黃泥溝流域泥石流災(zāi)害成因分析及對(duì)策淺析

李浩浩, 成義娟

(中國人民武裝警察部隊(duì)水電第十一支隊(duì),四川成都 610036)

1 黃泥溝泥石流災(zāi)害及流域內(nèi)的基本情況

2008年6月30日,牦牛山西側(cè)雅礱江一級(jí)支流黃泥溝流域發(fā)生了泥石流災(zāi)害,使處于溝口里莊橋上游溝道堆積區(qū)內(nèi)的冕里稀土礦選礦廠區(qū)受災(zāi)。由于流域內(nèi)居民一般均遠(yuǎn)離溝岸及堆積扇區(qū)居住,房屋所處地勢較高,未造成人員傷亡。

發(fā)生泥石流災(zāi)害的里莊鄉(xiāng)位于冕寧縣西南,距縣城約60km。黃泥溝位于牦牛山西側(cè),屬雅礱江左岸下游一級(jí)支溝,常年流水,呈近東西向展布,里莊鄉(xiāng)場鎮(zhèn)位于黃泥溝溝口左岸,工作區(qū)有冕寧——磨房溝縣道以及錦屏水電站對(duì)外交通專用公路與外界連接,交通、通訊較為方便。

錦屏電站對(duì)外交通專用公路東起冕寧縣漫水灣鎮(zhèn),西至雅礱江邊的磨房溝,為山嶺重丘區(qū)二級(jí)公路,公路從牦牛山西側(cè)出口進(jìn)入黃泥溝流域,至大坪子 3號(hào)隧道進(jìn)口端附近出流域,途經(jīng)流域線路全長 9.05km。

2 流域地理環(huán)境及水文地質(zhì)條件

黃泥溝流域內(nèi)為高山峽谷地貌,溝谷多呈“V”字型,最高海拔為 3657.20m,最低處黃泥溝溝口為 1352.2m,最大地形高差 2305m。流域總長 16.01km,匯水面積 58.53km2。據(jù)調(diào)查訪問,黃泥溝屬老泥石流溝,其爆發(fā)規(guī)模及頻率與流域內(nèi)降雨關(guān)系密切,一般為 7～10年爆發(fā)一次(沖出溝口規(guī)模的泥石流),溝內(nèi)歷史上有泥石流堆積。

流域地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶,屬川西高原氣候區(qū),干濕季節(jié)分明,5～10月為流域雨季,余量占全年的 90%～95%,洪水主要由暴雨形成且集中在 7、8兩個(gè)月內(nèi),多為連續(xù)降雨。黃泥溝流域支溝主要分布在右岸,支溝流域面積很小,松散物源少,植被茂盛,無人類工程活動(dòng)。

區(qū)內(nèi)地下水為基巖裂隙水和松散層孔隙水,主要接受大氣降雨及臨近山體地下水補(bǔ)給,總含水量不豐,以泉點(diǎn)或地下徑流向鄰近溝谷排泄,并通過黃泥溝排向其下游的雅礱江。構(gòu)造形跡以斷裂為主,主要有哈哈斷層,基本上呈近南北向展布,巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育,以中陡傾裂隙為主。

3 流域內(nèi)錦屏專用公路棄碴現(xiàn)狀

錦屏電站對(duì)外交通專用公路在流域內(nèi)共有18處棄碴點(diǎn),現(xiàn)存棄碴總體積約92.43萬 m3,其中 63.7萬 m3棄碴直接堆于黃泥溝及支溝岸坡坡腳。初步測算11處棄碴場約有21880m3棄碴進(jìn)入了黃泥溝及其支溝溝道內(nèi)。

流域內(nèi)棄碴點(diǎn)分布密度較大,大多穩(wěn)定性較差,易入溝。對(duì)于那些堆積于溝道岸坡且未采取攔擋措施或攔擋措施失效的棄碴,如不及時(shí)采取有效措施,必將為今后沖溝泥石流的形成提供豐富的松散物源。

4 泥石流成因分析

黃泥溝流域具有暴雨型溝谷泥石流爆發(fā)所需的松散物源、水動(dòng)力以及強(qiáng)降雨等主要條件,同時(shí),人類工程活動(dòng)的影響對(duì)于“6.30”泥石流災(zāi)害的形成也是一個(gè)重要因素。筆者從以下四個(gè)方面分析了泥石流形成的條件:

