小流域地質(zhì)災(zāi)害綜合防治的典型案例
----以汶川縣水磨鎮(zhèn)牛塘溝泥石流為例

鐘　東，余　業(yè)，劉民生，郭志勇，溫清茂，張豐述，任安菊

小流域地質(zhì)災(zāi)害綜合防治的典型案例
----以汶川縣水磨鎮(zhèn)牛塘溝泥石流為例

鐘東，余業(yè)，劉民生，郭志勇，溫清茂，張豐述，任安菊

（四川省地礦局九一五水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，四川眉山620010）

牛塘溝自上世紀(jì)60年代以來(lái)至2011年8月共暴發(fā)了5次不同規(guī)模的泥石流地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)沿溝的村莊造成了一定程度的威脅和危害，特別是“8·20”牛塘溝泥石流，對(duì)沿溝兩岸災(zāi)后重建的村莊及水磨鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)造成了極大的危害，對(duì)水磨鎮(zhèn)中學(xué)師生的生命安全亦構(gòu)成了一定程度的威脅。根據(jù)牛塘溝泥石流的形成條件、成因機(jī)制的分析，提出治理工程措施，通過(guò)工程措施的實(shí)施，保護(hù)了溝域內(nèi)危險(xiǎn)區(qū)人們生命財(cái)產(chǎn)安全，帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)環(huán)境效益和防減災(zāi)效益。

泥石流；成因機(jī)制；工程措施；牛塘溝

牛塘溝位于汶川縣水磨鎮(zhèn)北西側(cè)，由牛塘溝主溝及連三坡溝、山王廟溝等支溝組成，流域總面積23.53km2。溝內(nèi)有水磨鎮(zhèn)的牛塘溝村、大巖洞村、連三坡村、老人村、黃家坪村、鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)和汶川縣水磨中學(xué)。

牛塘溝自上世紀(jì)60年代以來(lái)，分別于1964年7月、1972年8月、1992年7月25日、2011年7月3日、2011年8月20日分別暴發(fā)了5次不同規(guī)模的泥石流地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)沿溝的牛塘溝村、大巖洞村、連三坡村、老人村、黃家坪村等造成了一定程度的威脅和危害，特別是“8.20”牛塘溝泥石流,對(duì)沿溝兩岸災(zāi)后重建的牛塘溝村、大巖洞村、連三坡村及水磨鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)造成了極大的危害。當(dāng)?shù)鼐用癖茈U(xiǎn)及時(shí)未造成人員傷害，但房屋、道路、耕地、供水供電、通訊、有線(xiàn)電視等基礎(chǔ)設(shè)施受災(zāi)嚴(yán)重，初步統(tǒng)計(jì)受災(zāi)群眾131戶(hù)435人，直接導(dǎo)致水磨鎮(zhèn)停電、停水?dāng)?shù)天和一批房屋垮塌和不同程度受損，直接經(jīng)濟(jì)損失估計(jì)2 500萬(wàn)元，對(duì)水磨鎮(zhèn)中學(xué)2 800名師生的生命安全亦構(gòu)成了一定程度的威脅。

表1　牛塘溝泥石流溝溝域特征

1　牛塘溝泥石流形成條件

泥石流的形成有三個(gè)重要條件：①地形條件；②物源條件；③水源條件。牛塘溝溝域內(nèi)山高坡陡適宜匯流；溝內(nèi)發(fā)育有大量的松散物源；水磨鎮(zhèn)位于汶川縣東南部，多年平均降雨量大，具備了泥石流發(fā)生的三個(gè)重要條件。

1.1地形條件

牛塘溝泥石流流域面積共23.53km2，主溝長(zhǎng)度共計(jì)15.96km，主要由牛塘溝、連三坡溝、山王廟溝組成。整個(gè)流域又可分為3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的主要小流域，即牛塘溝（主溝）小流域、連三坡小流域和山王廟小流域。

圖1　牛塘溝泥石流流域

牛塘溝左岸共發(fā)育4條支溝，自上至下依次為小溝、土哨臺(tái)溝、余家塘溝和長(zhǎng)河壩溝；其中余家塘溝和長(zhǎng)河壩溝溝道狹窄，為清水溝道，而小溝和土哨臺(tái)溝則為較為典型的泥石流溝。山王廟溝由下至上主要的支溝有板廠(chǎng)溝、包家溝和花丘坪溝，另外還有一些較小的季節(jié)性無(wú)名小支溝。其中包家溝和花丘坪溝為清水溝道，板廠(chǎng)溝為較為典型的泥石流溝。連三坡溝自上而下共發(fā)育兩條次級(jí)支溝，分別是在主溝上游匯入的姚坪溝與在主溝中游匯入的萬(wàn)家山溝，兩者均為泥石流溝?？傮w來(lái)說(shuō)，牛塘溝泥石流地形總體上陡下緩、上窄下寬、溝岸陡峻、利于匯流、匯水面積大、支溝發(fā)育，為牛塘溝泥石流的暴發(fā)提供了良好的地形地貌條件。

