郭磊
【摘要】左權(quán)縣芹泉鎮(zhèn)西黃漳村位于山西省東部山區(qū),地質(zhì)條件復(fù)雜,建國以來曾發(fā)生過3次泥石流,給該村村民帶來了極大傷害,同時也嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可待續(xù)發(fā)展。本文是在實地調(diào)查和資料分析的基礎(chǔ)上,對左權(quán)縣芹泉鎮(zhèn)西黃漳村泥石流地質(zhì)災(zāi)害成因進(jìn)行探究分析,并提出防治建議和對策。為實施工程治理提供依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】泥石流;成因;對策
西黃漳村位于山西省左權(quán)縣芹泉鎮(zhèn)南約12Km處,距左權(quán)縣城約35Km,地處清漳東源河畔。建國以來曾發(fā)生過3次泥石流,尤其是1996年8月4日西黃漳村西部兩條溝谷同時發(fā)生泥石流,給村莊和耕地造成毀滅性破壞。全村44戶355間房屋被全部沖毀;85戶210間房屋不同程度受損;220戶居民院落進(jìn)水淤泥;900余口人儲備口糧被淹埋;有118人被泥石流沖出村外,其中死亡5人,受傷113人;1100畝耕地被沖毀,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6000余萬元。通過對其成因進(jìn)行探究分析,為實施工程治理提供了技術(shù)依據(jù)。
1. 流域自然環(huán)境
1.1流域位置。西黃漳村西發(fā)育兩條泥石流溝,北部溝名為小江溝,南部溝名為張年溝,均為清漳東源一級支溝,主溝均發(fā)源于西部環(huán)狀走向的基巖分水嶺,由西向東,分別在溝口穿越西黃漳村北部與中部注入清漳東源主河。流域內(nèi)原分布有石臺、張家溝、西黃漳等10個自然村,1996年8月4日發(fā)生泥石流后,兩條流域內(nèi)村莊所有自然村均陸續(xù)搬遷到了西黃漳村,西黃漳即座落在兩溝溝口較開闊的地帶,一面依山,一面臨水。
1.2流域形態(tài)。西黃漳小江溝泥石流溝流域總面積約為8Km2。主溝全長僅3Km,流域內(nèi)共有大小毛溝10余條。整個溝域形態(tài)呈銀杏葉形狀(見圖1)。流域形態(tài)對形成泥石流的暴雨徑流影響較大,銀杏葉形形態(tài)的溝域、分水嶺環(huán)形主溝又較短,極有利于洪水迅速匯集,松散固體物質(zhì)被運移起動,形成泥石流。張年溝泥石流溝流域總面積約為4.5Km2。主溝全長僅2.5Km,流域內(nèi)共有大小毛溝5余條。整個溝域形態(tài)呈桃葉形狀(見圖1)。流域形態(tài)對形成泥石流的暴雨徑流影響較大,桃葉形形態(tài)的溝域、主溝又較短,極有利于洪水迅速匯集,松散固體物質(zhì)被運移起動,形成泥石流。
1.3地形地貌及植被。西黃漳泥石流溝流域區(qū)域地貌類型西部為褶皺斷塊侵蝕中山,東部為清漳東源山間河谷區(qū)。地勢總體特征為西高東低,山高坡陡。小江溝最高點位于西部分水嶺上,海拔高程1458.8m,最低點位于入主河道處,海拔高程872.4m,溝口至主河道約650m,最大相對高差586.4m,主溝縱坡降約70‰;張年溝最高點位于西南部分水嶺上,海拔高程1300.8m,最低點位于入主河道處,海拔高程867.4m,溝口至主河道約600m,最大相對高差433.4m,主溝縱坡降約170‰。兩溝溝坡坡度≥45°的占50%,25~45°的占40%,<25°的占10%。由于邊坡坡度較大,后山區(qū)多為裸巖,植被不發(fā)育,覆蓋率約20%,為泥石流的形成提供了有利條件。
(1)西黃漳泥石流溝流域?qū)倥瘻貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候,四季變化比較明顯,春季干燥多風(fēng),夏季炎熱多雨,秋季涼爽宜人,冬季氣候寒冷。多年平均氣溫為7.4℃,1月份最冷,平均氣溫-8.6℃,七月份最熱,平均21.3℃。多年平均蒸發(fā)量為1589.7mm。多年平均風(fēng)速1.8m/s,一般4月分平均風(fēng)速最大,為2.7m/s;最大凍土深度1.04m。多年平均降水量537.5mm,降水的年際變化大,年最大降水量達(dá)863.4mm(1971年),年最小降水量僅318.0mm(1965年),相差545.4mm。年內(nèi)降水分布極不均勻。降水主要集中在每年夏季(6~8月份),占年降水量的61.4%,冬季降水最少,僅占年均降水量的2.4%,春、秋季節(jié)降水量分別占年均降水量的13.4%、22.8%。降水是地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)或影響因素。
