蘭坪縣七聯(lián)村泥石流災(zāi)害特征及治理建議

張衛(wèi)鋒，楊文禮，曹 瑾

(云南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，云南昆明 650216 )

2019年8月7日15時(shí)，云南怒江州蘭坪縣金頂鎮(zhèn)七聯(lián)村出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨，1小時(shí)降水量達(dá)21.3mm，從而造成七聯(lián)村練登大溝發(fā)生泥石流災(zāi)害。泥石流一次性堆積體約2.1×104m3，爆發(fā)規(guī)模屬中型泥石流災(zāi)害。泥石流堆積扇體造成沘江河堵塞，致使河道水位上漲2 m左右，形成約15×104m3的堰塞湖。泥石流-堰塞湖災(zāi)害造成5戶農(nóng)戶房屋一層進(jìn)水，約86畝農(nóng)田受損。淹沒農(nóng)田198.21畝，金鼎鋅業(yè)公司尾礦管線1830m、回水管線2800 m及生活管線1680m淹沒或沖斷，S227省道100余m。沘江河堤受損2 km。淹沒大理水文水資源局金頂水文監(jiān)測站，造成機(jī)器設(shè)備損壞，沖毀七聯(lián)村停車場。累計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失約1265.98萬元，間接經(jīng)濟(jì)損失2193.7萬元。并對(duì)沘江河下游沿線居民生命財(cái)產(chǎn)形成巨大威脅。

1 自然地理

金頂鎮(zhèn)地處東經(jīng)99°32′北緯26°41′，屬滇西北橫斷山山脈區(qū)。位于蘭坪縣城東南側(cè)沘江河與金坪河匯流處，號(hào)稱亞洲第一鉛鋅礦鳳凰山腳下，東臨劍川縣，南接云龍縣，西靠啦井鎮(zhèn)，北臨通甸鄉(xiāng)，距縣城3.5 km，是縣內(nèi)重要的政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心城鎮(zhèn)。練登溝溝口距七聯(lián)村委會(huì)約0.7 km，距金頂鎮(zhèn)約6 km，距蘭坪縣城約9 km。

該區(qū)屬低緯度山地高原，氣候類型屬亞熱帶季風(fēng)高原山地氣候。其氣候特征是：冬春山區(qū)干冷，沿江河谷干熱；夏秋山區(qū)溫濕，沿江河谷濕熱。每年6至10月份為雨季，年平均降雨158天，年降水量為1002.4 mm(河谷為620.1mm)，極端年最大降水量為1223.5mm(1979年)，屬于濕潤區(qū)。發(fā)生泥石流災(zāi)害的煉登大溝溝口坐標(biāo)為：北緯26.396°，東經(jīng)99.401°。整個(gè)煉登大溝流域面積較大(圖1)。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

地處沘江河左岸一級(jí)支溝，溝箐發(fā)源于白龍?zhí)渡健^(qū)內(nèi)主要可分為兩個(gè)地貌單元，東側(cè)為構(gòu)造侵蝕中切割中山陡坡地貌，西側(cè)為河流侵蝕堆積河谷階地地貌。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，處在與三江褶皺系中段緊密收斂部位，蘭坪思茅中生代坳陷北端，蘭坪(啦井鎮(zhèn))南北向構(gòu)造帶雪邦山區(qū)南北構(gòu)造帶之間，為北北西向構(gòu)造帶與南北向構(gòu)造帶復(fù)合部位。區(qū)內(nèi)主要控制性斷裂為金頂-白羊場反“S”型斷裂束及沘江大斷裂，并形成多條次生斷裂，主要有雪邦山-鳳巖山倒轉(zhuǎn)向斜、金頂?shù)V區(qū)穹窿構(gòu)造[1]。

圖1 泥石流溝流域區(qū)影像示意圖

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，具有持續(xù)性、繼承性和強(qiáng)烈性，古新世時(shí)期是上升運(yùn)動(dòng)，上新世時(shí)期為下降運(yùn)動(dòng)，更新世以來是間歇式上升運(yùn)動(dòng)。據(jù)《云南省區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)》，該區(qū)屬于地殼次穩(wěn)定區(qū)。

