震后G318 瀘定段唐房溝泥石流治理研究

王寶亮 李輝良

(1、核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610061 2、西藏東南建設(shè)有限責(zé)任公司,西藏 林芝 860100)

泥石流是產(chǎn)生在溝谷中或坡地上的一種飽含大量泥沙石塊和巨礫的固液兩相流體，它介于塊體運(yùn)動(dòng)與水力運(yùn)動(dòng)之間，呈稀性紊流、粘性層流或塑性蠕流等狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，是各種自然因素和人類活動(dòng)綜合作用的產(chǎn)物[1]。劉希林對國外泥石流機(jī)理模型進(jìn)行了梳理，為泥石流治理工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)[2]。陳洪凱等針對公路泥石流從形成環(huán)境、物源分析、泥石流動(dòng)力學(xué)、防治技術(shù)等方面開展了系統(tǒng)性的研究和理論體系的建立[3-5]。作者曾采用地質(zhì)調(diào)繪和理論計(jì)算的方法，對震后坍塌引發(fā)型坡面泥石流形成演化機(jī)制進(jìn)行分析，提出截排水和植被防護(hù)治理措施[6]。

唐房溝泥石流位于瀘定縣咱里村，大渡河右岸，溝域平面形態(tài)呈長扇形，溝域總面積3.5km2，主溝道長4.0km，發(fā)育1 條支溝（鷂子溝），呈樹枝型分布于溝域西部，平均寬度0.88km。溝域最高點(diǎn)位于戰(zhàn)斗山，海拔高度2775m，最低點(diǎn)位于咱里村2 組，海拔1390m，相對高差1385m，溝谷平均縱坡降252‰。

唐房溝泥石流由一條主要溝谷組成，僅在溝頭位置有支溝鷂子溝，主溝與支溝在溝頭段交匯，總體呈上窄下寬的倒箭頭狀。唐房溝為老泥石流溝，建國后根據(jù)氣象科學(xué)部門及村志記錄，曾分別于1956 年、1982 年、2001 年、2012 年、2013 年雨季時(shí)暴發(fā)過5 次較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害，唐房溝泥石流威脅下游村寨50 戶約800人，可能造成G318 國道公路以及通往望鄉(xiāng)臺、墳山坪、核桃坪的鄉(xiāng)村公路斷路。

1 地震破壞作用

地震對于泥石流的破壞表現(xiàn)同震破壞和間接破壞。與地震同步出現(xiàn)的同震破壞，主要是瞬間作用，造成物源量增加的拋射型破壞、崩滑體的啟動(dòng)致災(zāi)和已有治理工程的損害。震后因地質(zhì)環(huán)境改變而導(dǎo)致的間接破壞，是泥石流主要破壞形式，表現(xiàn)為泥石流的激活、加劇和新生。震后泥石流在啟動(dòng)模式程度、物源量統(tǒng)計(jì)方法、動(dòng)儲(chǔ)量實(shí)際參與泥石流活動(dòng)等都與現(xiàn)行泥石流治理規(guī)范有較大偏差，表現(xiàn)為泥石流更加易發(fā)、泥石流所需雨量更小、參與泥石流活動(dòng)的物質(zhì)更多、運(yùn)動(dòng)危害更大、治理難度增加等。崔鵬等認(rèn)為震后泥石流的容重約提高10%～30%，流量可增加約50%～100%[7-8]。唐川等認(rèn)為震后區(qū)域泥石流啟動(dòng)雨量降低了14.8%～22.1%，小時(shí)雨強(qiáng)降低25.4%～31.6%[9]。瀘定縣地處四川盆地向青藏高原的過渡帶，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍。鮮水河地震帶、安寧河地震帶及龍門山地震帶在此交匯疊加。根據(jù)分析鮮水河地震帶地震活動(dòng)性最強(qiáng)烈，對本區(qū)域起主控作用(圖1)。2008 年“5.12”汶川地震和2013 年“4.20”蘆山地震引發(fā)了震區(qū)及周邊地區(qū)大量的次生地質(zhì)災(zāi)害[10-12]，使震區(qū)泥石流進(jìn)入活躍期，在后期降雨作用下形成嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。

圖1 反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖

2 泥石流形成條件分析

2.1 地質(zhì)條件

唐房溝溝域?qū)儆诟呱綅{谷地貌，下伏元古代震旦系混合質(zhì)花崗巖(γM2)，構(gòu)造切割強(qiáng)烈，為v 型谷。

主溝和支溝兩側(cè)岸坡陡峭，崩塌、滑坡和坡面侵蝕等物源發(fā)育，參與泥石流活動(dòng)的物源量豐富。唐房溝上流寬度20～30m，局部較窄僅10m。溝域內(nèi)陡漲陡落，變化較大，為泥石流形成提供地形條件。