(2)對泥石流有控制作用的主要是溫度和降水量,日溫差大導(dǎo)致流域內(nèi)巖石風(fēng)化崩解加劇,形成較豐富的松散固體物源,暴雨是泥石流形成的主要觸發(fā)因素,從1963、1996年發(fā)生泥石流降雨資料分析,連續(xù)降雨量達(dá)73.4mm(1963年7月6日)即可觸發(fā)中~特大型泥石流發(fā)生。
2. 西黃漳泥石流溝流域地質(zhì)特征
2.1構(gòu)造與地震。
(1)西黃漳兩條泥石流溝流域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育,但新構(gòu)造運動活動強(qiáng)烈,在相對高差大于50m的梁頂可見第四系沖洪積砂卵礫石堆積層,砂礫石磨圓度較差,分選性一般,說明流域區(qū)為強(qiáng)烈抬升區(qū),清漳東源在此深切河谷也說明此點。
(2)左權(quán)位于控震的晉獲斷裂帶內(nèi)。據(jù)記載資料,建國后曾發(fā)生兩次較大地震,即1969年8月10日發(fā)生的3.6級地震,1971年2月1日發(fā)生的4.3級地震。左權(quán)縣地震動峰值加速度為0.05g,對應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。
2.2地層巖性。兩溝域內(nèi)分布廣泛、易于風(fēng)化破碎的較軟巖層對泥石流的固體物質(zhì)來源具有控制作用。西黃漳泥石流溝流域內(nèi)出露地層巖性較為單一,主要以黃土狀土、風(fēng)化較強(qiáng)烈的軟巖及節(jié)理裂隙發(fā)育的硬巖為主,第四系上更新統(tǒng)淺黃色黃土(Q3) 大面積分布于流域中下游緩坡上,大孔隙,垂直節(jié)理發(fā)育,具中等~強(qiáng)濕陷性,厚度5~60m不等,平均厚約30m;溝底堆積有全新統(tǒng)(Q4)沖洪積砂卵礫石、漂石,上游區(qū)山體及溝坡大面積出露長城系中統(tǒng)石英砂巖、頁巖、砂礫巖互層,山頂上出露有寒武系下統(tǒng)紫紅色頁巖、泥灰?guī)r互層,底部為砂巖、砂礫巖。石英砂巖與砂礫巖為硬巖,厚層~巨厚層,垂直卸荷節(jié)理發(fā)育,頁巖、泥灰?guī)r為軟巖,薄層~中厚層,風(fēng)化強(qiáng)烈,易形成凹腔,其上重負(fù)著節(jié)理發(fā)育的巨厚層石英砂巖等,易形成崩塌或危巖,在上游區(qū)山坡上危巖、危石遍布。
2.3松散固體物質(zhì)來源。西黃漳兩條泥石流溝流域松散固體物質(zhì)以自然堆積物為主,巖性為長城系中統(tǒng)石英砂巖、砂礫巖及第四系上更新統(tǒng)黃土狀土、全新統(tǒng)溝底堆積的砂卵礫石等,主要分布于流域中、上游區(qū);人為堆積物主要為中游區(qū)山坡上人工梯田干砌石壩。這些松散固體物質(zhì)主要受流水侵蝕、重力侵蝕作用而形成。流水侵蝕又分為面狀侵蝕和溝壑侵蝕。
(1)面狀侵蝕不僅導(dǎo)致黃土嚴(yán)重流失,而且對石英砂巖、頁巖、砂礫巖坡體、泥灰?guī)r等面蝕也極為強(qiáng)烈,山頂及山脊被侵蝕成渾圓、錐狀、桌狀,山坡陡傾,其上形成無數(shù)流網(wǎng)淺溝;頁巖長期遭受風(fēng)化松軟、破碎,遇中~強(qiáng)降雨被沖刷帶走,易形成凹腔,其上部硬巖易沿垂直卸荷節(jié)理裂隙落下散布于在山坡或溝中,成為松散固體物源,流域內(nèi)基巖出露面積約占流域總面積的1/3,據(jù)調(diào)查1996年8月4日發(fā)生的泥石流,主要為水石流,從山上被搬運至溝中或溝口搗毀房屋的石頭巖性主要為石英砂巖、石英砂巖,其最大粒徑達(dá)2.5m×2m。
(2)面狀侵蝕還有可能導(dǎo)致梯田干砌石壩潰塌。流域內(nèi)梯田干砌石壩一般高1~3m,厚0.3m,均為直立壩,據(jù)調(diào)查1996年8月4日發(fā)生泥石流時,局部梯田壩曾垮塌,但沒有被搬運至溝中成為泥石流的物源。因此若遇強(qiáng)降雨,梯田內(nèi)形成的地表徑流水動力集中,會導(dǎo)致局部梯田壩垮塌,對土地造成破壞,加重水土流失。
(3)溝壑侵蝕主要表現(xiàn)在河溝溝槽縱向下蝕和橫向側(cè)蝕,其作用是將面蝕、或重力侵蝕形成的堆積物和溝底物質(zhì)再次搬運,同時橫向側(cè)蝕又可能誘發(fā)新的重力侵蝕形成滑坡、崩塌。
(4)重力侵蝕表現(xiàn)在流域內(nèi)巖土體主要由于自身重力作用形成的滑坡、崩塌、垮坡等地質(zhì)災(zāi)害,這些地質(zhì)災(zāi)害在流域內(nèi)較為發(fā)育,現(xiàn)代崩塌、滑坡均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。崩塌主要發(fā)生于基巖區(qū),由于地形陡峭,巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,風(fēng)化強(qiáng)烈,巨厚層石英砂巖臨空失重,崩塌時有發(fā)生,或崩塌于溝底,或以危石狀披于較緩坡面。土體滑坡多發(fā)生在溝兩側(cè)邊坡,滑體多以重力侵蝕面滑動,均是泥石流的主要物源之一。
