四川石棉簡槽溝泥石流發(fā)育特征與減災防災初探

宋志,陳澤碩

(1.中國地質調查局成都地質調查中心，成都 610081；2.西南交通大學，成都 610031)

四川石棉簡槽溝泥石流發(fā)育特征與減災防災初探

宋志1 2,陳澤碩2

(1.中國地質調查局成都地質調查中心，成都 610081；2.西南交通大學，成都 610031)

四川石棉縣簡槽溝為一條典型泥石流溝道，區(qū)域上具備泥石流形成的孕災地質環(huán)境背景，流域內具備泥石流產生的地形地貌與物源聚集特征。簡槽溝泥石流可分清水區(qū)、形成區(qū)、流通-堆積區(qū)3個區(qū)域。由于簡槽溝泥石流形成是由形成區(qū)密集崩滑體提供并參與物質運移，以遠程碎屑流的形式沿程堆積擴散并延伸至溝口，所以，流通區(qū)與堆積區(qū)不明顯，與常規(guī)泥石流分區(qū)略有區(qū)別。通過流域物源調查，簡槽溝物源為崩滑堆積物、溝道堆積物、坡面侵蝕物。流域內共有松散固體物質總量為13.784×104m3?？赡軈⑴c泥石流的物源量約3.154×104m3，溝道兩側的崩滑堆積物為泥石流的主要補給物源，占泥石流活動量的86.7%。簡槽溝泥石流為高頻—暴雨—崩滑—溝谷型稀性泥石流、易發(fā)、活動性強、中型潛在危險性，進行工程治理是十分必要的和緊迫的。針對簡槽溝泥石流物源集中且豐富、流通區(qū)不明顯、堆積區(qū)建筑物密集、溝口過流斷面狹窄的特點，工程治理以中游攔擋物源、下游排泄倒流的措施，并遵循以防為主、防治結合、綜合治理的原則。

石棉；簡槽溝；發(fā)育特征；減災防災

簡槽溝位于四川省石棉縣大渡河右岸支流楠椏河左岸流域內，隸屬回隆鄉(xiāng)涼橋村羅家坪組轄區(qū)(圖1)，溝口地理坐標：東經102°13′40.6 ″，北緯29°17 ′30.2 ″。歷史上，簡槽溝為一條頻率高、危害嚴重的泥石流溝道，曾于1990年、1991年、2000年、2008年發(fā)生規(guī)模較大、破壞嚴重的地質災害，給當地人民生命安全與財產帶來巨大的災難。本文以簡槽溝單溝為研究對象，開展泥石流發(fā)育特征調查與分析，并提出相應的防災減災建議和措施，以期為當地政府提供簡槽溝地質災害防治對策，同時也為其他類似泥石流調查提供技術方法[1-2]。

1 流域地質環(huán)境背景

1.1 氣象、水文

簡槽溝所在區(qū)域處于橫斷山脈東緣，氣候以亞熱帶季風氣候為基帶的山地氣候。總體來看，氣候以下特點：年均溫偏高，年平均溫度17.1℃，高于鄰區(qū)大相嶺以北各縣市，高于同緯度而地勢較低縣市；年均降雨量偏少，夏雨集中、多夜雨、少暴雨、無秋綿雨，冬春干燥、山風強烈。水熱狀況垂直變化顯著，氣溫隨高度降低，降水隨高度增加。

據有關資料，簡槽溝所在區(qū)域內多年平均氣溫10.7℃～18.0℃，最高溫度40.3℃，最低溫度零下15.0℃。且隨著地勢的增高，平均氣溫而降低。多年平均年降水量為1 200.9 mm，但分布不均，主要集中于5月～9月，占全年降水量的86.4%，同時，山地降雨多于河谷地帶。簡槽溝泥石流海拔高程1 010～2 000 m、區(qū)內多年平均年降水量為1 000～1 200 mm，且多以暴雨或陣雨出現。年蒸發(fā)量達1 573.9 mm，為降雨量的1.31倍。