3 泥石流-堰塞湖災(zāi)害發(fā)育特征

3.1 煉登大溝流域水系特征

泥石流溝為瀾滄江支流沘江河流域左岸一級(jí)支溝。沘江由北向南涇流，總流域面積2099km2，年逕流量0.88×109m3，沘江河谷在煉登泥石流溝口處呈寬“U”型谷，河道寬20m～60m，主河道縱坡平緩，水位多年在2251m～2264m之間，上游匯水面積達(dá)180 km2，2000年9月最大洪峰流量170m3/s，據(jù)洪水淹沒痕跡，最高洪水位線高出現(xiàn)狀河床0.5m～1.0m，泥沙含量較大。

練登大溝泥石流溝總體呈東-西展布，東至雪邦山山脈分水嶺，向西抵沘江。平面呈樹枝狀展布，由東向西逕流。區(qū)內(nèi)有多條支溝發(fā)育，支溝平面呈“Y”型發(fā)育。主溝長約9.46 km，最高點(diǎn)位于東部白龍?zhí)渡?，海拔高度?680.7m，最低點(diǎn)為泥石流溝口與沘江交匯處，海拔2261m，相對(duì)高差達(dá)1419.7m，平均縱坡坡度為150.1‰，支溝斷面多呈“V”型，局部堆積平緩段呈“U”型。流域面積約16.0km2，為常年流水箐溝，水源主要為大氣降雨、白龍?zhí)渡蕉嗄瓯┤谒约吧贁?shù)為地下水補(bǔ)給，枯季流量約40 L/s，雨季洪峰流量為25～43m3/s，流量與雨季降雨密切相關(guān)，溝道岸坡坍塌嚴(yán)重，溝內(nèi)滑坡體發(fā)育，溝道堆積嚴(yán)重，雨季水動(dòng)力條件充足，溝道下切、溯源侵蝕嚴(yán)重。

3.2 災(zāi)害史

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自2000年以來煉登大溝泥石流處在高頻爆發(fā)期，屬泥石流溝青年期。成災(zāi)次數(shù)達(dá)9次之多(表1)。

表1 練登大溝泥石流近年來災(zāi)害史

3.3 泥石流-堰塞湖特征

煉登大溝泥石流溝多年來擠壓主河道沘江嚴(yán)重，泥石流沖出物堆積嚴(yán)重，擠壓河流彎曲并沖蝕對(duì)岸。近年來，爆發(fā)頻次密集，易產(chǎn)生鏈?zhǔn)綖?zāi)害，形成堰塞湖，險(xiǎn)情持續(xù)加大，對(duì)沘江上游回水區(qū)及下游兩岸村民財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅[2]-[5]。此次煉登大溝泥石流-堰塞湖災(zāi)害嚴(yán)重(圖2)。

3.3.1 泥石流形成與堆積

練登大溝流域內(nèi)雨季突發(fā)暴雨呈集中、雨強(qiáng)、突降等特點(diǎn)，流域匯水面積大，溝床切深大，主溝源頭區(qū)域溝床縱坡降大、溝岸土體結(jié)構(gòu)松散，以下切、側(cè)蝕、溯源侵蝕為主；流通區(qū)內(nèi)部分地段出露基巖，泥石流刷深受到基巖限制，沖淤不明顯，處在動(dòng)態(tài)基本平衡態(tài)。主溝長約9.46km，溝道較長，平時(shí)雨水沖刷，在流通區(qū)內(nèi)溝床緩坡地帶堆積。爆發(fā)泥石流時(shí)，溝道堆積物被攜帶加入到泥石流中，以沖刷為主。通過暴發(fā)歷史，練登溝在經(jīng)過5年～10年的淤積后，暴發(fā)一次中等規(guī)模泥石流，沖淤變化在1m～3m之間，在主溝下游區(qū)域，由于溝道相對(duì)寬一些、溝床縱坡變緩，溝床開始堆積，沿現(xiàn)狀長流水流動(dòng)區(qū)域沖刷成寬淺展布的小溝槽，深度一般小于0.5m。由于沘江對(duì)泥石流堆積物的攜帶能力不足，溝口區(qū)域進(jìn)行淤積，2018年的“7·19泥石流”暴發(fā)后抬高原有河床2m～3m，2019年的這一次泥石流再次抬高沘江河床2m～3m。