(5)總之,兩條溝流域內(nèi)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,是泥石流主要物源之一。
2.4泥沙沿程補(bǔ)給長度比。一般泥石流運動規(guī)律在空間展布上可分為形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。西黃漳兩條泥石流溝形成區(qū)與流通區(qū)在流域中上游界線較明顯,泥石流物源沿程一直在補(bǔ)給,邊形成邊流通,一般溝底基本為流通區(qū),兩邊坡均為物源形成區(qū)。泥沙沿程補(bǔ)給長度比>60%,在流域下游即溝口至主河道段(約0.6~0.65Km)為泥石流堆積區(qū)。距調(diào)查1996年8月4日發(fā)生泥石流時,在溝口形成了泥石流扇形地,由于受溝口人為建筑物影響,扇形地呈不規(guī)則,長軸方向(東南向)最長達(dá)500m,短軸方向(東北向)最長達(dá)300m。當(dāng)時主河道也發(fā)生了山洪泥石流,洪水退去后,主河道於高約0.5~1m,西黃漳泥石流扇進(jìn)入了主河漫灘區(qū),但未擠壓主河道。
2.5泥石流堵塞程度。
(1)西黃漳兩條泥石流溝上游區(qū)河谷形態(tài)多呈“V”型,基巖崩塌較發(fā)育,堵塞程度一般;中游區(qū)河谷呈深“V”型,溝底狹窄且曲折,土質(zhì)崩塌、滑坡較發(fā)育,溝中堵塞程度較嚴(yán)重;近下游區(qū)河谷呈窄“ U”型,寬度一般10~20m,較通暢,但在較寬溝谷溝底堆積有上次泥石流的堆積物。
(2)小江溝出溝口后溝道從村莊北部穿過,溝道被人工改造,該段至主河道長650m,原為排水明溝,2007年進(jìn)行了改造,修成了寬為10m,長500m的排導(dǎo)槽,兩側(cè)護(hù)堤為漿砌石砌筑,高1.2m,去年一場大雨后於高0.2~0.6m,堵塞程度總體為輕微。
(3)張年溝出溝口后溝道從村莊中心穿過,溝道被人工改造,該段至主河道長600~650m,原為排水明溝,2007年進(jìn)行了改造,前100m為梯形明渠,底寬5~10m,中間村莊中心區(qū)為250m的排導(dǎo)暗槽,斷面4m×2.5m,漿砌石砌筑,現(xiàn)澆蓋板,留有2個檢查口,至村外又改變?yōu)榈讓?m、高2.5m的梯形明渠,長250m,至主河道河床,出口標(biāo)高高出河床不足1m,該段局部地段堆積有生活垃圾,河道排洪能力較低,一旦發(fā)生泥石流,危害極大,對村莊60%的人口的生命和財產(chǎn)又構(gòu)成了新的威脅。
3. 西黃漳泥石流溝易發(fā)程度
根據(jù)前文所述流域內(nèi)反映泥石流活動條件的諸因素,選擇15項代表因素進(jìn)行數(shù)量化評分,判別兩條泥石流溝的易發(fā)程度。若15項因素得分之和≥114分為高易發(fā);得分84~114分之間為中等易發(fā);得分<84分為低易發(fā)。評分見表1,根據(jù)表1:總評分為90、93分,為中等易發(fā)泥石流溝。
4.1據(jù)調(diào)查1956、1963年西黃漳曾發(fā)生過泥石流,當(dāng)時均僅造成土地破壞和大牲畜死亡。1996年7月左權(quán)縣連綿降水達(dá)1個月之久,月降水量達(dá)164.1mm,8月3日晚上大雨下了整整一夜,日降水量達(dá)97.2mm,1小時最大降水量為26.5mm,半小時最大降水量為21.0mm,十分鐘最大降水量為13.7mm,8月4日早晨7點左右,82處坡面型泥石流(俗稱山扒皮)從山坡上直沖下來,短時間內(nèi)匯集成溝谷型泥石流,沖向下游溝口西黃漳村(見圖2照片1、2),由于村中溝道大橋被巨石與樹木堵住,泥石流在村中肆虐橫流,所向披靡。全村44戶355間房屋被全部沖毀;85戶210間房屋不同程度受損;220戶居民院落進(jìn)水淤泥;900余口人儲備口糧被淹埋;有118人被泥石流沖出村外,其中死亡5人,受傷113人;1100畝耕地、300余株大核桃樹被沖毀;7000余株用材林被沖走;3700m防滲渠、6000m沿河大壩、5眼大口井及機(jī)電設(shè)備、電力設(shè)施等嚴(yán)重破壞,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6000余萬元。
