苡茨河泥石流地質(zhì)災(zāi)害及防治

虞萬(wàn)霞劉軍省張會(huì)芳王大林李建碩殷建偉

1 中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院， 山東 濟(jì)南 250101

2 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院， 河北 涿州， 072750

苡茨河泥石流地質(zhì)災(zāi)害及防治

虞萬(wàn)霞*1劉軍省2張會(huì)芳2王大林1李建碩1殷建偉1

1 中國(guó)冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院， 山東 濟(jì)南 250101

2 中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院， 河北 涿州， 072750

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1992～2013年苡茨河曾多次發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害，并造成村民生命財(cái)產(chǎn)巨大損失。2013年7月24日再次爆發(fā)泥石流，破壞農(nóng)田71280m2(108畝)。因此在對(duì)苡茨河泥石流形成條件、活動(dòng)特征分析基礎(chǔ)上，分析其泥石流的形成機(jī)制及其造成巨大危害的原因，預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，在已有治理措施的基礎(chǔ)上，提出兩種防治對(duì)策進(jìn)行對(duì)比，得出一個(gè)較為合理的防治方案。

泥石流 危害 形成機(jī)制 防治對(duì)策

1 泥石流活動(dòng)及其危害

泥石流是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成的一種夾帶大量泥沙、石塊等固體物質(zhì)的特殊洪流。它暴發(fā)突然，歷史短暫，來(lái)勢(shì)兇猛，具有強(qiáng)大的破壞力【1】。泥石流主要危害是沖毀城鎮(zhèn)、企事業(yè)單位、工廠、礦山、鄉(xiāng)村，造成人畜傷亡，破壞房屋及其他工廠設(shè)施，破壞農(nóng)作物、林木及耕地。此外，泥石流有時(shí)也會(huì)淤塞河道，不但阻斷航運(yùn)，還可能引起水災(zāi)【2】。

苡茨河位于云南省大理洱源縣境內(nèi)，為黑惠河的重要支流。研究區(qū)屬中切割中山陡坡地貌，區(qū)內(nèi)地層主要由元古界蒼山群變質(zhì)巖系、古生界二疊系基性火山巖建造和碳酸鹽建造、中生界侏羅及白堊系紅色碎屑巖含鹽建造、新生界山間盆地內(nèi)陸屑含煤建造組成，第四系主要分布在苡茨河主河道及河谷地段。研究區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈。

據(jù) 1992～2013年統(tǒng)計(jì)，苡茨河曾多次發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害，并造成村民生命財(cái)產(chǎn)巨大損失。最大的一次泥石流在2013年7月，直接影響下方村民約406人，并危害橋梁1座，危害村道數(shù)段，危害農(nóng)用地約71280m2（108畝），直接損失資產(chǎn)500萬(wàn)元，潛在威脅資產(chǎn)超過1000萬(wàn)元。為了預(yù)防泥石流再次發(fā)生，應(yīng)分析泥石流形成機(jī)制及活動(dòng)規(guī)律，預(yù)測(cè)泥石流的演化趨勢(shì)，制定相應(yīng)的治理措施【3】。

2 泥石流的形成機(jī)制及趨勢(shì)分析

受特定地質(zhì)地貌、地理環(huán)境及氣候條件的控制，在苡茨河上游左右岸均有大量泥石流堆積體，本區(qū)是泥石流多發(fā)區(qū)。

2.1 泥石流的形成條件

2.1.1 地貌條件 研究區(qū)屬于中切割中山陡坡地貌，谷坡坡度多在40°～60°，對(duì)降雨迅速形成溝谷徑流有利，而溝床縱坡降較大，達(dá)200‰～300‰，溝谷徑流流速較高，具有較強(qiáng)的沖刷、裹挾能力，溝床縱坡降對(duì)降雨徑流形成泥石流并在徑流過程中使其規(guī)模迅速增大有利。

2.1.2 地質(zhì)條件 研究區(qū)地層由老到新主要有：元古界蒼山群變質(zhì)巖系；古生界二疊系基性火山巖建造和碳酸鹽建造；中生界侏羅、白堊系紅色碎屑巖含鹽建造；新生界山間盆地內(nèi)陸屑含煤建造。第四系主要分布在苡茨河主河道及河谷地段、河漫灘及斜坡、山麓，主要由耕植土層（Q4pd）、沖洪積層（Q4al+pl）、殘坡積層（Q4el+dl）、泥石流堆積層（Q4sef）成因類型卵礫石、塊碎石、砂土及粘土組成，為泥石流的主要物源。研究區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，主要斷裂有三板橋斷裂，研究區(qū)處于地震帶中間部位，地震活動(dòng)頻繁。上述地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造表明，本區(qū)巖體易產(chǎn)生碎屑物質(zhì)。

