張家口市橋西區(qū)大東溝泥石流災(zāi)害形成條件及特征分析

趙立峰 趙志明 李增會(huì) 蘇建興

摘要：張家口市橋西區(qū)大東溝泥石流位于橋西區(qū)東窯子鎮(zhèn)東窯子村東部，其溝口為東窯子鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府所在地東窯子村。歷史上該泥石流曾多次發(fā)生，給當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活造成重大損失，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳a(chǎn)生活穩(wěn)定，制約了該鎮(zhèn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。文章通過(guò)對(duì)大東溝泥石流形成條件、特征、危害進(jìn)行分析，為必要的災(zāi)害治理提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：泥石流災(zāi)害；形成條件；類(lèi)型特征；災(zāi)害治理；地質(zhì)環(huán)境 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：P642 文章編號(hào)：1009-2374（2016）17-0140-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.068

1 大東溝泥石流的地質(zhì)環(huán)境

大東溝泥石流地處柴溝堡～宣化盆地東北部低中山區(qū)，屬侵蝕構(gòu)造地貌，其周邊是由大尖山、大樺嶺、人頭山、魚(yú)兒山及東太平山等山脈組成的低中山區(qū)，區(qū)內(nèi)山地相對(duì)高差大，最高峰人頭山海拔高程1612.3m，最低點(diǎn)為清水河河谷谷底。流域內(nèi)山峰海拔高度均在1000m以上，地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，多懸崖峭壁和峽谷發(fā)育。陽(yáng)坡大部分基巖裸露，小型崩塌現(xiàn)象較發(fā)育，陰坡松散覆蓋層分布面積較大，植被相對(duì)較發(fā)育，坡腳堆積厚度較大的松散物，易發(fā)生滑塌。

2 大東溝泥石流形成條件

2.1 主溝地形地貌條件

大東溝海拔高程為820～1612.3m（大東溝溝口～人頭山），相對(duì)高差790m，泥石流的形成范圍以溝谷流域?yàn)檫吔?，溝道總長(zhǎng)度8.8km，平均縱坡坡降50‰，流域面積21.7km2。主溝槽中下游呈“U”形，寬度一般為60～100m；上游呈“V”形，寬度一般為60～100m；溝口地段最大寬度達(dá)150m左右。溝谷兩側(cè)山坡坡度多在30°～50°之間，山坡陡峻，局部形成懸崖峭壁。較大的地形高差，為泥石流的形成、運(yùn)動(dòng)提供了有利條件。受地形制約，其形成區(qū)、流通區(qū)及堆積區(qū)分布較明顯。

2.1.1 形成區(qū)地形地貌條件。包括溝槽上游及溝槽兩側(cè)山區(qū)，地形周邊高、中間低，溝床縱坡較陡，地形有利于松散碎屑物質(zhì)和水流的匯集，面積約為20.93km2。形成區(qū)內(nèi)發(fā)育有多條規(guī)模大小不等的支溝，匯水面積大，區(qū)內(nèi)山高坡陡，表層巖體破碎，松散物儲(chǔ)量豐富，崩塌、滑坡、渣堆等不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，植被的生長(zhǎng)環(huán)境差、覆蓋度低，水土流失嚴(yán)重，是泥石流的固體物源和水動(dòng)力產(chǎn)生的主要區(qū)段。

2.1.2 流通區(qū)地形地貌條件。流通堆積區(qū)為主溝溝道，面積約0.77km2，主溝上游溝道寬窄相套且溝道彎曲，以沖刷和淤積同時(shí)存在。上游區(qū)段約2.0km，溝谷兩側(cè)山坡較陡，地形整體相對(duì)中下游較狹窄，寬度多在30～50m，寬窄相套，溝道彎曲，縱坡比降約61‰～100‰，溝道彎曲和由窄變寬處，有沖洪積物堆積。中下游區(qū)段約6.0km，溝谷兩側(cè)山坡較緩，地形寬闊，溝道平直，縱坡比降約30‰～60‰，整體以淤積為主，溝道內(nèi)多耕地。

2.1.3 堆積區(qū)地形地貌條件。溝口堆積區(qū)為大東溝溝口部位，面積約0.25km2。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查來(lái)看，為老沖洪積扇，長(zhǎng)約550m，前緣寬約450m，前緣與清水河河道相接，受其擠壓，清水河主流線向西略有偏移。

