西藏亞?wèn)|縣加熱溝泥石流形成條件及防治對(duì)策

胡正濤 黃曉光

（四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì)，四川成都611730）

2011年9月18日20 時(shí)40 分50 秒，印度錫金邦發(fā)生里氏6.8 級(jí)地震，震中位于中印邊境，距亞?wèn)|縣約40 公里。亞?wèn)|縣境內(nèi)震感強(qiáng)烈，誘發(fā)了大量山體滑坡、崩塌、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。位于縣城以北1.5 km、城區(qū)規(guī)劃區(qū)內(nèi)較大泥石流溝之一的加熱溝，“9.18”地震后溝谷中上游產(chǎn)生了大量的崩滑體，局部已堵塞溝道，加之溝域匯水面積較大、縱坡降大，暴雨觸發(fā)大規(guī)模泥石流的危險(xiǎn)性增強(qiáng)，對(duì)溝口堆積扇體上分布的大量的民房、日喀則交通局亞?wèn)|公路段、亞?wèn)|至康布鄉(xiāng)公路（714 線）、規(guī)劃新區(qū)和康布麻曲下游河道兩岸及縣城等造成嚴(yán)重安全隱患。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急調(diào)查，追溯泥石流暴發(fā)歷史，分析成災(zāi)條件，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，并提出防治對(duì)策。

1 泥石流概況

加熱溝又叫增扎溝，位于西藏自治區(qū)亞?wèn)|縣南部、亞?wèn)|縣城下司馬鎮(zhèn)加熱新村，康布麻曲河右岸的一條較大的泥石流溝。溝域平面呈“火苗”狀，流域面積2.07 km2，主溝長(zhǎng)3.76 km，中下游右岸發(fā)育1 條長(zhǎng)約80 m 小支（沖）溝。溝源頭山體最高點(diǎn)高程4 350m，溝口最低點(diǎn)高程2 986 m 左右，相對(duì)高差1 364 m，平均縱坡降404‰。溝域?yàn)楦呱綅{谷、侵蝕剝蝕地貌，岸坡由喬、灌植被覆蓋。主溝溝道中上游為“V”型形成區(qū)、中下游為相對(duì)寬緩陡峭的流通區(qū)、出山口以下為泥石流堆積區(qū)（圖1）。主溝、支溝均有常年流水。加熱溝泥石流為低頻稀性、暴雨溝谷型泥石流，規(guī)模中等。

圖1 加熱溝泥石流溝域特征圖

2 泥石流暴發(fā)歷史

通過(guò)搜集資料及調(diào)查訪問(wèn)[1-2]，加熱溝泥石流活動(dòng)具有間歇性，活動(dòng)頻率較低。泥石流暴發(fā)激發(fā)因素為暴雨。

“9.18”地震前，2009年5月26日暴發(fā)了較大規(guī)模的泥石流。受孟加拉灣熱帶風(fēng)暴云系及北部冷空氣的共同影響，該年5月25日凌晨至5月27日早晨6 時(shí)，亞?wèn)|縣上亞?wèn)|鄉(xiāng)、下亞?wèn)|鄉(xiāng)、下司馬鎮(zhèn)相繼突發(fā)強(qiáng)降水，過(guò)程降水量130 mm，達(dá)到50 a 一遇暴雨強(qiáng)度，攜帶溝谷固體物源一次性沖出約1 萬(wàn)余方，直接沖毀或淤埋出山口以下堆積區(qū)沿途居民房屋、公共設(shè)施；出山口至主河康布麻曲間約380 m 長(zhǎng)的溝道溝床遭揭底沖刷、淘蝕溝岸，溝道斷面由原先的約2 m 寬，1.5 m 深，變至現(xiàn)在的寬約20 m，深5 m，侵蝕方量約3.88×104m3；直沖主河康布麻曲，淤塞康布麻曲河道約1 km；與康布麻曲匯合后形成的洪流使得亞?wèn)|橋至縣養(yǎng)護(hù)段市政道路中斷；軍區(qū)醫(yī)院下游河岸坍塌，造成經(jīng)濟(jì)損失近700 萬(wàn)元，該次泥石流沖出物60%左右為塊石，塊徑一般10～80 cm，大者在2 m 左右，夾砂礫石和碎石較多。

再往前追溯，近20～30 a 來(lái)雨季僅有少量固體物質(zhì)隨水流沖出。1973年9月中下旬至10月初，亞?wèn)|縣南部地區(qū)連降大至暴雨，當(dāng)年10月3日暴發(fā)大規(guī)模泥石流，“加熱溝等溝”相繼發(fā)生了大量的淺表崩塌及滑坡，大量的飽水松散固體物質(zhì)進(jìn)入主溝道沖出，致使道路、橋梁、民房垮塌，財(cái)產(chǎn)損失大，死亡人員多。

