王嘉昆

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局207地質(zhì)隊(duì)，四川 樂山 614000)

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安縣茶坪鄉(xiāng)干溝橋溝泥石流災(zāi)害治理對(duì)策

王嘉昆

(四川省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局207地質(zhì)隊(duì)，四川 樂山 614000)

摘要：安縣茶坪鄉(xiāng)干溝橋溝屬于高頻率泥石流溝，在近20年多次爆發(fā)過泥石流。汶川大地震后該溝道內(nèi)發(fā)育有大量滑坡、崩塌，為泥石流提供了豐富的物源，震后多次暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害，給當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活造成較大損失，并且在今后數(shù)年內(nèi)都有再次發(fā)生泥石流災(zāi)害的可能性。通過實(shí)地勘察，結(jié)合計(jì)算分析，提出了相應(yīng)的治理對(duì)策為上游固底、中游攔擋、下游排導(dǎo)的治理思路。

關(guān)鍵詞：泥石流；災(zāi)害特征；治理；干溝橋

2008年汶川強(qiáng)地震給當(dāng)?shù)卦斐删薮笾苯尤松?cái)產(chǎn)損失，同時(shí)強(qiáng)震誘發(fā)一系列次生地質(zhì)災(zāi)害，如滑坡、崩塌、泥石流等。位于安縣縣城西北方向茶坪鄉(xiāng)川心村三組受該次強(qiáng)震影響，發(fā)育了大量崩塌、滑坡，為區(qū)內(nèi)泥石流的發(fā)生提供了豐富的物源。地震發(fā)生后的3個(gè)月，安縣發(fā)生特大暴雨，茶坪鄉(xiāng)降雨達(dá)到282.8mm/d，相當(dāng)于區(qū)內(nèi)10年一遇的降雨。特大暴雨起動(dòng)堆積在溝道內(nèi)的松散堆積體，形成了破壞性極大的泥石流[1]。泥石流沖出溝口阻斷了村道公路等基礎(chǔ)設(shè)施，后續(xù)數(shù)個(gè)雨季干溝橋溝均發(fā)生過多次泥石流災(zāi)害，給當(dāng)時(shí)的災(zāi)后重建工作造成了極大的影響。

1　研究區(qū)概況

安縣地處綿陽市西北部，隸屬綿陽市管轄，東與江油市相連、綿陽市接壤，南與德陽羅江縣為鄰，西南與綿竹市接界，西北與茂紋縣毗鄰，北與北川縣相連。干溝橋泥石流位于安縣縣城西北方向，隸屬四川省安縣茶坪鄉(xiāng)川心村三社，溝口地理坐標(biāo)為31 o 41′46″，東經(jīng)104o16′24″（圖1）。

圖1　研究區(qū)所處位置

安縣屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候溫和，雨量充沛，無霜期長、四季分明的特點(diǎn)；多年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫36.5℃，最低-4.8℃。多年平均日照數(shù)10 58.7小時(shí)。年均無霜期300天。年均降雨量1 261mm且極不均勻，主要集中在5～10月，占年降雨量87%，7月降雨量最多，為309.7mm，1月上旬最少，為1.4mm。工作區(qū)所屬的地質(zhì)構(gòu)造格架為“川西北三角形斷塊”，屬青藏地塊北部可可西里—巴顏喀拉構(gòu)造帶東部在印支期地槽褶皺帶基礎(chǔ)上發(fā)展起來的斷塊構(gòu)造。

安縣地處四川前龍門山與四川盆地的過渡帶，全縣地勢呈西北高東南低；以雎水鎮(zhèn)、沸水鎮(zhèn)、曉壩鎮(zhèn)、安昌鎮(zhèn)一線為界，西北部為龍門山山地地貌，山前為四川盆地；西北部龍門山脈，地勢雄偉、溝谷狹窄，地形起伏達(dá)，位于高川鄉(xiāng)境安縣與綿竹市接界處的大光包海拔3 047m，為縣境最高峰，其次為千佛山，海拔2 942.2m。東南部四川盆地以堆積平原和丘陵地貌為主；丘陵以淺丘為主，自西北向東南呈壟崗狀延伸，構(gòu)成安昌河水系與睢水河水系的分水嶺；沿河兩岸連續(xù)分布著寬闊的堆積平原，多集中在花荄、塔水兩鎮(zhèn)以及桑棗、秀水、河清、永河等鄉(xiāng)鎮(zhèn)的南部；位于界牌鄉(xiāng)境與綿陽市涪城區(qū)接界的安昌河河面，海拔僅490m，是縣境最低點(diǎn)。茶坪鄉(xiāng)地處安縣正北方向，該地區(qū)屬于中高山區(qū)，區(qū)內(nèi)一般海拔高程為1 500～2 500m；山體走向北東南西向，山脊狹窄，一般地形坡度在30°～55°以上，上陡下緩，溝谷切割深度一般為500～1 500m，多為“V”型谷；在海拔1 400～2 000m發(fā)育一級(jí)溶蝕夷平面,該夷平面發(fā)育有較多的溶蝕洼地。

