四川省“8·13”特大泥石流災(zāi)害成生機理與防治原則

李朝安，胡卸文，李冠奇，馬顯春

（1.西南交通大學(xué) 地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，成都610031；2.中鐵西南科學(xué)研究院有限公司，成都611731）

汶川“5·12”特大地震導(dǎo)致發(fā)震斷裂附近山體更加破碎，斜坡穩(wěn)定性更差，使災(zāi)區(qū)山地區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境更加脆弱，泥石流固體物源劇增，暴雨后易暴發(fā)不同程度的泥石流災(zāi)害[1]。汶川特大地震發(fā)生至今已有三年多，經(jīng)歷了近4個雨季，震后暴雨誘發(fā)了大量的泥石流災(zāi)害，2008年四川“9·24”暴雨，2009年7—8月暴雨，2010年8月13日及8月18日暴雨、2011年7月暴雨均誘發(fā)了大量的災(zāi)害性泥石流，給災(zāi)區(qū)人帶來巨大的災(zāi)難，造成了大量人員傷亡和經(jīng)濟損失，影響地震災(zāi)區(qū)的恢復(fù)重建。特別是2010年8月12—14日暴雨導(dǎo)致四川汶川地震極重災(zāi)區(qū)集中暴發(fā)大面積大規(guī)模泥石流災(zāi)害，給人民生命財產(chǎn)安全及災(zāi)后恢復(fù)重建帶來了極大的損失和影響。2010年8月12日—14日，四川省部分地區(qū)普降大到暴雨，局部地區(qū)大暴雨，地震災(zāi)區(qū)多處暴發(fā)了泥石流災(zāi)害，造成了慘重的損失，其中汶川地震極重災(zāi)區(qū)汶川縣映秀鎮(zhèn)、都江堰市龍池鎮(zhèn)、綿竹市清平鄉(xiāng)是集中暴發(fā)區(qū)，這次泥石流被相關(guān)部門統(tǒng)稱為四川省“8·13”特大泥石流災(zāi)害，本文以該次泥石流為例進行研究。

四川省“8·13”特大泥石流災(zāi)害三個集中暴發(fā)區(qū)域最為典型的泥石流溝為汶川縣映秀鎮(zhèn)紅椿溝泥石流、綿竹市清平鄉(xiāng)文家溝泥石流、都江堰市龍池鎮(zhèn)八一溝泥石流，四川省國土資源廳均立項進行了專項治理。但是“8·13”暴雨誘發(fā)的泥石流中，即使是已往實施完成或正在實施的治理工程，均被本次泥石流摧毀，表明了地震后震區(qū)泥石流的分布規(guī)律、啟動條件、暴發(fā)規(guī)模、活動形式和危害方式等方面與非地震區(qū)有顯著差別。因此，本文通過對四川省“8·13”特大泥石流集中暴發(fā)的3個區(qū)域的3條典型泥石流溝泥石流災(zāi)害的歸納總結(jié)，探討其規(guī)律性，研究該類泥石流成生機制及防治方法，為今后對此類大規(guī)模、突發(fā)性泥石流災(zāi)害的防治提供了可資借鑒的依據(jù)。

1 典型泥石流災(zāi)害介紹

1.1 映秀鎮(zhèn)紅椿溝泥石流災(zāi)害

在“8·13”強降雨期間，映秀鎮(zhèn)絕大部分溝道均發(fā)生了一定規(guī)模的泥石流災(zāi)害，呈現(xiàn)出“逢溝必發(fā)”、“溝溝吹喇叭”的景象如圖1所示[2]。根據(jù)泥石流成因及影響，選取具有典型代表意義的紅椿溝泥石流進行介紹。