3 泥石流形成條件

加熱溝泥石流為暴雨溝谷型泥石流。較陡的地形、復(fù)雜地質(zhì)條件產(chǎn)生的豐富松散固體物源、充足的水源，三個(gè)因素相輔相承，有利于泥石流的形成和發(fā)生[3-4]。下面從溝谷特征、物源特征及水源特征三方面闡述。

3.1 溝谷特征

加熱溝為一條下蝕強(qiáng)烈、溝谷深切的溝域。溝道整體較順直，支溝基本不發(fā)育，溝道縱坡降陡，中上游溝道斷面呈“V”字形。根據(jù)溝道特征、物源分布特征和地形地貌及溝道內(nèi)明顯的跌水、縱坡陡緩交界等標(biāo)志地，流域分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三個(gè)區(qū)域。溝域特征見表2-1。

表2 -1加熱溝溝域特征表

形成區(qū)：位于溝底高程3 197m 以上的主溝上游區(qū)域，匯水面積約1.8 km2，溝長(zhǎng)2.85 km，平均縱坡降445‰，溝谷形態(tài)呈“V”型。形成區(qū)分為物源區(qū)和清水區(qū)。物源區(qū)主要分布在溝道岸坡間，由岸坡產(chǎn)生的崩滑、坡面侵蝕及溝道上洪積、泥石流堆積形成的松散物源覆蓋范圍構(gòu)成，面積約0.1 km2；清水區(qū)則為溝域分水嶺內(nèi)岸坡植被覆蓋的區(qū)域。

流通區(qū)：位于溝底高程3 037 ～3 197 m 之間，該段溝長(zhǎng)0.5 km，平均縱坡降287‰。溝道多呈“V”型，寬8～12 m，最大20 m，溝槽中弱切蝕，以側(cè)向侵蝕為主。河槽基本固定，沿溝有多處卡口和小跌水。溝道兩側(cè)斜坡為基巖陡坡，坡度一般50～65°，局部近垂直。基巖為前震旦系聶拉木群丁仁布橋組（AnZay）長(zhǎng)英質(zhì)條帶混合質(zhì)黑云片巖、均質(zhì)混合巖。谷底零星少量堆積了新近松散碎塊石、砂物質(zhì)，跌水陡緩界處尤其明顯，下游松散物質(zhì)粒徑相對(duì)較大。

堆積區(qū)：分布于溝道出口至康布麻曲主河間，高程2 986～3 037 m，沿溝縱長(zhǎng)約380 m，溝床縱坡194‰。泥石流的老堆積體呈不規(guī)則扇型地貌，前緣寬約400 m，擴(kuò)散角約40°，扇面向康布麻曲微傾，自然坡度4～14°，平面面積約0.07 km2，泥石流堆積厚度約15～20 m，堆積量約136 萬(wàn)m3。固體物質(zhì)主要來(lái)源于沿程崩坡積堆積物的再搬運(yùn)，具有多期堆積特征，扇形地上巨礫遍布，扇體物質(zhì)以巨礫漂石、塊碎石為主，結(jié)構(gòu)松散，呈邊坡堆積，有新松散物沖出。目前，溝道未擠占主河道，溝口高于主河道約1m，主河河型基本穩(wěn)定，主河主流穩(wěn)定。

3.2 物源特征

泥石流固體物源分布在溝道中上游。主要有29 處溝岸崩（滑）堆積物源坡、2 處坡面侵蝕物源和3 處溝床泥石流堆積物。其中，溝岸崩（滑）堆積物源和坡面侵蝕物源物類型為“9.18”地震后新產(chǎn)生的物源。物源總儲(chǔ)量為21.36×104m3，“9.18”地震后新產(chǎn)生的物源為19.61×104m3，占92%，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量約10.89×104m3。

（1）崩滑堆積物源

崩塌物源受地區(qū)域質(zhì)構(gòu)造和地層產(chǎn)狀、巖性及斜坡坡向的共同影響，主要分布于溝道左岸；滑坡（主要為粘土質(zhì)碎石土滑坡）則受溝域匯水范圍影響，主要分布于溝道右岸。崩滑堆積物源參與泥石流活動(dòng)物質(zhì)主要為溝道內(nèi)洪水沖切的部分和沖刷坡腳岸坡自然休止角以上部分土體。

