張家口市崇禮縣小梨溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害基本特征及防治措施

宮鳳梧

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北張家口075000）

張家口市崇禮縣小梨溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害基本特征及防治措施

宮鳳梧*

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北張家口075000）

崇禮縣地處冀西北中低山區(qū)，山高溝深、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，尤以泥石流為甚。嚴(yán)重威脅崇禮縣城人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全，并制約著崇禮縣城市建設(shè)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)崇禮縣小梨溝泥石流溝基本特征的研究并制定治理方案，對(duì)崇禮縣的減災(zāi)和城市建設(shè)具有重大意義，同時(shí)也必將為申奧工程做出重大貢獻(xiàn)。

地質(zhì)災(zāi)害；地質(zhì)環(huán)境；基本特征；防治措施

1　概述

崇禮縣地處河北省張家口市東北部，為壩上壩下過(guò)渡地帶，其自然環(huán)境優(yōu)美、氣候宜人，非常適合旅游度假，尤其是最近與北京聯(lián)合申奧更使其名聲大振，游客成倍增加。但崇禮縣城坐落在清水河?xùn)|、西兩岸，東、西兩側(cè)山高坡陡，地質(zhì)災(zāi)害極為發(fā)育，尤其是泥石流災(zāi)害，故研究崇禮縣泥石流地質(zhì)災(zāi)害的特征及防治措施，對(duì)崇禮縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及申奧工程意義重大。

2　地質(zhì)環(huán)境條件

2.1地形地貌

小梨溝位于崇禮縣城東側(cè)，溝谷匯水面積1.01km2，溝谷走向?yàn)闁|西向。總體趨勢(shì)東高西低，屬于中低山區(qū)，海拔在1225～1662m之間，相對(duì)高差在437m，溝域形態(tài)呈樹(shù)葉形狀。山脊走向以北東向?yàn)橹?，溝谷切割中等。上游呈“V”型谷地貌，兩岸岸坡20°～35°，中下游呈“U”字型陡坡狹谷，兩岸岸坡20°～30°。

2.2地層與構(gòu)造

小梨溝流域范圍主要出露地層為太古界崇禮群澗溝河組片麻巖（Arclj）、第四系上更新統(tǒng)坡洪積層、第四系沖洪積層、第四系殘坡積層、人工棄渣地層組成。

區(qū)域構(gòu)造線(xiàn)方向大都呈近東西向，尚義—平泉大斷裂東西橫貫崇禮縣城［1］，區(qū)內(nèi)次生斷裂、褶皺發(fā)育。新構(gòu)造活動(dòng)以來(lái)，尚義—平泉大斷裂北側(cè)不斷隆起，以侵蝕、風(fēng)化為主，南側(cè)表現(xiàn)為山區(qū)不斷上升，盆地相對(duì)沉降。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要繼承了老構(gòu)造活動(dòng)特征。其主要表現(xiàn)為地殼的隆起與沉降，基性、超基性玄武巖的噴發(fā)、地震發(fā)生等。

3　泥石流形成條件

3.1地形地貌及溝道條件

崇禮縣小梨溝泥石流溝主溝長(zhǎng)2.46km，溝域面積1.01km2，溝槽平均縱比降在175.94‰左右，兩側(cè)自然山坡坡度為20°～40°，局部被人工切坡使坡體近直立。流域內(nèi)有2條較大的支溝，呈“V”型，溝域面積較小，呈自然溝道狀態(tài)，植被覆蓋較好。

崇禮縣小梨溝泥石流溝域主要為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)組成［2］，堆積區(qū)主要分布于溝口下游清水河扇形地區(qū)。

（1）形成區(qū)特征。根據(jù)泥石流溝床縱比降、地形地貌及物源分布特征，形成區(qū)可分為兩段：形成區(qū)上游段（海拔1500m處以上至溝源1662m），該段溝床比降為465.69‰，溝道地形起伏較大，為V型谷地貌，溝道寬度20～100m，溝道岸坡兩側(cè)山坡植被覆蓋率30%左右，主要為灌草類(lèi)植物和樺樹(shù)，固體物源較少；形成區(qū)下游段（海拔1500m處以下至張承高速），該段溝床比降為140.75‰，溝道地形起伏不大，為U型谷地貌，溝道寬度40m，靠近溝口附近較窄，寬10m左右，溝道右側(cè)岸坡坡度較緩，基巖出露，溝道左側(cè)岸坡坡度較陡，局部近似直立，兩側(cè)山坡植被覆蓋率10%左右。

