某山溝泥石流形成分析及治理

張玉萌 倪振強(qiáng)

（聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院 聊城 252000）

引言

我國地域遼闊，山區(qū)面積約占全國總面積的70%，是世界上泥石流分布最廣的國家之一。泥石流災(zāi)害給人民的生命財(cái)產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失，例如：2003年位于四川省甘孜州丹巴縣岳扎鄉(xiāng)的岳扎壩村和八弄村鵝狼溝“6·26”特大泥石流災(zāi)害，造成7人死亡，7人失蹤，經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重[1，2]；甘肅省舟曲縣2010 年8 月發(fā)生的特大泥石流災(zāi)害，以其強(qiáng)大的破壞力對當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚?cái)產(chǎn)安全構(gòu)成巨大威脅[3]。本文對山溝溝域發(fā)生的泥石流進(jìn)行研究。為此類的泥石流地質(zhì)災(zāi)害治理提供了依據(jù)，具有較高的應(yīng)用價值。

1 自然地理?xiàng)l件

勘查區(qū)平均海拔1600m，幅員面積868.88 平方公里，耕地面積4659.28 畝，總?cè)丝?000 余人?？辈閰^(qū)內(nèi)鄉(xiāng)村路遍布，交通較為便利。勘查區(qū)地處亞熱帶濕潤氣候區(qū)，夏季雨量較為豐沛，多年平均降雨量932.6mm，最大年降雨量1177mm，降雨量主要集中于5～9月，雨季降雨量占全年的78%，多集中降雨，易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

勘查區(qū)地貌總體上屬于中低山河谷地貌，最高海拔2700m，最低海拔1500m。坡面形態(tài)呈扇形，上寬下窄，樹枝狀水系密布。斜坡上的生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重破壞，水土流失嚴(yán)重。

該區(qū)域位于隙褶皺亞系，構(gòu)造復(fù)雜。主要構(gòu)造形跡呈北東—南西40°～50°方向展布，斷層排列密集，褶曲斷裂繁多。近期地震造成山體淺表層被松動，出現(xiàn)大量山體滑塌、崩落破壞。流域內(nèi)總體上地廣人稀，人類工程活動強(qiáng)度較低，對周邊植被未形成破壞，基本未發(fā)現(xiàn)不合理人類工程活動引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)象。

3 泥石流形成條件

3.1 地形地貌及溝道條件

山溝溝域形態(tài)為條帶形，基本呈對稱分布，溝域縱向長度2.9km，平均寬度0.65km，溝域面積1.9km2。溝域最高點(diǎn)位于蘇家溝北東側(cè)，高程3160m，溝口與漁子溪交匯處高程為1542m，相對高差1618m。主溝溝源最高點(diǎn)高程2580m，主溝相對高差1038m，溝長2.1km，溝谷平均縱坡降494‰，整個溝道的縱比降大，水力勢能充足。

溝域內(nèi)山高坡陡，平均坡度在35°以上，溝谷縱坡較大，特別是主溝上游段縱坡多在500‰以上，有利于降雨的匯集，根據(jù)不同地段坡度、植被情況、斜坡結(jié)構(gòu)特征等的差異，降雨的徑流系數(shù)一般在0.1～0.3左右，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎(chǔ)。

3.2 物源條件

山溝松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于山溝中下游。本次勘查共調(diào)查物源點(diǎn)14個，物源類型主要包括崩塌堆積物源、溝道堆積物源等。

3.3 水源條件

蘇家溝泥石流的水源主要來源于大氣降水。由于泥石流均發(fā)生于雨季，春節(jié)冰雪融水一般不會成為引發(fā)泥石流的水源，此外，溝域內(nèi)地下水不豐富，不構(gòu)成引發(fā)泥石流的主要水源，溝域內(nèi)沒有水庫、湖泊等集中的地表水體，因此暴雨形成的地表徑流是引發(fā)泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激發(fā)因素。

4 泥石流發(fā)展趨勢分析

4.1 泥石流易發(fā)程度分析與評價

溝域泥石流流域內(nèi)近期地震后不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，泥石流固體物源量大增；泥砂沿程補(bǔ)給充分，補(bǔ)給長度比55%；溝谷縱坡483‰，因此總體上溝谷縱坡降大，特別是溝源段縱坡大，有利于泥石流的形成；區(qū)域構(gòu)造方面為強(qiáng)抬升區(qū)，溝谷下切和側(cè)蝕作用強(qiáng)烈，地震活動強(qiáng)烈，有利于泥石流的發(fā)育；地震后坡面結(jié)構(gòu)變得松散，坡面滑塌現(xiàn)象發(fā)育，植被破壞嚴(yán)重，水土流失加劇，可為泥石流的發(fā)育提供一定的固體物源；區(qū)內(nèi)殘坡積物、崩坡積物等，沿溝松散物總儲量豐富，松散物源豐富；溝岸山坡坡度一般在35°以上，溝谷形態(tài)為“V”型谷，有利于物源和水源的匯聚和泥石流的形成。因此，蘇家溝泥石流的危險性是較大的。

