黨超

安夾溝特大型泥石流溝特征及治理方案

黨超

（四川省冶金地質(zhì)勘查局六○六大隊(duì)，成都 611730）

安夾溝位于岷江上游四川省汶川縣境內(nèi)。近百年內(nèi)，該溝至二十世紀(jì)七十年代只發(fā)生過一起小型泥石流，沒有人員傷亡。2008年汶川地震后，該溝溝床變陡，泥砂堆積物增多，已引發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害，嚴(yán)重威脅都汶高速、AAAA級(jí)景區(qū)大禹農(nóng)莊及當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全。通過對(duì)地震后安夾溝形地貌、水文氣象、物源條件的分析，探計(jì)該泥石流溝形成條件、基本特征和沖於特性，預(yù)測(cè)分析其發(fā)展趨勢(shì)，并因地制宜的提出了治理方案，也為震后類似地質(zhì)災(zāi)害的治理提供指導(dǎo)。

泥石流；汶川地震；治理方案；安夾溝

四川省汶川縣2008年5月12日發(fā)生里氏8.0級(jí)地震，該地震波及范圍之廣，危害之巨，歷史罕見。該地震誘發(fā)了大量的地質(zhì)災(zāi)害，所產(chǎn)生的大量松散固體物質(zhì)，為泥石流的形成提供物源條件[1-2]。震區(qū)汶川縣綿虒鎮(zhèn)安夾溝在震后物源劇增，出現(xiàn)了大型泥石流。研究其地質(zhì)環(huán)境特征，查明泥石流的誘發(fā)因素，有針對(duì)性地提出防治對(duì)策，可為類似地質(zhì)災(zāi)害治理提供借鑒。

1 環(huán)境概況

1.1 流域概況

安夾溝位于汶川地震重災(zāi)縣汶川縣綿虒鎮(zhèn)，岷江左岸，地理坐標(biāo)北緯31°20′25.1″，東經(jīng)103°29′19.6″。安夾溝口有AAAA級(jí)景區(qū)大禹農(nóng)莊及綿虒鎮(zhèn)高店村一組村民。該溝流域面積9.17km2，主溝長(zhǎng)4.9km，縱坡降417‰，流向由西向東（圖1、圖2）。已形成的泥石流堆積區(qū)前緣有G213國(guó)道以及都汶路。

圖1 安夾溝溝域震前三維影像圖

圖2 安夾溝溝域震后三維景象圖

1.2 地貌條件

安夾溝屬中山、低山河谷地貌，溝內(nèi)地形陡峻、臨空條件發(fā)育。溝口最低點(diǎn)高程1 190m，最尾高點(diǎn)高程為3 540m，相對(duì)高差為2 350m。溝下游段坡度為40°~60°，為深切“V”型谷，多陡坎，多跌水。跌水高度一般10~20m。溝上游段谷寬一般為10~30m，平均縱坡降645‰。溝下游寬度30~50m，平均縱坡降為150‰。

表1 安夾溝泥石流各溝段特征表

1.3 地質(zhì)環(huán)境

該區(qū)發(fā)育北東走向的茂汶斷裂帶、九頂山斷裂帶[3]，安夾溝正處于斷層帶上。區(qū)內(nèi)巖層多褶皺破碎，小斷層、節(jié)理裂隙發(fā)育。區(qū)內(nèi)巖石受斷裂擠壓破碎，再經(jīng)強(qiáng)烈風(fēng)化，為泥石流的形成與發(fā)生提供了有利的地質(zhì)條件。

1.4 水文氣象

安夾溝地處暖溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，屬岷江上游半干旱河谷地區(qū)，氣候垂直分帶明顯。區(qū)內(nèi)氣候干燥，干雨季分明。雨季集中于7~9月，冬干明顯，多年平均降水量為528.7mm。該區(qū)最大年降水量為648.6mm（出現(xiàn)在1958年），最小年降水量369.8mm（出現(xiàn)在1974年），連續(xù)最大4個(gè)月（5～8月）降水量為324mm，占年降水量62.1％，日最大降水量79.9mm。根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中的暴雨量等值線圖，該區(qū)10min雨強(qiáng)平均值為8.3mm，1h雨強(qiáng)平均值20mm，24h雨強(qiáng)平均值60mm。據(jù)吳積善[4]等著《泥石流及其綜合治理》，四川山區(qū)泥石流激發(fā)雨量一般為一次雨量48～50mm左右或10min雨量8～12.2mm，1min雨強(qiáng)0.8～1.2mm左右。因此，該區(qū)暴雨強(qiáng)度足以激發(fā)泥石流，特別是5·12地震后，隨著溝內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象的加劇和松散固體物源的增多，其激發(fā)泥石流的臨界雨強(qiáng)更低，因此，泥石流的危險(xiǎn)性也相對(duì)更大。

