硬梁包水電站泥石流對溝口建筑物的影響評價

李廷友

（中國水電顧問集團成都勘測設(shè)計研究院，成都 610072）

硬梁包水電站左岸磨子溝是硬梁包水電站施工的重要作業(yè)區(qū)，該溝溝口擬布置有左岸磨子溝堆渣場、砂石加工系統(tǒng)、混凝土系統(tǒng)等臨時建筑物以及溝口擬建加郡移民安置場地。施工期左岸磨子溝若發(fā)生超標暴雨產(chǎn)生的洪流或泥石流可能對溝內(nèi)堆渣場的掏蝕而形成更大規(guī)模的棄渣型泥石流，將直接威脅下游溝口建筑物的安全，因此溝口擬建場地應(yīng)避開相應(yīng)規(guī)模泥石流影響區(qū)或進行有效的防護，對該泥石流溝進行治理，確保工程安全。

圖1 左岸磨子溝流域水系圖

1 磨子溝泥石流基本特征

1.1 流域自然條件

磨子溝位于硬梁包水電站下閘址下游6.3km，大渡河左岸（圖1）。該溝發(fā)源于約2 300.00m 高程，長6.46km，總體流向70°～90°，流域匯水面積10.15km2，縱坡降170.28‰（圖2），在高程約1 200.00m 匯入大渡河。

磨子溝上游段溝谷狹窄，兩岸陡峭，呈V字型，溝床寬6～10m，最窄不足5m，溝谷深切，溝床縱坡降較大，一般大于20%。谷底大多基巖裸露，溝床松散堆積物質(zhì)較少，局部坡腳堆積有少量崩坡積物質(zhì)。下游段約2km 溝谷較為寬緩，呈U 字型，溝床寬20～30m，部分段最寬可達100m，縱坡降較小，堆積有厚度較大的含孤塊砂卵（碎）礫石。

溝內(nèi)出露的地層主要是前震旦系的花崗巖、閃長巖；第四系堆積物分布于溝谷中，主要有崩坡積堆積、坡殘積堆積、泥石流堆積和沖洪積堆積。

磨子溝流域內(nèi)植被發(fā)育，植被覆蓋率在溝谷底部低高程陡峻谷坡大于50%，上部谷坡大于70%。

磨子溝枯水季節(jié)流量1～1.5m3/s，下游小電站發(fā)電引水后溝內(nèi)流量小于0.5m3/s。

1.2 泥石流特征

1.2.1 溝谷特征

磨子溝各段都有提供少量物源的基本條件，近溝口約2km 段為堆積區(qū)，地勢相對平坦開闊。

磨子溝距溝口約2km 以上溝段為主要匯水物源區(qū)及流通區(qū)，溝谷普遍狹窄，兩岸地形較為陡峭，谷坡山體可見零星崩滑垮塌，溝谷深切，溝床縱坡降較大，谷底大多基巖裸露，溝床內(nèi)松散堆積物質(zhì)較少，僅在谷坡山體垮塌段溝床可見較厚堆積。近溝口約2km 段主要為堆積區(qū)，該段溝長約2km，總體呈逐漸變寬的帶狀，溝床內(nèi)大量堆積含孤塊砂卵（碎）礫石；前緣約1.5km 位于老洪積扇中，地勢較為平坦，溝床較為寬闊。

1.2.2 匯水物源區(qū)特征

距溝口約2km 以上溝段為全溝的主要匯水物源區(qū)，長約4.5km，平均縱坡坡降約200‰。中上游溝谷“V”形為主，谷寬3～7m，谷坡中上部植被茂盛，岸坡總體上穩(wěn)定性較好；溝底及兩側(cè)坡腳分布大量崩坡積和坡洪積物。

匯水物源區(qū)崩坡積物沿溝分布較為分散，為含塊碎石土，一般粒徑6～20cm，局部塊石直徑超過2m，堆積體一般厚8～15m。溝床泥石流堆積物粒徑一般在5～20cm，局部見2m 以上的漂石。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該溝物質(zhì)總量約3 987.1萬m3，能為泥石流提供物源的不穩(wěn)定松散固體物質(zhì)總量約110.67萬m3。

1.2.3 堆積區(qū)特征

近溝口約2km 段為堆積區(qū)，同時也提供少量固體物質(zhì)來源。該段長約2km，呈逐漸變寬的帶狀。前緣約1.5km 位于老洪積扇中，地勢較平坦，溝床較寬闊，溝床縱坡坡降10%～12%，普遍寬60～120m。溝床沿大渡河前緣最寬達1 000m，最窄約60m。其堆積為含孤塊砂卵(碎)礫石，厚70～80m，最厚95.2m。

