宋志,李宗亮,鐵永波

(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都 610082)

瀘定縣五里村泥石流危害特征分析及防治建議

宋志,李宗亮,鐵永波

(中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,成都 610082)

瀘定縣五里村泥石流溝屬于典型的高山峽谷地形,構(gòu)造侵蝕地貌,地形地貌高差懸殊,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖石破碎,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),具備泥石流發(fā)生的條件。對五里村泥石流災(zāi)害的危害特征進(jìn)行了分析,表現(xiàn)為五里村溝下游堆積區(qū),泥石流流向明顯,直沖工棚與居民點的低凹處,更由于過流量小的便橋阻塞,將加大泥石流能量向低凹處轉(zhuǎn)移,一旦暴發(fā)泥石流,易造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。針對泥石流的危害特征,建議擴(kuò)大便橋過流量,低凹處工棚與居民點搬遷至右岸相對較高處,以避免泥石流災(zāi)害。

泥石流;形成條件;危害特征;地形地貌條件;過流量

四川省西南部瀘定縣屬于典型的高山峽谷地形,構(gòu)造侵蝕地貌,為構(gòu)造強(qiáng)烈抬升區(qū),地形地貌高差懸殊,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖石破碎,地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),是地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)區(qū)和易發(fā)區(qū)。近年來,全縣每年均不同程度地發(fā)生泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,例如,2005年“6.30”杵坭鄉(xiāng)群發(fā)性泥石流災(zāi)害,“8.11”磨西河流域群發(fā)性泥石流災(zāi)害,2006年縣城“7.14”泥石流災(zāi)害,特別是進(jìn)入汛期后,沿大渡河河谷及支流地段及國道G318線、省道S211沿線、縣鄉(xiāng)道路廣泛分布滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,具有類型多、規(guī)模大、危害嚴(yán)重等特點。

五里村溝位于瀘定縣大渡河上游左岸,流域內(nèi),崩滑較多,面積廣,侵蝕地貌,高差懸殊,處于強(qiáng)烈抬升區(qū),堆積區(qū)威脅著工礦、國道等對象,具有瀘定縣泥石流溝道的典型特點,研究其災(zāi)害評價與防治建議,為減災(zāi)防災(zāi)提供依據(jù),并為工礦、棄渣等合理布局提供建議。

1 五里村溝泥石流現(xiàn)狀

五里村溝位于瀘橋鎮(zhèn)團(tuán)結(jié)村河壩頭(圖1),地理位置為E:102.222397;N:29.9542007。流域面積為40 km2,溝口高程1390 m,最大標(biāo)高4070 m,高差懸殊,平均主溝縱坡為154‰,植被覆蓋率為66%,溝口為泥石流與沖洪積,中下游出露閃長巖,上游形成區(qū)以混合質(zhì)花崗巖、角礫狀及條帶狀混合巖構(gòu)成,具有較好的匯流條件。據(jù)成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所2006年瀘定縣地質(zhì)災(zāi)害詳查評價結(jié)果[1],該溝為中等易發(fā)程度的潛在大型泥石流溝。

圖1 五里村溝流域特征圖Fig.1 Wulicun valley feature map

通過對當(dāng)?shù)鼐用竦脑L問,五里村溝曾在民國時期(約100 a前)發(fā)生過一次大規(guī)模的泥石流災(zāi)害,淤埋了大量農(nóng)田和民房;1975年,五里村溝再次暴發(fā)大規(guī)模泥石流,泥石流漫流到溝道兩岸的山腳處,造成大范圍淤積,農(nóng)田大部分被淤埋,房屋也遭到嚴(yán)重破壞;2007年,五里村溝又發(fā)生較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害,直徑約1.5 m的白楊樹被泥石流沖斷,這次泥石流主要沿右岸的低凹處沖出,并在公路橋處造成堵塞,泥石流在此處沖到居民區(qū),造成房屋破壞。

2 泥石流形成條件

(1)物源條件

五里村溝流域處于瀘定縣西北部,出露地層較多,巖土類型復(fù)雜,多為巖漿巖分布。通過對溝口附近調(diào)查,物源多為殘坡積層淺層滑坡與河道沖洪堆積物,對全流域進(jìn)行遙感解譯,崩、滑補(bǔ)給仍然為本區(qū)主要泥石流溝的重要補(bǔ)給方式,其通過沿溝松散堆積物的失穩(wěn)而引發(fā)或進(jìn)入泥石流中(圖2),尤其在五里村溝上游,大字口處,水土流失嚴(yán)重,提供了大量物源。五里村溝上游以寬谷地形為主,植被覆蓋率較高,以灌木、新生林為主。由于五里村溝流域面積達(dá)40 km2,水系呈羽狀,物源量平均儲量較小,但總體物源量較多,并且易發(fā)生潰決型泥石流,使能量瞬間釋放,左突右拐,不斷接納河流強(qiáng)烈沖刷形成的崩滑物,最終形成規(guī)模較大的泥石流運動。