圖1 岷江流域映秀鎮(zhèn)至老虎嘴段“8·13”泥石流航拍圖

1.1.1 紅椿溝泥石流災(zāi)害概況 紅椿溝泥石流位于汶川縣映秀鎮(zhèn)東北側(cè)，岷江左岸，溝口堆積扇區(qū)為映秀鎮(zhèn)場鎮(zhèn)災(zāi)后恢復(fù)重建規(guī)劃區(qū)，都江堰至汶川高速公路及G213國道亦穿越泥石流堆積區(qū)。紅椿溝地震前屬于活動性較弱的低頻泥石流溝，有泥石流災(zāi)害史。汶川地震后，受地震作用，溝內(nèi)的物源條件發(fā)生了較大變化，物源豐富，泥石流轉(zhuǎn)為高危險性泥石流溝。2010年8月12日17：00，映秀鎮(zhèn)開始普遍降雨，當(dāng)日累計降雨量19.9mm，13日繼續(xù)降雨，累計降雨量為126.8mm，到8月14日凌晨3：00時暴發(fā)了泥石流為止，累計的降雨量162.1mm，到14日7：00，累計降雨量220mm左右。本次紅椿溝泥石流峰值流量計算值高達745.76m3／s，總沖出松散固體物質(zhì)約70萬m3，沖毀和淤埋在建的都汶高速公路及G213國道，其中約40萬m3泥石流松散固體物質(zhì)沖入岷江，形成寬約100m、長350～400m的堰塞體，堵斷岷江主河道，導(dǎo)致河水改道沖入映秀新鎮(zhèn)，引發(fā)洪水泛濫，造成映秀鎮(zhèn)13人死亡、59人失蹤，受災(zāi)群眾8 000余人被迫避險轉(zhuǎn)移[3]。

2010年8月18日的映秀鎮(zhèn)強降雨使紅椿溝再一次暴發(fā)泥石流災(zāi)害，使岷江河道再一次被堵塞，造成映秀鎮(zhèn)二次洪澇災(zāi)害（圖2）。

圖2 紅椿溝“8·13”特大泥石流溝口災(zāi)害情況航拍圖

1.1.2 紅椿溝泥石流災(zāi)害成因分析 映秀鎮(zhèn)紅椿溝泥石流災(zāi)害的形成主要受地質(zhì)構(gòu)造、地震活動、地形地貌、地層巖性的控制，映秀鎮(zhèn)位于汶川地震發(fā)震斷裂帶和震中附近，該斷裂同時也是巖漿巖邊界，坡面巖體破碎、風(fēng)化變質(zhì)程度均較強，在強烈地震作用下向溝中提供了大量的松散固體物源，斜坡穩(wěn)定性也更差，在強降雨期間，導(dǎo)致了這場災(zāi)害性泥石流的暴發(fā)，原本是一個有可能預(yù)測到的結(jié)果。

本次“5·12”汶川地震的發(fā)震斷裂“映秀—北川主斷裂”沿紅椿溝溝谷主方向穿越整個流域，斷層西北為平武茂汶褶皺帶火山巖區(qū)，斷層?xùn)|南屬四川臺地邊緣，以花崗巖為主，中細粒閃長巖次之，為火成巖與花崗巖的邊界，構(gòu)造活動強烈，風(fēng)化殼厚而植被欠佳，裂隙發(fā)育，巖體破碎、松散。紅椿溝溝谷呈Ⅴ型谷，縱坡比降大，溝道上游跌坎多，顯出新構(gòu)造運動期間山體強烈抬升的特征。受汶川地震強烈作用，導(dǎo)致溝谷兩岸坡體大面積失穩(wěn)（圖3），風(fēng)化層（帶）滑坡和斷層破碎帶滑坡成為斜坡破壞的主要型式，形成較大規(guī)模崩塌、滑坡堆積，為泥石流的形成提供了重要的松散物質(zhì)，這些滑坡堆積物膠結(jié)和固結(jié)很差，在流水沖刷下，極易產(chǎn)生底蝕和側(cè)蝕，繼續(xù)滑入溝中，堵塞溝水或排水不暢，使泥砂迅速發(fā)生輸移流動。紅椿溝流域內(nèi)發(fā)育大小規(guī)?；麦w共70處，滑坡平面總面積為76.1萬m2，厚度變化較大，從1～18m不等，估算流域滑坡總體積可達284.3萬m3。此外，在泥石流物源區(qū)70%以上的溝道都堆積了大量松散堆積物，這些大量的松散固體物質(zhì)是泥石流強烈活動的重要補給源。

圖3 紅椿溝兩岸坡體大面積失穩(wěn)

紅椿溝流域面積5.35km2，地形總體上屬深切割構(gòu)造侵蝕低山和中山地形，具有岸坡陡峻，切割深度較大的特點，中上游呈深切割“Ⅴ”型谷，下游溝口段溝床較寬緩，呈“U”型谷。主溝縱長3.6km，平均縱坡降約358‰，呈現(xiàn)陡緩相間的空間變化特征。溝域內(nèi)兩側(cè)山高坡陡，坡度為35°～50°，由于地形陡峻，表層土體結(jié)構(gòu)松散及巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，多被切割成塊狀，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。紅椿溝流域的形成區(qū)與流通區(qū)溝道較順直，有利于雨水的快速匯流，使得松散物質(zhì)容易起動，并在運動過程中流速快、能量消耗少。汶川地震后，溝谷地形發(fā)生了明顯變化，溝道堆積和堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重，加之陡峻的山坡和溝床為坡面和溝床松散堆積物勢能的釋放和轉(zhuǎn)化為動能提供了有利條件。