磨子溝溝口堆積具有泥洪流與石流混合堆積的特征，為溝床淺表含孤塊砂卵（碎）礫石表層，覆蓋有一層厚度不大的砂卵礫石，表層砂卵礫石一般厚0.3～0.5m，局部厚達0.8～1.0m，磨圓度較好。淺表含孤塊砂卵（碎）礫石中孤塊碎石較常見，不規(guī)則分布，多呈次棱～次圓狀。溝床兩側(cè)漫灘上則含卵礫孤塊石遍布，粒徑30～60cm為主，少量達80～100cm，偶見直徑2m 左右的孤石。前緣溝床位于老洪積扇中，老洪積扇扇前大顆粒塊碎石及含孤塊卵礫石堆積物質(zhì)豐富，具有多層結(jié)構(gòu)。這種堆積特征顯示在相當長的歷史中該溝曾頻繁暴發(fā)洪流及泥石流。溝床兩側(cè)為耕地和住戶，居民建筑物均在老的洪積扇堆積體上。1974年一次較大泥石流沖毀少量耕地，損壞少量房屋。

現(xiàn)場測試，溝口堆積物顆?？傮w上以砂卵礫石堆積為主，間夾部分塊碎石，粒徑大于200mm 的卵石及塊石所占比重約10%左右，粒徑大于60mm 的礫石、碎石所占比重達38%以上，而粒徑小于2mm 的砂礫所占比重略大于20%。

圖2 左岸磨子溝縱坡坡降變化圖

1.3 泥石流形成條件

1.3.1 地形

流域內(nèi)地勢陡峻，相對高差達1 200m，溝谷切割較深多呈 “V”型谷，谷坡坡度整體較陡，坡體的松散固體物質(zhì)易于向溝道內(nèi)匯聚，同時在該地形條件下坡面水流容易迅速下泄匯集于溝道，為啟動泥砂提供了良好的動力條件，加之溝谷普遍較為狹窄，縱坡坡降較大，坡面徑流時間短、匯流快、溝道水流集中迅速，為泥石流的觸發(fā)提供有利條件。

1.3.2 松散固體物質(zhì)

磨子溝流域出露地層主要為元古代晉寧-澄江期花崗、閃長巖，雖然新鮮巖體堅硬完整，但區(qū)域構(gòu)造背景復(fù)雜，區(qū)域上位于川滇南北向構(gòu)造帶北段與北東向龍門山斷褶帶、北西向鮮水河斷褶帶交接復(fù)合部位，在大地構(gòu)造部位上處于揚子準地臺之二級構(gòu)造單元康滇地軸北段，其西北面與松潘甘孜地槽褶皺系為鄰，東面及東北面分別與四川臺拗和龍門山臺緣斷褶帶相連，其中得妥斷裂西支穿溝而過，且流域內(nèi)小斷層、韌脆性及脆性破裂帶、次級擠壓帶及節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部巖體均一性和完整性較差。加之溝谷切割較深，谷坡陡峻，坡表巖體普遍卸荷強烈，使得這種構(gòu)造條件下流域內(nèi)坡體淺表花崗巖、閃長巖易形成大量潛在不穩(wěn)定塊體。這些潛在不穩(wěn)定塊體在外力作用下（如地震或暴雨）易失穩(wěn)滾（滑）入溝，為泥石流的爆發(fā)提供物源。溝岸堆積物、崩塌體、沖洪積物及坡面侵蝕的泥沙、碎石豐富，總量約3 987.1萬m3，能為泥石流提供物源的不穩(wěn)定松散固體物質(zhì)量約110.67萬m3。

1.3.3 水源

研究區(qū)域泥石流的動力條件是降雨，特別是大雨、暴雨。研究區(qū)域地處川西高原氣候區(qū)，地形復(fù)雜，又受多種氣候系統(tǒng)的影響，形成有獨特的山區(qū)性氣候，其降水豐沛，多年平均年降水量642.9mm，且降水集中，5～10月降水量占年降水量的75%～80%，夏季局部暴雨及特大暴雨時有發(fā)生，最大日降水量達100mm以上，且多為歷時短，強度大的局地性大暴雨，這種降水條件利于區(qū)內(nèi)泥石流的暴發(fā)，區(qū)內(nèi)1974年發(fā)生的較大規(guī)模泥石流即為特大暴雨所引發(fā)。