2　泥石流災(zāi)害史

干溝橋溝近30年多次發(fā)生泥石流，屬于高頻率泥石流溝。通過實(shí)地調(diào)查走訪級(jí)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得知該溝在1990年發(fā)生過大規(guī)模泥石流，當(dāng)時(shí)降雨量達(dá)到470mm/d，為區(qū)內(nèi)50年一遇的最大降雨量,據(jù)當(dāng)?shù)卮迕窕貞洠?dāng)時(shí)泥石流的沖起高度約5.0m，持續(xù)時(shí)間約20分鐘，估算一次沖出量約15 000m3，曾沖毀阻斷前緣村道公路，所幸無人員傷亡。2000年該溝也發(fā)生過較大規(guī)模泥石流，本次泥石流亦由大暴雨引發(fā)，當(dāng)時(shí)降雨量達(dá)到330mm/d，達(dá)到區(qū)內(nèi)20年一遇的降雨量。據(jù)當(dāng)?shù)囟辔痪用窕貞?，估算?dāng)時(shí)一次沖出方量約10 000 m3，持續(xù)時(shí)間約15分鐘，泥石流毀壞前緣溝口處的便橋，并有較大塊石橫穿過茶坪河，對(duì)茶坪河左岸居民造成較大的危害。

汶川大地震后，該溝的泥石流活動(dòng)頻率明顯增加。正當(dāng)茶坪鄉(xiāng)災(zāi)后重建工作如火如荼地進(jìn)行時(shí)，2008年“8·21”和“9·24”特大暴雨時(shí)，安縣茶坪鄉(xiāng)包括干溝橋在內(nèi)的多條泥石流溝爆發(fā)泥石流災(zāi)害，曾一度阻斷了全鄉(xiāng)的災(zāi)后重建工作。特別是“8·21”特大暴雨時(shí)，降雨量為282.8mm/d，達(dá)到區(qū)內(nèi)10年一遇的降雨，干溝橋溝發(fā)生泥石流，據(jù)當(dāng)?shù)卮迕袼v，當(dāng)時(shí)泥石流的沖起高度約3.0m，估算一次沖出量約5 000m3，持續(xù)時(shí)間約10分鐘，阻斷了前沿村道公路，川心村的災(zāi)后重建工作受到了極大的影響作用，所幸無人員傷亡。2009年“7·17”大暴雨時(shí)，達(dá)到相當(dāng)于區(qū)內(nèi)5年一遇的降雨，干溝橋泥石流再次爆發(fā)，據(jù)當(dāng)?shù)鼐用裰v述，估算當(dāng)時(shí)一次沖出方量約1 200m3，持續(xù)時(shí)間約5分鐘，此次沒有造成較大危害。

綜上可知，在汶川地震之前，干溝橋溝發(fā)生泥石流的頻率較低，但地震后泥石流災(zāi)害頻率明顯增大，這主要是地震導(dǎo)致溝道內(nèi)產(chǎn)生大量崩塌滑坡體，為泥石流提供了直接物源，并且大量的山體由于地震的作用穩(wěn)定性降低，在強(qiáng)降雨作用下失穩(wěn)對(duì)泥石流進(jìn)行補(bǔ)給。

各災(zāi)害體特征數(shù)據(jù)