1.2物源條件

塘溝流域內(nèi)的物源類(lèi)型主要包括崩滑堆積物源、溝道堆積物源及坡面侵蝕物源三類(lèi)，崩滑物源主要集中在物源—流通區(qū)的主溝及各條支溝的上游，巖性以含粉質(zhì)粘土塊碎石土和塊碎石土為主，結(jié)構(gòu)松散；溝道物源則遍布于物源—流通區(qū)及堆積區(qū)范圍，巖性以洪積和泥石流堆積的塊碎石土為主，結(jié)構(gòu)松散。物源總儲(chǔ)量為452.599×104m3，總動(dòng)儲(chǔ)量為70.111×104m3。其中：崩滑物源總量24.203×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量7.699×104m3；溝道物源總量357.206×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量60.285×104m3；坡面侵蝕物源總量71.190×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量2.126×104m3（表2）。

1.3降雨條件

據(jù)有關(guān)氣象資料顯示，水磨鎮(zhèn)所在的漩口、三江地區(qū)多年平均降水量為1 333mm，最大年降水量為1 933.5mm，最小年降水量為768.3mm，連續(xù)最大4個(gè)月(6～9月)降水量為912mm，占年降水量的69.2%；月平均最大降雨量246.2mm（7月），平均降雨天數(shù)達(dá)186.3天；極端降雨量則更大。

2011年8月19日20時(shí)至20日8時(shí)，汶川縣漩映地區(qū)普降大暴雨，映秀鎮(zhèn)降雨量達(dá)到170.5mm、水磨鎮(zhèn)達(dá)到157.2mm；可見(jiàn)，牛塘溝流域所在的水磨地區(qū)降雨量是非常豐富的。在牛塘溝中下游實(shí)測(cè)雨后3天的溝水流量在60L/s左右，據(jù)實(shí)測(cè)泥痕計(jì)算“8?20”泥石流時(shí)的過(guò)流量則在80m3/s左右。據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》所附暴雨量等值線(xiàn)圖，水磨地區(qū)的1/6h、1h、6h、24h多年最大暴雨量平均值分別為15mm、30mm、95mm、120mm；在P=2%的頻率下，水磨地區(qū)的1/6h、1h、6h、24h雨強(qiáng)可分別達(dá)到30.3mm、58.5mm、229.9mm、331.2mm。

因此，牛塘溝流域具備良好的誘發(fā)泥石流災(zāi)害的水源條件。

表2　牛塘溝流域物源統(tǒng)計(jì)表

2　牛塘溝泥石流成因機(jī)制

圖2　流域支溝發(fā)育關(guān)系圖

牛塘溝泥石流從1964年—2008年5月12日特大地震期間共發(fā)生過(guò)4次泥石流；對(duì)溝岸產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖刷，加上地震的作用在牛塘溝溝域內(nèi)、溝岸誘發(fā)了大量的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，從而成為泥石流的物源。在“8?20”之前溝內(nèi)堆積了約82.20×104m3，其中可參與泥石流的物源19.33×104m3（據(jù)牛塘溝泥石流勘查報(bào)告，2010年4月）。此次“8?20”降雨量大，牛塘溝流域所在的水磨鎮(zhèn)降雨時(shí)間集中、降雨量大，加上流域匯流面積較大，清水區(qū)平均縱坡降在600‰以上，適宜清水匯流，雨水迅速匯集于溝道內(nèi)，對(duì)溝道產(chǎn)生嚴(yán)重的沖刷和揭底并席卷溝道內(nèi)的松散堆積物（包括堆積于溝道內(nèi)的“7.03”泥石流堆積物），形成了大規(guī)模的泥石流，進(jìn)一步加劇了泥石流災(zāi)害的破壞能力。

牛塘溝泥石流總體上屬于中型高頻暴雨溝谷粘性泥石流。

3　牛塘溝泥石流治理措施

表3　牛塘溝泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1牛搪溝泥石流危害性

通過(guò)對(duì)牛塘溝泥石流各溝道進(jìn)行泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評(píng)分與綜合評(píng)判等級(jí)評(píng)價(jià)、活動(dòng)強(qiáng)度判別、危險(xiǎn)程度判別得出牛塘溝泥石流的各項(xiàng)活動(dòng)特征如表3。

從表3中可以看出，牛塘溝泥石流總體上為易發(fā)的泥石流溝，且活動(dòng)強(qiáng)度為強(qiáng)，危險(xiǎn)程度大，如再次遭到大暴雨的作用，溝域內(nèi)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象增多，局部水土流失加劇，可參與泥石流活動(dòng)的松散固體物源量也大大增加，暴發(fā)泥石流的規(guī)模也將隨之增大，勢(shì)必引發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。這將威脅到流域內(nèi)的牛塘溝村、大巖洞村、連三坡村、老人村、黃家坪村共計(jì)181戶(hù)523人的生命財(cái)產(chǎn)的安全和水磨鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)、水磨中學(xué)在校師生2 800名的安危，及溝域內(nèi)交通、供電、供水、通訊等設(shè)施，潛在經(jīng)濟(jì)損失共計(jì)近8 000萬(wàn)元。