2.1.3 氣象水文條件 研究區(qū)地處低緯高原，屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候類型，具有干濕季分明、光照充足的特點(diǎn)。年平均氣溫13.9℃，年均降雨量為1200mm。降雨集中在5～10月，占全年降水量的92.2%，7～9月連續(xù)降雨，一般連續(xù)降雨6～10天。研究區(qū)水資源豐富，大氣降水為地表水補(bǔ)給的主要方式。苡茨河多年平均流量為7.3m3/s，夏季多發(fā)洪水。

2.1.4 人類活動(dòng)及植被條件 研究區(qū)總體上地廣人稀，人類工程活動(dòng)強(qiáng)度較低。苡茨河流域地處黑惠江河谷東側(cè)，水、熱資源條件較好，植被垂直分帶明顯。在海拔2000m以下的地帶，森林覆蓋率在40%左右；海拔2000～2600m，森林覆蓋率約50%；2600～3300m，森林覆蓋率約60%；3300m以上，森林覆蓋率達(dá)80%。

綜上所述，受構(gòu)造環(huán)境和氣候條件的影響，研究區(qū)巖石較破碎，風(fēng)化程度強(qiáng)，侵蝕作用強(qiáng)烈，為泥石流提供大量的物源。

2.2 泥石流基本特征

2.2.1 泥石流堆積體分布及基本特征 泥石流堆積區(qū)位于主溝海拔1915～1950m區(qū)域，面積0.87km2，主溝長(zhǎng)約1.38km。溝床較淺緩，切深1～4m，寬10～20m，堆積特征明顯。堆積扇扇面較完整，坡度5°～7°，堆積物較豐富，以卵礫石和碎石土為主，磨圓度差，分選性差。

2.2.2 泥石流物源分析 苡茨河泥石流松散固體物來(lái)源主要為滑坡、泥石流溝床堆積物和坡面侵蝕。通過估算，該泥石流溝域內(nèi)各種松散固體物源總量約為1373.88×104m3，可移動(dòng)方量21.47× 104m3；苡茨河一次最大沖出量6.43×104m3(表1)。

表1 泥石流松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量估算表Table 1 Estimated reserves of loose material of debris flow

2.2.3 泥石流形成分區(qū)特征 根據(jù)泥石流溝谷的形態(tài)特征、水流的匯集條件、松散堆積物的分布，將研究區(qū)劃分為水源區(qū)、形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)四個(gè)區(qū)。

苡茨河位于黑惠江左岸，總體流向由西向東，苡茨河流域面積13.40km2，最高點(diǎn)高程2550m，最低點(diǎn)高程1915m，高差635m，主溝長(zhǎng)度6.28km，主溝標(biāo)高1915～2335m，溝谷幽深，為“V”型谷，谷底狹窄，主溝溝床比降約為241‰，具有短時(shí)間內(nèi)地表水匯聚的水流條件，水流湍急，對(duì)岸坡的淘蝕能力強(qiáng)，溝床沖刷破壞嚴(yán)重，尤其是物源區(qū)滑坡體物質(zhì)。

形成區(qū)水源亞區(qū)分布高程為2550m以上區(qū)域，面積為6.06km2，占流域總面積的45.23%，溝床縱坡降相對(duì)較大，平均坡降280‰，此段溝谷溝床較順直。該區(qū)總體地貌特點(diǎn)是地形坡度較陡，兩側(cè)坡度60°～70°，植被發(fā)育較好，溝床寬約10～15m，溝床基巖出露，巖性主要為砂巖及泥巖。

形成區(qū)物源亞區(qū)分布高程為2000～2550m，面積為5.56km2，占流域總面積的41.50%，溝床平均坡降260‰，此段溝谷溝床較順直，該區(qū)中上游已建有固床壩。該區(qū)總體地貌特點(diǎn)是地形坡度較陡，兩側(cè)坡度60°～70°，坡體表面堆積物主要為殘坡積物以及沖溝沖洪積物和泥石流堆積物，植被以草本植物和喬木為主，溝床寬約10～15m，堆滿塊碎石和漂卵礫石，巖性主要為砂巖、泥巖，平均粒徑為0.15m，磨圓度較差，偶見1m以上的漂石，呈棱角狀-次圓狀。溝兩岸坡體不良地質(zhì)體發(fā)育，已經(jīng)形成滑坡體6個(gè)，邊坡垮塌19處；第四系泥石流殘坡積層厚度0.4～1.2m，最大近1.5m；植被覆蓋率近60%。