2.2 支溝地形地貌條件

大東溝溝域地形切割作用強(qiáng)烈，主溝谷兩側(cè)發(fā)育有30多條規(guī)模不等的支溝，支溝多呈“V”型，流域面積在0.068～3.42km2之間，溝長(zhǎng)在0.114～3.61km之間，溝床縱坡比降在79‰～351‰之間，峰谷相對(duì)高差為102～471m，坡度一般大于30°。流域面積大于1.0km2的支溝有5條，分別是頭道溝、二道溝、三道溝、四道溝及鎮(zhèn)虎溝，均位于主溝槽北側(cè)。主溝槽南側(cè)最大支溝為舊地邊溝，流域面積為0.888km2，其余支溝規(guī)模較小，流域面積多小于0.50km2，這些支溝多呈“V”字型，與主溝谷高角度交匯，與主溝夾角多大于70°。

2.3 物源條件

2.3.1 物源形成。泥石流流域內(nèi)的松散物源主要為第四系洪積砂碎石、坡洪積含碎石粉土以及黃土狀粉土、粉土，受地形地貌的制約，區(qū)內(nèi)松散物分布面積較小，且極不均勻，各類(lèi)土體的厚度變化較大；小型崩塌形成碎石堆及人類(lèi)工程活動(dòng)形成的棄渣石也是形成泥石流的重要固體物源。

2.3.2 松散物儲(chǔ)量。區(qū)內(nèi)豐富的松散物儲(chǔ)量為泥石流發(fā)育形成提供了物源基礎(chǔ)，松散物包括第四系松散沉積物、基巖強(qiáng)風(fēng)化層和人工棄體。大東溝泥石流流域松散物總量為42.39×104m3，其中動(dòng)儲(chǔ)量為13.914×104m3。

2.4 水源條件

張家口市橋西區(qū)大東溝泥石流地處蒙古高原與華北平原過(guò)渡帶，受地域、地形地貌等條件的影響，大氣降雨在時(shí)空上分布極不均勻，一般發(fā)生在6～9月，其中7～8月降雨量占全年總降水量的70%以上，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)。

泥石流發(fā)生與否，與降雨量的大小和強(qiáng)度有著直接的相關(guān)關(guān)系。大東溝泥石流災(zāi)害多發(fā)生在高強(qiáng)度暴雨日（24小時(shí)）或有短時(shí)暴雨的情況下，據(jù)有關(guān)氣象資料，歷次泥石流災(zāi)害（1958年、1972年、2003年）的降雨量分別為53.7mm、76.3mm和41.6mm，其中日或24小時(shí)最大降雨量為100.4mm，小時(shí)最大降雨量為47.0mm，10分鐘最大降雨量為24.3mm。另外，泥石流發(fā)生與否在一定程度上與前期（20天）降雨量的大小有關(guān)系。以最近一次泥石流為例，2003年4月20日～5月12日累計(jì)降雨量為42.3mm，5月13日30多分鐘驟降暴雨41.6mm，引發(fā)山洪，形成泥石流災(zāi)害。

綜上所述，大東溝泥石流溝狹長(zhǎng)、支溝發(fā)育、坡降大、匯水面積大，具備了集水集物的條件；暴雨或是歷時(shí)較長(zhǎng)的降雨，能在短時(shí)間內(nèi)形成大量突發(fā)性來(lái)水，為泥石流提供充足的水源；溝內(nèi)表層松散、物源豐富，在暴雨激發(fā)下比較容易啟動(dòng)，導(dǎo)致大東溝或上游支溝形成泥石流。

3 大東溝泥石流類(lèi)型劃分及特征

泥石流分類(lèi)主要的依據(jù)是泥石流的水源、物源供給方式、流域特征、物質(zhì)組成、流體性質(zhì)和規(guī)模等，大東溝泥石流為暴雨誘發(fā)大型高頻稀性水石型溝谷泥石流。