表1 左岸磨子溝泥石流總量和泥石流固體物質(zhì)量

1.4 歷史泥石流調(diào)查

據(jù)當?shù)鼐用窠榻B，1974年6月28日早上6 點，該溝暴發(fā)了已知最大規(guī)模泥石流。泥石流在持續(xù)約5小時強降雨（暴雨～特大暴雨）后發(fā)生，持續(xù)約20分鐘，近溝口洪積扇溝床及漫灘上堆積大量石塊與木柴，該次泥石流未造成人員傷亡，但近溝床局部耕地被毀，一間民房損壞，泥石流后使左岸磨子溝溝口基本形成現(xiàn)今的形態(tài)。

2 磨子溝泥石流總量與固體物質(zhì)量

磨子溝泥石流總量與固體物質(zhì)量計算成果見表1。計算結(jié)果表明，30年、50年一遇的洪水激發(fā)泥石流能力較大，能攜帶物源區(qū)的大量固體物質(zhì)而形成中等規(guī)模泥石流；100年、200年和500年一遇的洪水則易形成大規(guī)模的泥石流。

3 泥石流危險性評價

通過泥石流溝易發(fā)程度評價，磨子溝泥石流為輕度易發(fā)，危險性指數(shù)評價為危險性中等偏小，單溝危險度評價為中等偏小。綜合以上三種評價結(jié)果，可以認為：磨子溝為中低頻泥石流溝，輕度易發(fā)，潛在危險度中等偏小。

4 泥石流發(fā)展趨勢分析

磨子溝流域的降雨量、降雨類型、雨強和暴雨頻率基本不變，因此誘發(fā)泥石流的外動力條件沒有改變，泥石流暴發(fā)的基本規(guī)律不會發(fā)生改變。根據(jù)訪問和調(diào)查，左岸磨子溝僅在1974年暴發(fā)了較大規(guī)模的泥石流，持續(xù)時間超過20分鐘，為中型泥石流。

以前，人們雖然認識到人類活動對泥石流的發(fā)生有一定的影響，但并沒有引起足夠的重視，據(jù)近些年泥石流發(fā)生發(fā)展的情況表明：人類活動對自然地質(zhì)環(huán)境施加的影響越來越明顯，甚至成為一些地區(qū)泥石流發(fā)生的決定性因素。磨子溝流域內(nèi)的人類活動，主要是修建一些小型電站所造成的對物源區(qū)植被的破壞，如砍伐樹木、工程棄渣沿溝隨意堆砌，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化，水土流失加劇等。綜上所述，在較豐富的松散物源和地形基礎(chǔ)上，泥石流再次暴發(fā)仍然有條件。

目前，磨子溝泥石流評價結(jié)果顯示該溝為中低頻泥石流溝，輕度易發(fā)，潛在危險度中等偏小。在今后水電站的施工期間（尤其是施工堆渣期間），應(yīng)注意重視監(jiān)測和預(yù)警工作。

5 泥石流對工程區(qū)的影響評價

磨子溝泥石流對工程區(qū)的危害主要包括七個方面。當磨子溝發(fā)生較大規(guī)模的泥石流時，因現(xiàn)有溝道斷面有限，泥石流必然會漫出沖溝，在堆積區(qū)堆積。根據(jù)不同頻率下的泥石流堆積范圍初步預(yù)測，施工期若暴發(fā)泥石流對各擬建場地及建筑系統(tǒng)的危害評價如下：

1）對引水隧洞4#支洞施工的影響：磨子溝是硬梁包水電站引水隧洞施工的重要作業(yè)區(qū)，溝內(nèi)擬布置的4#施工支洞口高出當?shù)販洗布s20m，因此在施工期洪水防護設(shè)計標準為30年一遇的條件下，若暴發(fā)相應(yīng)規(guī)模泥石流對4#施工支硐影響不大。

2）對擬建5#混凝土系統(tǒng)的影響：擬建5#混凝土系統(tǒng)位于磨子溝左岸，高出當?shù)販洗布s15m，施工期洪水防護設(shè)計標準為30年一遇的條件下，若暴發(fā)相應(yīng)規(guī)模泥石流對5#混凝土系統(tǒng)影響不大。建議其盡量避開暴發(fā)較大規(guī)模泥石流在近溝口的影響區(qū)，尤其是要重視施工期若發(fā)生局地超強暴雨產(chǎn)生的洪流對該臨時施工作業(yè)場地的不利影響。