流通區(qū)分布高程為1950～2000m，面積為0.91km2，占流域總面積的6.79%。溝床平均坡降220‰，溝谷呈上陡下緩的“U”形，谷坡坡度25°～45°，溝床寬度10～15m；該區(qū)出露巖層主要為白堊系上統(tǒng)紫紅色泥巖夾砂巖、第三系下統(tǒng)云龍組紫紅色泥巖粉砂巖，巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，傾角在30°～40°。第四系殘坡積層厚度0.5～1 m，最大近1.5m；植被覆蓋率近50%以上。

堆積區(qū)位于主溝海拔1915～1950m區(qū)域，面積0.87km2，主溝長(zhǎng)約1.38km；溝床較淺緩，切深1～4m，寬10～20m；堆積特征明顯，堆積扇扇面較完整，坡度5°～7°，堆積物較豐富，以卵礫石和碎石土為主，磨圓度差，分選性差。

2.3 泥石流活動(dòng)評(píng)估及預(yù)測(cè)

根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》，該泥石流易發(fā)程度綜合評(píng)判等級(jí)為易發(fā)、大型、屬中度危險(xiǎn)泥石流溝。

泥石流流域地貌發(fā)育階段處于發(fā)展期，地震作用誘發(fā)的滑坡和崩塌等重力侵蝕強(qiáng)烈，泥石流活動(dòng)處于發(fā)展期。因此，在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)泥石流的發(fā)展趨勢(shì)不會(huì)減弱。

3 泥石流的治理

借鑒已有的工程治理的經(jīng)驗(yàn)和方法，本次泥石流治理的主要思路為：采用植物措施和工程治理措施相結(jié)合的治理方案，突出以攔擋為主的工程措施，提高防止標(biāo)準(zhǔn)，在上游水源區(qū)繼續(xù)采取封山育林為主的植物措施。根據(jù)苡茨河河溝中上游（形成區(qū)）的現(xiàn)場(chǎng)勘查，溝谷坡度在200‰～280‰，溝道堆積了大量堆積體，堆積最厚的地方有2.5m左右，且堆積體以碎塊石為主，粒徑最大達(dá)0.8m，因此在不良地質(zhì)體發(fā)育的下游處設(shè)置修建攔渣壩和谷坊壩，以達(dá)到穩(wěn)溝固源的目的。以上治理措施一方面起到削峰減勢(shì)，調(diào)節(jié)流量，另一方面通過回淤，達(dá)到穩(wěn)坡固源的目的。在下游沿岸可能威脅到鄉(xiāng)村公路及農(nóng)田的位置設(shè)置防護(hù)墻可以有效的防洪。

泥石流綜合評(píng)價(jià)：根據(jù)勘查規(guī)范，對(duì)苡茨河泥石流災(zāi)害的15項(xiàng)易發(fā)因素綜合評(píng)分統(tǒng)計(jì)分析。苡茨河泥石流溝易發(fā)程度評(píng)價(jià)結(jié)果為易發(fā)，危險(xiǎn)性指數(shù)評(píng)價(jià)為中度危險(xiǎn)～極度危險(xiǎn)，危害性等級(jí)評(píng)價(jià)為特大型。設(shè)計(jì)主要根據(jù)勘查提供的“泥石流主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)計(jì)算”為標(biāo)準(zhǔn)（表2）。

表2 泥石流主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)表Table 2 The main dynamical parameters of debris flow

3.1 防治方案

（1）方案一（5座攔渣壩+5個(gè)谷坊壩）

在泥石流形成區(qū)滑坡較發(fā)育的下段設(shè)置4座攔渣壩和4個(gè)谷坊壩，在流通區(qū)內(nèi)設(shè)置1座攔渣壩和1個(gè)谷坊壩，以達(dá)到穩(wěn)溝、固源、抬高溝床、提高侵蝕基準(zhǔn)面，反壓坡腳，增強(qiáng)山坡和溝床的穩(wěn)定性的作用，減少對(duì)物源對(duì)下游的排泄量。

（2）方案二（3座攔渣壩+10個(gè)谷坊壩）

苡茨河上游的形成區(qū)設(shè)置2座攔渣壩、7個(gè)谷坊壩；流通區(qū)內(nèi)設(shè)置1座攔渣壩和3個(gè)谷坊壩，以達(dá)到穩(wěn)溝、固源、保護(hù)下游居民區(qū)不受泥石流侵害的目的。

