張家口市橋西區大東溝泥石流災害形成條件及特征分析

趙立峰 趙志明 李增會 蘇建興

摘要：張家口市橋西區大東溝泥石流位于橋西區東窯子鎮東窯子村東部，其溝口為東窯子鎮鎮政府所在地東窯子村。歷史上該泥石流曾多次發生，給當地居民的生產生活造成重大損失，嚴重影響了當地人民群眾的生產生活穩定，制約了該鎮的社會經濟發展。文章通過對大東溝泥石流形成條件、特征、危害進行分析，為必要的災害治理提供依據。

關鍵詞：泥石流災害；形成條件；類型特征；災害治理；地質環境 文獻標識碼：A

中圖分類號：P642 文章編號：1009-2374（2016）17-0140-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.068

1 大東溝泥石流的地質環境

大東溝泥石流地處柴溝堡～宣化盆地東北部低中山區，屬侵蝕構造地貌，其周邊是由大尖山、大樺嶺、人頭山、魚兒山及東太平山等山脈組成的低中山區，區內山地相對高差大，最高峰人頭山海拔高程1612.3m，最低點為清水河河谷谷底。流域內山峰海拔高度均在1000m以上，地形復雜，山勢陡峻，多懸崖峭壁和峽谷發育。陽坡大部分基巖裸露，小型崩塌現象較發育，陰坡松散覆蓋層分布面積較大，植被相對較發育，坡腳堆積厚度較大的松散物，易發生滑塌。

2 大東溝泥石流形成條件

2.1 主溝地形地貌條件

大東溝海拔高程為820～1612.3m（大東溝溝口～人頭山），相對高差790m，泥石流的形成范圍以溝谷流域為邊界，溝道總長度8.8km，平均縱坡坡降50‰，流域面積21.7km2。主溝槽中下游呈“U”形，寬度一般為60～100m；上游呈“V”形，寬度一般為60～100m；溝口地段最大寬度達150m左右。溝谷兩側山坡坡度多在30°～50°之間，山坡陡峻，局部形成懸崖峭壁。較大的地形高差，為泥石流的形成、運動提供了有利條件。受地形制約，其形成區、流通區及堆積區分布較明顯。

2.1.1 形成區地形地貌條件。包括溝槽上游及溝槽兩側山區，地形周邊高、中間低，溝床縱坡較陡，地形有利于松散碎屑物質和水流的匯集，面積約為20.93km2。形成區內發育有多條規模大小不等的支溝，匯水面積大，區內山高坡陡，表層巖體破碎，松散物儲量豐富，崩塌、滑坡、渣堆等不良地質現象較發育，植被的生長環境差、覆蓋度低，水土流失嚴重，是泥石流的固體物源和水動力產生的主要區段。

2.1.2 流通區地形地貌條件。流通堆積區為主溝溝道，面積約0.77km2，主溝上游溝道寬窄相套且溝道彎曲，以沖刷和淤積同時存在。上游區段約2.0km，溝谷兩側山坡較陡，地形整體相對中下游較狹窄，寬度多在30～50m，寬窄相套，溝道彎曲，縱坡比降約61‰～100‰，溝道彎曲和由窄變寬處，有沖洪積物堆積。中下游區段約6.0km，溝谷兩側山坡較緩，地形寬闊，溝道平直，縱坡比降約30‰～60‰，整體以淤積為主，溝道內多耕地。

2.1.3 堆積區地形地貌條件。溝口堆積區為大東溝溝口部位，面積約0.25km2。從現場調查來看，為老沖洪積扇，長約550m，前緣寬約450m，前緣與清水河河道相接，受其擠壓，清水河主流線向西略有偏移。

2.2 支溝地形地貌條件

大東溝溝域地形切割作用強烈，主溝谷兩側發育有30多條規模不等的支溝，支溝多呈“V”型，流域面積在0.068～3.42km2之間，溝長在0.114～3.61km之間，溝床縱坡比降在79‰～351‰之間，峰谷相對高差為102～471m，坡度一般大于30°。流域面積大于1.0km2的支溝有5條，分別是頭道溝、二道溝、三道溝、四道溝及鎮虎溝，均位于主溝槽北側。主溝槽南側最大支溝為舊地邊溝，流域面積為0.888km2，其余支溝規模較小，流域面積多小于0.50km2，這些支溝多呈“V”字型，與主溝谷高角度交匯，與主溝夾角多大于70°。

2.3 物源條件

2.3.1 物源形成。泥石流流域內的松散物源主要為第四系洪積砂碎石、坡洪積含碎石粉土以及黃土狀粉土、粉土，受地形地貌的制約，區內松散物分布面積較小，且極不均勻，各類土體的厚度變化較大；小型崩塌形成碎石堆及人類工程活動形成的棄渣石也是形成泥石流的重要固體物源。

2.3.2 松散物儲量。區內豐富的松散物儲量為泥石流發育形成提供了物源基礎，松散物包括第四系松散沉積物、基巖強風化層和人工棄體。大東溝泥石流流域松散物總量為42.39×104m3，其中動儲量為13.914×104m3。

2.4 水源條件

張家口市橋西區大東溝泥石流地處蒙古高原與華北平原過渡帶，受地域、地形地貌等條件的影響，大氣降雨在時空上分布極不均勻，一般發生在6～9月，其中7～8月降雨量占全年總降水量的70%以上，多以大雨或暴雨的形式出現，并具有籠罩面積小、歷時短、強度大等特點。

