薛莉云，賀模紅，葉勝華

九寨溝縣沙壩溝小流域震后泥石流基本特征及綜合防治

薛莉云，賀模紅，葉勝華

（四川省地礦局九0九水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，四川 綿陽 621000）

受“8·8”九寨溝地震影響，沙壩溝小流域內(nèi)誘發(fā)新增大量山體崩塌、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害，松散物源量急劇增加，極大加劇了泥石流災(zāi)害的發(fā)生，對溝口聚居區(qū)及旅游設(shè)施等構(gòu)成嚴(yán)重威脅。通過分析沙壩溝小流域震后地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育基本特征，分析研究主溝泥石流形成特征、災(zāi)害史及發(fā)展趨勢，按照地震災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃，提出了結(jié)合地方發(fā)展規(guī)劃的防治方案，實施工程治理、監(jiān)測預(yù)警、應(yīng)急避險場所、生態(tài)恢復(fù)為主，與農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、旅游開發(fā)等結(jié)合的綜合措施，保護(hù)了流域及危險區(qū)人們生命財產(chǎn)安全，為小流域地質(zhì)災(zāi)害的防治提供可借鑒。

小流域；泥石流；基本特征；綜合防治；沙壩溝

2017年8月8日，九寨溝縣發(fā)生7.0級地震，最大烈度Ⅸ度。沙壩溝小流域距離震中約10km，地震烈度為Ⅷ度，漳扎鎮(zhèn)沙壩村2組聚居區(qū)位于溝口區(qū)，受地震影響嚴(yán)重，房屋不同程度受損，交通、通訊、基礎(chǔ)設(shè)施受到不同程度破壞。地震對區(qū)域自然生態(tài)及地質(zhì)環(huán)境造成重大破壞，流域內(nèi)誘發(fā)新增大量山體崩塌、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害外，松散物源量急劇增加，極大加劇了泥石流災(zāi)害發(fā)生，嚴(yán)重威脅2個企業(yè)、3個酒店和11座小橋、房屋、公路、供電、通訊、耕地等重要基礎(chǔ)設(shè)施，群眾48戶189人，財產(chǎn)約5100萬元。沙壩溝小流域作為地質(zhì)災(zāi)害綜合治理小流域及重點場鎮(zhèn)綜合整治項目列入“8·8”九寨溝地震災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃，探索整合監(jiān)測預(yù)警、工程治理、生態(tài)恢復(fù)、新農(nóng)村建設(shè)等，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害綜合整治，實現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)與富民安民雙贏的小流域地質(zhì)災(zāi)害的綜合防治目標(biāo)。

表1 流域內(nèi)主支溝基本特征統(tǒng)計表

表2 沙壩溝小流域地質(zhì)災(zāi)害隱患點統(tǒng)計表

圖1 流域主支溝、地質(zhì)災(zāi)害及物源分布圖

1 小流域地質(zhì)災(zāi)害基本特征

1.1 小流域基本概況

九寨溝漳扎鎮(zhèn)沙壩溝小流域（圖1）位于白河右岸，與主河白河近垂直交匯，0.02～6.28km2支溝有1#大水溝、2#支溝、3#支溝、4#滲水溝等四條支溝（表1）。沙壩溝流域面積為34.6km2，平均長為8.8km，平均寬度為3.9km，主溝沙壩溝長度10.7km，平均縱坡降148‰，溝域相對高差為2520m。

1.2 小流域地質(zhì)災(zāi)害分布

受“8·8”九寨溝地震影響，發(fā)育有威脅對象地質(zhì)災(zāi)害共計4處，新增寨子后山崩塌和張茂林房后滑坡2處，加劇沙壩溝（主溝）、滲水溝（支溝）泥石流2處（表2）。發(fā)育松散泥石流固體物源點29處（新增10處）。除主溝泥石流外，有威脅地質(zhì)災(zāi)害體均位于近溝口地帶，發(fā)育相對集中。其中危害性、危險性大的災(zāi)害點為沙壩溝主溝泥石流，威脅對象主要分布于溝口堆積扇大部分區(qū)域，面積0.3km2。

2 沙壩溝主溝泥石流形成特征

2.1 溝域特征

沙壩溝主溝流域面積為34.6km2，溝域主溝溝道長度為10.7km，為泥石流水源的匯流條件。溝域平均縱坡降約148‰（圖2）；溝谷縱坡較大，特別是主溝上游段及各支溝縱坡多在300‰以上。支溝發(fā)育，呈“V”型谷，山高坡陡，平均坡度在35°以上。