圖2 五里村溝松散物源分布圖Fig.2 Wulicun groove loose material distribution

(2)水源條件

瀘定縣地處四川盆地與青藏高原的過渡帶上,受東南、西南季風(fēng)和青藏高原冷空氣雙重影響,氣候垂直差異明顯。瀘定縣境內(nèi)降雨量有明顯的時空差異,一般5月至10月受西南季風(fēng)氣流控制,空氣暖濕,雨量逐漸增多,降雨量占全年的90%以上。其中6、7、8三個月占這一時期的64%以上,稱為濕半年。11月至次年4月受南支西風(fēng)的氣流控制,空氣干冷,雨量稀少,降水量僅占全年10%左右,連續(xù)無雨日達(dá)100 d,稱干半年。據(jù)瀘定縣氣象站資料統(tǒng)計,多年平均相對濕度為65.8%,歷年最大降雨量為72.3 mm/d,多年平均降水量為643.1 mm/a,降水主要集中于每年5～9月份,多為大雨或暴雨,是地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素(圖3)。

圖3 瀘定縣多年月平均降雨量統(tǒng)計圖Fig.3 Luding County fo r many years the average monthly rainfall charts

(3)地形地貌條件

地形地貌對泥石流的發(fā)生發(fā)展主要有兩方面的作用:①通過溝床地勢條件為泥石流提供位能,賦予泥石流一定的侵蝕、搬運和堆積的能量;②溝槽在一定演變階段內(nèi),能夠提供足夠數(shù)量的水體和土石體[2]。

五里村溝地勢東高西低,地形起伏大,山高坡陡,近10條支溝自東向西流域主溝,再由五里村溝匯入大渡河。五里村溝為溪流深切中山峽谷地貌,溝谷下部多呈“V”形峽谷,中上部多呈“U”形寬谷;谷緣到谷底的相對高差大,最高達(dá)1500 m,溝道平均主溝縱坡為154‰,局部縱坡達(dá)到223‰,在易發(fā)評分中,其單因素指標(biāo)判別屬于中等-高易發(fā),這種較高的縱坡比為泥石流運動提供強(qiáng)大的勢能。

3 五里村溝泥石流危害特征分析

五里村溝泥石流為中易發(fā)程度的泥石流溝,在強(qiáng)降雨作用下易發(fā)生泥石流,對其危險特征,主要表現(xiàn)在五里村溝下游堆積區(qū)。根據(jù)調(diào)查情況分析,該溝的危險主要存在以下兩個方面:

(1)五里村溝溝道的自然彎曲特征造成的潛在風(fēng)險。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示,在溝口處,五里村溝主溝流向為260°,而在溝口段約200 m處的下游,溝道流向為210°,溝道在此形成一個自然的大幅轉(zhuǎn)向。而在溝口處泥石流的流向正對著堆積區(qū)右岸地勢相對低凹的區(qū)域,該區(qū)域有居民住宅,也是目前水電站的料場,且在靠近下游的公路邊有臨時工棚,一旦發(fā)生大規(guī)模泥石流,具有直進(jìn)性的泥石流很容易直接沖入料場和工棚區(qū),造成災(zāi)害(圖4)。

圖4 五里村溝溝道轉(zhuǎn)彎處特征圖Fig.4 W ulicun Gou Road,co rner feature map

(2)溝口轉(zhuǎn)彎處的臨時施工便橋的橋涵過流量較低,對泥石流的排泄具有阻擋作用。通過調(diào)查,在溝口轉(zhuǎn)彎處下游約100 m處,有一座新建施工便橋(圖5),但由于該橋橋涵凈空不大,且在橋下游約20 m處做了基礎(chǔ)處理,使得便橋處段溝道縱坡較小,溝道坡度約2°,使得溝道沖積物在橋下沉積。由于該便橋的存在和溝道縱坡變緩,使得便橋橋涵的過流斷面大幅度減小,如果發(fā)生大規(guī)模泥石流,極有可能在此造成堵塞,使泥石流沿右岸低凹處沖出,進(jìn)入料場和工棚區(qū),造成災(zāi)害(圖6)。

圖5 五里村溝便橋與溝道及威脅對象關(guān)系圖Fig.5 Wulicun ditch temporary bridge w ith the channel and the threat of object-relation diagram

圖6 五里村溝新建施工便橋橫剖面圖Fig.6 Wulicun ditch cross-section of the new construction of temporary bridge plan

根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》,查閱四川省水文手冊,選取該區(qū)域1 h、6 h、24 h可能最大降雨量等基本數(shù)據(jù),結(jié)合主溝長度、縱坡等參數(shù),選取1.5的堵塞系數(shù),得出不同頻率下泥石流流量(表1)。五里村溝新建施工便橋橫剖面面積大約為90 m2,不能滿足所計算的20 a一遇102 m3/s的最小過流量,存在著隱患。