圖3 汶川地震范圍及安夾溝位置圖

1.5 地震

汶川縣境及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為區(qū)域性地殼急劇上升并伴隨斷裂活動(dòng)。2008年5月12日，地處龍門山斷裂帶上的汶川縣映秀鎮(zhèn)發(fā)生了里氏8.0級(jí)的地震。安夾溝距震中平面距離10km左右，地震區(qū)內(nèi)建筑物破壞嚴(yán)重，山體淺表層松動(dòng)，出現(xiàn)山體滑塌、崩落等現(xiàn)象。根據(jù)震后修改的《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001）安夾溝流域所處區(qū)域地震基本烈度為Ⅷ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.20g（圖3）。

2 安夾溝泥石流特征

2.1 泥石流規(guī)模、災(zāi)情

據(jù)調(diào)查該溝為一條老泥石流溝，地質(zhì)歷史上曾多次發(fā)生泥石流，形成了村民居住地所處的老泥石流堆積扇。近百年內(nèi)，該溝于1976年發(fā)生過小型泥石流，未造成人員傷亡。2008年5.12汶川地震后，溝內(nèi)物源劇增，2013年7月10日，汶川境內(nèi)聚降暴雨，致該溝爆發(fā)大規(guī)模泥石流，持續(xù)時(shí)間前后約1個(gè)半小時(shí)，該次泥石流一次性沖出固體物質(zhì)達(dá)8.18×104m3,形成長(zhǎng)約460m，寬約40m的堆積區(qū)，淤高平均約3.5m，堆積方量6.44×104m3，使溝口段國(guó)家AAAA級(jí)景區(qū)大禹農(nóng)莊房屋10余間，公路、景區(qū)內(nèi)的5座橋、綠化帶、魚池活魚5 000kg、生豬1 000頭等遭受損失，直接經(jīng)濟(jì)損失超過2 000萬(wàn)元（圖4~7）。

圖4 被淤埋的魚塘

圖5 被沖毀的房屋

圖6 被沖毀的人行橋

圖7 被沖壞的水泥道路路面

目前，該泥石流溝正威脅著溝口大禹農(nóng)莊100余職工和綿虒鎮(zhèn)高店村1組村民50戶200人的生命財(cái)產(chǎn)及溝口國(guó)道213線和都汶公路的交通安全。

2.2 泥石流各區(qū)段沖淤特征

2.2.1清水區(qū)沖淤特征

安夾溝上游和各支溝清水區(qū)普遍坡度較大（多在35°～40°左右），溝谷縱坡較陡，沖淤特征表現(xiàn)為沖於平衡的特征，主要原因有兩個(gè)方面，一是這些溝段主要位于溝谷上游地區(qū)，雖縱比降較大，但匯水面積較小，因此，尚不形成強(qiáng)烈沖刷所需的水動(dòng)力條件，二是這些溝段普遍松散層較薄，有的為基巖裸露，且上游溝源地帶森林植被茂盛，溝床抗沖刷能力強(qiáng)。

2.2.2形成流通區(qū)沖淤特征

該溝段表現(xiàn)為以沖為主，沖於強(qiáng)烈的特征，該溝段溝谷狹窄部位寬度一般寬約10-30m，縱坡達(dá)300‰以上，泥石流沿狹窄溝床快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，強(qiáng)烈掏飾溝道，沖刷深度達(dá)3~4m,在彎道凹岸處沖刷更劇烈，覆蓋層被攜帶，基巖裸露。