第四系全新統(tǒng)泥石流堆積物（Q4sef）分布于唐房溝和鷂子溝道內(nèi)和溝口扇形區(qū)域，第四系全新統(tǒng)崩坡積物（Q4col+dl）分布于各溝溝床及兩岸斜坡表面，第四系沖洪積物（Q4al+pl）分布于溝口扇形區(qū)靠近大渡河處，泥石流堆積物以下，元古代震旦系混合質(zhì)花崗巖(γM2) 出露于溝谷兩側(cè)陡坡地帶及溝道中部跌坎處。

泥石流活動(dòng)形成的寬緩堆積區(qū)，土地肥沃、引水便利，成為咱里村2 組的生產(chǎn)生活區(qū)，同時(shí)亦受到后期泥石流活動(dòng)的威脅。

2.2 物源條件

唐房溝物源類型主要包括崩滑堆積物源和溝道堆積物源兩類。崩滑堆積物源為唐房溝泥石流的第一大類物源類型，呈點(diǎn)狀分布的集中性物源，共物源點(diǎn)4 處，按規(guī)模劃分共有小型崩滑1 處，中型崩滑2 處，大型崩滑1處，為泥石流提供物源量42.2×104m3，其中可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為9.8×104m3。溝道堆積物源為第二大物源類型，共有溝道堆積物源4 處，溝道堆積固體物源總量為15.2×104m3，可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量為5.1×104m3詳見表1。

2.3 降雨條件

唐房溝所在瀘定縣受西南季風(fēng)氣流控制，主要降雨量集中在5 月-10 月(圖2)。本次工作在瀘定縣國土資源局和瀘定縣氣象局的大力協(xié)助下，搜集到了瀘定縣2013 年的日降雨量資料。其中8 年24 日-8 月29 日有一次較大的降雨過程，日降雨量達(dá)15.5mm，降雨過程雨量達(dá)37.3 mm；8 月31 日-9 月6 日瀘定縣經(jīng)歷了本年度最大的一次降雨過程，日降雨量達(dá)35.6mm，降雨過程雨量達(dá)90.5mm。根據(jù)降雨資料計(jì)算，20 年一遇（P=5%），流域的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)R=7.9，R=4.2～10 發(fā)生幾率0.2～0.8。流域降雨超出可能發(fā)生泥石流的24h、1h、10min 的限界值。

圖2 月平均降雨量統(tǒng)計(jì)圖

3 泥石流災(zāi)害史和危害性

本次訪問了村里80 歲以上的老人，該溝于1982 年8月發(fā)生過泥石流，沖毀土地約300～400 畝，民房4 戶，牲畜60 余頭，之后2001 年，2012 年分別發(fā)生過大小不一的泥石流災(zāi)害（表2）；“4.20”地震后流域內(nèi)物源增加，并于2013 年8 月、9 月暴雨時(shí)暴發(fā)2 次泥石流災(zāi)害。

2013 年8 月28 日，連續(xù)幾天暴雨后發(fā)生泥石流(8 月24 日-8 月29 日有一次較大的降雨過程，日降雨量達(dá)15.5mm，降雨過程雨量達(dá)37.3 mm)泥石流到達(dá)咱里村2組時(shí)，根目擊者描述（溝口村民），泥石流呈稀粥狀，速度比人跑的快，沖毀鄉(xiāng)村道路300m，據(jù)估計(jì)有上萬方，沖入大渡河庫區(qū)；第二次在9 月5 日(8 月31 日-9 月6 日，唐房溝連續(xù)下雨7 天，據(jù)氣象資料日降雨量35.6mm，過程雨量90.5mm)，根目擊者描述（溝口村民）泥石流從晚上12 點(diǎn)開始，斷斷續(xù)續(xù)到早上9 點(diǎn)，在溝口看到泥石流呈稠粥狀，泥石流上漂著大石頭，速度比人跑的快，泥石流將原有溝道填滿，沿著2004 年修建的水泥路（長約200m）沖到G318 國道上，G318 上淤埋厚度約90cm，溝口固體物質(zhì)沖出約4m 高，沖出1～2t 的大石頭，據(jù)估計(jì)固體物質(zhì)量2.0×104m3，本次泥石流幸未造成人員的傷亡，但淤埋G318 造成交通堵塞和部分財(cái)產(chǎn)損失。

根據(jù)唐房溝泥石流的災(zāi)害發(fā)育史，判斷其為低頻泥石流。地震的破壞作用致使溝域內(nèi)物源量的增多，導(dǎo)致唐房溝激發(fā)雨量減小、發(fā)生頻率提高。根據(jù)調(diào)查研究唐房溝發(fā)展階段為發(fā)展期（壯年期），研判1982 年泥石流頻率為100 年一遇，規(guī)模等級為中型，2013 年泥石流頻率為20 年一遇，規(guī)模為中型。