1.1.3 紅椿溝泥石流形成與啟動 紅椿溝地處火成巖與花崗巖邊界，映秀—北川主斷裂沿紅椿溝溝谷穿過，處于活動強烈地帶，加之汶川地震作用，巖體結(jié)構(gòu)破碎、小型風(fēng)化帶滑坡廣泛分布，降雨沿坡面下滲量普遍增大，又進一步降低斜坡的穩(wěn)定性。在強降雨作用下，首先是坡面侵蝕失穩(wěn)，經(jīng)溝床再搬運形成小規(guī)模泥石流。隨著降雨持續(xù)作用，引起紅椿溝上游多處滑坡強烈活動，在中游溝道兩岸坡松散殘坡積堆積層發(fā)生大面積滑塌，在局部較狹窄的溝段造成嚴(yán)重堵塞，形成不同大小的堵塞體，流域上游洪水迅速匯流后，沖刷溝谷和斜坡松散固體堆積物，夾帶泥沙的洪水（泥石流）在各個堰塞體后，形成堵溝、斷流、蓄能作用，達一定程度堰塞體突然潰決而形成攜砂能力更大的泥石流。根據(jù)調(diào)查資料顯示，在高程1 080m和1 500m處分別形成有一定規(guī)模的滑坡堰塞體，高程1 080m處的滑坡堰塞體滑坡總方量約65萬m3，滑坡整體下滑并嚴(yán)重堵塞溝道，沿溝道堆積長度約150 m，堆積高10～40m。高程1 500m處的滑坡堰塞體滑坡總方量約24萬m3，該滑坡堰塞體沿溝道堆積長度約60m，堆積高10～30m，滑坡堰塞體潰決作用致積蓄水能的瞬時釋放是導(dǎo)致“8·13”特大泥石流災(zāi)害的根源。溝中大大小小的堵塞體，其蓄能—潰決作用對泥石流流量的增加也起了決定性的作用。

1.2 青平鄉(xiāng)文家溝泥石流災(zāi)害

2001年8月12日下午18：00至13日凌晨4：00，“5·12”汶川地震極重災(zāi)區(qū)四川省綿竹市清平鄉(xiāng)出現(xiàn)局地大暴雨，清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)區(qū)有11條溝同時暴發(fā)泥石流，泥石流災(zāi)害大范圍損毀和掩埋了清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)，直接經(jīng)濟損失達6億元左右。本次泥石流災(zāi)害在清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)形成了長達3.5km，寬400～500mm，平均厚約5m（最大厚度超過13m），總方量約600萬m3的堆積和淤埋區(qū)，覆蓋面積達120萬m2左右[4]。泥石流的堆積物質(zhì)主要來自于清平鄉(xiāng)場鎮(zhèn)北（綿遠河上游）的文家溝和走馬嶺溝。選取具有典型代表意義的文家溝泥石流進行介紹。

1.2.1 文家溝泥石流災(zāi)害概況 文家溝泥石流位于四川省綿竹市西北部山區(qū)的清平場鎮(zhèn)北側(cè)，屬綿遠河上游的一級支溝。“5·12”汶川地震為泥石流提供了非常豐富的松散固體物源，在震后的4個雨季里，截至目前為止，文家溝先后于2008年9月24日、2010年7月31日、2010年8月13日、2010年8月18日、2010年9月18日共暴發(fā)了5次泥石流災(zāi)害[5]，其中2010年8月13日發(fā)生的泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)重。2010年8月12日15：00至8月13日2：00，綿竹清平鄉(xiāng)發(fā)生局地大暴雨，持續(xù)歷時10h多，累計降雨量達227.5mm，降雨強度大于90mm／h，在強降雨的激發(fā)下，文家溝于13日凌晨0：30左右暴發(fā)特大泥石流災(zāi)害泥石流，持續(xù)時間長達數(shù)小時。泥石流沖塌綿遠河上游幸福大橋后堵塞老清平大橋，致使綿遠河堵塞、水位抬高、河水改道。泥石流堆積扇長約1 600m，寬200～500m（平均300m），最大淤積深度超過15 m（平均7m），總堆積物質(zhì)量約310萬m3。此次泥石流災(zāi)害共造成7人死亡，5人失蹤，39人受傷，約479戶農(nóng)房受損，衛(wèi)生院、學(xué)校和農(nóng)房等設(shè)施嚴(yán)重受損或被掩埋，農(nóng)田被毀約20hm2，水、電、通訊全部中斷，清平至漢旺公路被泥石流沖毀掩埋，直接經(jīng)濟損失4.3億元（圖4）。

