蔡偉，熊朝正

（1.浙江華東建設(shè)工程有限公司，杭州 310014；2.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059）

1 引言

西南地區(qū)是我國(guó)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(shè)費(fèi)用高。近年來(lái)，地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題在水利水電建設(shè)工程的推進(jìn)中日趨嚴(yán)峻。以雅礱江、岷江、金沙江、大渡河等流域的泥石流活動(dòng)最為強(qiáng)烈【2】。泥石流災(zāi)害對(duì)水電工程建設(shè)及工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了非常嚴(yán)重的威脅。各國(guó)學(xué)者在泥石流啟動(dòng)機(jī)制及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(zhǎng)122km，共有4 座梯級(jí)電站。白鶴灘水電站水庫(kù)正常蓄水位825m，水庫(kù)蓄水后，將淹沒(méi)以禮河四級(jí)電站的運(yùn)輸洞、進(jìn)風(fēng)洞、開(kāi)關(guān)站等建筑，必須對(duì)其部分設(shè)施進(jìn)行改造或復(fù)建。作為必選廠址之一的大水溝為泥石流溝，因此，需要對(duì)大水溝泥石流活動(dòng)特點(diǎn)及工程影響進(jìn)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(huì)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(shù)枝狀發(fā)育，主溝長(zhǎng)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(shì)東高西低，屬高中山侵蝕、剝蝕地貌類(lèi)型。流域源頭處發(fā)育娜姑和干海子2 個(gè)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(fēng)化強(qiáng)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(jí)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(jí)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(dá) 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(gè)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(bǔ)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(shí)，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(jiàn)圖1）和滑坡堆積物（見(jiàn)圖2），總方量約1 186×104m3。另外，大水溝流域內(nèi)出露玄武巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，多呈強(qiáng)風(fēng)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(kāi)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(guò)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(qiáng)值，超過(guò)這一雨強(qiáng)值時(shí)泥石流容易發(fā)生，低于該雨強(qiáng)泥石流難以發(fā)生。對(duì)云南地區(qū)已經(jīng)發(fā)生的泥石流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，24h 臨界雨強(qiáng)紀(jì)錄的泥石流溝有17 條，雨強(qiáng)變化在4.5～74.9mm，其中，雨強(qiáng)≥9mm 的有11 條，占總數(shù)的64.7%。根據(jù)會(huì)澤縣氣象局娜姑鎮(zhèn)降雨觀測(cè)資料，2007 年8 月，日最大降雨極值達(dá)到99.0mm，因此，大水溝具備泥石流啟動(dòng)的臨界雨強(qiáng)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(shì)及工程影響

4.1 現(xiàn)狀泥石流發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及訪問(wèn)分析，大水溝溝口無(wú)泥石流堆積臺(tái)地發(fā)育，歷史上沒(méi)有發(fā)生過(guò)大規(guī)模的泥石流，每年雨季時(shí)，固體物質(zhì)進(jìn)入堆積區(qū)或隨洪水進(jìn)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(jí)電站調(diào)節(jié)池，該調(diào)節(jié)池兼有防洪攔砂的作用，會(huì)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(shì)

泥石流多形成于雨季的6～8 月，根據(jù)白鶴灘水電站水庫(kù)運(yùn)行方式，水庫(kù)6 月從死水位765m 附近開(kāi)始蓄水，蓄至防洪限制水位785m 后，在6～8 月水庫(kù)按汛期分期水位控制運(yùn)行，即在6～7 月水庫(kù)水位維持防洪限制水位785m，8 月上旬開(kāi)始每旬抬高10m 的方式控制蓄水。水位變化會(huì)淹沒(méi)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(huì)變?yōu)槎逊e區(qū)，但對(duì)泥石流的清水區(qū)和形成區(qū)無(wú)影響，不會(huì)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(dòng)對(duì)施工期無(wú)影響，但不得侵占大水溝的行洪通道。

運(yùn)行期時(shí)，因尾水洞出口高程822m，其下的溝谷斷面面積約623m2，經(jīng)計(jì)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(shuō)明大水溝若發(fā)生100a 一遇泥石流時(shí)，對(duì)尾水洞出口會(huì)有影響，若發(fā)生50a、30a 一遇泥石流時(shí)，對(duì)尾水洞出口影響不大。

5 結(jié)語(yǔ)

1）大水溝流域面積約190km2，主溝長(zhǎng)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(dòng)的堆積物量約 1 186×104m3；流域最大日降雨量可達(dá)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(huì)降低。

3）泥石流活動(dòng)對(duì)施工期無(wú)影響，在運(yùn)行期時(shí)100a 一遇泥石流會(huì)對(duì)尾水洞出口產(chǎn)生影響，而50a、30a 一遇泥石流對(duì)尾水洞出口影響不大。

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