3　泥石流形成條件

3.1物源條件

固體物質(zhì)作為泥石流的主要組成物之一，也是是泥石流發(fā)生的必要條件，對(duì)泥石流災(zāi)害的規(guī)模和頻率有重要影響[2]。干溝橋溝泥石流災(zāi)害的物源主要由崩滑堆積物源和滑坡堆積體物源提供。崩滑堆積物源為點(diǎn)狀分布的集中性物源，呈松散狀堆積在溝道內(nèi)，在上游匯水的強(qiáng)大沖擊下形成泥石流。部分崩滑堆積物形成“壩體”阻斷溝道，在發(fā)生暴雨時(shí)極易形成堰塞湖，最終發(fā)生潰壩成為泥石流。

據(jù)本次勘查，干溝橋溝域內(nèi)共發(fā)育不同規(guī)模的崩滑堆積物源點(diǎn)4處。其中崩塌3處，滑坡1處，按規(guī)模劃分均較小。這些崩塌和滑坡為泥石流提供物源量約8.06×104m3，其中可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為5.84×104m3，為干溝橋泥石流的主要物源類型之一.各崩滑體具體參數(shù)及方量如表所示。

1#崩塌體在5·12地震中形成，發(fā)育在主溝的右側(cè)，位于清水區(qū)與物源區(qū)交界處，分布高程為在1 040～1 180m之間。經(jīng)勘勘查，確定該崩塌危巖帶寬約50m，長約20m（圖2），為早期崩塌堆積物及下伏基巖的強(qiáng)風(fēng)化層，呈楔形體，厚約8m，總方量約0.8×104m3。根據(jù)探槽揭露，目前1#崩塌體頂部覆蓋層中拉裂縫較發(fā)育，坡面有伴隨有進(jìn)一步垮塌跡象，因此初步判斷，該危巖體邊坡目前穩(wěn)定性較差，在降雨作用下會(huì)直接轉(zhuǎn)化為泥石流。

2#崩塌發(fā)育在主溝的右側(cè)，距泥石流溝口360m處位置，分布高程為在890～1 010m之間，該崩塌體在5·12地震中形成。2#崩塌所在斜坡，坡體陡峭，整體坡度約70°（圖3），目前該崩塌共分兩部分，一是坡體上有松散危巖體；二是堆積于主溝溝道內(nèi)的崩塌堆積體。崩塌發(fā)育于志留系上中系茂縣群第二亞組地層，巖性以灰?guī)r夾千枚巖為主，地層產(chǎn)狀為237°∠23°。目前危巖體以千枚巖塊體為主，分布高程為970～1 000m之間。受5·12地震影響，該崩塌體上大部份松散物質(zhì)都在地震的作用下垮塌，坡體上大量的強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、千枚巖塊體已經(jīng)崩落，僅局部不殘存有小方量的危巖塊體，經(jīng)勘查確定，坡體危巖帶分布寬約80m，高約30m，厚約0.5m，危巖體總方量約1 200m3，坡體殘存危巖體目前穩(wěn)定性較差，在強(qiáng)暴雨條件下，進(jìn)一步產(chǎn)生垮塌的可能性較大。目前該堆積體在自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定，但由于結(jié)構(gòu)松散，在強(qiáng)降雨條件下，泥石流溝內(nèi)大量匯水，受較陡的地形特征，該堆積體固體物質(zhì)可能全部參與泥石流的活動(dòng)，總方量約為0.65×104m3。

圖2　1#崩塌體

圖3　2#崩塌

3#崩塌發(fā)育在主溝的右側(cè)，距泥石流溝口230m處位置，位于3#崩塌的下游，分布高程為在850～910m之間，該崩塌體在5·12地震中形成， 3#崩塌所在斜坡，坡體陡峭，整體坡度約80°，目前該崩塌共分兩部分，一是坡體上有松散危巖體；二是堆積于主溝溝道內(nèi)的崩塌堆積體。該崩塌體上大部份松散物質(zhì)都在地震的作用下垮塌，坡體上大量的強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、千枚巖塊體已經(jīng)崩落，僅局部不殘存有小方量的危巖塊體，經(jīng)勘查確定，坡體危巖帶分布寬約20m，高約10m，厚約0.5m，危巖體總方量約0.23×104m3，坡體殘存危巖體目前穩(wěn)定性較差，在強(qiáng)暴雨條件下，進(jìn)一步產(chǎn)生垮塌的可能性較大。預(yù)計(jì)其可能參與干溝橋泥石流活動(dòng)的物源量約100m3，見圖4。3#崩塌堆積體呈“倒錐形”，錐體前沿寬約25m，縱長約20m，經(jīng)勘查，堆積體平均厚約2.0～5.0m，堆積體以千枚巖碎屑狀堆積為主，在堆積體前緣部分有灰?guī)r塊體；地震后，在該泥石流溝曾多次發(fā)生的泥石中，大部分固體物源由其提供，目前堆積體坡度約40°,其結(jié)構(gòu)松散，容易被水流侵蝕形成泥石流。

