5·12震后映汶高速公路泥石流危險性評價

席呈虎，鄧 輝，闞艷伶

(成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都610059)

5·12地震不僅直接引發(fā)了大量的崩塌、滑坡，而且降低流域內(nèi)巖土體的強(qiáng)度，使其更易于受到侵蝕，從而為泥石流的形成提供豐富的固體物質(zhì)。災(zāi)區(qū)震后泥石流活動頻繁，并造成了較大的損失。泥石流危險度的大小對跨越溝口公路橋梁的設(shè)計及其應(yīng)采取的泥石流防治措施具有重要的作用，因此對上述4重要泥石流溝進(jìn)行科學(xué)的危險性評價是十分必要的。

根據(jù)汶川地震災(zāi)區(qū)泥石流在地震前后的活動特點推測，其泥石流流域類型可能以物源控制型為主，物源控制型泥石流流域:隨著物源量的顯著減少，泥石流活動逐漸減弱，流域趨于穩(wěn)定，活躍性隨著時間逐漸衰減。最大規(guī)模的泥石流發(fā)生于地震過后的短時間內(nèi)。泥石流規(guī)模和頻率的關(guān)系與暴雨不一致，即5～20 a一遇的暴雨也可能引發(fā)100 a一遇的低頻泥石流。因此用雨洪修正法來計算流域泥石流規(guī)模是存在問題的，直接影響到對泥石流溝危險性的評價。因此，我采用的方法是利用現(xiàn)有的較為成熟的方法進(jìn)行評價計算出溝谷地震之前的泥石流危險度，然后用地震前的危險度乘以危險度增加系數(shù)就得到了震后溝谷泥石流的危險度。

1 泥石流溝的地質(zhì)環(huán)境

映秀至汶川公路位于四川盆地西北側(cè)，地形受龍門山中段九頂山及其支脈控制，總的地勢呈西北高、東南低趨勢。汶川—映秀段屬典型的高山峽谷地貌，高山連綿，山體海拔高度一般在1 000～3 000 m，河谷深切，谷坡陡峻，相對高差1 000 m左右，坡度一般為50°～70°。受構(gòu)造控制，山脈多呈北東—南西向，岷江橫穿構(gòu)造線，下切劇烈，河谷一般呈“V”型。基巖以巖漿巖和變質(zhì)巖為主。岷江河谷的開闊地帶發(fā)育四級階地，洪積扇、崩積巖堆到處可見。七盤溝、登基溝、桃關(guān)溝、磨子溝位于汶川縣城南側(cè)的茂汶斷裂的中斷，分布在岷江兩側(cè)。茂汶斷裂，走向北30°～45°東，傾向北西，傾角45°～80°，上盤(北西盤)向南仰沖，下盤相對向北俯沖，為壓扭性逆沖斷層，斷裂擠壓破碎帶寬達(dá)100余米，并發(fā)育多條北東向分支小斷裂。據(jù)地震局1977年5月至11月水準(zhǔn)測量，茂汶斷裂汶川場地南東盤(下盤)相對北西盤(上盤)一直上升，上升達(dá)1.06 mm，說明茂汶斷裂一直處于活動狀態(tài)。由于茂汶斷裂的存在使得縣城以南的地區(qū)巖體破碎，特別是5·12大地震后，使得大量山體松動，為泥石流的下一次爆發(fā)提供了大量的松散物源，據(jù)實際調(diào)查七盤溝、登基溝、桃關(guān)溝、磨子溝四條泥石流溝道內(nèi)和溝道兩側(cè)的繁體上停留著大量的松散物質(zhì)。

2 震前泥石流溝危險性評價

泥石流危險性評價是對泥石流致災(zāi)能力的評價，是泥石流規(guī)模和發(fā)生頻率的綜合體現(xiàn)。針對映汶路泥石流溝的特點，采用《泥石流危險性評價》［1］和《泥石流風(fēng)險評價》［2］單溝泥石流危險度評價中推薦的如下計算公式計算:

式中:M、F、S1、S2、S3、S6、S9分別為 m、f、s1、s2、s3、s6、s9的轉(zhuǎn)換值。m為泥石流規(guī)模(103m3);f為泥石流發(fā)生頻率(次/100a);s1為流域面積(km2);s2為主溝長度(km)s3為流域相對高差(km);s6為流域切割密度;s9為不穩(wěn)定溝床比例(%)。以上評價因子通過1:50 000地形圖量取和現(xiàn)場調(diào)查和參考?xì)v史資料獲得。4條溝的泥石流評價因子基礎(chǔ)資料見表1。而 M、F、S1、S2、S3、S6、S9 可由轉(zhuǎn)化函數(shù)換算求得(表2)。最終4條泥石流危險度評價結(jié)果見表3。

表1 泥石流危險度評價基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

3 地震后泥石流危險度增加系數(shù)的評價

本文主要采用沈興菊等提出的地震后泥石流危險度增加系數(shù)公式:

其中：

式中:Ra為地震后泥石流危險度增加系數(shù);As為地震后地震后泥石流危險度增加量;W1s為溝內(nèi)固體物質(zhì)總方量;Ws為設(shè)計頻率泥石流固體物質(zhì)總量;Ras為用地震烈度表示的巖土體松散影響下泥石流危險度的增加量;Si為設(shè)定的地震烈度影響系數(shù);Ad為考慮堰塞壩后的泥石流危險度增加量;Wd為堰塞壩庫容，可根據(jù)流域地形圖和測量的堰塞體高度使用GIS的填挖功能計算;Qc為最大泥石流設(shè)計流量。

表2 單溝泥石流危險度評價因子的轉(zhuǎn)換函數(shù)

表3 泥石流危險度評價因子轉(zhuǎn)換值及危險度

3.1 計算過程

根據(jù)式(3)計算崩塌、滑坡等新增固體碎屑物質(zhì)造成的各溝泥石流危險度增加量(表4)。根據(jù)式4計算地震引造成巖土體松散所致的泥石流危險度增加量(表5)。

表4 固體碎屑物數(shù)量所致的泥石流危險度增加量

表5 地震引造成巖土體松散所致的泥石流危險度增加量

這些典型的的泥石流溝中其中七盤溝有堰塞體存在，經(jīng)計算分別需要0.1 h即可將庫內(nèi)蓄水排干，以此為數(shù)據(jù)作為堰塞體流域的危險度增加量。

根據(jù)式(2)計算4條典型溝谷泥石流危險度增加系數(shù)，最后的評價結(jié)果如表6所示。

表6 條典型溝谷泥石流危險度增加系數(shù)

由此得出，震后七盤溝泥石流危險度為0.924，屬極高度危險;磨子溝泥石流危險度為0.57，屬中度危險;登基溝泥石流危險度為0.843，屬極高度危險。桃關(guān)溝泥石流危險度為0.95，屬極高度危險的泥石流。

4 結(jié)論及建議

通過對比分析不難發(fā)現(xiàn)，震后、震前泥石流的危險度發(fā)生了明顯的變化，地震導(dǎo)致泥石流的危險度級別與震前相比提高了一個等級，災(zāi)情預(yù)測造成的災(zāi)情也更加嚴(yán)重，特別是七盤溝、登基溝和桃關(guān)溝三條泥石流溝，建議在設(shè)計跨溝橋梁和制定防治方案時，應(yīng)給予高度重視。

［1］唐川，梁京濤.汶川震區(qū)北川9.24暴雨泥石流特征研究［J］.工程地質(zhì)學(xué)報，2008，16(6):752－758.

［2］譚炳炎.泥石流溝的嚴(yán)重程度的數(shù)量化綜合評判［J］.水土保持通報.1986，6(1):51－ 57.

［3］劉希林，王全才，孔紀(jì)名，何思明，蘇鵬程.都(江堰)汶(川)公路泥石流危險性評價及活動趨勢［J］.防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報.2004，(01).

［4］沈興菊，張金山，王士革，謝洪，魏軍林.5.12地震后災(zāi)區(qū)泥石流危險度增加系數(shù)評價［J］.水土保持通報.2010，30(5):96－100.

［5］崔鵬，韋方強(qiáng)，何思明，等.5 12汶川地震誘發(fā)的山地災(zāi)害及減災(zāi)措施［J］.山地學(xué)報.2008.26(3):280－282.