3.3.2 泥石流堆積物組成

區(qū)內(nèi)泥石流溝沿線均見有堆積現(xiàn)象，堆積物質(zhì)顆粒粒徑整體沿溝道自上而下呈遞減狀態(tài)，源頭區(qū)塊石、碎石及樹枝混雜，物源區(qū)顆粒直徑較大，一般為20cm～50cm，最大粒徑可達(dá)4m，以棱角狀、次棱角狀居多；中游流通區(qū)，溝床縱坡降稍緩，水動(dòng)力減弱，粒徑大多在0.8m以內(nèi)，多為5cm～40cm，在溝道溝道方向改變上游的凹岸多見40cm～50cm的塊石堆疊，流通區(qū)塊石中夾砂礫及粘土；下游堆積區(qū)，溝床縱坡很緩，塊石多為5cm～30cm，次棱角狀居多，部分為次圓角狀-圓角狀，區(qū)域粘土含量較高，泥石流堆積物表面經(jīng)曬干出現(xiàn)不規(guī)則形狀皸裂現(xiàn)象。

3.3.3 地形地貌條件

地形上具備山高溝深，地形陡峻，溝床縱度降大，流城形狀上呈現(xiàn)出極易形成雨水匯集。上游形成區(qū)的地形上為三面環(huán)山，西側(cè)出口為漏斗狀，地形開闊、周圍山高坡陡、山體破碎、溝岸坍塌嚴(yán)重、植被生長不良，如此的地形有利于水和碎屑物質(zhì)的集中；中游流通區(qū)的地形多狹窄陡深的峽谷，谷床縱坡降大，使泥石流能迅猛直瀉；下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的河谷階地，堆積物有堆積場所。

3.3.4 溝口河道排泄不暢

練登大溝溝口沘江段，呈寬“U”型河谷地貌，河流縱坡較緩，水流流速較慢，沖刷攜帶物質(zhì)能力較小。一旦爆發(fā)粘性泥石流災(zāi)害，主河道排泄不暢，溝口-河道斷極易形成堆積扇體，且不易被主河道沖走，瞬時(shí)間淹沒河道，阻斷沘江徑流。隨著溝口泥石流沖出物的持續(xù)加入，堆積扇體逐步加高加寬，河流下游斷流，上游形成堰塞湖。堆積扇體對(duì)河道來而言，是形成一道天然的土石壩，隨著時(shí)間的持續(xù)，上游回流河道區(qū)域面積的增大，攔擋庫容增大。壩體段的動(dòng)水壓力持續(xù)上升。此時(shí)，壩體發(fā)生潰決的風(fēng)險(xiǎn)上升，一旦壩體失穩(wěn)，洪水泛濫形成洪峰，對(duì)下游危害不可估量。

圖2 “8.07”煉登大溝泥石流-堰塞湖災(zāi)后傾斜攝影圖

4 成災(zāi)原因

4.1 內(nèi)在動(dòng)力

(1)練登溝流域匯水面積大：練登溝流域整體呈不規(guī)則“葫蘆”狀，流域面積16.0km2，流域面積較大，地形整體特點(diǎn)為“三面環(huán)山，中為溝谷，西抵沘江”。沿分水嶺分布有白龍?zhí)渡?、風(fēng)巖山、白頂山等，山坡坡度25°～45°。山頂坡度相對(duì)較緩，為15°～30°，坡面上植被較發(fā)育。物源區(qū)溝谷橫斷面呈“V”形，溝床縱坡降181～284‰，偶見跌水坎，高3m～6m，溝兩岸坡度30°～45°；流通區(qū)溝谷兩側(cè)溝坡坡度30°～45°，局部陡峻，溝床縱坡降110～198‰；堆積區(qū)地形坡度平緩，溝床橫斷面呈“U”形，堆積扇面縱坡降61‰，溝床坡降相對(duì)上游較小，從流通區(qū)至溝口至沘江交匯處地形逐漸開闊，溝床變寬，呈扇形堆積。

(2)泥石流溝物源豐富：溝谷溝岸坍塌、溝岸滑坡體發(fā)育、溝道堆積物、泥石流溝物源豐富，溝道堵塞嚴(yán)重，大部分物源在溝道內(nèi)堆積、存儲(chǔ)，呈階梯狀在溝道分布。在暴雨情況下，地表徑流攜帶面上土石匯集到上游支溝，支溝側(cè)蝕、下蝕，溝岸岸坡坍塌，已出現(xiàn)局部堵塞，物質(zhì)匯聚和能量累積為泥石流活動(dòng)提供了豐富的固體松散物質(zhì)及啟動(dòng)爆發(fā)動(dòng)力。一旦溝道堰塞湖潰決，溝道堆積體、岸坡坍塌、滑坡瞬時(shí)加劇，大量固體松散物質(zhì)加入進(jìn)來，形成潰決型泥石流。