因此，提出牛塘溝泥石流的治理工程方案就顯得尤為必要。

3.2治理工程安全等級(jí)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《泥石流災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，并參考《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201—94）和《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ50—92），結(jié)合牛塘溝泥石流的特點(diǎn)，綜合確定牛塘溝泥石流治理工程的安全等級(jí)為三級(jí)。

針對(duì)牛塘溝泥石流的特點(diǎn)，確定牛塘溝泥石流防治主體工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（表4）。

3.3治理工程方案

牛塘溝泥石流治理工程的設(shè)計(jì)目標(biāo)（基本不讓固體物質(zhì)下泄，妥善保護(hù)沿溝民房、廠(chǎng)校，壽溪湖不淤，與景區(qū)景觀(guān)相結(jié)合），確定治理工程的總體思路是：分溝治理、分段治理、治理工程以“攔、固、護(hù)”相結(jié)合并輔以排洪措施。即在設(shè)計(jì)有效期內(nèi)，分別將各支溝泥石流全部攔擋于支溝內(nèi)，使其不參與主溝泥石流；在主溝內(nèi)采取多種手段進(jìn)行固源、攔擋、防護(hù)和排洪，并于可視段進(jìn)行綠化工程，確保治理工程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1）根據(jù)牛塘溝主溝泥石流的特點(diǎn)，牛塘溝主溝治理工程方案： “4座攔砂壩+5座谷坊壩+2道固床槽+14道潛攔壩+8段防護(hù)堤+3處綠化景觀(guān)”。

表4　牛塘溝泥石流防治主體工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

圖3　牛塘溝泥石流治理工程措施

2）根據(jù)支溝-山王廟溝泥石流的特點(diǎn)，山王廟溝治理工程方案：“1座攔砂壩+5段防護(hù)堤”。

2）根據(jù)支溝-連三坡溝泥石流的特點(diǎn)，連三坡溝治理工程方案：“2座攔砂壩”。

4　結(jié)語(yǔ)

牛塘溝曾于1964年7月至2011年8月年間發(fā)生了5次較大規(guī)模泥石流，總體上屬于中型高頻暴雨溝谷粘性泥石流。通過(guò)牛塘溝泥石流的治理，保護(hù)了溝域危險(xiǎn)區(qū)人們生命財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)當(dāng)?shù)鼗謴?fù)重建和社會(huì)的穩(wěn)定與發(fā)展、民族的團(tuán)結(jié)和人民群眾的安居樂(lè)業(yè)均將起到積極的作用，并結(jié)合采用生物工程等措施，使治理工程與環(huán)境相協(xié)調(diào)，必將帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)環(huán)境效益和防減災(zāi)效益。

[1] 鐘東, 郭志勇等. 格賓石籠在泥石流治理工程中的應(yīng)用—以牛塘溝泥石流治理工程為例[J], 四川地質(zhì)學(xué)報(bào)增刊, 2013.2.

[2] 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局. 泥石流災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)規(guī)范(DZ/T0239—2004)[S]. 2005.

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201—94）[S]. 1995.

[4] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部. 中華人民共和國(guó)水利部.《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ50—92）[S]. 1993.

[5] 張洪林, 等. 四川省汶川縣水磨鎮(zhèn)牛塘溝泥石流勘查報(bào)告[R]. 2010.

[6] 鐘東,任安菊, 等. 四川省汶川縣水磨鎮(zhèn)牛塘溝泥石流補(bǔ)充勘查報(bào)告[R]. 2012.

[7] 鐘東, 郭志勇, 等. 四川省汶川縣水磨鎮(zhèn)牛塘溝泥石流施工圖設(shè)計(jì)報(bào)告[R]. 2012.

ZHONG Dong YU Ye LIU Min-sheng GUO Zhi-yong WEN Qing-mao ZHANG Feng-shu REN An-ju

（No. 915 Hydrogeological and Engineering Geological Team， BGEEMRSP， Meishan， Sichuan 620010）

The Typical C?ases of Small Watershed Comprehensive Preventionand Control of Geological Disasters——By the Example of Mud-Rock Flow in the Niutang Valley

Mud-rock flow happened five times in the Niutang Valley， Shuimo Town， Wenchuan during 1960’s—Aug. 2011. This paper deals with forming conditions， genetic mechanism and control measures of the mud-rock flow which happened in the Neutang Valley on Aug. 20， 2011.

mud-rock flow； genetic mechanism； control measure； Niutang Valley

P642.23

A

1006-0995（2015）03-0427-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.026

2014-07-28

鐘東（1974—），男，四川井研人，水工環(huán)地質(zhì)高級(jí)工程師，主要從事水工環(huán)災(zāi)地質(zhì)的勘查、評(píng)（估）價(jià)、設(shè)計(jì)工作