4.2由于松散固體物源儲量較豐富,流通區(qū)溝谷狹窄,縱坡降大,堆積區(qū)溝道存在較大隱患,一旦連續(xù)降雨量達(dá)73.4mm (1963年7月6日觸發(fā)泥石流發(fā)生的一次性降水量;1996年8月4日前期7月份持續(xù)降水量達(dá)164.1mm, 8月3日一次性降水量達(dá)97.2mm,觸發(fā)泥石流發(fā)生),即可能誘發(fā)泥石流形成。對座落在流域溝口規(guī)模越來越大的西黃漳村613戶1774人生命和財產(chǎn)構(gòu)成威脅,其后果不堪設(shè)想。
5. 泥石流防治對策
針對泥石流發(fā)生的機(jī)理及其主要影響因素,結(jié)合治理泥石流的成功經(jīng)驗,采取上游區(qū)攔擋、中游區(qū)疏通、下游區(qū)排導(dǎo)、全流域生物措施等綜合治理工程相結(jié)合的治理設(shè)計思路,體現(xiàn)安全、有效的治理思想,以提高治理工程的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
5.1物源形成區(qū)。不同地質(zhì)環(huán)境、地形地貌采用不同方法。
5.1.1基巖區(qū)。由于流域內(nèi)基巖區(qū)地形陡峭,山體裸露,風(fēng)化較強(qiáng)烈。泥石流中“石”的物源基本來源于此。因此,在該區(qū)禁止人為采礦、采石,清理坡體上散落的危石用于治理工程,實行自然豐郁。
5.1.2黃土區(qū)。
(1)主要以生物措施為主,輔以少量工程措施。在緩坡段,地形開闊,面積較廣,目前已建設(shè)為梯田,一要搞好地表徑流,在保護(hù)修復(fù)好原有梯田壩防治被沖毀的同時,還需在地梗上栽植金銀花和棗樹生物帶,將地表徑流就地攔截,形成第一道工程防線。
(2)溝沿線以上10~20m地段,繞山布設(shè)防護(hù)地埂,同期栽植箭桿楊和擰條混交,攔截梯田以下坡面的地表徑流,控制溝沿下切。形成第二道溝沿生物防護(hù)林防線。
(3)溝沿線以下黃土層帶,坡度陡面積廣,水土流失最嚴(yán)重,沿等高線布設(shè)水平溝或魚鱗坑,同期栽植林草混交的側(cè)柏、芨芨草,達(dá)到穩(wěn)定坡面,美化荒山,減少沖刷,防止滑坡的目的。形成第三道坡面生物防護(hù)林防線。
5.2流通、堆積區(qū)。即溝谷地帶,依據(jù)不同地段采取不同治理措施。主要以工程措施為主。
5.2.1攔石壩工程。為了攔截泥石流攜帶的固體物質(zhì),過濾大顆粒物質(zhì),以減少泥石流對下游村莊及防護(hù)、排導(dǎo)工程的撞擊、磨蝕,增加下游村莊和工程的安全度,在坡度較緩,口小肚大的溝內(nèi)布設(shè)攔砂壩工程,讓泥石流在中游區(qū)即轉(zhuǎn)化為泥流或洪流,大大降低了泥石流的動能與勢能。
5.2.2疏通溝道、護(hù)坡工程。在溝中零星或集中堆積有上次泥石流的殘積物,成為了溝底再搬運的物源,因此,對泥石流溝谷內(nèi)的松散堆積物要進(jìn)行清理疏通,以減少泥石流的物源。另外在流通區(qū)段的溝坡均為土質(zhì)邊坡,尤其在侵蝕凹岸坡體均較直立,且不穩(wěn)定,有的局部地區(qū)還發(fā)育滑坡和崩塌,需對其進(jìn)行漿砌石擋墻或護(hù)坡工程。
5.2.3排導(dǎo)工程。
(1)西黃漳兩條泥石流溝溝口至清漳東源河為泥石流堆積區(qū),村莊即位于堆積區(qū),目前在村北小江溝已修有排導(dǎo)明渠,但護(hù)堤較低,據(jù)調(diào)查一場較大洪水過后就於高20~60cm,如果發(fā)生泥石流,顯然不能達(dá)到防災(zāi)目的。需對排導(dǎo)明渠進(jìn)行加高、加固。
(1)面狀侵蝕不僅導(dǎo)致黃土嚴(yán)重流失,而且對石英砂巖、頁巖、砂礫巖坡體、泥灰?guī)r等面蝕也極為強(qiáng)烈,山頂及山脊被侵蝕成渾圓、錐狀、桌狀,山坡陡傾,其上形成無數(shù)流網(wǎng)淺溝;頁巖長期遭受風(fēng)化松軟、破碎,遇中~強(qiáng)降雨被沖刷帶走,易形成凹腔,其上部硬巖易沿垂直卸荷節(jié)理裂隙落下散布于在山坡或溝中,成為松散固體物源,流域內(nèi)基巖出露面積約占流域總面積的1/3,據(jù)調(diào)查1996年8月4日發(fā)生的泥石流,主要為水石流,從山上被搬運至溝中或溝口搗毀房屋的石頭巖性主要為石英砂巖、石英砂巖,其最大粒徑達(dá)2.5m×2m。
(2)面狀侵蝕還有可能導(dǎo)致梯田干砌石壩潰塌。流域內(nèi)梯田干砌石壩一般高1~3m,厚0.3m,均為直立壩,據(jù)調(diào)查1996年8月4日發(fā)生泥石流時,局部梯田壩曾垮塌,但沒有被搬運至溝中成為泥石流的物源。因此若遇強(qiáng)降雨,梯田內(nèi)形成的地表徑流水動力集中,會導(dǎo)致局部梯田壩垮塌,對土地造成破壞,加重水土流失。