簡槽溝流域面積0.603 km2，水源主要來自大氣降雨，物源區(qū)以下溝水常年不斷，多年平均流量為0.01～0.3 m3/s。主河——楠椏河在簡槽溝出口處的河床高程(獨立)1 016.50～1 018.60 m，河寬38～45 m，正常水位高程1 017.10～1 018.90 m，水深0.60～1.80 m；據訪，該段最大洪水位高程1 021.00～1 022.90 m，水位變幅3.0～4.0 m。楠椏河流域徑流深度：1343.05 mm，徑流率42.5 l/s·km2，年均徑流總量14.10×108m3，最大洪峰流量200 m3/s，最小流量12.9 m3/s。

1.2 地形地貌

簡槽溝流域屬構造侵蝕高中山強烈切割區(qū)，相對高差980 m，流域縱坡降467.1‰。主溝縱坡降441.5‰，溝谷呈“V”字型，兩側地形坡度35°～65°?？辈閰^(qū)內最高點為西部分水嶺邊界的山脊，海拔高程2 000 m，至羅家坪組簡槽溝溝口泥石流扇前緣楠椏河，海拔高程約1 018 m，相對高差約980 m，地勢特點總體西高、東低，河谷深切，地形起伏大(圖2)。

簡槽溝在海拔1 066 m以上的大部分地方溝谷呈“V”字型，僅局部呈“U”型，谷底寬0.5～3 m，兩側谷坡坡角35°～65°，局部直立。在海拔1 066 m以下為堆積區(qū)，溝床平均縱坡降為300.0‰。

1.3 地層巖性

簡槽溝流域內出露地層較為簡單，可分為第四系、元古期地層，由新至老分述如下：

(1) 第四系(Q)

殘坡積層(Qel+dl)：巖性為黃褐色、灰褐色、角礫、碎石夾粉質粘土，含植物根須和腐植質，主要分布于緩坡和山脊平臺地帶，厚0.50～3.00 m；崩坡積層(Qcol+dl)：巖性為肉紅色花崗巖碎塊石夾巖屑或砂礫石，局部含殘積粘性土，主要分布于簡槽溝兩岸坡腳地帶，一般厚0.5～3 m，最厚約5.0 m；沖洪積層(Q4al+pl)：由肉紅色花崗巖塊石、砂卵石構成，主要分布于簡槽溝下游流通區(qū)的溝谷和南椏河中，層厚0.5～10.0 m；泥石流堆積層(Q4sef)：由肉紅色花崗巖碎塊石夾粘性土和角礫等組成，分布于出山口至南椏河河口(堆積區(qū))，一般厚1.00～3.00 m，最厚可達4 m。

(2) 元古期

該區(qū)出露基巖為元古代晉江期(γ2)花崗巖，肉紅色，粒狀結構，塊狀構造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖質堅硬。表層風化強裂，分布于整個流域。

1.4 地質構造

簡槽溝所在區(qū)域位于川滇經向構造帶北端與青藏滇緬印尼巨型“歹”字型構造的交接、歸并部位，構造形跡復雜，形成多處以南北向，北北西向為主的褶皺、背斜及斷層。受區(qū)域構造影響，研究區(qū)內及相鄰周邊次生羽狀斷層及褶皺較發(fā)育，斷層以北北西向正斷層為主，斷距較小,在幾十厘米至一米左右變化，但密度較大，對巖體的完整性影響較大。褶皺多表現為極小規(guī)模的局部巖體揉皺，在較小范圍內巖層產狀變化較大。因此勘查區(qū)次生斷層及褶皺發(fā)育，巖體完整性差[3-6]。

2 泥石流形成條件分析

2.1 泥石流地貌地形分區(qū)

簡槽溝泥石流可分為3個區(qū)域，分別為清水區(qū)、形成區(qū)、流通-堆積區(qū)。該溝泥石流的形成特點主要表現為流通區(qū)與堆積區(qū)不明顯，與常規(guī)泥石流分區(qū)略有區(qū)別，產生的主要原因為泥石流物源由形成區(qū)密集崩滑體提供并參與物質運移，以遠程碎屑流的形式沿程堆積擴散并延伸至溝口，簡槽溝泥石流分區(qū)地形地貌特征見表1，各區(qū)調查見圖3。

