以禮河電站大水溝流域泥石流災害特征分析

蔡偉，熊朝正

（1.浙江華東建設工程有限公司，杭州 310014；2.成都理工大學 地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，成都 610059）

1 引言

西南地區(qū)是我國規(guī)劃水電基地的重心【1】，大型水利水電工程絕大部分都修建在深山峽谷中，不僅建造規(guī)模大，而且建設費用高。近年來，地質(zhì)災害問題在水利水電建設工程的推進中日趨嚴峻。以雅礱江、岷江、金沙江、大渡河等流域的泥石流活動最為強烈【2】。泥石流災害對水電工程建設及工作人員的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了非常嚴重的威脅。各國學者在泥石流啟動機制及危險性評價等方面做了不懈的探索和研究，并已取得了不少成果【3~5】。

以禮河是金沙江的一條支流，全長122km，共有4 座梯級電站。白鶴灘水電站水庫正常蓄水位825m，水庫蓄水后，將淹沒以禮河四級電站的運輸洞、進風洞、開關站等建筑，必須對其部分設施進行改造或復建。作為必選廠址之一的大水溝為泥石流溝，因此，需要對大水溝泥石流活動特點及工程影響進行調(diào)查分析。

2 流域概況及地質(zhì)環(huán)境

2.1 流域概況

大水溝流域地處云南省會澤縣娜姑鎮(zhèn)境內(nèi)，西部與昆明市東川區(qū)隔江相望，流域面積約190km2，流域內(nèi)水系呈樹枝狀發(fā)育，主溝長約23.76km，溝源處位于娜姑鎮(zhèn)那紅山，高程約2 679.6m，溝口處高程約715m，溝床平均縱比降約82.69‰。

2.2 地質(zhì)環(huán)境條件

大水溝流域位于小江右岸，地勢東高西低，屬高中山侵蝕、剝蝕地貌類型。流域源頭處發(fā)育娜姑和干海子2 個盆地。

大水溝流域范圍內(nèi)，地層除缺失侏羅系、白堊系和三疊系地層外，從震旦系到第四系均有出露。流域內(nèi)大面積分布的二疊系峨眉山組玄武巖，巖石風化強烈，巖體破碎，也易構(gòu)成大水溝泥石流物源。

3 泥石流形成條件

3.1 地形條件

大水溝流域主溝溝床平均縱比降約82.69‰，具有明顯的分段特征。溝源至新合鄉(xiāng)段約155.63‰，溝谷狹窄，兩岸地形較陡，坡度30°～40°，植被較發(fā)育；新合鄉(xiāng)至四級電站調(diào)節(jié)池段，溝谷縱比降較小，約22.27‰，兩岸地形較緩，坡度15°～25°，局部30°～40°；四級電站調(diào)節(jié)池至溝口段，溝谷比降較大，約 127.41‰，兩岸地形陡峻，坡度 30°～50°，局部達 60°～70°。

綜合流域內(nèi)的水系、松散堆積物等，大水溝流域可劃分為4 個區(qū)，即泥石流清水區(qū)、形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。清水區(qū)位于A 區(qū)和B 區(qū)高程約2 000m 以上植被較發(fā)育區(qū)域；形成區(qū)位于B 區(qū)高程約2 000m 以下，及C、D、E、F 區(qū)坡面植被覆蓋較差，松散固體物質(zhì)裸露區(qū)域；自溝底高程約1 000m 以下，兩岸基巖裸露，物源補給量少，為大水溝泥石流流通區(qū)；自溝底高程約800m 以下，大水溝溝谷寬闊，溝底坡度3°～5°，泥石流流經(jīng)此處時，流速變小，大部分泥石流物堆積于此，為大水溝泥石流堆積區(qū)。

3.2 物源條件

大水溝流域松散堆積物分布較廣泛，可能成為大水溝泥石流潛在物源的主要位于B～F 區(qū)的松散堆積物，總方量約28 772×104m3，為兩岸分布的崩塌堆積物（見圖1）和滑坡堆積物（見圖2），總方量約1 186×104m3。另外，大水溝流域內(nèi)出露玄武巖，風化強烈，多呈強風化狀，巖體破碎，易受坡面流沖刷，匯入溝內(nèi)形成泥石流物源。正在修建的S303 省道小江至娜姑段，開挖邊坡，棄渣堆積于鹽水溝兩岸及溝底，也為泥石流形成提供了物源。通過分析可知，大水溝流域泥石流物源豐富。