圖4 文家溝“8·13”特大泥石流在綿遠河清平場鎮(zhèn)段淤埋情況

1.2.2 文家溝泥石流成因分析 清平鄉(xiāng)位于汶川地震發(fā)震斷裂龍門山中央斷裂（映秀—北川斷裂）地帶，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造作用強烈、斷裂發(fā)育、褶皺保存不完整，多為推覆體內(nèi)的次級褶皺，方向多變，巖層多陡傾、直立乃至倒轉(zhuǎn)，裂隙發(fā)育、巖體破碎，為山地災(zāi)害的形成提供了有利條件。在本次汶川強烈地震作用下提供了大量的松散固體物源，斜坡穩(wěn)定差，受強降雨下滲激發(fā)斜坡失穩(wěn)，導(dǎo)致了這場群發(fā)性災(zāi)害泥石流的暴發(fā)。文家溝剛好處于“5·12”汶川地震的發(fā)震斷裂“映秀—北川主斷裂”與分支斷裂交叉部位的壓應(yīng)力集中區(qū)這一特殊部位，“5·12”汶川地震時地震烈度為Ⅸ—Ⅹ度，屬極重災(zāi)區(qū)。受汶川地震強烈作用，文家溝溝谷兩岸坡體穩(wěn)定性降低，形成較大規(guī)模崩塌、滑坡體，并曾經(jīng)堵塞河道形成4處堰塞湖，滑坡形成的堆積物方量就達5 000萬m3以上，為泥石流的形成提供了重要的松散物質(zhì)，這些滑坡堆積物膠結(jié)和固結(jié)很差，在流水沖刷下，極易產(chǎn)生潛蝕和側(cè)蝕，使泥砂迅速發(fā)生輸移流動，為后期的泥石流活動埋下了嚴(yán)重的隱患。

文家溝溝谷在地貌上屬構(gòu)造侵蝕中切割陡峻低—中山地貌、斜坡沖溝地形。文家溝流域面積7.81km2，主溝長3.25km，溝床平均縱坡降467.4‰。溝谷岸坡陡峻，切割深，縱坡降大，迭水坎多，橫斷面呈Ⅴ型。在汶川地震影響下，溝谷地形發(fā)生了明顯變化，溝道堆積和堵塞現(xiàn)象嚴(yán)重。這樣的地形和溝道條件為坡面和溝床松散堆積物及溝水勢能轉(zhuǎn)化為動能提供了有利條件。

“5·12”汶川地震為文家溝泥石流提供了非常豐富的松散固體物源，在一定的降雨雨強下會誘發(fā)泥石流。根據(jù)在汶川特大地震震后的4個雨季里，文家溝先后暴發(fā)了5次泥石流均與強降雨有關(guān)，因此降雨是激發(fā)大規(guī)模泥石流形成的重要因素。

1.2.3 文家溝泥石流的形成與啟動 文家溝地處龍門山中央斷裂下盤的龍門山褶皺斷束的太平推覆體前緣，處于構(gòu)造活動強烈地帶，加之受“5·12”汶川地震作用，巖體裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎，溝谷斜坡穩(wěn)定性更差，溝床松散固體物源豐富，在溝道內(nèi)形成大大小小的堰塞體。在強降雨作用下，首先是坡面侵蝕，溝床搬運形成小規(guī)模泥石流。隨著降雨持續(xù)作用，中、上游溝道兩岸坡松散殘坡積堆積層發(fā)生大面積滑塌，在局部較狹窄的溝段造成嚴(yán)重堵塞，也形成不同大小的堵塞體，泥石流在各個堵塞體后暫時淤積，形成斷流、蓄能作用，達一定程度堰塞體突然潰決形成更大規(guī)模的洪水和泥石流。“8·13”泥石流后在文家溝留下了“槽谷”和“峽谷”寬窄相間出現(xiàn)的溝谷地貌就是泥石流在溝道中遇堵塞體蓄能—潰決作用形成的，對泥石流流量的增加也起了決定性的作用，使其破壞能力增強，這也是震區(qū)泥石流破壞性極大的原因之一。