(3)溝壑侵蝕主要表現(xiàn)在河溝溝槽縱向下蝕和橫向側(cè)蝕,其作用是將面蝕、或重力侵蝕形成的堆積物和溝底物質(zhì)再次搬運,同時橫向側(cè)蝕又可能誘發(fā)新的重力侵蝕形成滑坡、崩塌。
(4)重力侵蝕表現(xiàn)在流域內(nèi)巖土體主要由于自身重力作用形成的滑坡、崩塌、垮坡等地質(zhì)災(zāi)害,這些地質(zhì)災(zāi)害在流域內(nèi)較為發(fā)育,現(xiàn)代崩塌、滑坡均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。崩塌主要發(fā)生于基巖區(qū),由于地形陡峭,巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,風(fēng)化強(qiáng)烈,巨厚層石英砂巖臨空失重,崩塌時有發(fā)生,或崩塌于溝底,或以危石狀披于較緩坡面。土體滑坡多發(fā)生在溝兩側(cè)邊坡,滑體多以重力侵蝕面滑動,均是泥石流的主要物源之一。
(5)總之,兩條溝流域內(nèi)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,是泥石流主要物源之一。
2.4泥沙沿程補(bǔ)給長度比。一般泥石流運動規(guī)律在空間展布上可分為形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。西黃漳兩條泥石流溝形成區(qū)與流通區(qū)在流域中上游界線較明顯,泥石流物源沿程一直在補(bǔ)給,邊形成邊流通,一般溝底基本為流通區(qū),兩邊坡均為物源形成區(qū)。泥沙沿程補(bǔ)給長度比>60%,在流域下游即溝口至主河道段(約0.6~0.65Km)為泥石流堆積區(qū)。距調(diào)查1996年8月4日發(fā)生泥石流時,在溝口形成了泥石流扇形地,由于受溝口人為建筑物影響,扇形地呈不規(guī)則,長軸方向(東南向)最長達(dá)500m,短軸方向(東北向)最長達(dá)300m。當(dāng)時主河道也發(fā)生了山洪泥石流,洪水退去后,主河道於高約0.5~1m,西黃漳泥石流扇進(jìn)入了主河漫灘區(qū),但未擠壓主河道。
2.5泥石流堵塞程度。
(1)西黃漳兩條泥石流溝上游區(qū)河谷形態(tài)多呈“V”型,基巖崩塌較發(fā)育,堵塞程度一般;中游區(qū)河谷呈深“V”型,溝底狹窄且曲折,土質(zhì)崩塌、滑坡較發(fā)育,溝中堵塞程度較嚴(yán)重;近下游區(qū)河谷呈窄“ U”型,寬度一般10~20m,較通暢,但在較寬溝谷溝底堆積有上次泥石流的堆積物。
(2)小江溝出溝口后溝道從村莊北部穿過,溝道被人工改造,該段至主河道長650m,原為排水明溝,2007年進(jìn)行了改造,修成了寬為10m,長500m的排導(dǎo)槽,兩側(cè)護(hù)堤為漿砌石砌筑,高1.2m,去年一場大雨后於高0.2~0.6m,堵塞程度總體為輕微。
(3)張年溝出溝口后溝道從村莊中心穿過,溝道被人工改造,該段至主河道長600~650m,原為排水明溝,2007年進(jìn)行了改造,前100m為梯形明渠,底寬5~10m,中間村莊中心區(qū)為250m的排導(dǎo)暗槽,斷面4m×2.5m,漿砌石砌筑,現(xiàn)澆蓋板,留有2個檢查口,至村外又改變?yōu)榈讓?m、高2.5m的梯形明渠,長250m,至主河道河床,出口標(biāo)高高出河床不足1m,該段局部地段堆積有生活垃圾,河道排洪能力較低,一旦發(fā)生泥石流,危害極大,對村莊60%的人口的生命和財產(chǎn)又構(gòu)成了新的威脅。
3. 西黃漳泥石流溝易發(fā)程度
根據(jù)前文所述流域內(nèi)反映泥石流活動條件的諸因素,選擇15項代表因素進(jìn)行數(shù)量化評分,判別兩條泥石流溝的易發(fā)程度。若15項因素得分之和≥114分為高易發(fā);得分84~114分之間為中等易發(fā);得分<84分為低易發(fā)。評分見表1,根據(jù)表1:總評分為90、93分,為中等易發(fā)泥石流溝。
4.1據(jù)調(diào)查1956、1963年西黃漳曾發(fā)生過泥石流,當(dāng)時均僅造成土地破壞和大牲畜死亡。1996年7月左權(quán)縣連綿降水達(dá)1個月之久,月降水量達(dá)164.1mm,8月3日晚上大雨下了整整一夜,日降水量達(dá)97.2mm,1小時最大降水量為26.5mm,半小時最大降水量為21.0mm,十分鐘最大降水量為13.7mm,8月4日早晨7點左右,82處坡面型泥石流(俗稱山扒皮)從山坡上直沖下來,短時間內(nèi)匯集成溝谷型泥石流,沖向下游溝口西黃漳村(見圖2照片1、2),由于村中溝道大橋被巨石與樹木堵住,泥石流在村中肆虐橫流,所向披靡。全村44戶355間房屋被全部沖毀;85戶210間房屋不同程度受損;220戶居民院落進(jìn)水淤泥;900余口人儲備口糧被淹埋;有118人被泥石流沖出村外,其中死亡5人,受傷113人;1100畝耕地、300余株大核桃樹被沖毀;7000余株用材林被沖走;3700m防滲渠、6000m沿河大壩、5眼大口井及機(jī)電設(shè)備、電力設(shè)施等嚴(yán)重破壞,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6000余萬元。