（2）坡面侵蝕物源

坡面侵蝕物源主要分布在臨近斷層影響帶兩邊。參與泥石流活動(dòng)的方式主要為面蝕方式的水土流失，一般侵蝕深度約1 m 左右。

（3）溝道堆積物源

溝道松散堆積物為原有溝道泥石流、洪水堆積物，物質(zhì)組成為碎石、塊石及粉土、粘土。參與泥石流活動(dòng)的方式主要為溝床的揭底沖刷。

3.3 水源特征

加熱溝發(fā)源于奇如拉山，長(zhǎng)年有流水，其溪水補(bǔ)給來(lái)源于大氣降雨和冰雪融水。據(jù)氣象資料，加熱溝區(qū)域降水量充沛，多年平均降水量為873 mm。流域平面形態(tài)呈“火焰”狀，易于地表水的匯集，5～9月降雨量占全年降雨量的80%，區(qū)內(nèi)日最大降水量為130.0 mm，1 小時(shí)最大降水量為68.1 mm。強(qiáng)降雨在溝域中上游面積較大的區(qū)域內(nèi)匯集，產(chǎn)生洪流，在狹窄陡深的溝谷中產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)能，這為泥石流的產(chǎn)生提供了動(dòng)力。區(qū)域持續(xù)的降雨不僅增大了坡體的自身重量，還給坡體提供了豐富的地下水源，促使坡體軟化和抗剪強(qiáng)度降低，從而降低了泥石流起動(dòng)的臨界雨量。

4 泥石流危險(xiǎn)性及發(fā)展趨勢(shì)分析

4.1 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

“9.18”地震作用導(dǎo)致岸坡穩(wěn)定性差，誘發(fā)的崩滑堆積物部分已堵塞溝道，在暴雨激發(fā)下易堵塞溝道，存在潰決性泥石流災(zāi)害鏈風(fēng)險(xiǎn)。加熱溝泥石流危險(xiǎn)區(qū)范圍主要為沿溝兩岸預(yù)測(cè)最高泥位線以下區(qū)域、因溝道彎道超高可能淹沒(méi)的區(qū)域。爆發(fā)泥石流即刻會(huì)對(duì)主河康布麻曲某種程度堵塞，隨后會(huì)對(duì)固體物質(zhì)一定程度的稀釋搬運(yùn)，堵塞主河道風(fēng)險(xiǎn)一般。綜合確定，泥石流危險(xiǎn)區(qū)面積不小于0.06 km2。

圖2 泥石流危險(xiǎn)范圍

4.2 泥石流發(fā)展趨勢(shì)

按照泥石流勘查規(guī)范[5]，加熱溝泥石流易發(fā)程度評(píng)分為106 分，其易發(fā)程度屬易發(fā)。從泥石流災(zāi)害史調(diào)查看，以往屬低頻泥石流，但“9.18”地震后溝內(nèi)可參與泥石流活動(dòng)的松散固體物源相當(dāng)于2009年泥石流固體物質(zhì)沖出量的10 倍，激發(fā)泥石流的臨界雨強(qiáng)可能降低，泥石流的爆發(fā)頻率可能提高，成為中頻甚至高頻泥石流，震后5～10 a 預(yù)計(jì)其發(fā)生頻率可能達(dá)到1～2 a 一次，以后，隨著植被的恢復(fù)和部分物源趨于穩(wěn)定，其發(fā)生頻率可能逐漸降低為低頻。泥石流規(guī)模主要與溝域內(nèi)松散固體物源的累計(jì)和動(dòng)態(tài)變化情況及與引發(fā)泥石流的暴雨情況相關(guān)。

5 泥石流防治對(duì)策

泥石流防治目標(biāo)是通過(guò)采用固、排、攔擋、儲(chǔ)淤、生物等工程措施，輔以監(jiān)測(cè)預(yù)警的綜合體系建設(shè)，達(dá)到防災(zāi)、減災(zāi)效果，確保群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，保障城市規(guī)劃建設(shè)運(yùn)營(yíng)順利開展。根據(jù)泥石流形成條件分析和危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，結(jié)合物源相對(duì)較多及主河攜帶能力差，出山口下游堆積區(qū)溝道由水利部門已經(jīng)規(guī)劃并即將實(shí)施修筑排洪槽，故加熱溝泥石流的治理思路主要是“攔蓄為主+固床穩(wěn)坡”。考慮到物源區(qū)溝道坡降較陡、物源集中區(qū)溝道較長(zhǎng)，岸坡又有小斷層通過(guò)等因素，提出兩種防治方案建議：方案一：格柵壩（含副壩）+樁林；方案二：“樁板墻+溝道清淤”方案。最終治理方案依據(jù)泥石流特征值和施工條件等因素比選確定。