1.3 龍池鎮(zhèn)八一溝泥石流災(zāi)害

2010年8月13日和18日四川省都江堰市龍池鎮(zhèn)受局地強降雨影響，龍池鎮(zhèn)龍池湖片區(qū)最高降雨量達到256.2mm，龍溪河達到314m3／s，是有歷史記載以來最大流量，在龍池鎮(zhèn)沿龍溪河18km長度范圍內(nèi)有44條溝暴發(fā)泥石流，泥石流沖出量達800萬m3，使剛剛重建好的龍池鎮(zhèn)旅游設(shè)施毀于一旦，受災(zāi)人數(shù)達5 149人，農(nóng)林作物受災(zāi)面積達95hm2，交通、電力、通訊、供排水、天然氣等基礎(chǔ)設(shè)施以及農(nóng)家樂、鄉(xiāng)村酒店、景觀景點等旅游配套設(shè)施均遭受嚴(yán)重破壞，造成重大的生命財產(chǎn)損失。其中八一溝泥石流最為嚴(yán)重。

1.3.1 八一溝泥石流災(zāi)害概況 八一溝位于都江堰龍池鎮(zhèn)云華村，屬于岷江一級支流龍溪河右岸的次級支溝，流域面積約8.63km2，主溝全長約4.45km。八一溝在地震前就是一條多期次老泥石流溝，歷史上發(fā)生過3期次大規(guī)模泥石流。汶川大地震造成大量松散物質(zhì)堆積于八一溝及其支溝溝谷和兩岸斜坡地帶，斜坡穩(wěn)定性較差，并于2008年5月14日、5月19日和2009年7月17日在降雨影響下連續(xù)暴發(fā)了3次泥石流，體積約114.3萬m3。3次泥石流淹沒了茶馬古道、都汶公路連接線、耕地、安置房屋等[6]。

2010年8月13日14：00左右，龍池鎮(zhèn)開始降雨，1h后降雨量增大，約16：00暴發(fā)大規(guī)模泥石流，17：40泥石流轉(zhuǎn)為洪水流，降雨于次日早7：00停止。此次泥石流失蹤2人，受傷1人，沖毀36余間民房，板房100余間，掩埋都汶路連接線280m，沖毀或淤埋谷坊、攔砂壩11座，排導(dǎo)槽全埋，輕微堵塞主河道龍溪河，影響紫坪鋪水庫，安置區(qū)水、電、道路等基礎(chǔ)設(shè)施全部被毀，造成直接經(jīng)濟損失約1 500萬元[7]。

1.3.2 八一溝泥石流成因分析 在地質(zhì)構(gòu)造上，虹口映秀斷裂和灌縣斷裂均從八一溝中上游溝段穿過，虹口映秀斷裂為汶川特大地震發(fā)震斷裂映秀—北川斷裂的一部分，在八一溝溝流域內(nèi)斷裂破碎帶寬達30m。龍池—虹口斷裂帶3～5km寬度帶區(qū)域內(nèi)地震最高烈度達Ⅵ度[8]，新構(gòu)造運動強烈，主要表現(xiàn)在地區(qū)性不均勻升降和斷裂的繼承性活動。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造作用強烈、斷裂發(fā)育、巖體破碎，溝谷斜坡穩(wěn)定性差，為泥石流災(zāi)害的形成提供了有利條件。

八一溝流域內(nèi)出露的地層巖性主要有第四系崩滑堆積物Qdel4、第四系洪積物Qpl4、第四系崩坡堆積物Qe＋dl4，第四系地層主要分布在堆積區(qū)和流通區(qū)，以碎塊石為主。形成區(qū)出露地層主要為元古代澄江—晉寧期的中粒斜長花崗巖γo2及震旦系下統(tǒng)火山巖組Za的灰綠色安山巖、凝灰?guī)r及安山玄武巖為主，風(fēng)化強烈，又在斷裂帶附近，裂隙發(fā)育、巖體破碎、斜坡坡面失穩(wěn)，為泥石流提供了豐富的固體物源。