4.2由于松散固體物源儲量較豐富,流通區(qū)溝谷狹窄,縱坡降大,堆積區(qū)溝道存在較大隱患,一旦連續(xù)降雨量達(dá)73.4mm (1963年7月6日觸發(fā)泥石流發(fā)生的一次性降水量;1996年8月4日前期7月份持續(xù)降水量達(dá)164.1mm, 8月3日一次性降水量達(dá)97.2mm,觸發(fā)泥石流發(fā)生),即可能誘發(fā)泥石流形成。對座落在流域溝口規(guī)模越來越大的西黃漳村613戶1774人生命和財產(chǎn)構(gòu)成威脅,其后果不堪設(shè)想。
5. 泥石流防治對策
針對泥石流發(fā)生的機(jī)理及其主要影響因素,結(jié)合治理泥石流的成功經(jīng)驗,采取上游區(qū)攔擋、中游區(qū)疏通、下游區(qū)排導(dǎo)、全流域生物措施等綜合治理工程相結(jié)合的治理設(shè)計思路,體現(xiàn)安全、有效的治理思想,以提高治理工程的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
5.1物源形成區(qū)。不同地質(zhì)環(huán)境、地形地貌采用不同方法。
5.1.1基巖區(qū)。由于流域內(nèi)基巖區(qū)地形陡峭,山體裸露,風(fēng)化較強(qiáng)烈。泥石流中“石”的物源基本來源于此。因此,在該區(qū)禁止人為采礦、采石,清理坡體上散落的危石用于治理工程,實行自然豐郁。
5.1.2黃土區(qū)。
(1)主要以生物措施為主,輔以少量工程措施。在緩坡段,地形開闊,面積較廣,目前已建設(shè)為梯田,一要搞好地表徑流,在保護(hù)修復(fù)好原有梯田壩防治被沖毀的同時,還需在地梗上栽植金銀花和棗樹生物帶,將地表徑流就地攔截,形成第一道工程防線。
(2)溝沿線以上10~20m地段,繞山布設(shè)防護(hù)地埂,同期栽植箭桿楊和擰條混交,攔截梯田以下坡面的地表徑流,控制溝沿下切。形成第二道溝沿生物防護(hù)林防線。
(3)溝沿線以下黃土層帶,坡度陡面積廣,水土流失最嚴(yán)重,沿等高線布設(shè)水平溝或魚鱗坑,同期栽植林草混交的側(cè)柏、芨芨草,達(dá)到穩(wěn)定坡面,美化荒山,減少沖刷,防止滑坡的目的。形成第三道坡面生物防護(hù)林防線。
5.2流通、堆積區(qū)。即溝谷地帶,依據(jù)不同地段采取不同治理措施。主要以工程措施為主。
5.2.1攔石壩工程。為了攔截泥石流攜帶的固體物質(zhì),過濾大顆粒物質(zhì),以減少泥石流對下游村莊及防護(hù)、排導(dǎo)工程的撞擊、磨蝕,增加下游村莊和工程的安全度,在坡度較緩,口小肚大的溝內(nèi)布設(shè)攔砂壩工程,讓泥石流在中游區(qū)即轉(zhuǎn)化為泥流或洪流,大大降低了泥石流的動能與勢能。
5.2.2疏通溝道、護(hù)坡工程。在溝中零星或集中堆積有上次泥石流的殘積物,成為了溝底再搬運的物源,因此,對泥石流溝谷內(nèi)的松散堆積物要進(jìn)行清理疏通,以減少泥石流的物源。另外在流通區(qū)段的溝坡均為土質(zhì)邊坡,尤其在侵蝕凹岸坡體均較直立,且不穩(wěn)定,有的局部地區(qū)還發(fā)育滑坡和崩塌,需對其進(jìn)行漿砌石擋墻或護(hù)坡工程。
5.2.3排導(dǎo)工程。
(1)西黃漳兩條泥石流溝溝口至清漳東源河為泥石流堆積區(qū),村莊即位于堆積區(qū),目前在村北小江溝已修有排導(dǎo)明渠,但護(hù)堤較低,據(jù)調(diào)查一場較大洪水過后就於高20~60cm,如果發(fā)生泥石流,顯然不能達(dá)到防災(zāi)目的。需對排導(dǎo)明渠進(jìn)行加高、加固。
(1)面狀侵蝕不僅導(dǎo)致黃土嚴(yán)重流失,而且對石英砂巖、頁巖、砂礫巖坡體、泥灰?guī)r等面蝕也極為強(qiáng)烈,山頂及山脊被侵蝕成渾圓、錐狀、桌狀,山坡陡傾,其上形成無數(shù)流網(wǎng)淺溝;頁巖長期遭受風(fēng)化松軟、破碎,遇中~強(qiáng)降雨被沖刷帶走,易形成凹腔,其上部硬巖易沿垂直卸荷節(jié)理裂隙落下散布于在山坡或溝中,成為松散固體物源,流域內(nèi)基巖出露面積約占流域總面積的1/3,據(jù)調(diào)查1996年8月4日發(fā)生的泥石流,主要為水石流,從山上被搬運至溝中或溝口搗毀房屋的石頭巖性主要為石英砂巖、石英砂巖,其最大粒徑達(dá)2.5m×2m。