4.2 泥石流的發(fā)生頻率和發(fā)展階段

根據(jù)前述對泥石流災(zāi)害史的調(diào)查，蘇家溝泥石流以往屬低頻泥石流。近期地震后，溝內(nèi)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象大大增加，坡面侵蝕加劇，可能參與泥石流活動的松散固體物源量大增，現(xiàn)溝內(nèi)可參與泥石流活動的固體物源動儲量達(dá)4.70×104m3，因此，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年預(yù)計(jì)其發(fā)生頻率可能達(dá)到1～3年一次，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，據(jù)此估算，20年一遇的情況，20年內(nèi)可能發(fā)生2次左右的泥石流災(zāi)害，固體物質(zhì)沖出量計(jì)1.4×104m3。目前蘇家溝泥石流所處發(fā)展階段為發(fā)展期（壯年期）。

4.3 泥石流發(fā)展趨勢預(yù)測

根據(jù)前述對泥石流成因機(jī)制和引發(fā)因素的分析，蘇家溝該溝域?qū)俦┯隃瞎刃湍嗍?，泥石流?guī)模主要與溝域內(nèi)松散固體物源的累計(jì)和動態(tài)變化情況及與引發(fā)泥石流的暴雨情況相關(guān)，當(dāng)溝域內(nèi)松散固體物源累計(jì)較多，且遇到集中暴雨時，往往就會發(fā)生較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

5 泥石流防治方案

（1）山溝溝道特征為總體上上游縱坡較大，下游逐漸變緩，局部地段有陡緩相間的變化特點(diǎn)，溝道寬度總體上上游狹窄，而下游逐漸變寬，但局部有寬窄相間的特點(diǎn)，為治理工程設(shè)置谷坊壩提供了有利條件，表現(xiàn)為在這些部位建谷坊壩的長度相對較小，且這些溝段溝道縱坡較緩，上游往往為開闊的寬谷地帶，修建谷坊工程其庫容較大，對穩(wěn)固河床和崩滑堆積物有積極作用。因此，結(jié)合泥石流現(xiàn)有的地形地貌、威脅對象以及物源分布情況，分別在蘇家溝設(shè)置2道谷坊壩。

（2）山溝下游流通堆積區(qū)溝道從老堆積扇區(qū)右側(cè)通過，溝道一般深1～3m，寬度6m，溝道堵塞程度中等，總體排導(dǎo)條件較差，在清理溝道的前提下修建排導(dǎo)工程的條件總體上也較好。因此，山溝下游的堆積區(qū)段已修建的排導(dǎo)槽進(jìn)行加固，恢復(fù)其排導(dǎo)工程，將谷坊壩下游的泥石流物質(zhì)順暢地導(dǎo)入主河漁子溪，保護(hù)堆積區(qū)居民點(diǎn)的安全。

6 結(jié)論

（1）在山區(qū)修建的排導(dǎo)工程應(yīng)該定期進(jìn)行系統(tǒng)和全面的檢查，以保證排導(dǎo)工程時刻處于正常使用狀態(tài)，避免突發(fā)泥石流等地質(zhì)災(zāi)害時排導(dǎo)工程無法使用，從而加劇泥石流等地質(zhì)災(zāi)害對人類生產(chǎn)生活的危害。

（2）在進(jìn)行工程項(xiàng)目勘察時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對工程所在地以及周圍環(huán)境的地形地貌、巖層特性、地質(zhì)構(gòu)造、人類活動等進(jìn)行詳細(xì)地勘察，降低泥石流等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害對工程建設(shè)的損失，提高工程建設(shè)的安全和可靠性。

（3）引發(fā)泥石流災(zāi)害的主要因素是持續(xù)性的降水和突遇暴雨。在山區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)時，要注意保持排導(dǎo)工程通暢，并且進(jìn)行植樹造林，以防止水土流失，既能夠保護(hù)工程所在地的自然環(huán)境，又能夠提高工程建設(shè)的安全性和可靠性。