(3)水土侵蝕強(qiáng)烈：區(qū)內(nèi)風(fēng)化作用較強(qiáng)烈，風(fēng)化殼厚度差異較大，風(fēng)化程度變化較大，結(jié)合場地裸露地段，全-強(qiáng)風(fēng)化帶厚度大于35m，主要分為碳酸鹽巖風(fēng)化及砂巖、泥巖風(fēng)化。區(qū)內(nèi)溝谷縱坡較大，溝谷深切，岸坡巖土體結(jié)構(gòu)松散，侵蝕作用強(qiáng)烈。主要以、側(cè)蝕、溯源侵蝕為主，溝道多呈“V”型，溝谷岸坡以松散碎石土、粉質(zhì)粘土為主，溝谷演化速度較快。主溝溝床段大多見基巖出露，巖性以砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，呈強(qiáng)-中風(fēng)化。依據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190-2007)，區(qū)內(nèi)水力侵蝕類型區(qū)主要為面蝕、溝蝕。面蝕強(qiáng)烈侵蝕區(qū)主要分布在流域源頭區(qū)域及流域界限北側(cè)地帶，面積約5.04km2，占流域面積的31.25%；面蝕中等烈侵蝕區(qū)主要分布在村子及耕種區(qū)，面積約1.02km2，占流域面積的6.38%；面蝕輕度侵蝕區(qū)主要分布在為喬木、灌木叢、水土保持較好的區(qū)域，面積約9.95km2，占流域面積的62.18%。

4.2 形成泥石流外界動(dòng)力

(1)強(qiáng)降雨：區(qū)內(nèi)降雨量大，雨季易出現(xiàn)短時(shí)暴雨。溝谷至山脊及源頭區(qū)域植被發(fā)育，流域分水嶺一帶山坡坡度較陡，匯水區(qū)坡度較陡，地表逕流途經(jīng)相對(duì)較短，雨季降水后可快速匯入溝谷。區(qū)內(nèi)地表植被退化嚴(yán)重，多處地段呈片狀裸露，大氣降水后，不易下滲補(bǔ)給地下水，流量大、變幅快的特點(diǎn)，極易形成山洪，而是直接匯集到地表徑流，易形成短時(shí)洪峰，疊加山坡陡峻和溝谷縱坡大，溝內(nèi)洪峰流速呈幾何倍數(shù)增長，下切、側(cè)蝕大大增強(qiáng)，溝道、塌岸物質(zhì)加入洪峰，動(dòng)能極大提升，為爆發(fā)泥石流災(zāi)害提供充足的水源和水動(dòng)力條件。

(2)人類活動(dòng)強(qiáng)烈：區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)強(qiáng)烈，主要有陡坡耕作、放牧及礦區(qū)工程活動(dòng)。區(qū)內(nèi)分布有三重山、白草坪等自然村，以分散形式居住為主，農(nóng)業(yè)以陡坡墾荒種植為主，在近源頭草甸地帶放牧，區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境退化，水土流失現(xiàn)象嚴(yán)重。雖當(dāng)?shù)卣訌?qiáng)對(duì)流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度，但生態(tài)環(huán)境修復(fù)時(shí)間較長，部分陡坡耕作、放牧現(xiàn)象短期內(nèi)難以解決，暴雨作用激發(fā)下水土流失的勢頭短期難以遏制。礦區(qū)工程活動(dòng)主要集中在流域北側(cè)邊緣地帶，山體開挖、通往道路、生活廠房、管線、工程棄渣尾礦堆放的設(shè)施，對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境改變較大，布設(shè)了一些防御工程措施，部分工程措施出現(xiàn)了一定程度的損壞，整體上屬人類活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)。

5 應(yīng)急搶險(xiǎn)

5.1 啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案

災(zāi)害發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣⒓磫?dòng)應(yīng)急預(yù)案，成立現(xiàn)場應(yīng)急處置指揮部，分設(shè)7個(gè)工作組，對(duì)現(xiàn)場應(yīng)急搶險(xiǎn)、緊急避險(xiǎn)、預(yù)警預(yù)報(bào)、信息管控、安保維穩(wěn)、輿情監(jiān)控、后勤保障等工作作出具體安排。采取緊急有效措施，緊急疏散災(zāi)害點(diǎn)周邊群眾，加強(qiáng)泥石流-堰塞湖的監(jiān)測預(yù)警工作，排查安全隱患，及時(shí)將信息通報(bào)下游的云龍縣，形成上下游聯(lián)動(dòng)機(jī)制。

