三峽庫水位上升后奉節(jié)縣城李家大溝泥石流特征及危險性評價

三峽庫水位上升后奉節(jié)縣城李家大溝泥石流特征及危險性評價

主要研究地質(zhì)災(zāi)害防治與預(yù)測。

錢靈杰

(成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室，成都 610059)

摘要：奉節(jié)縣城李家大溝為長江的一級支流，上游斜側(cè)發(fā)育5條沖溝，源頭發(fā)育2條支溝，曾于2001年和2002年暴發(fā)過泥石流。通過現(xiàn)場的調(diào)查和工程地質(zhì)測繪，對主溝李家大溝泥石流的形成條件進行了分析。對泥石流溝的分區(qū)特征進行了探討，共分成了形成區(qū)、流通區(qū)以及堆積區(qū)。在此基礎(chǔ)上采用泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標(biāo)準(zhǔn)，對泥石流的危險性進行了系統(tǒng)的評價和研究，其得分為80分，為輕度易發(fā)程度級別。

關(guān)鍵詞：李家大溝；形成條件；危險性評價

0引言

自5.12汶川Ms8.0地震，以及2013年4月20日蘆山Ms7.0級地震后，震中區(qū)特殊的地形地貌條件和地質(zhì)環(huán)境引發(fā)了大量的崩塌、滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害，這些地質(zhì)災(zāi)害又為泥石流的形成提供了條件，造成了大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。研究發(fā)現(xiàn)在未來的10～20 a內(nèi)是崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的活躍期，而泥石流將成為主要的地質(zhì)災(zāi)害[1]。震后泥石流活動特征主要表現(xiàn)為數(shù)量增多、規(guī)模變大、頻度增加、臨界降雨強度降低且多發(fā)育黏性泥石流[2]。中國西南地域由于特殊的地理環(huán)境條件，加之地震作用，使薄弱的地質(zhì)環(huán)境受到破壞，到了地質(zhì)災(zāi)害的高發(fā)期，查明泥石流的形成條件和形成特征顯得尤為重要[3]。

李家大溝位于三峽庫區(qū)奉節(jié)縣新縣城的商業(yè)、文化中心——三馬山小區(qū)，地處長江左岸，為一泥石流溝。2001年和2002年暴雨季節(jié)曾連續(xù)發(fā)生2次較嚴(yán)重的泥石流，泥石流攜帶物質(zhì)淤埋路面，造成公路阻斷達(dá)10 d。新城區(qū)的建設(shè)大大改變了李家大溝的工程地質(zhì)環(huán)境，也進一步增加了李家大溝泥石流的危險度，將嚴(yán)重威脅新城區(qū)的建設(shè)。筆者在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上，查明了李家大溝泥石流的形成條件、特征，并對其做了危險性評價。這些成果將對該泥石流的形成條件和形成機制以及防治規(guī)劃和治理提供依據(jù)。

1泥石流形成條件分析

1.1地形條件

李家大溝流域總體近南北走向，長約4.1 km，寬約2.6 km，面積3.24 km2。上游切割最深達(dá)125 m，最高流域海拔約1 050 m，在三峽庫區(qū)水位上升以后，入長江處溝口高程上升至175 m。溝谷呈“V”型，溝坡坡角40°～48°。上游源頭發(fā)育2條支溝，如圖1。

圖1　李家大溝泥石流流域遙感影像

1.2物源條件

溝域內(nèi)出露地層為第四系(Q4)、三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)及上統(tǒng)須家河組(T3xj)。Q4主要為人工填土層、坡殘積層及滑坡堆積體，T2b一、三段以灰?guī)r為主，二、四段以紫紅色泥巖為主，T3xj主要為灰黃色厚層長石石英砂巖[4]。

1.3水源條件

該區(qū)水量豐富，屬亞熱帶山區(qū)型濕潤季風(fēng)氣候，四季變化明顯。據(jù)奉節(jié)縣氣象局資料，多年平均蒸發(fā)量1 324 mm，平均降雨量為1 132 mm，雨量多集中在5月—9月，年最大降雨量1 635.2 mm(1963年)，日最大降雨量127.9 mm(1998年6月28日)，洪水多發(fā)生在7月—8月。地下水相對貧乏，第四系松散層中存在上層滯水，基巖中存在少量裂隙水，右谷坡有泉水出露。主要補給來源于降水，排泄于最低侵蝕基準(zhǔn)面長江。三峽大壩蓄水后，該段庫水位達(dá)175 m。

2泥石流基本特征

根據(jù)地形地貌，李家大溝溝域上游形成區(qū)呈倒勺狀，中下游流通區(qū)改變較大，堆積區(qū)在口前入長江，目前三峽水庫護岸已將原地形改變。如圖2所示。