3.2 方案比選

（1）技術(shù)可靠性的對(duì)比

根據(jù)苡茨河泥石流的發(fā)育特征、形成機(jī)制及形成特點(diǎn)等因素，提出兩種工程治理方案，生物防治措施基本相同。但在工程治理方面，側(cè)重點(diǎn)不同，技術(shù)上都具有較強(qiáng)的可行性。方案一力求將物源攔擋在形成區(qū)內(nèi)，減少堆積區(qū)的排導(dǎo)壓力，通過自然回淤穩(wěn)定坡腳，減緩泥石流對(duì)岸坡的侵蝕。方案二將大量的物源阻止在形成區(qū)內(nèi)，力求減少泥石流攜帶的物源量，減少其對(duì)堆積區(qū)兩岸耕地及民房的危害。方案一在形成區(qū)上游布設(shè)了攔渣壩，從源頭治理，有效地?cái)r擋了泥石流的物源，穩(wěn)固泥石流兩岸的不穩(wěn)定坡體，保護(hù)了村民生命財(cái)產(chǎn)安全，達(dá)到治理的目標(biāo)。方案二將大量的谷坊壩、攔渣壩設(shè)置在流通區(qū)和形成區(qū)下游，也起到了穩(wěn)溝固床的作用，能達(dá)到一定的治理效果。

（2）施工難度及工期的對(duì)比

方案一和方案二的區(qū)別在于，方案一在形成區(qū)上游設(shè)置攔渣壩，而方案二的攔擋設(shè)施大多布置在形成區(qū)下段和流通區(qū)內(nèi)。方案一可操作性強(qiáng)，相對(duì)工程量較小，施工難度小，工期短。方案二工程量相對(duì)較大，施工工期長(zhǎng)。根據(jù)兩種方案的施工難度和工期比較，方案一更加合理。

（3）估算投資的對(duì)比

根據(jù)兩種方案的投資估算，方案一估算投資404.60萬(wàn)元，方案二估算投資484.41萬(wàn)元。方案一比方案二估算投資少79.81萬(wàn)元。

綜合比較后，方案一較為合理，如果在施工工期及經(jīng)費(fèi)充裕的條件下，也可采用方案二。

4 結(jié)論

苡茨河泥石流屬于暴雨激發(fā)、坡面侵蝕型、溝谷型、稀性大型中頻發(fā)展期泥石流。根據(jù)苡茨河泥石流形成條件、運(yùn)動(dòng)和堆積特征結(jié)合泥石流危害對(duì)象等，確定防治工程以攔擋工程為主，工程防治思路為“穩(wěn)+固”的防治思路。通過對(duì)苡茨河實(shí)施泥石流防治工程，可以有效減輕泥石流對(duì)下游406人的生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅，可避免的直接損失初步估算將達(dá)1000萬(wàn)元以上。因此，苡茨河泥石流具有非常大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益【4】

1 常士驃，張?zhí)K民. 工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M]. 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，558～567

2 李煒. 探討泥石流地質(zhì)災(zāi)害的成因和購(gòu)過以及防治措施 [J]. 甘肅農(nóng)業(yè)，2011（08），41～43

3 沈軍輝，李永林，王小群，等. 二郎山公路隧道泥石流地質(zhì)災(zāi)害及防治 [J]. 中國(guó)地災(zāi)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005（16），58～62

4 張樑，梁凱.泥石流防治工程經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)研究 [J]. 中國(guó)地災(zāi)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005（16），48～53

Debris Flow hazards its prevention and control of Yici River

Yu Wanxia1Liu Junxing2Zhang huifang2Wang Dalin1Li Jianshuo1Yin Jianwei1
1.Geological Exploration Institute of Shandong Zhengyuan, China Metallurgical Geology Bureau. Ji nan 250101, Shangdong, China
2.Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau, Zhuozhou 072754，Hebei，China

According to the statistics from 1992 to 2013, Yici River has repeatedly suffered debris flow disasters, wich caused huge losses of lives and property of the villagers. The debris flow broke out again in July 24, 2013, and destroyed 108 mu of farmlands and several village roads. So it has a great significanche to research on the formation mechanism and prevention measures of debris flow. In this article taking Yici River flow for example, on the basis of its formation conditions and activity characteristics, we analyze its formation mechanism and reasons for its huge harm, predict its development trend, put forward two kinds of prevention and control measures for comparison on the basis of existing control measures, and finally get a reasonable prevention and control scheme.

debris flow, hazard, formation mechanism, prevention and control measures

P694

A

1006–5296（2017）02–0122–04

* 第一作者簡(jiǎn)介：虞萬(wàn)霞（1982～），女，主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與治理工作，工程師

2017-04-09；改回日期：2017-04-26