經(jīng)勘查，H1滑坡發(fā)育在主溝的左側(cè)，2#崩塌的對(duì)岸，分布高程為在880～920之間，滑體寬約50m，長約30m，平均厚度約5m，方量約0.75×104m3，主滑方向180°，坡面坡度約28°?；麦w為第四系崩坡積物組成；滑坡下伏志留系上中系茂縣群第二亞組地層，巖性以灰?guī)r夾千枚巖為主，地層產(chǎn)狀為237°∠23°；滑坡位于基覆界面，厚約0.2～0.5m。目前已完全滑坡主溝道內(nèi)，變形破壞跡象明顯，其變形破壞跡象主要為5·12地震時(shí)滑坡整體下錯(cuò)，滑入干溝橋的主溝道內(nèi)，滑坡的下錯(cuò)高度2～5m見圖5。

圖4　3#危巖及其崩塌體

根據(jù)H1滑坡的形成機(jī)制、變形特征分析，該滑坡為覆蓋層沿基覆界面的滑動(dòng)，為淺層推移式土質(zhì)滑坡，目前正處于變形破壞階段，在后期暴雨條件下，該滑坡發(fā)生整體滑坡的可能性較大，如果發(fā)生整體滑移變形破壞，將全部進(jìn)入干溝橋泥石流溝，參與泥石流活動(dòng)，因而成為泥石流的重要固體物源，預(yù)計(jì)其可能參與干溝橋泥石流活動(dòng)的物源量約5 000m3。

圖5　H1滑坡

可見，在各種潛在物源和直接物源補(bǔ)給充分的條件下，只要有合適的地形條件和降雨條件，干溝橋溝極易發(fā)生較大規(guī)模的泥石流。

3.2地形條件

干溝橋溝合適的地形是泥石流發(fā)生的必要條件，有利的地形條件還可以對(duì)泥石流起到加速、放大的作用，從而增大泥石流的沖擊破壞力。

清水區(qū)分布于干溝橋泥石流主溝上游和支溝全流域范圍內(nèi)，海拔高程為1150～1460m之間（獨(dú)立高程系統(tǒng)），該區(qū)面積約為0.35km2，平均縱比降319‰，該段縱坡較緩，溝谷切割較淺，地形特征為“圈椅狀”，總體為前緩后陡，易于匯流，地表水主要表現(xiàn)在順坡而下，受特殊的集水地形，最終地表水匯集于泥石流的物源區(qū)內(nèi)，該區(qū)為泥石流溝提供了重要的水力條件參與泥石流的活動(dòng)。

形成區(qū)位于主溝中段，海拔高程在850～1 150m之間的溝段，該區(qū)面積約為0.15km2，平均縱坡相對(duì)后緣較陡，平均縱坡約489‰，為干溝橋泥石流溝的物源區(qū)，溝段內(nèi)受特殊的地形地貌特征，溝道地形特征，呈“漏斗”狀如圖6，溝谷切割較深，有明顯的溝道跡痕，溝域?qū)?20～250m，切割深80～120m，溝道寬3～20m，此地形特征易于匯流,并且較大的縱比降增大了洪流的揭底侵蝕能力。

圖6　物源形成區(qū)

流通區(qū)位于主溝的下段，海拔高程在800～850m之間，該區(qū)面積約為0.02km2，平均縱坡相對(duì)中游較緩，坡均坡度約20°,平坡縱坡約378‰，該段流通區(qū)溝道狹窄，平均寬約12m，溝道兩側(cè)基巖出露明顯，阻力較小有利于泥石流體的通過，使得泥石流體可以保持較快的速度。

通過實(shí)地勘察與計(jì)算分析，認(rèn)為干溝橋溝的清水區(qū)地形地貌利于降雨的匯聚，并且形成區(qū)和流通區(qū)的區(qū)域形態(tài)發(fā)育較為完整，對(duì)泥石流的發(fā)生與加速有促進(jìn)作用。