圖2 沙壩溝主支溝縱剖面圖

清水區(qū)主要分布于溝域上游高程2100m以上區(qū)域。長3.7km，高差1670m，溝床平均縱坡降300‰，面積30.33km2。發(fā)育三條較大支溝，支溝坡降300‰以上，植被發(fā)育，上游溝道侵蝕深度一般較淺。

物源流通區(qū)分布于高程1880～3280m，主溝長4.6km，高差1400m，溝床平均縱比降137‰，面積3.9km2。呈深切“V”型谷，平均岸坡坡度35°～45°，溝道寬度18～120m。物源豐富，部分崩滑體溝堆積于溝道，最厚達(dá)35m。

表3 地震前后物源對比表

溝口堆積扇分布于出山口以下至白河段。分布高程1850～2000m，高差150m。溝口堆積扇區(qū)內(nèi)地勢較為寬緩，平均縱坡為83‰，長1750m，平均寬210m，面積0.37km2。溝道寬5～28m，深1.5～4.5m，有利于泥石流物質(zhì)的淤積。

2.2 物源特征

小流域內(nèi)第四系松散堆積物以碎塊石、卵石等為主，基巖為石英砂巖、千枚巖、板巖、灰?guī)r等。地震誘發(fā)新增大量崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類（圖1）。松散固體物源點29處（崩塌物源點9處，滑坡點10處，坡面侵蝕物源5處，溝道堆積物源5處），較震前增加11處（邱建新，2012；黃曉明等，2018）。震后調(diào)查松散固體物源量332.74×104m3，較震前增加了107.99×104m3；可參與泥石流動儲量89.79×104m3，震后增加了11.29×104m3（表3）。

圖3 H11滑坡體遙感影像（2013.3）

圖4 H11滑坡體遙感影像（2013.9）

通過相關(guān)勘查資料（黃曉明等，2018），溝內(nèi)最大物源點H11滑坡，震后靜儲量194.33×104m3，動儲量65.61×104m3，分別占58.4%、73.1%?；?013年降雨導(dǎo)致大規(guī)?；瑒樱▓D3、圖4），坡體為滑動的殘留體，前緣溝道形成滑坡堆積體。2015年受降雨影響，殘留體繼續(xù)變形加劇，右側(cè)滑坡溝槽兩側(cè)出現(xiàn)大面積滑動（圖5），2017年“8·8”九寨溝地震后，殘留滑坡體再次加劇滑動（圖6），大部分堆積于溝道中。殘留體（圖7）縱長512m，平均寬185m，平均厚度15m，坡度40-45°，體積約142.08×104m3?；麦w為第四系碎石土層，下覆灰?guī)r，前緣堆積區(qū)寬度220m，長度80～120m，面積2.09×104m2，滑坡堆積體平均厚度25m，順溝地形坡度為22°～35°，體積52.25×104m3。

圖5 H11滑坡體遙感影像（2015.11）

圖6 H11滑坡體遙感影像（2017.8）

H11滑坡體堵塞溝道段位于主支溝交匯處，溝道縱坡較陡，堆積體已淤積溝道，上游直抵溝道岸坡。堆積體整體穩(wěn)定性較好，變形破壞可能性小。主溝水流從堆積體右側(cè)沖刷通過，沖蝕形成寬度5～10m溝槽，強(qiáng)降雨作用下，可能多期次啟動進(jìn)入溝道，為沙壩溝泥石流的主要物源點。形成潰決型泥石流可能性；還有待進(jìn)一步勘查、監(jiān)測其變化確定。

2.3 降雨及匯流特征

縣域年降水量552.3mm以上，年最大降水量750.2mm，最小降水量359.2mm。根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中的暴雨量等值線圖，沙壩溝小流域區(qū)域1/6h、1h、6h、24h最大暴雨量分別為8mm，15mm、25mm、35mm。據(jù)吳積善等人的研究成果（吳積善等，1993），四川山區(qū)泥石流激發(fā)雨量為:場次雨量＞48mm或雨強(qiáng)8～12.2mm/10min、0.8～1.2mm/1min。研究區(qū)雨強(qiáng)8.0mm/10min，滿足誘發(fā)泥石流條件。

2018年縣域發(fā)生“6·25”、“7·2”、“7·10”三次強(qiáng)降雨過程，最大雨量分別為40.4mm、39.4mm、48.6mm，前兩次引起山洪災(zāi)害?！?·10”強(qiáng)降雨，縣域多條主干河道達(dá)到歷史最高流量，沙壩溝小流域發(fā)生較大規(guī)模泥石流災(zāi)害。