3.3 降雨條件

降雨量是泥石流爆發(fā)不可或缺的條件。泥石流的爆發(fā)有一臨界雨強值，超過這一雨強值時泥石流容易發(fā)生，低于該雨強泥石流難以發(fā)生。對云南地區(qū)已經(jīng)發(fā)生的泥石流進行統(tǒng)計，24h 臨界雨強紀錄的泥石流溝有17 條，雨強變化在4.5～74.9mm，其中，雨強≥9mm 的有11 條，占總數(shù)的64.7%。根據(jù)會澤縣氣象局娜姑鎮(zhèn)降雨觀測資料，2007 年8 月，日最大降雨極值達到99.0mm，因此，大水溝具備泥石流啟動的臨界雨強條件。

圖1 崩塌堆積體物源

圖2 滑坡堆積體物源

4 泥石流發(fā)展趨勢及工程影響

4.1 現(xiàn)狀泥石流發(fā)展趨勢

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及訪問分析，大水溝溝口無泥石流堆積臺地發(fā)育，歷史上沒有發(fā)生過大規(guī)模的泥石流，每年雨季時，固體物質(zhì)進入堆積區(qū)或隨洪水進入小江，溝道發(fā)生改變，該泥石流溝為處于發(fā)展期的稀性大型低頻泥石流。經(jīng)前述分析，大水溝具備泥石流形成的條件，有發(fā)生大規(guī)模泥石流的可能。但由于在鹽水溝馬脖子處，修建有以禮河四級電站調(diào)節(jié)池，該調(diào)節(jié)池兼有防洪攔砂的作用，會降低大水溝泥石流暴發(fā)的規(guī)模和頻率。

4.2 白鶴灘水電站蓄水后發(fā)展趨勢

泥石流多形成于雨季的6～8 月，根據(jù)白鶴灘水電站水庫運行方式，水庫6 月從死水位765m 附近開始蓄水，蓄至防洪限制水位785m 后，在6～8 月水庫按汛期分期水位控制運行，即在6～7 月水庫水位維持防洪限制水位785m，8 月上旬開始每旬抬高10m 的方式控制蓄水。水位變化會淹沒大水溝泥石流的部分堆積區(qū)或流通區(qū)，部分流通區(qū)會變?yōu)槎逊e區(qū)，但對泥石流的清水區(qū)和形成區(qū)無影響，不會改變大水溝泥石流的規(guī)模和頻率。

4.3 泥石流工程危害分析

大水溝泥石流主要堆積于溝底高程約785m 以下的溝底，堆積坡度3°～5°。廠址區(qū)溝底高程約810m，位于大水溝泥石流流通區(qū)的左岸坡，尾水洞出口高程約822m，泥石流活動對施工期無影響，但不得侵占大水溝的行洪通道。

運行期時，因尾水洞出口高程822m，其下的溝谷斷面面積約623m2，經(jīng)計算大水溝泥石流流速可取1.38m/s，該處高程約822m 以下斷面的泥石流流量為860m3/s，大于大水溝50a和30a 一遇泥石流峰值流量，與大水溝100a 一遇泥石流峰值流量相差不多。說明大水溝若發(fā)生100a 一遇泥石流時，對尾水洞出口會有影響，若發(fā)生50a、30a 一遇泥石流時，對尾水洞出口影響不大。

5 結(jié)語

1）大水溝流域面積約190km2，主溝長約23.76km，溝床平均縱比降約82.69‰；大水溝流域松散堆積物中潛在物源約28 772×104m3，可能滑動的堆積物量約 1 186×104m3；流域最大日降雨量可達99mm。具備發(fā)生泥石流的地形、物源及降雨條件。

2）大水溝泥石流目前是處于發(fā)展期的易發(fā)大型稀性低頻泥石流，在調(diào)節(jié)池的作用下大水溝泥石流爆發(fā)的規(guī)模和頻率會降低。

3）泥石流活動對施工期無影響，在運行期時100a 一遇泥石流會對尾水洞出口產(chǎn)生影響，而50a、30a 一遇泥石流對尾水洞出口影響不大。

4）白鶴灘水電站水庫蓄水后，泥石流對以禮河四級電站復建大水溝側(cè)廠址尾水洞出口影響不大。