

3 泥石流基本特征

3．1 危害及危險性分析

泥石流具有突發性，來勢猛、破壞力大，直接威脅溝口居民、房屋以及公路的生命財產。由于溝口平溪河攜帶能力較小，不能完全將泥石流沖出物攜帶走，當發生泥石流時，可能堵塞平溪河或促使河流改道，造成河水上升淹沒上游區域。2009年7月14日的泥石流，直接沖擊溝口居民及公路，沖出量為0．4萬m3，淤積高度達2 m，沖淤范圍約0．01 km2，沖毀房屋8間，溝內及兩側植被80%遭到不同程度破壞，造成水土流失嚴重。

3．2 泥石流類型

大溝泥石流地震后在暴雨激發下發生過一次，沖出固體物質0．4 萬 m3，固體物質粘性顆粒含量較高，重度在1．7 t/m3～1．8 t/m3。結合現場勘查和綜合分析，為暴雨誘發型—溝谷型—中型—粘性泥石流。大溝泥石流震前為低頻泥石流，震后頻率大大增加。

3．3 泥石流沖淤及堆積特征

形成區以沖為主。由于物源區地形陡峻，徑流強烈，沖刷形成的松散物質很快匯入溝床成為泥石流的物源。具體表現為水土流失、坡面溜滑等。

流通堆積區以淤積為主，局部沖刷。因地形突然變得開闊和溝谷縱坡變緩，泥石流物質便停淤下來形成溝道堆積物，同時局部地段也有一定的沖刷痕跡。2009年發生的泥石流在流通堆積區的平均淤積深度在3 m左右，局部地段達6 m。溝道堆積物又是新的泥石流物源。

泥石流堆積物主要表現為三個特點:1)總體土石比較小，細小顆粒(特別是溝道淺部的)大部分被洪水帶走，而將粗顆粒物質留于溝道內所致;2)不同溝段的顆粒特征存在明顯差異。溝道寬緩處水力條件差，以淤為主，土石比較高;上游段、狹窄處以及縱比降相對較大段，水流較急，以沖刷為主，土石比較低;3)從堆積扇和溝道堆積物現狀來看，新老堆積物界限明顯，新堆積物覆蓋局部老堆積物，且呈后退式發展。

3．4 泥石流易發程度分析與評價

根據泥石流溝域基本特征和參數，按照DT/T 0220-2006泥石流災害防治工程勘查規范附錄G“泥石流溝的數量化綜合評判及易發程度等級標準”，大溝泥石流易發程度評分為109分，判定該泥石流屬易發型泥石流。

3．5 泥石流發展趨勢分析

根據大溝泥石流的特征，主要從溝道發展趨勢、物源儲備及積累速度和生態地質環境變化三方面考慮。

1)泥石流溝道發展趨勢。大溝上游溝道狹窄，中下游震后溝道兩側岸坡不良地質體發育，隨著震后泥石流物質在溝內不斷淤積，近期內大溝中下游將處于不斷淤積抬升的趨勢。

2)泥石流物源儲備和積累速度。震后大溝泥石流的物源較為豐富，在暴雨洪水作用下，溝道內及兩側殘坡積堆積物、不良地質體及其堆積體和溝道堆積物易被攜帶進入泥石流溝道，成為泥石流物源。泥石流的發育和發展還可能在溝道岸坡誘發小型崩滑體(群)，為泥石流的發育提供更多的固體物源。從大溝流域的現有環境條件來看，主溝泥石流物源的積累速度相對較快。

3)泥石流小流域生態與地質環境變化趨勢。“5．12”地震后，大溝內植被覆蓋率下降，植被恢復緩慢，生態環境還非常脆弱，溝內不良地質體發育。隨著泥石流的進一步發育，如不采取合理措施，溝內生態環境和地質環境也將進一步惡化，加劇泥石流的發育。

綜上所述，泥石流有繼續發育和發展的有利條件，若不對其進行及時、有效的綜合治理，泥石流還會繼續發展，且規模和危害還可能將進一步擴大。

4 泥石流防治工程技術方案

4．1 總體治理方案

該泥石流成因為地震后表層結構松散，不良穩定體發育，形成大量的松散物源，在強有力的水力條件激發下形成。大溝為單溝泥石流，下一級河溝為季節性河流，攜帶能力差。綜合考慮，適宜采用攔擋和穩定物源的治理措施，在上游和溝口各設置一道攔擋壩。

4．2 防治技術方案設計

1號重力式攔擋壩的結構設計:壩型為漿砌塊石重力式攔擋壩，攔擋壩的有效高度為8m，壩頂高程為1 308m，基礎埋深2m。壩頂軸線全長 38．23 m，寬 3 m，上游坡面為 1∶0．6，下游面坡1∶0．2，在壩頂偏水流方向設置溢流口，溢流口寬度為12 m，深度2 m。在攔擋壩壩體上設置排水孔，排水孔布設在溢流口壩段中部，設置3排排水孔，孔高0．6 m，寬0．8 m，排水孔之間橫向凈距1．5 m，縱向間距為2 m。

2號重力式攔擋壩的結構設計:壩型為漿砌塊石重力式攔擋壩，攔擋壩的有效高度為5m，壩頂高程為1 240m，基礎埋深2m。壩頂軸線全長28．17m，寬2m，上游坡面為1∶0．6，下游坡面1∶0．2，在壩頂偏水流方向設置溢流口，溢流口寬度為5 m，深度2 m。在攔擋壩壩體上設置排水孔，排水孔布設在溢流口壩段中部，設置2 排排水孔，孔高0．8m，寬0．6 m，排水孔之間橫向凈距1．0m，縱向間距為1．6 m。

副壩的結構設計:防止泥石流過壩后沖刷壩基，此外，在兩道攔擋壩下游水平距離為10 m處各設置一副壩，有效高度1 m，上游坡面為 1∶0．6，下游面坡 1∶0．2，基礎埋深 2 m。

4．3 防治工程方案評價

1號和2號重力式攔擋壩庫容量分別為2．93萬 m3和1．85萬m3，總庫容量4．78萬m3，該設計滿足規范要求。同時穩定溝道堆積物源、回淤以后穩定坡谷，減少物源補給量和延緩補給速度。結合大溝泥石流特征和當地實際情況，采用攔擋壩進行固源技術可靠，治理后可保護溝口威脅對象，該治理工程總費用約140萬元，工程投資小，經濟效益明顯。

5 結語

1)大溝泥石流屬于暴雨誘發型—溝谷型—中型—粘性泥石流，為易發型泥石流。該泥石流物源豐富，主要來源為不良地質體、溝道堆積物和坡面松散物，總固體物源19．93萬m3，可移動物源4．65萬m3。降雨量豐富，溝谷狹長，能夠提供集水集物的有利地形。暴雨時，能在短時間提供突發性來水，為泥石流形成提供了水源條件。

2)治理方案以攔擋為主，設置兩道重力攔擋壩，總庫容量4．78萬m3，將可動物源堵在大溝內，避免了該泥石流的發生，保護人民生命財產安全。該方案技術可靠、經濟合理、易于施工、對環境擾動不大。

［1］王 璨．泥石流的危害及防治［J］．山西建筑，2012，38(7):56-57．