圖7 H11滑坡體剖面圖

2.4 泥石流暴發(fā)特征

沙壩溝小流域受主溝泥石流災(zāi)害威脅最大，為老泥石流溝，多次發(fā)生泥石流災(zāi)害。上世紀(jì)50年代發(fā)生較大規(guī)模泥石流災(zāi)害，掩埋部分農(nóng)田，沖毀部分房屋，未造成人員傷亡；1982年泥石流在溝口平緩處出現(xiàn)淤積和改道，沖出方量6.5×104m3，溝道兩側(cè)居住人戶較少，未造成人員傷亡，2008年汶川地震后，由于松散物源增多，啟動雨量減低，每年均發(fā)生小規(guī)模泥石流災(zāi)害，堆積于寬緩處。

2018年7月10日晚10點，暴雨誘發(fā)主溝泥石流，沖出方量4500m3，已建攔擋壩淤滿后改道，造成下游5戶民房進(jìn)水，迅急避險、及時搶險。滲水溝同時暴發(fā)坡面泥石流，沖出泥石流固體物質(zhì)300m，沖淤至主溝。張茂林房后滑坡部分滑塌至坡腳，提前避險，未造成人員傷亡。

沙壩溝主溝地震前為低頻稀性泥石流，受2017年“8·8”九寨溝地震影響，滑坡、崩塌地質(zhì)體增加，易發(fā)程度增高，預(yù)計短期內(nèi)，泥石流暴發(fā)頻率可能增大。

3 綜合防治措施

3.1 防治目標(biāo)

根據(jù)“8·8”九寨溝地震災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃，結(jié)合建設(shè)中查-漳扎-沙壩國際生態(tài)特色小鎮(zhèn)規(guī)劃，未來為人口主要集中的發(fā)展區(qū)域。治理目標(biāo)為通過沙壩小流域綜合整治，整合監(jiān)測預(yù)警、工程治理、生態(tài)恢復(fù)、新農(nóng)村建設(shè)等綜合防治措施，使小流域內(nèi)危害人民生命財產(chǎn)安全的地質(zhì)災(zāi)害得以有效防治。依托沙壩溝小流域地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工程，融合成以沙壩溝為中心，與九寨溝自然風(fēng)光相呼應(yīng)的藏鄉(xiāng)文化旅游體系。構(gòu)建藏鄉(xiāng)風(fēng)貌、民族文化遺產(chǎn)、人文地理保護(hù)區(qū)域，使地質(zhì)災(zāi)害治理工程、生態(tài)農(nóng)業(yè)功能與藏鄉(xiāng)風(fēng)貌等相結(jié)合，配套九寨溝“溝內(nèi)游、溝外住”的旅游模式及體系之中。

圖8 治理技術(shù)路線圖

3.2 防治思路

治理思路（趙松江，2014；鐘東，2015；呂杰，2014；李娟等，2014；莫?？坪屠畹氯A，2019；蹇代君等，2020）：在災(zāi)后恢復(fù)重建總體規(guī)劃框架下，制定沙壩小流域總體規(guī)劃，總體可分為沙壩溝小流域地質(zhì)災(zāi)害綜合治理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)旅游觀光建設(shè)三部分，按照總體規(guī)劃分部門、分項進(jìn)行單獨實施（圖8）。

3.3 綜合防治方案

沙壩溝小流域的地質(zhì)災(zāi)害根據(jù)其發(fā)育的基本特征、危害對象及防治目標(biāo)，分為工程治理（排危除險）、監(jiān)測預(yù)警、避險場所等三個方面進(jìn)行綜合治理。

3.3.1 工程治理

主溝“以攔為主，攔排結(jié)合”的總體思路（圖9），充分利用既有攔擋壩作為輔助攔渣作用，在上游修新建1#攔砂壩、2#縫隙壩作為主要攔渣和調(diào)洪功能，緩解下游排泄壓力，出山口至主河處設(shè)置排導(dǎo)槽長度1.7km，槽寬9m，兼顧排導(dǎo)泥石流和護(hù)岸功能，兩側(cè)安裝安全護(hù)欄，預(yù)留濱水步道，溝岸復(fù)綠，同時原始溝道設(shè)計跌水景觀，新建高壩設(shè)計牧場翻壩路和壩體美化設(shè)計。對零星分布的3處地質(zhì)災(zāi)害點結(jié)合旅游文化有針對性的進(jìn)行排危除險防護(hù)設(shè)計（表4），達(dá)到保護(hù)危險區(qū)內(nèi)居民的生命財產(chǎn)安全的目的。