2.2.3堆積區(qū)沖淤特征

改溝堆積區(qū)表現(xiàn)以淤為主，安夾溝泥石流的堆積區(qū)主要位于安夾溝出山口以下至岷江扇形區(qū)域，該段溝道平均縱坡僅150‰左右，而整個(gè)堆積扇寬度約430m，長(zhǎng)度為460m，面積為0.2km2。扇形區(qū)泥石流堆積厚度為10～25m，扇區(qū)泥石流堆積物方量約296.7×104m3，堆積扇擠壓岷江成為岷江的凸岸。堆積區(qū)內(nèi)地形平均坡度約為10°，區(qū)內(nèi)地形呈階梯狀，多梯地分布。在扇體前端受岷江的沖刷作用而形成陡坎，陡坎高約10m～20m。

2.3 泥石流堆積物特征

由圖表可見，泥石流的顆粒級(jí)配關(guān)系反應(yīng)了不同溝段位置的水動(dòng)力條件和沖淤特征，安夾溝中上游段溝谷縱坡降大，且沖淤特征表現(xiàn)為以沖刷為主，細(xì)小顆粒物質(zhì)被洪水沖走，停淤較大的顆粒物質(zhì)；而在安夾溝堆積區(qū)溝谷縱坡較緩，溝谷沖淤特征均表現(xiàn)出以淤為主的特點(diǎn)，因而細(xì)顆粒含量較多。此外，需說明的是，進(jìn)行篩分取樣的顆粒主要為粒度小于100mm的部分，據(jù)實(shí)地調(diào)查，泥石流堆積物中尚含量15%～20%的塊石成分，最大塊石直徑達(dá)6.5m左右。

3 泥石流發(fā)展趨勢(shì)分析

根據(jù)前述對(duì)安夾溝泥石流特征和引發(fā)因素的分析，安夾溝屬暴雨溝谷型泥石流，具有受地震影響，溝內(nèi)山體松散、物源豐富，易受暴雨誘發(fā)，溝道沖於強(qiáng)烈的特性，一旦遭到大暴雨或地震的作用，勢(shì)必引發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

圖8 安夾溝典型溝段堆積物顆粒級(jí)配圖

4 泥石流防治工程治理方案

4.1 防治原則和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)該溝泥石流的形成特征、危害程度、發(fā)展趨勢(shì)及防災(zāi)減災(zāi)要求，泥石流防治總的原則是：全面規(guī)劃，防治結(jié)合，綜合治理；通過治理工程減輕和控制泥石流災(zāi)害對(duì)大禹農(nóng)莊、綿虒鎮(zhèn)高店村一組居民點(diǎn)的危害，并減輕對(duì)川西命脈線國(guó)道G213線和都汶路的威脅，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)道G213線、都汶高速的正常運(yùn)行提供安全保障。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范與規(guī)定，該泥石流防治工程安全等級(jí)應(yīng)定為二級(jí)，確定防災(zāi)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：按50年一遇設(shè)計(jì)，100年一遇校核[4-5]。

4.2 防治工程方案

1）攔固排相結(jié)合，全面防治（A方案）：采用固、攔、排相結(jié)合的綜合治理，在安夾溝中上游有集中崩滑物源、溝道物源處分別建4道谷坊壩，穩(wěn)固溝床和坡體物源，防止大量物源進(jìn)入溝道，在溝道卡口、急彎處堵塞溝道，形成堰塞湖。在中下游溝道縱坡較緩處修建2座攔砂壩，穩(wěn)攔啟動(dòng)的泥砂大塊石，降低泥石流洪峰流量，減小下游排導(dǎo)槽的排泄壓力。下游修建1條長(zhǎng)465m，寬9m，高6m的排導(dǎo)槽，以排泄

攔截后的高含砂水流，確保溝口都汶高速的安全運(yùn)行和大禹農(nóng)莊、村民的生命財(cái)產(chǎn)安全。優(yōu)點(diǎn)：采用有效治理措施，分別對(duì)各類物源進(jìn)行有效防治，攔砂壩穩(wěn)攔物源，排導(dǎo)槽排泄高含砂水流，使泥石流得到全面防治，綜合治理；該方案缺點(diǎn)是：投資大，效益比低，谷坊壩位于安夾溝中上游，施工難度大。