八一溝溝谷在地貌上屬構(gòu)造侵蝕中切割陡峻低—中山地貌。八一溝泥石流流域面積約8.63km2，主溝全長約4.45km，溝床平均縱坡降376.1‰，主溝泥石流主要由大干溝泥石流、小干溝泥石流和小灣溝泥石流匯集而成。支溝溝道狹窄，溝谷切割深，迭水坎多，橫斷面呈V字型，溝床平均縱坡均超過500‰以上，支溝兩岸斜坡較陡峻，坡度大多在25°以上，支溝斷面呈V型。支溝多沿映秀斷裂帶的分支斷裂發(fā)育，流域內(nèi)元古代澄江—晉寧期斜長花崗巖及震旦系下統(tǒng)火山巖經(jīng)歷了多期強烈構(gòu)造運動，巖體十分破碎?！?·12”汶川地震造成八一溝內(nèi)山體開裂松弛，斜坡穩(wěn)定性差，曾發(fā)生大量的崩塌、滑坡，物源豐富，總計約757.61萬m3，其中可能參與泥石流活動的動儲量約438.34萬m3?；录氨浪M入溝中形成跌坎或堵塞體，這樣的迭坎或堰塞體在強降雨期間經(jīng)過蓄能—潰決而形成災(zāi)害性泥石流。汶川地震為八一溝泥石流提供了非常豐富的松散固體物源，在合適降雨及沉積條件下，易暴發(fā)泥石流。

1.3.3 八一溝泥石流形成與啟動 八一溝流域處于龍門山映秀斷裂帶上，流域內(nèi)元古代澄江—晉寧期斜長花崗巖及震旦系火山巖巖體破碎，斜坡較陡峻，處于構(gòu)造活動強烈地帶，加之受“5·12”汶川地震作用，巖體裂隙發(fā)育、結(jié)構(gòu)破碎，溝谷斜坡穩(wěn)定性較差，溝床松散固體物源豐富，在溝道內(nèi)形成大大小小的堵塞體。在強降雨作用下，首先在斜坡體表面形成沖刷侵蝕作用，形成紋溝、細溝、沖溝和坡面泥石流，運動到堵塞體后，在堵塞體內(nèi)側(cè)形成斷流、蓄能作用，達一定程度堰塞體突然潰決形成更大規(guī)模的泥石流，對泥石流流量的增加也起了決定性的作用，使其破壞能力大大增強，這也是“8·13”泥石流破壞性極大的主要原因。

2 “8·13”泥石流共同特征

（1）泥石流溝沿斷裂帶發(fā)育，斜坡穩(wěn)定性差。紅椿溝地處火成巖與花崗巖破裂邊界，映秀—北川主斷裂沿紅椿溝溝谷穿過；文家溝處于龍門山中央斷裂下盤的龍門山褶皺斷束的太平推覆體前緣，剛好處于“5·12”汶川地震的發(fā)震斷裂“映秀—北川主斷裂”與支斷裂交叉部位的應(yīng)力集中區(qū)，次級褶皺、斷裂發(fā)育；八一溝位于龍門山前山斷裂與發(fā)震中央斷裂接合部，虹口映秀斷裂和灌縣斷裂均從八一溝穿過，虹口映秀斷裂為汶川特大地震發(fā)震斷裂映秀—北川斷裂的一部分，在八一溝溝流域內(nèi)斷層破碎帶寬達30m。

（2）“5·12”汶川特大地震為泥石流形成提供了豐富的物源。三條泥石流溝均處于“5·12”汶川地震發(fā)震斷裂附近，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造接合部，構(gòu)造活動強烈，巖體破碎，地形較陡峻，斜坡穩(wěn)定性差，加之受“5·12”汶川地震作用，為泥石流的形成提供了海量的物源。

（3）均屬于“5·12”地震作用強的重災(zāi)區(qū)，在強烈地震作用下，在原有基礎(chǔ)上有更多的物源到溝中，成為堵（攔）水流障礙物或‘堤’‘坎’，對溝道中的洪水或泥石流形成攔蓄作用，同時堵塞體自身的穩(wěn)定性較差，極易形成洪水蓄滿、翻壩潰決，即‘蓄能—潰決’，形成更大規(guī)模、破壞性更強的泥石流。

（4）“8·13”泥石流峰值流量均超過正常流量，事后根據(jù)調(diào)查資料計算，“8·13”特大泥石流中各溝峰值流量分別如下：紅椿溝泥石流計算峰值流量745.76m3／s，文家溝泥石流最大峰值流量1 530m3／s，八一溝泥石流最大峰值流量1 082m3／s。究其原因主要為泥石流在溝床中運動時，受大大小小的滑坡、崩塌堰塞體堵塞，形成‘蓄能—潰決’模式，堰塞體潰決對泥石流流量起到放大作用。

（5）在“5·12”前或以后進行過治理，但在“8·13”特大泥石流中，均遭受不同程度的破壞，工程未發(fā)揮預(yù)期效果。

3 泥石流形成和啟動機理

四川省“8·13”特大泥石流災(zāi)害在空間上多沿“5·12”汶川地震的發(fā)震斷裂附近集中暴發(fā)，主要集中暴發(fā)地點為映秀鎮(zhèn)、清平鄉(xiāng)、龍池鎮(zhèn)，其特點是松散固體物源豐富、峰值流量大、沖出固體物質(zhì)多、破壞力強，成生機理顯示較清楚。