5.2 應(yīng)急處置

災(zāi)害發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣扇×艘幌盗杏行Т胧?，全力開展搶險(xiǎn)救災(zāi)工作，緊急轉(zhuǎn)移16戶86名群眾并妥善安置，未造成人員傷亡。組織消防隊(duì)員、生態(tài)護(hù)林員、民兵應(yīng)急分隊(duì)隊(duì)員、金鼎鋅業(yè)公司救援隊(duì)員達(dá)500余人，調(diào)運(yùn)砂石料4560余m3，裝運(yùn)沙袋9200余袋，沿漫水路段修筑應(yīng)急防洪110m，租賃挖掘機(jī)及后勤保障。先后投入66臺(tái)機(jī)械車輛(含挖掘機(jī)、裝載機(jī)、運(yùn)輸車)清理泥石流堆積物，迅速組織人員、機(jī)械連夜抓緊清理泥石流堆積物，開挖了一條約長350m、寬8m、深3.5m的泄洪槽，疏通堰湖河道，排泄堰塞塘積水，隨時(shí)監(jiān)測堰塞壩情況，于8月8日凌晨2∶10時(shí)分挖通了泄洪槽(圖3)。堰塞湖水位持續(xù)降低，河道疏通，險(xiǎn)情解除。

圖3 泄洪槽開挖應(yīng)急工作照片集

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖土體特征、溝岸坍塌、植被覆蓋等多重因素的疊加影響，強(qiáng)降水作用激發(fā)下，練登大溝極易發(fā)生泥石流災(zāi)害。主河道攜帶物質(zhì)能力不足，排泄不暢，高頻粘性泥石流災(zāi)害爆發(fā)極易在溝口河道段形成堰塞湖等鏈?zhǔn)綖?zāi)害。堰塞壩體的持續(xù)加高，上游匯水量的增大，對(duì)上下游沿線村寨、建筑物構(gòu)成較大威脅，險(xiǎn)情風(fēng)險(xiǎn)較大。

險(xiǎn)情出現(xiàn)后，應(yīng)急預(yù)案立即啟動(dòng)，多部門協(xié)同調(diào)集力量隊(duì)伍應(yīng)對(duì)泥石流-堰塞湖災(zāi)害進(jìn)行處置。水位的持續(xù)上升和泥石流堆積物壩體的不確定性，使得應(yīng)急處置工作的難度和風(fēng)險(xiǎn)加大。如何應(yīng)對(duì)泥石流-堰塞湖鏈?zhǔn)綖?zāi)害應(yīng)急救援處置顯得非常重要，需思考常規(guī)投入手段與設(shè)備的能力，亟需研發(fā)專型設(shè)備應(yīng)對(duì)應(yīng)急處置。

6.2 治理建議

(1)建議煉登大溝泥石流-堰塞湖災(zāi)害綜合整治中，應(yīng)統(tǒng)籌考慮，多部門、多措施、多手段來開展綜合防治工作；

(2)泥石流防治工程中，建議以穩(wěn)攔上游固體物質(zhì)為主，修建梯級(jí)攔渣壩，穩(wěn)攔固體物質(zhì)。建議攔渣壩泄水孔宜采用孔徑漸變方式，孔徑從上游至下游逐漸變小，分級(jí)攔截泥石流中的大下顆粒固體物質(zhì)，分級(jí)做到水、石分流；

(3)建議在溝道坍滑嚴(yán)重段下游適當(dāng)位置設(shè)置小谷坊壩，回淤固體物質(zhì)來反壓穩(wěn)固坡腳，啟到岸坡整治效果；

(4)建議對(duì)區(qū)內(nèi)生態(tài)脆弱區(qū)進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)植被，保持水土，嚴(yán)防流失。從農(nóng)業(yè)政策、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面調(diào)整當(dāng)?shù)厝罕姷纳a(chǎn)生活方式，改變放牧、陡坡耕種、墾荒等農(nóng)業(yè)模式。

(5)建議泥石流溝溝口沘江河右岸適當(dāng)位置修建流線防淤護(hù)岸堤，防止沖刷對(duì)岸造成淤積形成堰塞湖?？稍谥骱拥佬藿ㄊ鞯虊?，提高水動(dòng)力，大幅提升主河道排泄能力。

(6)建議進(jìn)一步研究泥石流-堰塞湖鏈?zhǔn)綖?zāi)害的特征與機(jī)理，研發(fā)新型搶險(xiǎn)救援設(shè)備，快速介入并穩(wěn)步實(shí)施疏通堰塞體。