2）攔排結(jié)合，以攔為主（B方案）：考慮到在安夾溝中上游施工條件的復(fù)雜，重點(diǎn)在安夾溝下游修建兩座攔砂壩，攔擋固體物源，并在攔砂壩下側(cè)，沿原溝道，修建一條長(zhǎng)465m，寬16m，深6m的排導(dǎo)槽，排泄泥石流。優(yōu)點(diǎn)：重點(diǎn)設(shè)防，有效控制，相比A方案，減小了施工難度，投資中等，并達(dá)到了治理效果。此方案缺點(diǎn)：沒有對(duì)該溝上、中游物源進(jìn)行穩(wěn)固、控制，且泥石流排導(dǎo)槽走原溝道，彎曲過長(zhǎng)，不利于泥石流的排泄，并對(duì)景區(qū)規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)生一定的影響。

3）攔排結(jié)合，以排為主（C方案）：采用攔排相結(jié)合，以排為主的治理方針。在安夾溝溝口修建一座縫隙壩，緊接其下游，開辟石山，截彎取直，修建一條長(zhǎng)256m，寬12m，深6m的排導(dǎo)槽，并在垂直于原溝道出口方向處修建一座導(dǎo)流堤，引導(dǎo)泥石流匯入新修排導(dǎo)槽，并起到水砂分流的作用，解決下游景區(qū)的生活用水問題。優(yōu)點(diǎn)：縫隙壩攔粗排細(xì)，有利于增大有效庫(kù)容，減少圬工，提高效益比，導(dǎo)流堤引導(dǎo)泥石流，水砂分流，排導(dǎo)槽截彎取直，有利于最大優(yōu)化排導(dǎo)槽排泄量，減少投資，提高工程效益比，并有利于景區(qū)規(guī)劃建設(shè)。因此，推薦該方案為工程治理方案。各治理方案對(duì)比詳見圖9和表2。

表2 安夾溝泥石流治理工程治理方案

圖9 各治理方案工程布置圖

5 結(jié)論

安夾溝地形陡峻，溝谷呈深切“V”型山谷地貌，溝域兩岸斜坡高陡，多懸崖陡坎分布，溝道縱坡降較大，多跌水、陡坎分布。加之2008年汶川地震后，溝道物源劇增，激發(fā)泥石流的臨界雨強(qiáng)降低，使安夾溝泥石流活動(dòng)更強(qiáng)烈，危害嚴(yán)重。為確保溝口都汶高速、大禹農(nóng)莊和村莊人民財(cái)產(chǎn)安全，本文提出了全面防治，綜合治理，攔排結(jié)合，分別以攔為主和以排為主，三種治理方案進(jìn)行對(duì)比分析，并最終提出了C方案為治理方案，為安夾溝泥石流的防治提供了治理依據(jù)，并為震后同類工程的實(shí)施提供指導(dǎo)和借鑒作用。

[1] 崔鵬，韋方強(qiáng)，陳曉清，等．汶川地震次生山地災(zāi)害及其減災(zāi)對(duì)策.[J]. 中國(guó)科學(xué)院院刊,2008.23（4）：317-323.

[2] 黃潤(rùn)秋，等. 汶川地震地質(zhì)災(zāi)害研究[M]. 北京：科學(xué)出版社，2009.

[3] 徐錫偉，聞學(xué)澤，葉建青，等. 汶川MS8.0地震地表破裂帶及其發(fā)震構(gòu)造[J]. 地震地質(zhì)，2008,30（3）：597-629.

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

[5] 周必凡，李德基，羅德富，等. 泥石流防治指南[M].北京：科學(xué)出版社,1991．

Geological Features and Control of the Anjiagou Debris Flow

DANG Chao

（No. 606 Geological Party, Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration, Chengdu 611730）

The Anjia gully is located in the boundaries Wenchuan, Sichuan, lying in the upper reaches of the Minjiang River. Only a small debris flowwithout casualties occurred in this gully in the 1970s during last hundred years. The Wenchuan earthquakeon May 12, 2008 ignited a large-scale debris flow in this gully, seriously threatening to the Du-Wen express way, Dayu Grange as a AAAA level scenic spot andlives and property of the local population. This article makes an approach to forming conditions, basic characteristics, developmental trend and control measures of the Anjiagou debris flow based on data on topography, geomorphology, hydrology and meteorology.

Anjia gully; debris flow; Wenchuan earthquake; control measure

2016-08-08

黨超（1986-），男，陜西渭南人，工程師，碩士研究生，主要從事巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)生產(chǎn)與科研工作

P642.23

A

1006-0995（2018）03-0469-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.027