2.2 物源條件

泥石流是固液兩相流體，內含大量的泥沙、碎塊石、漂礫等固體物質，是泥石流不同于水流或洪流的主要標志。松散固體物質的形成與地質背景條件和地質營力有關，泥石流固體物源累積過程多與不良地質現象和人類工程活動聯系在一起。根據本次調查，簡槽溝泥石流固體物源按成因類型主要包括：(1)崩滑堆積物,(2)溝道堆積物,(3)坡面侵蝕物[1]。簡槽溝主要物源分布圖見圖4。

(1) 崩滑堆積物：根據本次調查，簡槽溝泥石流流通區(qū)共有小型崩塌4處，崩塌的方量分別為 B4：0.012×104m3、B5：0.002×104m3、B6：0.55×104m3、B7：0.33×104m3。厚度1～5 m不等，總方量約0.894×104m3。由于崩塌堆積體穩(wěn)定性差，單次參與泥石流活動的量較大。

(2) 溝道堆積物：流通區(qū)溝谷長916 m，其中基巖段長溝谷長530 m，分布有堆積物的溝道長386m。溝底沖洪積堆積物平均厚2.5 m，寬4.0 m，堆積物固體物源約0.39×104m3。由于溝底堆積層穩(wěn)定性較差，抗沖刷能力弱，一次可能參與活動量按10%～30%考慮。

(3) 坡面侵蝕物：流通區(qū)殘坡積、崩坡積坡面面積約0.02 km2，厚度0.5～2.0 m，總量約2.0×104m3。坡面侵蝕一次能參與泥石流活動的量小于0.05%，為正常的水流搬運。

通過流域物源的分布和計算，簡槽溝泥石流溝形成區(qū)及流通區(qū)共有松散固體物質總量為13.784×104m3?？赡軈⑴c泥石流的物源量約3.154×104m3； 0.742×104m3固體物質為“5.12”地震后新增的。溝道兩側的崩滑堆積物為泥石流的主要補給物源，占泥石流活動量的86.7%，溝道堆積物約占10.1%，坡面侵蝕物約占3.2%。

3 泥石流減災防災必要性與防治工程

簡槽溝泥石流為高頻-暴雨-崩滑-溝谷型稀性泥石流，泥石流的物源以崩滑堆積物為主，易發(fā)程度為易發(fā)，泥石流溝活動性強，規(guī)模為小型，潛在危險性等級為中型，進行工程治理是十分必要的和緊迫的。

針對簡槽溝泥石流物源集中且豐富、流通區(qū)不明顯、堆積區(qū)建筑物密集、溝口過流斷面狹窄的特點，工程治理以中游攔擋物源、下游排泄倒流的措施，并遵循以防為主、防治結合、綜合治理的原則[7-10]。

工程治理的思路為：①擬在流通堆積區(qū)上游崩塌集中處設置兩道谷坊，有效壩高3 m，共可攔截固體物質1 064.27 m3；②在出山口龍江公司水渠-下游溝段間(便道)設置跌水坎消能，坎寬5 m，長約38 m，并在坎右岸修建4.0 m高的導流防護堤，右側地段將原有的防護堤加長，并將破損的防護堤進行修復，有開口的位置也采取相應的措施。其中將水泥路與居民區(qū)防護堤開口封閉，沿該門洞向東行約13 m處的門洞將其防護堤加長，工程治理思路見圖5。

簡槽溝泥石流防治工程采用谷坊壩+防護堤，可有效減輕泥石流成災物源條件和排泄能力，起到有的放矢的減災防災工作。在開展防治工程的同時，應加強監(jiān)測與環(huán)境保護。監(jiān)測的目的主要為保證施工期間安全并驗證防治效果。環(huán)境保護主要針對泥石流治理前減少坡面松土，溝道堵塞，治理施工中加強管理減少棄土、棄渣對周邊環(huán)境的影響。