3.3降雨條件

降雨是泥石流發(fā)生的最主要條件之一，降雨是泥石流起動(dòng)的激發(fā)因素，降雨促使松散堆積體飽和失穩(wěn)[3]，土體強(qiáng)度降低轉(zhuǎn)化為泥石流體，也決定著泥石流規(guī)模和性質(zhì)。

根據(jù)收集安縣降雨資料，安縣茶坪鄉(xiāng)多年最大平均24小時(shí)降雨量為155mm/H24；多年最大平均6小時(shí)降雨量為115mm/H6；多年最大平均小時(shí)降雨量為55mm/H1；多年最大平均10min降雨量為15mm/H1/6。降雨在時(shí)間、區(qū)域上分布不均勻，據(jù)本次調(diào)查與收集前人在龍門山地區(qū)崩塌、滑坡、泥石流降雨特征值：連續(xù)降雨，當(dāng)日降雨量達(dá)50mm/d以上；集中降雨，降雨量達(dá)100m以上；將會(huì)誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害形成。據(jù)相關(guān)資料，區(qū)內(nèi)1992年日最大降雨量為470mm/d(P=2%)，2000年日最大降雨量為330mm/d(P=5%),2008年8月21日降雨量為282.8mm/d(P=10%)，2008年9月24日降雨量為127m/H6(p=20%),2009年7月17日降雨量為165mm/H6(P=%20)。

安縣屬于川西北暴雨中心，多年平均降雨量達(dá)到1500mm（圖7），茶坪鄉(xiāng)干溝橋溝處于縣城東北方，其降雨量更大，所以干溝橋溝的降雨條件良好，很容易產(chǎn)生泥石流激發(fā)所需的降雨。

圖7　安縣多年降雨量等直線圖

4　討論與結(jié)論

通過對(duì)干溝橋泥石流的實(shí)地勘察，摸清了該溝道的地形、物源條件。結(jié)合當(dāng)?shù)匾酝亩啻文嗍鳛?zāi)害特征和分析導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生的各個(gè)要素之間的關(guān)系，認(rèn)為該溝道是一條高頻率的典型的溝床起動(dòng)型泥石流溝。尤其在汶川地震之后溝道內(nèi)發(fā)育有大量滑坡、崩塌、不穩(wěn)定斜坡等災(zāi)害，為泥石流的發(fā)生提供了豐富的補(bǔ)給物源，所以地震后的數(shù)年甚至數(shù)十年內(nèi)該溝道都處于泥石流的高發(fā)階段。

針對(duì)該溝道的特點(diǎn)，綜合分析提出該溝道的工程治理措施：

1）根據(jù)野外調(diào)查，由于大量的新增物源位于泥石流的溝道內(nèi)，因此治理工程可以考慮在溝道內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置攔擋壩，進(jìn)行多級(jí)攔擋，以抬上泥石流的溝床侵蝕面，加固溝道內(nèi)的松散固體物源，以達(dá)到固床的目的。

2）在泥石流溝的流通區(qū)，物源區(qū)的下方修建一座格刪壩，將物源區(qū)內(nèi)大方量的塊石等攔擋在壩內(nèi)，同時(shí)當(dāng)小塊徑的塊石、土及水排泄到下游，以減少到達(dá)干溝橋泥石流溝下段的大塊徑固體物質(zhì)量，降低泥石流容重，并調(diào)節(jié)下游泥石流洪峰流量，減輕下游排導(dǎo)槽的壓力。

3）同時(shí)對(duì)溝口公路涵洞進(jìn)行修建，讓泥石流更好地向茶坪河排泄。

參考文獻(xiàn)：

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Control of Debris Flow in the Gangouqiao Gully in Chaping Township,Anxian

WANG Jia-kun
(No.207 Geological Team,BGEEMRSP,Leshan,Sichuan 614000)

Abstract:Gangouqiao Gully in Chaping Township,Anxian County is a gully with high frequency debris flow.Massive landslide and collapse resulted from the Wenchuan Earthquake on May 12,2008 provide rich material source for debris flow which caused great losses to local production and life.This paper puts forward some control countermeasures based on field investigation combined with calculation.

Key words:Gangouqiao; debris flow; control

作者簡介：王嘉昆（1983-）男，四川樂山人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)相關(guān)工作

收稿日期：2015-04-09

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.026

中圖分類號(hào)：P642.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-0995（2016）01-0118-05