（2）流通區(qū)特征。流通區(qū)位于張承高速至清水河間，溝谷寬約10m，縱坡降為112.44‰，溝床堆積物較少，兩側(cè)岸坡坡度較緩，流通區(qū)局部區(qū)段已修建了排導(dǎo)槽。

（3）堆積區(qū)特征。堆積區(qū)位于主河清水河?xùn)|側(cè)，為泥石流沖洪積物堆積形成，呈扇型近南北向展布，軸長(zhǎng)20m，前緣寬45m，擴(kuò)散角約60°，面積約645m2，前緣清水河相接，大部分堆積物被洪水期的主河河水沖走。

3.2物源條件

泥石流松散固體物源較豐富，物源類(lèi)型主要包括溝道堆積物源、坡面侵蝕物源、人工堆積物物源3種。其中溝道堆積固體物源總量為10.35×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為0.52×104m3；坡面侵蝕固體物源總量為21.83×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為0.91×104m3；人工堆積物物源總量為1.87×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為0.37×104m3。共計(jì)有松散固體物源總量34.05×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為1.80×104m3。

3.3水源條件

該區(qū)域氣候高寒，屬東亞干旱大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降雨480.9mm，最大降雨656.9mm。降雨量主要集中在6～8月，約占全年降雨量的70%，且多地域性暴雨。從10月下旬至次年4月上旬降水為固體降水（降雪），次年4～5月緩慢融化，為沖溝補(bǔ)給地表水源。這些降水形式和過(guò)程不僅為泥石流形成提供了充足水源，也易使溝床兩側(cè)松散堆積物及破碎巖體形成崩塌體，為泥石流形成創(chuàng)造了條件。崇禮是有名的滑雪勝地，冬季積雪不化，屬于小氣候條件下的降雨量多，故夏季也比周?chē)貐^(qū)的降雨量大。

4　泥石流基本特征

4.1泥石流災(zāi)害史及災(zāi)情、危害性分析

據(jù)野外調(diào)查訪(fǎng)問(wèn)，小梨溝于1959年和1984年2次發(fā)生泥石流，沖毀多處房屋、農(nóng)田及道路，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活造成一定影響。

1959年7月驟降暴雨，引發(fā)山洪泥石流，據(jù)調(diào)查當(dāng)時(shí)的降雨量為60mm，持續(xù)時(shí)間大概18min，地勢(shì)相對(duì)平緩處的莊稼全部為泥砂所覆蓋；1984年7月泥石流發(fā)生時(shí)的降雨量約45mm，持續(xù)時(shí)間大概15min，攜砂石洪流咆哮而下，縣城至張家口的380m公路被沖毀，沖毀小橋1座，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)400多萬(wàn)元。

自1959年年第一次泥石流的發(fā)生至1984年第二次泥石流發(fā)生時(shí)間間隔為25年，而1984年第二次泥石流發(fā)生至今已有29年，同時(shí)近年來(lái)極端天氣頻繁，不排除最近有發(fā)生泥石流的可能。

4.2泥石流各區(qū)段沖淤特征

泥石流各區(qū)段的沖淤特征不盡相同，在形成區(qū)泥石流的侵蝕作用較為強(qiáng)烈，泥石流溝道表現(xiàn)為沖刷特征較為明顯，一次沖刷的最大厚度可達(dá)0.8m，平均沖刷厚度約0.1m。在流通區(qū)由于縱坡降相對(duì)較小，泥石流的沖淤特征不太明顯，上游表現(xiàn)為沖刷，下游表現(xiàn)為淤積，但厚度變化均較小。在堆積區(qū)地形顯著變緩，泥石流表現(xiàn)為堆積的特征。

4.3泥石流堆積物特征

小梨溝泥石流溝堆溝堆積物主要以碎石、角礫等為主，本次勘查分別從上、中、下游做了3組顆分，從顆分曲線(xiàn)上看，泥石流溝堆積物的不均勻系數(shù)一般大于10，顆粒級(jí)配較好。堆積物一般為次棱角狀，其中粒徑大于2mm的占65%以上，粒徑大于20mm的一般占50%以上，可見(jiàn)的最大塊徑為500mm。根據(jù)泥石流堆積物的特征判定小梨溝泥石流屬于稀性泥石流。

4.4泥石流發(fā)生頻率和規(guī)模

根據(jù)以往泥石流的災(zāi)害史，該泥石流為低頻泥石流。

根據(jù)以往發(fā)生的泥石流資料，1984年發(fā)生過(guò)的泥石流流量約為22.14 m3/s，泥石流一次堆積總量約0.11×104m3，規(guī)模為小型。

