蘇家溝泥石流形成原因及防治措施

王澤榮，劉 彬

(四川省宜賓市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院，四川宜賓，644000)

1 概況

蘇家溝為老泥石流溝，曾于1964年暴發(fā)泥石流，從“5.12”地震后至今，雖然尚未發(fā)生新的泥石流災(zāi)害，但溝域內(nèi)松散固體物源量大增，在暴雨條件下激發(fā)產(chǎn)生大規(guī)模泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)性也大大增加。

蘇家溝一旦發(fā)生大規(guī)模泥石流災(zāi)害，其威脅對象主要為溝口的居民點(diǎn)。據(jù)調(diào)查訪問，蘇家溝泥石流現(xiàn)威脅安置人口約37人，并可能威脅到溝口的鄉(xiāng)村公路、行人及生產(chǎn)防護(hù)綠地及人員、設(shè)備的安全等，威脅資產(chǎn)達(dá)100萬元。因此，對蘇家溝泥石流進(jìn)行勘查和治理，顯得必要而緊迫。

2 泥石流形成條件分析

2.1 地形地貌及溝道條件

蘇家溝溝域形態(tài)為條帶形，基本呈對稱分布，溝域縱向長度2.9km，平均寬度0.65km，溝域面積1.9km2。溝域最高點(diǎn)位于蘇家溝北東側(cè)，高程3160m，溝口與漁子溪交匯處高程為1542m，相對高差1618m。蘇家溝主溝溝源最高點(diǎn)高程2580m，主溝相對高差1038m，溝長2.1km，溝谷平均縱坡降494‰，整個(gè)溝道的縱比降大，水力勢能充足。

溝域內(nèi)山高坡陡，平均坡度在35°以上，溝谷縱坡較大，特別是主溝上游段縱坡多在500‰以上，有利于降雨的匯集。根據(jù)不同地段坡度、植被情況、斜坡結(jié)構(gòu)特征等的差異，降雨的徑流系數(shù)一般在0.1～0.3左右，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，由于地形陡峻，為崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育提供了有利條件。特別是“5.12”地震后，區(qū)內(nèi)新增大量的崩滑現(xiàn)象，為泥石流增加了松散固體物源;且溝谷縱坡較大，也為松散固體物質(zhì)的搬運(yùn)和參與泥石流活動(dòng)提供了有利的地形條件。

2.2 物源條件

蘇家溝泥石流松散固體物源較豐富，而且分布較為集中，主要分布于蘇家溝中下游。本次勘查共調(diào)查物源點(diǎn)14個(gè)，物源類型主要包括崩塌堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類。

據(jù)勘查統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，溝域內(nèi)崩塌堆積固體物源總量為12.30×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為3.49×104m3;溝道堆積固體物源總量為2.32×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為0.76×104m3;坡面侵蝕固體物源總量為2.05×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為0.45×104m3;共計(jì)有松散固體物源量16.67×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為4.70×104m3。

2.3 水源條件

蘇家溝泥石流的水源主要來源于大氣降水。由于泥石流均發(fā)生于雨季，春季冰雪融水一般不會(huì)成為引發(fā)泥石流的水源。此外，溝域內(nèi)地下水不豐富，不構(gòu)成引發(fā)泥石流的主要水源，溝域內(nèi)也沒有水庫、湖泊等集中的地表水體。因此，暴雨形成的地表徑流是引發(fā)泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激發(fā)因素。

該區(qū)地處亞熱帶濕潤氣候區(qū)，處于漁子溪流域的暴雨集中區(qū)，多年平均降雨932.6mm，最大降雨量1147mm。據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊》所附暴雨量等值線圖，耿達(dá)地區(qū)的1/6h、1h、24h多年最大暴雨量平均值分別為10mm、20mm、90mm;在 P=2% 的條件下，1/6h、1h、24h雨強(qiáng)可分別達(dá)到 23.2mm、38.4mm、278.4mm，完全具備引發(fā)泥石流災(zāi)害的降雨條件。且溝域呈近似帶狀，溝域面積1.9km2，溝內(nèi)地形陡峻，溝谷上游縱坡很大，有利于地表降水的徑流和匯集。據(jù)溪溝測流，蘇家溝下游枯期流量為0.142m3/s左右，而雨季則可達(dá)到1.0m3/s～1.5m3/s。這些因素為蘇家溝泥石流的形成提供了有利的水源條件。

3 泥石流基本特征值計(jì)算

蘇家溝泥石流基本特征值計(jì)算，主要參照和利用野外調(diào)查和訪問獲取的泥位、溝道斷面特征等進(jìn)行。計(jì)算指標(biāo)的確定主要根據(jù)擬設(shè)泥石流治理工程的需要，除對泥石流流體重度、流速、流量、一次沖出量、一次固體沖出物質(zhì)總量等常規(guī)指標(biāo)計(jì)算外，還結(jié)合擬建工程部位特點(diǎn)，對擬設(shè)攔擋工程部位泥石流整體沖壓力、爬高和最大沖起高度等進(jìn)行計(jì)算和校核。