3.1 按水源和物源供給方式劃分

其特征：大東溝或是支溝多次爆發(fā)泥石流，均在暴雨或是長(zhǎng)時(shí)間降雨情況下爆發(fā)，為暴雨型泥石流。

3.2 按照流域地貌特征劃分

其特征：受地形地貌制約，大東溝形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)分區(qū)比較明顯，溝谷發(fā)育，溝蝕作用強(qiáng)烈，比降大，物源主要分布在溝槽兩岸和溝床部位，為溝谷型泥石流。

3.3 按泥石流物質(zhì)組成劃分

其特征：固體物質(zhì)主要有塊石、砂?；旌辖M，塊石含量為73.4%～82.7%，泥石流流體平均重度為1.54t/m3，為水石（沙）型泥石流。

3.4 按流體特征劃分

其特征：泥石流漿體含有少量黏性物質(zhì)，黏度低，為牛頓體；泥石流固液兩相作不等速運(yùn)動(dòng)，有股流和散流現(xiàn)象；泥石流的堆積物有一定分選性，平面上呈側(cè)堤式條帶狀堆積，沉積物以粗粒物質(zhì)為主，表面較干凈，無(wú)泥漿殘留；漿體重度平均值為1.54t/m3左右，為稀性泥石流。

3.5 按爆發(fā)頻率劃分

其特征：1963年、1972年和2003年發(fā)生大中型山洪泥石流，在近幾年支溝也曾發(fā)生過(guò)多次小型泥石流，為高頻泥石流。

3.6 按爆發(fā)規(guī)模劃分

其特征：2003年規(guī)模最大，泥石流一次堆積10余萬(wàn)方，洪峰流量為108.7m3/s，為大型泥石流。

4 大東溝泥石流危害及其治理措施

大東溝泥石流危害對(duì)象主要為處于泥石流流域威脅范圍內(nèi)的居民、農(nóng)田、果園和已有的防護(hù)堤（壩）、導(dǎo)流渠和清水河等防洪設(shè)施。

4.1 危害方式分析

4.1.1 沖刷。泥石流溝谷地段地形坡度大，溝槽狹窄。隨著溝槽不斷被刷深，兩側(cè)岸坡坡度加大，臨空面增高，溝槽兩側(cè)不穩(wěn)定巖土體發(fā)生崩塌或滑坡而進(jìn)入溝道，成為堵塞溝槽的堆積體；然后泥石流沖刷堆積體，再次刷深溝槽。

4.1.2 沖擊。泥石流強(qiáng)大的動(dòng)壓力、石塊的撞擊力是由于流體的容重較大、流速較快并攜帶了一定量的石塊所造成的。泥石流的爬高和彎道超高能力也是由泥石流強(qiáng)大的沖擊力所引起的，在溝槽彎度較大的地段，含砂（石）洪流極易越過(guò)溝槽或護(hù)堤，從而沖擊農(nóng)田、林地及其他設(shè)施。

4.1.3 淤埋。一旦發(fā)生較大規(guī)模的泥石流，大量的堆積物不僅淤堵導(dǎo)流渠道、淤埋毀壞大量耕地，還對(duì)附近居民的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成巨大威脅。2003年發(fā)生的泥石流不僅在泥石流溝口附近的東窯子村一帶形成大規(guī)模淤積，而且在其下游的清水河道內(nèi)也有大量的泥石流堆積物。

4.2 治理措施

通過(guò)工程地質(zhì)勘察對(duì)大東溝泥石流形成條件進(jìn)行分析，遵循自然災(zāi)害防治的基本原則，本泥石流治理工程主要采用了以“攔”為主、以“排”為輔的治理方針，并采用“5座攔擋壩+10座谷坊壩+重力式擋墻+排導(dǎo)槽+修繕?lè)雷o(hù)堤”的泥石流防治措施。

大東溝泥石流主要威脅溝口東窯子鎮(zhèn)和崇禮縣的三個(gè)村莊頭道邊、二道邊、三道邊3310戶(hù)11500人、清水河，如果再次發(fā)生泥石流將給人民群眾造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，因此進(jìn)行治理是減災(zāi)、防災(zāi)的需要、建設(shè)的需要。防治工程建成后，有效保護(hù)了人民生命財(cái)產(chǎn)、公共設(shè)施的安全。

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（責(zé)任編輯：秦遜玉）