受“5·12”汶川地震的影響，在重災(zāi)區(qū)泥石流溝內(nèi)存在海量固體物源，斜坡穩(wěn)定性差，坡面表土層松散，在降雨期間，坡面表土層飽水和受面流沖刷作用，易形成坡面泥石流。坡面泥石流匯入溝谷中，如能順暢地流走，即使帶走沖刷溝道內(nèi)的松散固體物質(zhì)也只會形成規(guī)模較小的泥石流，其破壞性小。但是由于汶川地震影響，巖土體結(jié)構(gòu)松散，斜坡穩(wěn)定性差，可發(fā)生滑坡及崩塌而在溝內(nèi)形成大大小小的堰塞體，加之降雨過程中溝道匯水集中沖刷，岸坡臨空失穩(wěn)，進入溝中也會形成堵（攔）水流障礙物或‘堤’‘坎’。當(dāng)坡面泥石流或雨水匯流入溝道，在溝道中運動，遇到這些堵塞體、堵（攔）水流障礙物或‘堤’‘坎’時，就會受堵蓄流蓄能，往往這些堰塞體及堵（攔）水流障礙物或‘堤’‘坎’自身的穩(wěn)定性也較差，當(dāng)洪水、泥石流積蓄到臨界點極易潰決，形成更大的泥石流，在一級一級的蓄能—潰決過程中，形成規(guī)模巨大、破壞力極強的災(zāi)害性泥石流。這也是這三條泥石流峰值流量巨大的原因之一，“8·13”特大泥石流過后對流域內(nèi)泥石流發(fā)生后留下的痕跡調(diào)查也證明了這點。

4 防治原則

映秀鎮(zhèn)紅椿溝泥石流、清平鄉(xiāng)文家溝泥石流、龍池鎮(zhèn)八一溝泥石流在地震前或地震后均進行過治理，何以原來的治理不成功呢？究其原因是對地震重災(zāi)區(qū)泥石流的啟動和發(fā)展機理認識不夠清楚，其相應(yīng)措施針對性和預(yù)測性不強。由于沿發(fā)震斷裂帶發(fā)育的溝谷斜坡穩(wěn)定性差，在溝谷內(nèi)原本儲存有巨量松散固體物質(zhì)。而溝道上堵塞體及堵（攔）水流障礙物或‘堤’‘坎’則起到堵水蓄能作用，當(dāng)能量的積蓄到臨界點或水流翻‘壩’時，極易引起這些天然‘壩’體的潰決，瞬時增加泥石流流量形成破壞性極強的泥石流，根據(jù)三條溝內(nèi)原有防治工程的破壞失效情況，面對于重災(zāi)區(qū)溝谷內(nèi)海量的固體物源，僅僅修建攔渣壩攔截固體物源而不及時清庫和固坡是遠遠不夠的。通過對地震重災(zāi)區(qū)泥石流成生及啟動機制分析，從以預(yù)防為主的角度，消除和削弱泥石流形成的三大條件（尤其是物源和水動力條件）。提出以下的泥石流防治原則：

（1）治溝與治坡相結(jié)合?！?·13”泥石流之所以峰值流量很大，破壞力極強，一個重要原因是兩側(cè)岸坡破壞嚴(yán)重而帶到溝中的固體物源量較多且易堵塞溝槽，使溝水積聚而不能及時排泄，因而治溝應(yīng)同時治坡，消除溝道堵水的可能性，使水（泥石流）流路順暢。對于這類沿巖漿巖邊界和斷層帶發(fā)育的溝坡，應(yīng)按照生物措施與工程措施相結(jié)合的原則進行固坡。生物措施宜以植矮喬和灌木為主，必要時局部可采用開放型工程措施。切勿封堵地下水排泄通道。工程措施中一般也可兼植矮喬、灌木等。

（2）工程措施的興建應(yīng)與其功能的維護（維修）相結(jié)合，以往有的攔渣壩的失事正是為了增大庫容而增大壩高，將壩體上游水位抬得太高后，對壩下地基的強烈侵蝕所致。都江堰水利工程雖然看起來顯不宏偉，卻是世界上唯一的一個經(jīng)過兩千多年仍在發(fā)揮效益的水利工程。這與其‘深掏低筑’和多年的維修是分不開的。對那些在“8·13”泥石流之后一味強調(diào)提高工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和希望‘一勞永逸’的意見，筆者實難茍同。