4.5泥石流的成因機(jī)制和引發(fā)因素

泥石流形成的原因有自然因素和人為因素。自然因素包括地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、降雨、不良地質(zhì)現(xiàn)象等，人為因素為人類(lèi)工程活動(dòng)等。

（1）地形地貌。泥石流流域位于中低山區(qū)，地勢(shì)東高西低。泥石流流域內(nèi)相對(duì)高差達(dá)437m，谷坡坡度多在20°～40°之間，主溝長(zhǎng)度2.46km，流域面積1.01km2，平均縱坡降在175.94‰，較大的地形高差和較長(zhǎng)的縱向溝谷，有利于松散固體物源、雨水及地下水的匯集，為泥石流的形成、運(yùn)動(dòng)提供了有利條件。

（2）地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性。該溝谷兩側(cè)發(fā)育4條擠壓破碎帶，破碎帶兩側(cè)節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，部分地段可見(jiàn)較為疏松的斷層角礫；位于破碎帶外圍的裸露基巖在強(qiáng)烈的風(fēng)化作用下，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體完整性差；破碎的巖體在人類(lèi)活動(dòng)及其它地質(zhì)外力作用下常常形成崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。泥石流主溝兩側(cè)溝岸坡大部分為第四系松散物構(gòu)成，其坡腳處的松散堆積物在歷次洪水的沖刷、掏蝕作用下形成陡立的臨空面，穩(wěn)定性明顯降低。

（3）降雨。降雨是引發(fā)崇禮縣小梨溝泥石流爆發(fā)的主要誘因，汛期6～9月降水占全年降水量的80%，多以大雨或暴雨的形式出現(xiàn)，并具有籠罩面積小、歷時(shí)短、強(qiáng)度大等特點(diǎn)。該地區(qū)降水的形式和過(guò)程不僅為泥石流形成提供了充足水源，且降雨易于滲入溝床兩側(cè)松散堆積物及破碎巖體內(nèi)，加劇了斜坡的失穩(wěn)，為泥石流形成創(chuàng)造了條件。

（4）人類(lèi)工程活動(dòng)。人類(lèi)工程活動(dòng)主要是修建張承高速，在溝道內(nèi)開(kāi)采石材形成大量人工棄渣，為泥石流形成提供了物源。

5　泥石流災(zāi)害的防治措施

小梨溝泥石流物源豐富，主河清水河的攜帶能力有限，泥石流威脅對(duì)象是城區(qū)，基于以上因素，綜合考慮，采取以攔擋為主的治理思路，將泥石流的固體物源攔截在溝內(nèi)，避免對(duì)城區(qū)造成危害。治理可采取的措施主要為“攔擋+排導(dǎo)+防護(hù)+清淤”。

在小梨溝泥石流溝上游段修建一座谷坊壩，主要起到鞏固溝道，防止泥石流下切溝道的作用；在中下游段擬建一座攔擋壩，該處壩址位于溝道彎道處，右岸基巖出露，左岸為松散層，壩肩兩側(cè)較為穩(wěn)固，該處溝道狹窄，并且有較大的庫(kù)容，是修建壩體最佳地段；將攔擋壩與溝道內(nèi)居民之間地段進(jìn)行溝道整飭，將人工棄渣集中堆放在露天采坑內(nèi)，并修建擋土墻，避免其參與泥石流活動(dòng)；在泥石流正沖的一戶(hù)居民門(mén)前修建防護(hù)堤，避免泥石流沖入院內(nèi)；在溝口高速公路附近修建明渠，下游與已建的明渠相銜接；橋梁至清水河這一區(qū)段進(jìn)行清淤，以便洪水順暢排至主河。

6　結(jié)論

以小梨溝為例，研究了崇禮縣泥石流溝的基本特征，并推薦了治理方案，對(duì)于崇禮縣乃至條件相近的其它地區(qū)的泥石流治理有借鑒作用。

［1］宋瑞先，等.張家口地質(zhì)礦產(chǎn)［M］.北京：地質(zhì)出版社，2013.

［2］常士驃，等.工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

P642

A

1004-5716（2016）06-0151-03

2015-06-02

2015-06-10

宮鳳梧（1977-），男（漢族），河北張家口人，注冊(cè)巖土工程師，現(xiàn)從事巖土工程、地質(zhì)災(zāi)害等方面研究工作。