(1)松散物源條件。

調(diào)查顯示,黃泥溝常年流水,溝道縱坡降大,岸坡陡立、溝道狹窄,植被茂盛,岸坡多為基巖,穩(wěn)定性好,溝內(nèi)固體物源不豐富,滑坡、崩塌、泥石流等一般規(guī)模較小,主要物源來自于支溝溝道堆積物及人工筑路棄碴。本流域的三條支溝流域面積占黃泥溝總流域面積的 58.4%,加之上游降水豐沛,能提供豐富的水源,溝道縱坡大,致使溝道常年水流量較大,即使不在雨季也有較大的搬運(yùn)能力。沿線有小規(guī)模滑坡、崩塌、泥石流等 12處,堆積物約 12000m3。不穩(wěn)定物源主要分布在主溝及其上游支溝瓦屋那達(dá)溝及大沙溝內(nèi),以棄碴及溝道內(nèi)堆積物為主,其中主溝內(nèi)不穩(wěn)定物源占全部不穩(wěn)定物源總量的64.4%。這些均充分說明了由于棄碴的參與,黃泥溝流域內(nèi)不穩(wěn)定松散物源比較豐富。

(2)降雨條件。

該溝歷史上爆發(fā)的泥石流均是在暴雨或長時(shí)間降雨后形成,根據(jù)鄰近同一地區(qū)降雨資料:2005～2007年三年最大日降雨分別為 44.1mm、59.7mm以及60.1mm,均大于誘發(fā)本次“6.30”泥石流災(zāi)害的 43mm降雨量,但這三年間并未發(fā)生泥石流。同時(shí),從溝道內(nèi)原有不穩(wěn)定松散碎屑物質(zhì)條件和植被狀況分析,一般暴雨僅能形成山洪或者小支溝泥石流,只有在大暴雨或者特大暴雨條件下才能在大支溝或主溝形成泥石流。

由于黃泥溝地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶,所處地段為迎風(fēng)坡,降雨垂直變化明顯,降雨強(qiáng)度隨高程增加而遞增。據(jù)此推測該時(shí)段黃泥溝流域的降雨量和雨強(qiáng)度要比鄰區(qū)實(shí)測值大許多。據(jù)調(diào)查,該流域每 7～10年就爆發(fā)一次泥石流(基本上與流域概率 10%暴雨頻率相同),且規(guī)模一般較小。因此,該溝和該區(qū)域激發(fā)泥石流形成的暴雨條件是充分的。

(3)水動(dòng)力條件。

通過野外調(diào)查得知,黃泥溝具有典型的匯水物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū),是一條典型的溝谷型泥石流溝。匯水物源區(qū)溝段長 9.08km,該區(qū)域面積較大,能提供較充足的水源,溝程較短,縱坡較大,不穩(wěn)定松散物源豐富,斷續(xù)分布在溝床兩側(cè),在大氣降雨沖蝕和溝水淘蝕的情況下易產(chǎn)生垮塌,直接進(jìn)入溝床成為泥石流物源,可沿程不斷對(duì)泥石流進(jìn)行補(bǔ)給。

流通區(qū)自浸水溝匯入至下游里莊電站取水口止,溝谷陡窄,一般溝道寬 5～20m左右,地貌上呈現(xiàn)“V”字型,大部分溝段溝床及谷坡基巖裸露、光滑,對(duì)泥石流加速作用較顯著。特別是溝道束窄處在泥石流爆發(fā)過程中容易發(fā)生堵塞,其潰決后泥石流蓄積的能量瞬間釋放產(chǎn)生的陣流為搬運(yùn)下游溝床內(nèi)更大粒徑的固體物質(zhì)創(chuàng)造了條件。

(4)人類工程活動(dòng)影響。

近年來,由于修建錦屏對(duì)外交通專用公路,大量棄碴直接堆于坡下溝岸,一方面直接為泥石流提供了大量的松散固體物源,另外,在強(qiáng)降雨作用下,斜坡上的棄碴因沖刷、坡面泥石流而發(fā)生垮塌,更加加重了河道的淤堵,影響了行洪,上游洪水沖刷、掏蝕溝底,終致棄碴堆石壩決口,進(jìn)而形成次生洪水,下泄的洪水淘蝕下游溝道內(nèi)沉積物形成泥石流。

稀土選礦洗選廠位于黃泥溝下游泥石流堆積區(qū)內(nèi),目前該廠占地面積約 46.5畝,南北最大寬73m,東西長約 760m,廠內(nèi)溝道束窄至 2～7m。