一般說來，對泥石流溝的上游段，多是低于5m的谷坊壩、格柵壩等為主。下游段（所謂的流通區(qū)和堆積區(qū)）則排導(dǎo)工程為主。其實，物源往往不一定是在上游，下中游的大、中型滑坡入溝堵洪更加可怕。所以，在適當(dāng)位置修建攔渣壩，防止泥石流的形成和進入江河也很有必要，但仍應(yīng)以低壩為宜，以免上下游水位差過大。庫容則以能吸納一次較大泥石流固體物質(zhì)即可。事后及時將其清除，以保證設(shè)計功能。

（3）將防災(zāi)與建設(shè)相結(jié)合。低矮攔渣壩（含谷坊壩、格柵壩）等之上游近壩段均可就地取材做成反濾結(jié)構(gòu)，以促成其淤積物自然分選，并將其用于固坡（壓腳）、筑路、修渠和擴大耕地之土石料。這些工作可與維修清庫合并進行。

（4）對于可能出現(xiàn)滑坡入溝“蓄洪（能）—潰堤釋能”型泥石流的預(yù)警系統(tǒng)，應(yīng)在可能失穩(wěn)形成堵溝的潛在滑坡或崩塌體上下游段同時布設(shè)泥位監(jiān)測儀器，監(jiān)測泥位（水位）暴漲暴落等災(zāi)害前兆信息[9]，才能更加準(zhǔn)確和更加超前地進行預(yù)警。

5 結(jié)語

汶川“5·12”地震后近年來重災(zāi)區(qū)泥石流災(zāi)害頻發(fā)，給災(zāi)區(qū)災(zāi)后恢復(fù)重建工作及人民的生命財產(chǎn)安全帶了嚴(yán)重的威脅。本文通過介紹四川省“8·13”暴雨泥石流集中暴發(fā)區(qū)中的三條典型泥石流溝災(zāi)害，探討其孕育和啟動機制。汶川地震發(fā)震斷裂映秀—北川斷裂附近是災(zāi)后泥石流集中暴發(fā)區(qū)域，其泥石流有固體物源豐富、峰值流量大、破壞力強、一次沖出量大等特點，其啟動過程主要與溝內(nèi)在強烈地震中或在降雨過程中形成的堵塞體及堵（攔）水流障礙物或“堤”“坎”的“蓄能—潰決”有關(guān)。通過對地震重災(zāi)區(qū)泥石流成生機制分析，面對災(zāi)區(qū)溝谷海量的松散固體物質(zhì)，結(jié)合災(zāi)區(qū)恢復(fù)重建工作，提出“治溝與治坡相結(jié)合，工程措施的興建應(yīng)與其功能的維護（維修）相結(jié)合，將防災(zāi)與建設(shè)相結(jié)合，該類泥石流預(yù)警應(yīng)關(guān)注堵塞體”的4條具體防治原則。

本次四川省“8·13”特大泥石流部分泥石流在之前均進行過治理，但對地震重災(zāi)區(qū)泥石流的啟動和發(fā)展機理認識不夠清楚，其相應(yīng)措施針對性和預(yù)測性不強，導(dǎo)致原來的治理不成功。因此，從防災(zāi)的視角看，我國西部地震區(qū)泥石流治理尚有很多問題待探討[10]，現(xiàn)場有很多珍貴的現(xiàn)象需要去解讀。本文通過有限的調(diào)查和資料，進行了初步總結(jié)，一管之見，歡迎共同探討，不當(dāng)之處盼指正。

[1]李朝安，譚炳炎，胡卸文.汶川5·12地震公路災(zāi)害分析和防治對策[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2009，18（6）：97－104.

[2]許強.四川省8·13特大泥石流災(zāi)害特點、成因與啟示[J].工程地質(zhì)學(xué)報，2010，18（5）：610－621.

[3]唐川，李為樂，丁軍，等.汶川震區(qū)映秀鎮(zhèn)“8·14”特大泥石流災(zāi)害調(diào)查[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2011，36（1）：172－180.

[4]蘇鵬程，韋方強，馮漢中，等.“8·13”四川清平群發(fā)性泥石流災(zāi)害成因及其影響[J].山地學(xué)報，2011，29（3）：337－347.

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[10]李朝安，魏鴻.西南地區(qū)泥石流災(zāi)害及防災(zāi)預(yù)警[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2004，15（3）：34－37.