表4 工程治理措施一覽表

既有2座谷坊壩為上世紀(jì)八十年代修建，均由漿砌片石筑成，1#谷坊壩有效高度5m，2#谷坊壩有效高度4m，2座壩體破損情況均為溢流口沖蝕、磨蝕及壩下基礎(chǔ)掏蝕；主要破壞原因為既有谷坊壩為漿砌石砌筑，運行多年溢流口磨蝕強(qiáng)烈，單座壩體壩體下游無護(hù)坦等消能防沖措施，壩下基礎(chǔ)掏蝕強(qiáng)烈，基礎(chǔ)出露最深1.0m，壩體和壩基經(jīng)修復(fù)后可繼續(xù)發(fā)揮一定功能。因此，新建2座高壩更需做好壩肩和壩基防護(hù)。新建1#攔砂壩為C20砼重力實體壩，有效壩高為10m，壩頂長度45m，頂寬度2m；滿庫后過壩流體勢必對下游堆積體溝床產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷破壞，防護(hù)措施為充分利用已建2#攔擋壩作為副壩回淤防沖，中間設(shè)置護(hù)坦和側(cè)墻，壩肩為老沖洪積堆積物，有一定磨圓度，膠結(jié)性較好，為防止壩肩掏蝕，設(shè)置內(nèi)側(cè)C20砼護(hù)肩墻，高度至壩頂，坡比1∶1，厚度0.5m，右側(cè)設(shè)置翻壩路（牧場道路）。新建2#縫隙壩為C20砼結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)和削減洪峰，攔粗排細(xì)，有效壩高為12m，壩頂長度42m，縫隙尺寸0.8m（寬）×4.0（高），壩體置入基巖，但上覆堆積體仍設(shè)置護(hù)坦及垂裙防沖，兩側(cè)設(shè)置側(cè)墻，壩內(nèi)側(cè)右側(cè)壩肩為基巖，設(shè)置翻壩路（牧場道路），左側(cè)為崩坡積堆積體，設(shè)置護(hù)肩墻，高度至壩頂，厚度0.5m。通過對壩肩和壩基的有效防護(hù)，可保證高壩的安全穩(wěn)定運行。

圖9 沙壩溝小流域地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工程平面圖

3.3.2 專業(yè)監(jiān)測預(yù)警

專業(yè)監(jiān)測預(yù)警，結(jié)合先進(jìn)的監(jiān)測手段，以遙測終端（RTU）為核心，采用太陽能浮充蓄電池方式供電，通信方式采用GPRS/北斗衛(wèi)星等通信方式。建立沙壩溝小流域監(jiān)測預(yù)警示范區(qū)，同時建立集合早期預(yù)測和泥石流形成運動過程實時監(jiān)測的預(yù)警平臺，依據(jù)泥石流的形成運動各階段的閾值特征指標(biāo)，實現(xiàn)泥石流形成和運動過程預(yù)警（圖10）。災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)分為三個部分：

第一部分為數(shù)據(jù)采集，在沙壩溝與白河交匯段設(shè)置視頻監(jiān)測直觀監(jiān)測泥石流溝具體變化，對現(xiàn)場的雨量和泥位等進(jìn)行采集處理，布置大功率擴(kuò)音警報器在接受到泥石流預(yù)警時可進(jìn)行擴(kuò)音喊話及廣播功能，通知人員及時撤離。遠(yuǎn)距離夜視可視化視頻監(jiān)測站共布置2處，分別在新建1#攔砂壩和溝口白河交匯處布設(shè)，隨時監(jiān)測泥石流的流量、泥位等；雨量自動監(jiān)測站共布置2個，分別布設(shè)在新建2#縫隙壩上游處和寨子后山處，實現(xiàn)一體化自動雨量監(jiān)測；自動泥（水）位站共布置2處泥位監(jiān)測。分別布設(shè)在2#攔擋壩部位和溝口下寨子處排導(dǎo)槽位置，實現(xiàn)實時泥（水）位監(jiān)測；大功率擴(kuò)音警報器1個布設(shè)于上寨子聚居區(qū)活動場處（圖9）。