表1 不同頻率下五里村溝洪峰流量表Table 1 Effect of different frequencies,peak flow meter ditch W ulicun

鑒于以上兩個主要方面的分析,綜合目前料場和工棚分布區(qū),五里村溝一旦暴發(fā)泥石流,極易造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

4 五里村溝泥石流防治建議及對策

根據(jù)目前五里村溝泥石流的危險性分析和潛在威脅對象特征,結(jié)合對當(dāng)?shù)卮迕竦恼{(diào)訪情況,不管是1975年還是2007年暴發(fā)的大規(guī)模泥石流均對右岸的低凹區(qū)域(現(xiàn)今的民房區(qū)、料場和工棚區(qū))造成災(zāi)害(圖7)。

圖7 五里村溝歷史泥石流危害范圍圖(據(jù)鐵永波等現(xiàn)場訪問繪制)Fig.7 Wulicun Gully range of historical debris flow hazard map(such ason-site visits,according to Tie Yongbo draw ing)

針對五里村溝泥石流發(fā)生的歷史特征及泥石流危險性分析,提出如下防治建議及對策:

(1)監(jiān)測預(yù)警:受搬遷限制等條件的制約,可在居民區(qū)安裝次聲監(jiān)測儀器,避免在發(fā)生泥石流時,造成嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。泥石流次聲警報器可以接收流域源地崩塌物進(jìn)入溝床,泥石流在溝床流動,出山口,進(jìn)入堆積扇和進(jìn)入主河道全過程的次聲信號。因而,能判斷泥石流發(fā)生和流動,主動地確定何時報警。根據(jù)已有資料表明,其警報提前量至少10 min以上,盡可能的避免傷亡。

(2)搬遷避讓:由于右岸地勢相對低凹處,也就是現(xiàn)在有部分居民住宅、料場和工棚區(qū)是五里村溝泥石流最易于淤埋的區(qū)域,是風(fēng)險相對較高的區(qū)域,建議將工棚遷移到溝道左岸(五里村溝的對岸)的泥石流低風(fēng)險區(qū)。

(3)工程措施:建議清挖便橋橋涵下的溝道堆積物,以增大橋涵的過流量,使泥石流能順利排出彎道處,減少泥石流沖入右岸料場和民房區(qū)的風(fēng)險,從而進(jìn)入下游溝道。在溝口右岸修建排導(dǎo)槽,根據(jù)其過流斷面確定其工程高度,能減少物源的侵蝕。

5 結(jié)論

(1)瀘定縣地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),泥石流是重要的災(zāi)種,通過對五里村溝泥石流形成條件分析,得出該溝具備泥石流發(fā)生的三大要素:豐富的物源、強(qiáng)大的水動力、地形陡峭,易發(fā)生泥石流災(zāi)害。

(2)五里村溝下游堆積區(qū),泥石流流向明顯,直沖工棚與居民點的低凹處,更由于過流量小的便橋阻塞,將加大泥石流能量向低凹處轉(zhuǎn)移,一旦暴發(fā)泥石流,易造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

(3)針對五里村溝潛在危險性,建議監(jiān)測預(yù)警、搬遷避讓、工程措施等不同方式,以避免泥石流災(zāi)害。

[1]中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心,四川瀘定縣地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查報告[R].成都:成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,2008.

[2]李宗亮,魏倫武,楊全忠,等.四川瀘定縣冷磧鎮(zhèn)黑溝泥石流發(fā)育特征與危害初探[J].沉積與特提斯地質(zhì),2008,28(4):88-92.

[3]譚炳炎.泥石流活動評估與防治[R].北京:國土資源部地質(zhì)環(huán)境司,2004.

[4]吳積善,田連權(quán),等.泥石流及其綜合治理[M].北京:科學(xué)出版社,1993.

[5]田連權(quán),吳積善,康志成,等.泥石流侵蝕搬運與堆積[M].成都:成都地圖出版社,1993.

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WUL I VILLAGEM UD-ROCK FLOW HARM CHARACTERISTIC ANALYSISAND PREVENTION SUGGESTION,LUD ING COUNTY

SONG Zhi,L IZong-liang,TIE Yong-bo
(Chengdu Institute of Geology and M ineral Resources,Chengdu 610082,China)

The Luding county Wuli Village mud-rock flow would be put a direct impact on the heavy economic loss and the personnel casualty.In view of the mud-rock flow harm characteristic,the paper suggested expanding the temporary bridge, moving the residential area to avoid themud-rock flow disaster and damage caused by potential damage risk.

mud-rock flow;form s the condition;harm characteristic;terrain landfo rm condition;overflow quantity

P694;P642.23

:A

1006-4362(2010)02-0011-04

宋志(1982- ),男,四川省宣漢人,學(xué)士,助理工程師,主要從事地質(zhì)災(zāi)害(泥石流方向)研究。

2009-09-17改回日期:2010-03-09

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“典型泥石流防治關(guān)鍵技術(shù)及示范”(1212010814038)