3.1 泥石流重度(綜合取值)

表1 蘇家溝泥石流流體重度查表法結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3.2 泥石流流量

為滿足泥石流勘查評(píng)價(jià)及防治工程設(shè)計(jì)的需要，本次在蘇家溝擬設(shè)治理工程部位和溝口處等選擇了5個(gè)型斷面部位進(jìn)行泥石流流量的計(jì)算。計(jì)算采用形態(tài)調(diào)查法、雨洪法相對比，結(jié)果見表2。

表2 蘇家溝泥石流峰值流量計(jì)算

3.3 一次泥石流過流總量

一次泥石流過流總量按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DT/T0220－2006)附錄I提供的計(jì)算公式計(jì)算，一次泥石流沖出量為Q=1.6×104m3。

3.4 一次泥石流固體沖出物

一次泥石流固體沖出物按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DT/T0220－2006)附錄I提供的計(jì)算公式計(jì)算，計(jì)算出固體物質(zhì)沖出總量為QH=0.7 ×104m3。

4 泥石流易發(fā)程度分析與評(píng)價(jià)

蘇家溝泥石流流域內(nèi)“5.12”地震后不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，泥石流固體物源量大增，泥砂沿程補(bǔ)給充分，補(bǔ)給長度比55%，溝谷縱坡483‰。因此，總體上溝谷縱坡降大，特別是溝源段縱坡大，有利于泥石流的形成;區(qū)域構(gòu)造方面為強(qiáng)抬升區(qū)，溝谷下切和側(cè)蝕作用強(qiáng)烈，地震活動(dòng)強(qiáng)烈，有利于泥石流的發(fā)育;流域內(nèi)雖植被總體上覆蓋較高，平均植被覆蓋率80%左右，但“5.12”地震后有的地段坡面結(jié)構(gòu)變得松散，坡面滑塌現(xiàn)象發(fā)育，植被破壞嚴(yán)重，水土流失可能加劇，可為泥石流的發(fā)育提供一定的固體物源;溝谷內(nèi)近期(1964年泥石流)一次泥石流沖淤變幅達(dá)2m左右，泥石流活動(dòng)強(qiáng)度較大;區(qū)內(nèi)主要出露志留系茂縣群千枚巖和松散第四系殘坡積物、崩坡積物等，沿溝松散物總儲(chǔ)量豐富，產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度1m～5m，松散物源豐富;溝岸山坡坡度一般在35°以上，溝谷形態(tài)為“V”型谷，有利于物源和水源的匯聚和泥石流的形成;泥石流溝域面積 1.9km2，相對高差1618m，溝谷堵塞程度中等或一般。這些因素總體上有利于泥石流的發(fā)育。

根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DT/T0220—2006)附錄G“泥石流溝的數(shù)量化綜合評(píng)判及易發(fā)程度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”，蘇家溝泥石流易發(fā)程度評(píng)分為104分(見表1)，其易發(fā)程度屬易發(fā)，因此蘇家溝泥石流的危險(xiǎn)性是較大的。

5 防治對策

該泥石流溝已建有排導(dǎo)槽(建于1964年)，長80m，寬6m，高1.0m～3.0m。由于年久失修，加上地震作用影響，排導(dǎo)槽部分段被破壞，出現(xiàn)裂縫，大量水滲入槽外低地，形成沼澤，危害農(nóng)作物，在雨季甚至漫入居民屋后。排導(dǎo)槽內(nèi)淤積較多，僅保留有部分排導(dǎo)功能，故需采用以下防治措施:

(1)計(jì)算出設(shè)計(jì)雨強(qiáng)。治理本著“攔排結(jié)合”的治理思路，采用谷坊壩群結(jié)合下游排導(dǎo)槽進(jìn)行，按20年一遇暴雨強(qiáng)度設(shè)計(jì)。根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊》和勘查報(bào)告的計(jì)算結(jié)果，耿達(dá)鄉(xiāng)按P=5%計(jì)算求得的1h設(shè)計(jì)雨強(qiáng)為33.4mm。

(2)結(jié)合泥石流現(xiàn)有的地形地貌、威脅對象以及物源分布情況，分別在蘇家溝設(shè)置布置2道谷坊壩，利用谷坊壩的回淤壓腳效用，分別穩(wěn)定崩坡積物和固定河床。其中，1#谷坊壩穩(wěn)定P01坡面侵蝕物源，2#谷坊壩穩(wěn)定B6、B7崩坡積物和P02坡面侵蝕物。

(3)蘇家溝下游的堆積區(qū)段已修建排導(dǎo)槽進(jìn)行加固，恢復(fù)其排導(dǎo)工程，將谷坊壩下游的泥石流物質(zhì)順暢地導(dǎo)入主河，保護(hù)堆積區(qū)居民點(diǎn)的安全。

〔1〕翁其能，陳洪凱等.涼山地區(qū)公路沿線滑坡、泥石流發(fā)育的基本特性及治理［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，12(4):42～46.

〔2〕中國科學(xué)院－水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所.中國泥石流［M］.北京:商務(wù)印書館，2000.60～220.