3）對擬建劉河壩堆渣場、2#砂石加工系統(tǒng)、4#混凝土系統(tǒng)、2#鋼筋加工廠以及現(xiàn)有的S211 省道的影響：擬布置的劉河壩堆渣場、2#砂石加工系統(tǒng)、4#混凝土系統(tǒng)、2#鋼筋加工廠及現(xiàn)有的S211 省道位于左岸磨子溝溝口老堆積扇前緣（沿大渡河河邊），施工期洪水防護設(shè)計標準為30年一遇的條件下，若暴發(fā)相應(yīng)規(guī)模泥石流對2#砂石加工系統(tǒng)、4#混凝土系統(tǒng)、2#鋼筋加工廠的影響不大。對擬建劉河壩堆渣場、以及現(xiàn)有的S211 省道有直接影響。施工期若暴發(fā)較大規(guī)模泥石流，對劉河壩堆渣場和現(xiàn)有S211 省道產(chǎn)生較大威脅，因此該堆渣場盡量避開暴發(fā)較大規(guī)模泥石流在近溝口的影響區(qū)，建議對現(xiàn)有S211 省道設(shè)置過流涵洞，2#砂石加工系統(tǒng)、4#混凝土系統(tǒng)盡量靠劉河壩堆渣場下游側(cè)布置。

4）對擬建臨時存渣場的影響：擬建臨時存渣場均在不同頻率下泥石流影響范圍之內(nèi)，易在暴發(fā)較大規(guī)模泥石流或洪流時出現(xiàn)堵塞或沖毀，尤其是要重視施工期若發(fā)生局地超強暴雨產(chǎn)生的洪流或泥石流對該存渣場的掏蝕而形成更大規(guī)模的棄渣型泥石流將對其下游S211 省道、劉河壩堆渣場等設(shè)施危害大，因此該存渣場應(yīng)避開相應(yīng)規(guī)模泥石流影響區(qū)，同時對該渣場進行有效防護。

5）對溝口右側(cè)擬建加郡移民安置場地的影響：天然狀態(tài)下(磨子溝近溝口段采用裁彎取直的防護)，擬建的溝口右側(cè)加郡移民安置場地在100年及以下一遇的泥石流影響范圍外，100年以上一遇的泥石流對溝口擬建加郡移民安置場地臨溝側(cè)影響較大，因此該擬建場地應(yīng)避開相應(yīng)規(guī)模泥石流影響區(qū)或進行有效的防護，建議對該泥石流溝進行治理。

6）對擬建施工期2#公路及1#跨溝橋、2-1#公路的影響：施工期臨時2#公路及1#跨溝橋、2-1#公路在施工期洪水防護設(shè)計標準為30年一遇的條件下，若暴發(fā)相應(yīng)規(guī)模泥石流對其影響不大，易在暴發(fā)較大規(guī)模泥石流或洪流時出現(xiàn)堵塞或沖毀。

7）對擬建炸藥庫的影響：擬建硬梁包炸藥庫位于磨子溝溝口約3km 的左岸臺地上，高出當?shù)販洗布s15m，在施工期洪水防護設(shè)計標準為30年一遇的條件下，若暴發(fā)相應(yīng)規(guī)模泥石流對炸藥庫影響不大。

6 結(jié)束語

通過對硬梁包水電站左岸磨子溝泥石流的基本特征、泥石流危險性、泥石流發(fā)展趨勢及泥石流對工程區(qū)的影響分析，為解決該泥石流溝治理設(shè)計提供了依據(jù)。水電建設(shè)大多是在高山峽谷地區(qū)，施工臨時建筑場地十分有限，難免要利用泥石流溝布置施工臨時建筑物或永久建筑，但應(yīng)研究泥石流對工程的影響并作出合理的評價，這對于工程建設(shè)具有十分重要的意義。

[1]四川省大渡河硬梁包水電站預(yù)可行性研究報告[R].2010

[2]四川省甘孜州大渡河硬梁包水電站炸藥庫建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告[R].2010

[3]四川省大渡河硬梁包水電站工程建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估報告[R].2011

[4]四川省大渡河硬梁包水電站左岸磨子溝泥石流調(diào)查研究復(fù)核報告[R].2011

[5]四川省大渡河硬梁包水電站左岸磨子溝泥石流防護專題設(shè)計報告[R].2011