(2)面狀侵蝕還有可能導(dǎo)致梯田干砌石壩潰塌。流域內(nèi)梯田干砌石壩一般高1~3m,厚0.3m,均為直立壩,據(jù)調(diào)查1996年8月4日發(fā)生泥石流時,局部梯田壩曾垮塌,但沒有被搬運至溝中成為泥石流的物源。因此若遇強(qiáng)降雨,梯田內(nèi)形成的地表徑流水動力集中,會導(dǎo)致局部梯田壩垮塌,對土地造成破壞,加重水土流失。
(3)溝壑侵蝕主要表現(xiàn)在河溝溝槽縱向下蝕和橫向側(cè)蝕,其作用是將面蝕、或重力侵蝕形成的堆積物和溝底物質(zhì)再次搬運,同時橫向側(cè)蝕又可能誘發(fā)新的重力侵蝕形成滑坡、崩塌。
(4)重力侵蝕表現(xiàn)在流域內(nèi)巖土體主要由于自身重力作用形成的滑坡、崩塌、垮坡等地質(zhì)災(zāi)害,這些地質(zhì)災(zāi)害在流域內(nèi)較為發(fā)育,現(xiàn)代崩塌、滑坡均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。崩塌主要發(fā)生于基巖區(qū),由于地形陡峭,巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,風(fēng)化強(qiáng)烈,巨厚層石英砂巖臨空失重,崩塌時有發(fā)生,或崩塌于溝底,或以危石狀披于較緩坡面。土體滑坡多發(fā)生在溝兩側(cè)邊坡,滑體多以重力侵蝕面滑動,均是泥石流的主要物源之一。
(5)總之,兩條溝流域內(nèi)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,是泥石流主要物源之一。
2.4泥沙沿程補(bǔ)給長度比。一般泥石流運動規(guī)律在空間展布上可分為形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。西黃漳兩條泥石流溝形成區(qū)與流通區(qū)在流域中上游界線較明顯,泥石流物源沿程一直在補(bǔ)給,邊形成邊流通,一般溝底基本為流通區(qū),兩邊坡均為物源形成區(qū)。泥沙沿程補(bǔ)給長度比>60%,在流域下游即溝口至主河道段(約0.6~0.65Km)為泥石流堆積區(qū)。距調(diào)查1996年8月4日發(fā)生泥石流時,在溝口形成了泥石流扇形地,由于受溝口人為建筑物影響,扇形地呈不規(guī)則,長軸方向(東南向)最長達(dá)500m,短軸方向(東北向)最長達(dá)300m。當(dāng)時主河道也發(fā)生了山洪泥石流,洪水退去后,主河道於高約0.5~1m,西黃漳泥石流扇進(jìn)入了主河漫灘區(qū),但未擠壓主河道。
2.5泥石流堵塞程度。
(1)西黃漳兩條泥石流溝上游區(qū)河谷形態(tài)多呈“V”型,基巖崩塌較發(fā)育,堵塞程度一般;中游區(qū)河谷呈深“V”型,溝底狹窄且曲折,土質(zhì)崩塌、滑坡較發(fā)育,溝中堵塞程度較嚴(yán)重;近下游區(qū)河谷呈窄“ U”型,寬度一般10~20m,較通暢,但在較寬溝谷溝底堆積有上次泥石流的堆積物。
(2)小江溝出溝口后溝道從村莊北部穿過,溝道被人工改造,該段至主河道長650m,原為排水明溝,2007年進(jìn)行了改造,修成了寬為10m,長500m的排導(dǎo)槽,兩側(cè)護(hù)堤為漿砌石砌筑,高1.2m,去年一場大雨后於高0.2~0.6m,堵塞程度總體為輕微。
(3)張年溝出溝口后溝道從村莊中心穿過,溝道被人工改造,該段至主河道長600~650m,原為排水明溝,2007年進(jìn)行了改造,前100m為梯形明渠,底寬5~10m,中間村莊中心區(qū)為250m的排導(dǎo)暗槽,斷面4m×2.5m,漿砌石砌筑,現(xiàn)澆蓋板,留有2個檢查口,至村外又改變?yōu)榈讓?m、高2.5m的梯形明渠,長250m,至主河道河床,出口標(biāo)高高出河床不足1m,該段局部地段堆積有生活垃圾,河道排洪能力較低,一旦發(fā)生泥石流,危害極大,對村莊60%的人口的生命和財產(chǎn)又構(gòu)成了新的威脅。
3. 西黃漳泥石流溝易發(fā)程度
根據(jù)前文所述流域內(nèi)反映泥石流活動條件的諸因素,選擇15項代表因素進(jìn)行數(shù)量化評分,判別兩條泥石流溝的易發(fā)程度。若15項因素得分之和≥114分為高易發(fā);得分84~114分之間為中等易發(fā);得分<84分為低易發(fā)。評分見表1,根據(jù)表1:總評分為90、93分,為中等易發(fā)泥石流溝。