汶川“5.12”、蘆山“4.20”地震后間接破壞作用，致使唐房溝兩岸山體松動(dòng)，崩滑物源量增加，為泥石流發(fā)育提供了豐富的物源基礎(chǔ)。泥石流易發(fā)性強(qiáng)，遭遇強(qiáng)降雨，暴發(fā)大規(guī)模泥石流的可能性增高，規(guī)?？赡苓_(dá)到甚至超過2013 年泥石流規(guī)模，威脅G318 保通和當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全（表1）。

表1 唐房溝泥石流運(yùn)動(dòng)特征計(jì)算表

4 運(yùn)動(dòng)特征計(jì)算

由于唐房溝前期未進(jìn)行專項(xiàng)監(jiān)測，泥石流參數(shù)的獲得和選用，主要采用野外調(diào)訪、野外試驗(yàn)、工程地質(zhì)測繪、地質(zhì)勘探、山地工程、理論計(jì)算和類比工程經(jīng)驗(yàn)等方法確定。泥石流重度的通過采取泥石流堆積物配合溝水?dāng)嚢枘嗍鳚{體配方法和泥石流流體重度查表法兩種方法來確定為1.72t/m3。采用四川省中小流域暴雨雨洪法P=5%與災(zāi)害史調(diào)查2013 年8月31-9 月6 日發(fā)生的泥石流相匹配，根據(jù)氣象資料當(dāng)時(shí)為20 年一遇暴雨，根據(jù)此暴雨強(qiáng)度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，泥石流主要運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表2。

表2 唐房溝泥石流運(yùn)動(dòng)特征計(jì)算表

5 治理措施

5.1 既有防治工程評述

針對唐房溝泥石流在溝口扇形區(qū)域交通部門修建國道G318 時(shí)，修建有一座鋼筋混凝土板橋跨越泥石流，板橋橋下凈寬14.5m，高度4.4m，斷面約63.0m2；板橋至大渡河修建有漿砌塊石排導(dǎo)槽，高度2.6m，槽頂寬0.9m，排導(dǎo)槽寬約14.0m，斷面面積約20m2，修建了長度約1km的排導(dǎo)槽，排導(dǎo)槽的平均縱坡約為150‰，溝底殘留有泥石流堆積體。由于唐房溝下游段溝道彎曲狹窄，局部處僅為50cm，泥石流很難歸流到排導(dǎo)槽內(nèi)，2013 年泥石流沿溝邊道路沖到G318 上，厚度約0.9m，因此下游溝道的整治歸流工程十分必要的，并應(yīng)與已有排導(dǎo)槽銜接好。

5.2 治理措施建議

根據(jù)唐房溝泥石流的特點(diǎn)結(jié)合已經(jīng)治理工程資料，考慮溝谷擺動(dòng)及人為改造等因素的影響，經(jīng)過已有水電建設(shè)影響和G318 線改線修建橋梁和排導(dǎo)槽，現(xiàn)唐房溝主要由扇區(qū)中間流過并匯入大渡河。建議考慮在形成流通區(qū)兩側(cè)岸坡穩(wěn)定、具備合理庫容和回淤壓腳等，設(shè)置4座攔砂壩(1#、2#、3#和4#)，直接攔截物源，消峰滯流，間接保護(hù)保護(hù)對象；針對保護(hù)對象設(shè)置防護(hù)堤結(jié)合排導(dǎo)槽，將泥石流快速順暢地導(dǎo)入大渡河，直接保護(hù)下游居民及G318 的安全。

6 結(jié)論

6.1 震后泥石流地質(zhì)地貌條件發(fā)生變化，泥石流發(fā)生所需臨界降雨強(qiáng)度值降低，參與泥石流活動(dòng)的物源量增多，泥石流容重升高，表現(xiàn)為較現(xiàn)行規(guī)范計(jì)算更大的破壞力，應(yīng)采用適用于震后超常規(guī)的防治措施。

6.2 開展震后既有泥石流治理工程的分析和評價(jià)，對治理結(jié)構(gòu)防治效益進(jìn)行系統(tǒng)的科學(xué)評價(jià)和總結(jié)，提出保養(yǎng)、加固、修復(fù)的治理措施，指導(dǎo)下一步震后泥石流的防治工作。

6.3 唐房溝泥石流采用震后治理措施，取得了良好的效果，為保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和G318 的安全通暢，提供了重要保障。服務(wù)國家戰(zhàn)略圍繞川藏線雅安至林芝段進(jìn)行泥石流治理研究是下一步工作的重點(diǎn)。