綜上所述,黃泥溝流域地形高差較大,強(qiáng)降雨集中,匯水面積較大,流通區(qū)狹窄且縱坡較大,由于公路棄碴提供的松散物源較豐富,有利于泥石流的形成。2008年黃泥溝“6.30”泥石流的形成直接誘因是流域普遍遭遇強(qiáng)降雨,但也與溝內(nèi)棄碴提供物源及堵溝有關(guān)。黃泥溝下游溝道束窄,行洪受阻,最終泥石流在彎道凹岸超高沖進(jìn)廠區(qū),造成災(zāi)害。

5 發(fā)展趨勢及危害性

(1)發(fā)展趨勢預(yù)測。

泥石流的發(fā)展趨勢與其發(fā)育地區(qū)的自然環(huán)境條件密切相關(guān),目前流域內(nèi)廣大匯水區(qū)域均為無人區(qū),植被覆蓋較好,僅上游支溝溝谷寬緩處有農(nóng)耕活動(dòng),加之對(duì)外交通及選礦廠活動(dòng),對(duì)黃泥溝流域的匯水條件不會(huì)產(chǎn)生影響。黃泥溝流域的降雨量、雨強(qiáng)、降雨類型和暴雨頻率等波動(dòng)不大,因此,誘發(fā)泥石流的外動(dòng)力條件沒有改變,泥石流爆發(fā)的基本規(guī)律亦不會(huì)發(fā)生改變。

據(jù)調(diào)查,溝內(nèi)流通區(qū)有三種情況可能形成堵溝:①在 14號(hào)碴場附近溝內(nèi)倒塌的、橫臥溝道兩岸的 3株粗大樹,易攔擋上游的巨石形成堵溝。②受溝水沖刷淘蝕棄碴坡腳,引起上部堆積體垮塌,形成堵溝。③暴雨誘發(fā)斜坡棄碴形成坡面泥石流,進(jìn)而淤堵溝道。

因此,黃泥溝流域依然存在著形成次生洪水激發(fā)的泥石流災(zāi)害的可能,且由于溝內(nèi)不穩(wěn)定物源豐富,在強(qiáng)降雨誘發(fā)下仍然存在爆發(fā)泥石流的條件。

(2)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)。

由于流域內(nèi)居民及場鎮(zhèn)普遍遠(yuǎn)離溝岸,位置較高,即使發(fā)生堵溝,潰決的洪水(泥石流)也不會(huì)對(duì)居民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。而選礦廠廠區(qū)目前大部分高程低于河床水位,且隨著溝道堆積物的增加河床將繼續(xù)抬高,加之該處溝道束窄,在相同的降雨條件下,黃泥溝再次爆發(fā)泥石流對(duì)廠區(qū)的威脅將加大。

6 防治措施建議

本著“以防為主,防治結(jié)合,因害設(shè)防”的原則,為確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全,筆者建議采取以下防治與預(yù)防措施:

(1)根據(jù)相關(guān)要求做好廠址評(píng)估工作。對(duì)廠址的安全性及適宜性進(jìn)行評(píng)估,根據(jù)評(píng)估結(jié)論采取措施,避免再次造成災(zāi)害。在未作好相關(guān)評(píng)估及安全防范措施前要加強(qiáng)監(jiān)測,完善預(yù)案,落實(shí)防災(zāi)責(zé)任。

(2)加強(qiáng)對(duì)溝岸不穩(wěn)定棄碴的工程處置,避免棄碴入溝。公路建設(shè)過程中直接堆積于溝岸坡腳的棄碴是人為泥石流形成的補(bǔ)給來源。要對(duì)棄碴場穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià),對(duì)可能入溝的不穩(wěn)定棄碴采取切實(shí)可行的工程處置措施,避免棄碴入溝。

(3)疏通整治溝道。相關(guān)單位應(yīng)組織力量對(duì)溝道及時(shí)進(jìn)行清理整治,疏通行洪通道,修筑防災(zāi)防洪設(shè)施。

(4)加強(qiáng)流域內(nèi)的水土保持,禁止砍伐森林,對(duì)公路不穩(wěn)定邊坡及時(shí)進(jìn)行支護(hù)。

(5)加強(qiáng)防災(zāi)避險(xiǎn)知識(shí)的普及,提升群眾識(shí)災(zāi)、避災(zāi)的能力。

[1] 泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范 ,DZ/T-0220-2006[S].

[2] 中科院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所.山洪泥石流滑坡災(zāi)害及防治[M].北京:科學(xué)出版社,1994.