4 結論

(1) 簡槽溝為一條典型泥石流溝道，區(qū)域上具備泥石流形成的孕災地質環(huán)境背景，流域內具備泥石流產生的地形地貌與物源聚集特征。

(2) 簡槽溝泥石流可分清水區(qū)、形成區(qū)、流通-堆積區(qū)3個區(qū)域。由于簡槽溝泥石流形成是由形成區(qū)密集崩滑體提供并參與物質運移，以遠程碎屑流的形式沿程堆積擴散并延伸至溝口，所以，流通區(qū)與堆積區(qū)不明顯，與常規(guī)泥石流分區(qū)略有區(qū)別。

(3) 通過流域物源調查，簡槽溝物源為崩滑堆積物、溝道堆積物、坡面侵蝕物。流域內共有松散固體物質總量為13.784×104m3?？赡軈⑴c泥石流的物源量約3.154×104m3，溝道兩側的崩滑堆積物為泥石流的主要補給物源，占泥石流活動量的86.7%。

(4) 簡槽溝泥石流為高頻-暴雨-崩滑-溝谷型稀性泥石流，易發(fā)、活動性強、中型潛在危險性，進行工程治理是十分必要的和緊迫的。針對簡槽溝泥石流物源集中且豐富、流通區(qū)不明顯、堆積區(qū)建筑物密集、溝口過流斷面狹窄的特點，工程治理以中游攔擋物源、下游排泄倒流的措施，并遵循以防為主、防治結合、綜合治理的原則。

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PRELIMINARY STUDY ON DEVELOPMENTAL FEATURES AND
DISASTER REDUCTION AND PREVENTION OF JIANCAO GULLY DEBRIS FLOW IN SHIMIAN, SICHUAN

SONG Zhi1，2,CHEN Ze-shuo2

(1.Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081,China;2.Southwest JiaoTong University, Chengdu 610031,China)

Jiancao gully is a typical debris flow gully, area with the formation of debris flow disaster pregnant geological environment background, in the basin with the generation of debris flow topography and source clustering characteristics. The debris flow gully can be divided into 3 areas: water area, forming zone and circulation accumulation zone. Because Jiancao gully debris flow is formed by the dense area collapse landslide and participate in the movement, in the form of remote debris flow accumulates and extends to gully exit along the way, the distribution area and the accumulation zone are not obvious, and are slightly different from the conventional debris flow. Through the investigation of the source of the basin, the source of the material source of the Jiancao gully is the landslide accumulation, the accumulation of gully and the erosion of the slope. The total amount of loose solid substances in the basin is 13.784×104m3, may be involved in the amount of debris flows is about 3.154×104m3. The debris flow accumulation at both sides of the gully is the main source of debris flow, accounted for 86.7%.Jiancao gully debris flow for high-frequency-hard rain-collapse slip, gully type debris flows, easy to happen, strong activity, medium-sized potential risk, engineering control is very necessary and urgent. According to JJiancao gully debris flow source concentrated and rich, circulation zone is not obvious, accumulation area with dense buildings, gully exit is narrow, engineering treatment measures to obstruct the thing source in the middle and downstream discharge backflow and follow and giving priority to prevention, combining prevention with control, comprehensive treatment of the principles. Engineering control measures is to obstruct the thing source in the middle and downstream discharge reflux, and follow the principle of giving priority to prevention, combining prevention with control, comprehensive treatment of the principles.

Shimian; Jiancao Gully; Developmental Features; Disaster Reduction and Prevention

1006-4362(2015)04-0012-06

2015-07-18改回日期：2015-09-03

中國地質調查局地質調查項目(12120114069501)；成都地質礦產研究所青年基金項目，所控基 [2014]-05

P642.23

A

宋志(1982- )，男，四川省宣漢縣人，工程師，博士研究生，主要從事巖土工程與泥石流研究。E-mail:35842126@qq.com