圖10 預(yù)警流程圖

第二部分為數(shù)據(jù)傳輸，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過現(xiàn)場監(jiān)測中轉(zhuǎn)基站，采用北斗通信衛(wèi)星、GPRS無線通信兩種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，監(jiān)測中轉(zhuǎn)基站設(shè)置于上寨子處，共計2個。

第三部分為監(jiān)測預(yù)警平臺及預(yù)警系統(tǒng)，通過對監(jiān)測現(xiàn)場傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、分析，與災(zāi)害發(fā)生閾值進(jìn)行對比，進(jìn)而按災(zāi)害預(yù)報等級對泥石流災(zāi)害發(fā)出警報。其數(shù)據(jù)中心1個設(shè)置于九寨溝縣漳扎鎮(zhèn)政府，主要功能為接收與處理數(shù)據(jù)。

3.3.3 避險場所

應(yīng)急避難場所具有應(yīng)急避難指揮中心、應(yīng)急消防措施、應(yīng)急避難疏散區(qū)等應(yīng)急避險功能。沙壩小流域臨時避險場地選取2處不受地質(zhì)災(zāi)害威脅場地，一處為上寨子聚居區(qū)活動場可兼顧打造為民俗廣場（面積約1200m2）；一處為下寨子聚居區(qū)集中平地可兼顧建成公用停車場（面積約1900m2）等綜合性場所。臨時避險場所配備必要的物資，以備發(fā)生災(zāi)害時應(yīng)急之用，避險場所物資存儲于溝口村委會活動室。兩個避險場所，每個點配備6頂8人帳篷、單人簡易行軍床30張、軍用棉被（蓋被）30套、軍用棉被（墊被）30套、滅火器6套、小型發(fā)電機(jī)組1臺，立桿式標(biāo)志牌1個等。做到“平災(zāi)”結(jié)合，發(fā)揮其“多方位布局、多功能建設(shè)、多途徑利用”的優(yōu)勢，既有滿足設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)的防災(zāi)避險實際需要，又不造成閑置浪費。

4 結(jié)語

（1）沙壩溝小流域主要由4條支溝組成，流域面積34.6km2，主要發(fā)育滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害4處，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育較為集中，危害溝口大部分聚居區(qū)。沙壩溝主溝受地震影響，松散物源量增加，致災(zāi)臨界雨量減低，短期內(nèi)暴發(fā)頻率可能性增大，潛在危險性大。

（2）沙壩溝小流域地質(zhì)災(zāi)害綜合治理、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、生態(tài)旅游觀光建設(shè)等三部分，按不同責(zé)任主體分階段、分項實施。

（3）沙壩溝小流域按“工程治理（排危除險）、監(jiān)測預(yù)警、避險場所”等三種措施綜合治理。主溝采用“以攔為主，攔排結(jié)合”與基礎(chǔ)設(shè)施、旅游開發(fā)相結(jié)合，進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。零星地質(zhì)災(zāi)害點進(jìn)行排危除險工程措施；工程監(jiān)測分階段有重點進(jìn)行部署，建立監(jiān)測預(yù)警平臺，達(dá)到監(jiān)測效果；避險場所與民俗廣場、停車場等綜合性場所結(jié)合建設(shè)，實現(xiàn)應(yīng)急避險、基礎(chǔ)設(shè)施提升等多用途。

（4）采用多種措施對小流域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合治理，工程設(shè)計充分考慮生態(tài)景觀和村落環(huán)境的影響和融合，突出與自然遺產(chǎn)地，藏羌文化走廊的協(xié)調(diào)，為未來旅游開發(fā)打下良好基礎(chǔ)，帶來良好社會效益。

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Basic Characteristics and Comprehensive Control of Debris Flow in the Shaba Gully Minor Watershed after the Earthquake

XUE Li-yun HE Mo-hong YE Sheng-hua

(The 909th Hydrogeological and Engineering Geological Team, BGEEMRSP, Mianyang, Sichuan 620010)

Debris flow in the ShabaGully induced by the Jiuzhaigou Earthquake on Aug. 8, 2017 seriously threat to the Mizoguchi residents and tourist facilities security. This paper has a discussion on characteristics, disaster history and development trend of the debris flow and makes suggestion on comprehensive control including engineering management, monitoring and early warning, emergency rescue, ecological restoration, rural infrastructure construction and tourism development.

Minor Watershed; debris flow; basic characteristic; comprehensive control; ShabaGully

P642.23

A

1006-0995（2022）01-0081-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.016

2021-01-15

薛莉云（1989— ），男，四川綿陽人，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治、巖土工程勘察設(shè)計