圖2　李家大溝泥石流流域工程地質(zhì)平面圖

2.1形成區(qū)特征

詩仙西路處七星樓以北為形成區(qū)，匯水面積1.8 km2，主溝長1.3 km左右，縱比降249.1‰。據(jù)地貌特征可分3區(qū)，如圖3。

圖3　形成區(qū)工程地質(zhì)剖面圖

2.1.1東側(cè)斜坡區(qū)

社會組織的多元性不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟分層帶來的利益群體多元化，更大程度上來源于社會生活的豐富多彩和人們需求的不同。有人傾向從經(jīng)濟分層的角度討論社會組織的多元性，筆者更傾向于從人自身的需求不同探尋社會組織的多元性。

該區(qū)地形陡峻，下部坡度50°～60°，上部坡度30°～50°。出露的基巖為巴東組三段中—厚層狀的泥灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r；緩坡表面為厚約30～50 cm的殘坡積層。坡上植被覆蓋率30%。東側(cè)斜坡區(qū)可見一崩塌：位于2#攔擋壩前部的一個支溝處，平面形態(tài)呈舌形，方量2.0×105m3。前緣直抵李家大溝溝底，后緣在一平臺陡坎下?；w物質(zhì)結(jié)構(gòu)為碎石土，碎石占30%～40%。據(jù)訪該處早前發(fā)生過滑動，目前前緣崩塌嚴(yán)重，如圖2。根據(jù)資料，2#攔擋壩下約20 m曾有2個采石廠，外側(cè)堆積方量約3.00×104m3的采石廢渣，但目前已清理。

圖4　東側(cè)斜坡前緣崩塌區(qū)特征

2.1.2西側(cè)斜坡區(qū)

該區(qū)沖溝發(fā)育，斜坡呈臺階狀，下部坡角40°~60°，中部平緩，坡角10°~30°，上部變陡，坡角30°~50°。坡上植被發(fā)育。該區(qū)的物源量約2.04×106m3。西側(cè)較大的沖溝為臥馬槽沖溝，沖溝的上部因棄土填方已形成坡高約50 m的高邊坡，坡度30°~35°，總方量約2.5×105m3。

2.1.3源頭特征

該區(qū)的平面形態(tài)呈倒勺狀，發(fā)育有2條深切支溝，溝源植被茂盛，出露較差，但“V”字形地貌明顯。右谷坡坡角20°～40°，左谷坡坡角30°～50°；2條支溝中部為一道斜梁，前緣發(fā)育有2個土質(zhì)小滑坡，分別位于主溝源頭區(qū)的左支溝的右側(cè)和右支溝的左側(cè)。另外，在主溝床中有松散的填方及沖洪積堆積物約10 000 m3。

2.2流通區(qū)特征

流通區(qū)位于詩仙西路處七星樓處到溝內(nèi)沿江大道，長約1 400 m，溝深50～70 m，溝寬30～100 m，溝床縱比降127‰～236‰。溝兩側(cè)為陡坡，坡角40°～55°[4]。根據(jù)查閱前期的勘察資料，在奉節(jié)新城區(qū)建設(shè)前，流通區(qū)內(nèi)分布有劉家包變形體，雙扶實業(yè)填土滑坡，劉家灣老滑坡，劉家灣新滑坡和3個人工高邊坡。但因新城建設(shè)，流通區(qū)溝道已被分級填方，溝谷呈U型，形成了溝中填方邊坡，加之流通區(qū)內(nèi)人類工程活動劇烈，對自然溝谷的改造、破壞極大，并且還在繼續(xù)。如圖5。

圖5　流通區(qū)工程地質(zhì)剖面圖

2.3堆積區(qū)特征

堆積區(qū)位于溝內(nèi)，沿江大道，在口前港口處入江，前緣直至長江，前緣寬250 m，后緣寬80 m，長約550 m，縱比降77‰。目前堆積區(qū)地面高程145 m，主要為人工填土形成面積寬廣的場區(qū)。平面面積約1.5×105m2。入江口一帶堆積物質(zhì)約1.00×104m3。由于三峽水庫的回水，加之庫岸的防護，溝口走向已由原來167°轉(zhuǎn)為162°。

3泥石流危險性評價

關(guān)于泥石流危險性評價，前人已經(jīng)提出了很多的方法。劉希林提出了以泥石流規(guī)模(m)、泥石流發(fā)生頻率(f)、流域面積(s1)、主溝溝長(s2)、流域相對高差(s3)、流域切割密度(S6)、不穩(wěn)定溝床比例(S9)7個影響因子評分并對其進行轉(zhuǎn)換賦值，再根據(jù)其相應(yīng)的權(quán)重和轉(zhuǎn)換賦值的乘積相加之和作為單條泥石流溝的綜合危險度，進行危險性評價[5]；劉清華通過對大量的泥石流發(fā)生規(guī)模、溝口堆積扇的平均堆積厚度、危害等級及災(zāi)情等的分析，提出以泥石流溝堆積扇平均堆積厚度因子替代劉希林單溝泥石流危險度計算模型中的規(guī)模因子，以此為主要危險因子評價單溝泥石流危險性[6]。本文采用上述2種使用不同影響因子的單溝泥石流評價方法進行危險性分析。