泥石流發生與否，與降雨量的大小和強度有著直接的相關關系。大東溝泥石流災害多發生在高強度暴雨日（24小時）或有短時暴雨的情況下，據有關氣象資料，歷次泥石流災害（1958年、1972年、2003年）的降雨量分別為53.7mm、76.3mm和41.6mm，其中日或24小時最大降雨量為100.4mm，小時最大降雨量為47.0mm，10分鐘最大降雨量為24.3mm。另外，泥石流發生與否在一定程度上與前期（20天）降雨量的大小有關系。以最近一次泥石流為例，2003年4月20日～5月12日累計降雨量為42.3mm，5月13日30多分鐘驟降暴雨41.6mm，引發山洪，形成泥石流災害。

綜上所述，大東溝泥石流溝狹長、支溝發育、坡降大、匯水面積大，具備了集水集物的條件；暴雨或是歷時較長的降雨，能在短時間內形成大量突發性來水，為泥石流提供充足的水源；溝內表層松散、物源豐富，在暴雨激發下比較容易啟動，導致大東溝或上游支溝形成泥石流。

3 大東溝泥石流類型劃分及特征

泥石流分類主要的依據是泥石流的水源、物源供給方式、流域特征、物質組成、流體性質和規模等，大東溝泥石流為暴雨誘發大型高頻稀性水石型溝谷泥石流。

3.1 按水源和物源供給方式劃分

其特征：大東溝或是支溝多次爆發泥石流，均在暴雨或是長時間降雨情況下爆發，為暴雨型泥石流。

3.2 按照流域地貌特征劃分

其特征：受地形地貌制約，大東溝形成區、流通區、堆積區分區比較明顯，溝谷發育，溝蝕作用強烈，比降大，物源主要分布在溝槽兩岸和溝床部位，為溝谷型泥石流。

3.3 按泥石流物質組成劃分

其特征：固體物質主要有塊石、砂粒混合組，塊石含量為73.4%～82.7%，泥石流流體平均重度為1.54t/m3，為水石（沙）型泥石流。

3.4 按流體特征劃分

其特征：泥石流漿體含有少量黏性物質，黏度低，為牛頓體；泥石流固液兩相作不等速運動，有股流和散流現象；泥石流的堆積物有一定分選性，平面上呈側堤式條帶狀堆積，沉積物以粗粒物質為主，表面較干凈，無泥漿殘留；漿體重度平均值為1.54t/m3左右，為稀性泥石流。

3.5 按爆發頻率劃分

其特征：1963年、1972年和2003年發生大中型山洪泥石流，在近幾年支溝也曾發生過多次小型泥石流，為高頻泥石流。

3.6 按爆發規模劃分

其特征：2003年規模最大，泥石流一次堆積10余萬方，洪峰流量為108.7m3/s，為大型泥石流。

4 大東溝泥石流危害及其治理措施

大東溝泥石流危害對象主要為處于泥石流流域威脅范圍內的居民、農田、果園和已有的防護堤（壩）、導流渠和清水河等防洪設施。

4.1 危害方式分析

4.1.1 沖刷。泥石流溝谷地段地形坡度大，溝槽狹窄。隨著溝槽不斷被刷深，兩側岸坡坡度加大，臨空面增高，溝槽兩側不穩定巖土體發生崩塌或滑坡而進入溝道，成為堵塞溝槽的堆積體；然后泥石流沖刷堆積體，再次刷深溝槽。

4.1.2 沖擊。泥石流強大的動壓力、石塊的撞擊力是由于流體的容重較大、流速較快并攜帶了一定量的石塊所造成的。泥石流的爬高和彎道超高能力也是由泥石流強大的沖擊力所引起的，在溝槽彎度較大的地段，含砂（石）洪流極易越過溝槽或護堤，從而沖擊農田、林地及其他設施。

4.1.3 淤埋。一旦發生較大規模的泥石流，大量的堆積物不僅淤堵導流渠道、淤埋毀壞大量耕地，還對附近居民的生命財產構成巨大威脅。2003年發生的泥石流不僅在泥石流溝口附近的東窯子村一帶形成大規模淤積，而且在其下游的清水河道內也有大量的泥石流堆積物。

4.2 治理措施

通過工程地質勘察對大東溝泥石流形成條件進行分析，遵循自然災害防治的基本原則，本泥石流治理工程主要采用了以“攔”為主、以“排”為輔的治理方針，并采用“5座攔擋壩+10座谷坊壩+重力式擋墻+排導槽+修繕防護堤”的泥石流防治措施。

大東溝泥石流主要威脅溝口東窯子鎮和崇禮縣的三個村莊頭道邊、二道邊、三道邊3310戶11500人、清水河，如果再次發生泥石流將給人民群眾造成巨大經濟損失，因此進行治理是減災、防災的需要、建設的需要。防治工程建成后，有效保護了人民生命財產、公共設施的安全。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國土資源部.泥石流災害防治工程勘查規范[S].2006.

[2] 《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊（第四版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[3] 建筑邊坡工程技術規范（GB50330-2002）[S].

（責任編輯：秦遜玉）