4.1據(jù)調(diào)查1956、1963年西黃漳曾發(fā)生過泥石流,當(dāng)時均僅造成土地破壞和大牲畜死亡。1996年7月左權(quán)縣連綿降水達(dá)1個月之久,月降水量達(dá)164.1mm,8月3日晚上大雨下了整整一夜,日降水量達(dá)97.2mm,1小時最大降水量為26.5mm,半小時最大降水量為21.0mm,十分鐘最大降水量為13.7mm,8月4日早晨7點左右,82處坡面型泥石流(俗稱山扒皮)從山坡上直沖下來,短時間內(nèi)匯集成溝谷型泥石流,沖向下游溝口西黃漳村(見圖2照片1、2),由于村中溝道大橋被巨石與樹木堵住,泥石流在村中肆虐橫流,所向披靡。全村44戶355間房屋被全部沖毀;85戶210間房屋不同程度受損;220戶居民院落進(jìn)水淤泥;900余口人儲備口糧被淹埋;有118人被泥石流沖出村外,其中死亡5人,受傷113人;1100畝耕地、300余株大核桃樹被沖毀;7000余株用材林被沖走;3700m防滲渠、6000m沿河大壩、5眼大口井及機(jī)電設(shè)備、電力設(shè)施等嚴(yán)重破壞,直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6000余萬元。
4.2由于松散固體物源儲量較豐富,流通區(qū)溝谷狹窄,縱坡降大,堆積區(qū)溝道存在較大隱患,一旦連續(xù)降雨量達(dá)73.4mm (1963年7月6日觸發(fā)泥石流發(fā)生的一次性降水量;1996年8月4日前期7月份持續(xù)降水量達(dá)164.1mm, 8月3日一次性降水量達(dá)97.2mm,觸發(fā)泥石流發(fā)生),即可能誘發(fā)泥石流形成。對座落在流域溝口規(guī)模越來越大的西黃漳村613戶1774人生命和財產(chǎn)構(gòu)成威脅,其后果不堪設(shè)想。
5. 泥石流防治對策
針對泥石流發(fā)生的機(jī)理及其主要影響因素,結(jié)合治理泥石流的成功經(jīng)驗,采取上游區(qū)攔擋、中游區(qū)疏通、下游區(qū)排導(dǎo)、全流域生物措施等綜合治理工程相結(jié)合的治理設(shè)計思路,體現(xiàn)安全、有效的治理思想,以提高治理工程的科學(xué)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。
5.1物源形成區(qū)。不同地質(zhì)環(huán)境、地形地貌采用不同方法。
5.1.1基巖區(qū)。由于流域內(nèi)基巖區(qū)地形陡峭,山體裸露,風(fēng)化較強(qiáng)烈。泥石流中“石”的物源基本來源于此。因此,在該區(qū)禁止人為采礦、采石,清理坡體上散落的危石用于治理工程,實行自然豐郁。
5.1.2黃土區(qū)。
(1)主要以生物措施為主,輔以少量工程措施。在緩坡段,地形開闊,面積較廣,目前已建設(shè)為梯田,一要搞好地表徑流,在保護(hù)修復(fù)好原有梯田壩防治被沖毀的同時,還需在地梗上栽植金銀花和棗樹生物帶,將地表徑流就地攔截,形成第一道工程防線。
(2)溝沿線以上10~20m地段,繞山布設(shè)防護(hù)地埂,同期栽植箭桿楊和擰條混交,攔截梯田以下坡面的地表徑流,控制溝沿下切。形成第二道溝沿生物防護(hù)林防線。
(3)溝沿線以下黃土層帶,坡度陡面積廣,水土流失最嚴(yán)重,沿等高線布設(shè)水平溝或魚鱗坑,同期栽植林草混交的側(cè)柏、芨芨草,達(dá)到穩(wěn)定坡面,美化荒山,減少沖刷,防止滑坡的目的。形成第三道坡面生物防護(hù)林防線。
5.2流通、堆積區(qū)。即溝谷地帶,依據(jù)不同地段采取不同治理措施。主要以工程措施為主。
5.2.1攔石壩工程。為了攔截泥石流攜帶的固體物質(zhì),過濾大顆粒物質(zhì),以減少泥石流對下游村莊及防護(hù)、排導(dǎo)工程的撞擊、磨蝕,增加下游村莊和工程的安全度,在坡度較緩,口小肚大的溝內(nèi)布設(shè)攔砂壩工程,讓泥石流在中游區(qū)即轉(zhuǎn)化為泥流或洪流,大大降低了泥石流的動能與勢能。
5.2.2疏通溝道、護(hù)坡工程。在溝中零星或集中堆積有上次泥石流的殘積物,成為了溝底再搬運的物源,因此,對泥石流溝谷內(nèi)的松散堆積物要進(jìn)行清理疏通,以減少泥石流的物源。另外在流通區(qū)段的溝坡均為土質(zhì)邊坡,尤其在侵蝕凹岸坡體均較直立,且不穩(wěn)定,有的局部地區(qū)還發(fā)育滑坡和崩塌,需對其進(jìn)行漿砌石擋墻或護(hù)坡工程。
5.2.3排導(dǎo)工程。
(1)西黃漳兩條泥石流溝溝口至清漳東源河為泥石流堆積區(qū),村莊即位于堆積區(qū),目前在村北小江溝已修有排導(dǎo)明渠,但護(hù)堤較低,據(jù)調(diào)查一場較大洪水過后就於高20~60cm,如果發(fā)生泥石流,顯然不能達(dá)到防災(zāi)目的。需對排導(dǎo)明渠進(jìn)行加高、加固。