研究區(qū)泥石流根據(jù)其流域環(huán)境動態(tài)因素的變化，在野外實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，對各因素進行綜合評判并量化得分。根據(jù)區(qū)域內(nèi)反映泥石流活動條件的諸因素，選擇了15項有代表性的因素進行量化處理，對李家大溝泥石流易發(fā)程度進行綜合評分判別。

根據(jù)李家大溝的具體條件和泥石流發(fā)育特征，將泥石流易發(fā)程度分為3級。劃分標(biāo)準(zhǔn)如下：1)極易發(fā)。各項因素均很活躍，處境嚴(yán)峻，有威脅感，具有一觸即發(fā)之勢，15項評判因素得分之和≥114分。2)中等易發(fā)。各項因素有一定程度的活躍或個別因素活躍突出，總形勢的威脅感突出，15項評判因素得分之和在84～114分之間。3)輕度易發(fā)：各項因素均較穩(wěn)定，無特殊條件不會頻發(fā)或突發(fā)泥石流，15項評判因素得分之和在40～84分之間。

李家大溝流域內(nèi)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象一般發(fā)育，泥石流固體物源一般；泥砂沿程補給一般，補給長度比40%；泥石流流域面積較大，兩岸斜坡較陡，溝岸山坡坡度一般在40°以上，中上游溝谷形態(tài)為“V”型谷，有利于物源和水源的匯聚和泥石流的形成，并具有強大的水動力條件；溝谷平均縱比降149.5‰，縱坡降較大，特別是溝源段和中上游段縱坡較大，有利于泥石流的啟動；溝域內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件一般，抬升區(qū)有中小支斷層，有利于泥石流的發(fā)育；溝域內(nèi)出露地層為三疊系中統(tǒng)巴東組(T2b)、上統(tǒng)須家河組(T3xj)和松散第四系殘坡積物、崩坡積物和泥石流堆積物等，沿溝松散物總儲量豐富，分布廣泛，為泥石流的發(fā)育提供豐富的固體物源。詳見表1。

按照DT/T 0220—2006《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》[7]附錄G“泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標(biāo)準(zhǔn)”，李家大溝評分結(jié)果為80分，為輕度易發(fā)程度級別。

表1　李家大溝泥石流易發(fā)程度評分表

4結(jié)論

1)李家大溝泥石流是典型的山區(qū)暴雨型泥石流。原始溝內(nèi)有松散堆積物約6.20×106m3，雖已進行清方處理使得物源減少，但該區(qū)域每年有強降雨，加之人類工程活動劇烈改造，會加劇泥石流的易發(fā)程度。

2)該泥石流溝威脅對象主要為奉節(jié)縣城區(qū)建筑和居民，威脅人口超過5 000人，估計潛在經(jīng)濟損失上億元。

3)李家大溝中下游人類工程活動劇烈，對自然溝谷的改造、破壞極大，并且還在繼續(xù)。

建議在雨季加強監(jiān)測、巡查，限制李家大溝泥石流及影響范圍內(nèi)的工程建設(shè)活動，并采取相應(yīng)的防災(zāi)措施。

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doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.02.024

收稿日期：2015-03-24

作者簡介：錢靈杰(1991-)，男(漢)，江蘇靖江，碩士

中圖分類號：P641.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-8984(2015)02-0090-05

The characteristics and risk assessment to debris flow in
Lijia ditch Fengjie county after the water level rise in three gorges reservoir

QIAN Ling-jie

(StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection，

ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China)

Abstract：The Lijia Ditch in Fengjie county is a tributary of the Yangtze River.The inclined side in the upper part developed 5 gullies，and the source part developed two tributaries.The debris flows out broke in 2001 and 2002.Through the investigation and engineering geological survey of the scene，the formation conditions of the main debris flow in Lijia Ditch are analyzed.The zonal characteristics of debris flows are discussed.They are divided into forming area，circulation area，and accumulation area.On this basis，the comprehensive evaluation to the using number of debris flow gullies，the grade standards to easy happened degree of debris flows，and the risk of debris flows have been systematically evaluated and researched.The result score is 80 points，which belongs to mild susceptible degree level.This result can provide reference to the partition of debris flows，the formation mechanism，and the future design and control.

Key words：Lijia Ditch；formation conditions；risk assessment