崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈演化特征分析及防治對策研究

田士軍

(中鐵第一勘察設計院集團有限公司,西安 710043)

引言

災害鏈是由某一種致災因子或生態(tài)環(huán)境變化引發(fā)的一系列災害現(xiàn)象。災害鏈具有多災種、復合型、多過程、時空拓展及突發(fā)性強的主要特征[1]。崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈是比較典型的一種山地災害鏈現(xiàn)象[2]。失穩(wěn)的巨型斜坡高速運動堵斷河流形成堰塞湖,隨著堰塞湖水位的上漲,最終導致堰塞壩發(fā)生漫頂潰決并形成大規(guī)模潰決洪水,進而誘發(fā)泥石流,對上下游人民群眾生命財產(chǎn)和交通運輸、房屋建筑等工程安全構(gòu)成重大威脅[3]。

受復雜地形地質(zhì)條件、強烈氣候變化、高地應力、高烈度地震等因素影響,青藏高原東南高山峽谷區(qū)是我國山地災害最發(fā)育、最活躍、類型最齊全、危害最嚴重的地區(qū)之一[4]。該區(qū)內(nèi)滑坡、泥石流、冰湖潰決、高位巖崩冰崩等山地災害易發(fā)、頻發(fā),且常常以災害鏈的形式呈現(xiàn)。典型災害鏈有1988年的米堆溝冰崩-冰湖潰決、2000年的易貢扎木弄溝高位崩塌碎屑流堵江潰決洪水,以及2018年的色東普冰崩巖崩-滑坡-碎屑流等[5-7]。

某溝谷兩岸坡面陡峻,溝谷狹窄,縱坡降較大,兩岸滑坡、碎屑流等不良地質(zhì)發(fā)育,上游兩側(cè)溝谷發(fā)育有4處小型冰川,上游高海拔處基巖裸露,受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地震、氣象等綜合因素影響,存在泥石流、冰崩碎屑流、巖崩碎屑流、崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流等地質(zhì)災害風險,對該溝谷溝口的橋梁工程影響較大。因此,需分析研究該溝谷極端工況下發(fā)生崩塌滑坡堵塞溝道形成堰塞湖的位置與規(guī)模,評價堰塞湖潰壩后洪水侵蝕河道形成泥石流對下游溝口橋梁工程的影響,采取相應的防治措施,確保橋梁工程建設和運營安全。

1 災害鏈特征及成災環(huán)境

該溝谷流域集水面積約54 km2,主溝長度為12.18 km,溝谷狹窄,縱坡降較大,坡度為28°～35°。

結(jié)合高分遙感數(shù)據(jù),對整個溝谷進行遙感解譯,該溝內(nèi)共包含33處不良地質(zhì)體,其中滑坡3處、冰雪堆積體4處、危巖體22處、碎屑流2處、潛在威脅坡體2處,不良地質(zhì)體分布如圖1所示。

圖1 溝谷內(nèi)不良地質(zhì)體分布Fig.1 Distribution of bad geological body in gully

溝內(nèi)地層分區(qū)屬于岡底斯—念青唐古拉地層區(qū),流域范圍內(nèi)主要出露元古代和石炭紀的地層,在溝口附近分布有少量的第四系松散堆積物,出露的地層由老到新有:第四系覆蓋層(Q3、Q4),念青唐古拉巖群(Pt1-2),諾錯組(C1n),嘉黎—察隅構(gòu)造混雜巖。此外,流域范圍區(qū)內(nèi)可見燕山期的侵入巖,巖性為灰色細粒英云閃長巖。

1.1 區(qū)域典型災害鏈特征

溝谷所在區(qū)域?qū)偕钋袓{谷高山地貌區(qū),山谷高差為2 000～3 500 m,山嶺地區(qū)現(xiàn)代冰川極為發(fā)育,冰川湖泊星羅棋布,是我國現(xiàn)代海洋性冰川分布最大、最集中的地區(qū)。區(qū)域內(nèi)山體陡峻而破碎,第四系松散坡殘積物質(zhì)儲量大,江河多為峽谷險灘,水流湍急,沿岸支溝密集?；?、崩塌、泥石流等山地災害暴發(fā)頻繁,經(jīng)常堵塞河道,形成回水淹沒,堰塞壩潰決以后形成規(guī)模巨大的潰決洪水,甚至進而形成泥石流,使沿線公路及其他建筑物遭受沖刷或淹埋,導致嚴重的災害鏈。

1.2 溝谷堵溝條件分析

通過遙感解譯、無人機傾斜攝影、lidar及現(xiàn)場調(diào)查等勘察手段,發(fā)現(xiàn)溝谷流域內(nèi)存在由于冰川運動和古滑坡崩塌發(fā)生的堵溝事件。

1.2.1 冰川阻塞體

冰川堰塞體位于該溝谷上游古冰川下方,古老冰川側(cè)磧壟十分典型,上游側(cè)側(cè)磧壟長1.1 km,下游側(cè)側(cè)磧壟長1.0 km,側(cè)磧壟間距約300m,阻塞體上游有一定的淤積現(xiàn)象。目前,溝道切穿兩條側(cè)磧壟,根據(jù)目前殘留的冰磧壟微地貌,推測歷史上冰川曾經(jīng)堵塞過溝道,形成冰川阻塞型堰塞湖,如圖2所示。

圖2 古冰川堰塞體Fig.2 Ancient glacier weir body

根據(jù)冰磧壟完整性推測古冰川阻塞湖未發(fā)生大規(guī)模潰決。原因是冰川阻塞湖庫容有限,湖水的靜水壓力相對較小,而冰川阻塞體規(guī)模巨大,估算古冰川面積超過1 km2,厚度超過100 m。溝道河流經(jīng)過長時間的不斷下切,使得溝道切穿了原冰磧體。目前該冰川阻塞體整體處于穩(wěn)定狀態(tài),在河水沖刷作用下,局部可能發(fā)生溜坍。

1.2.2 滑坡堰塞體

在該溝谷中游左岸和右岸分別發(fā)現(xiàn)古滑坡崩塌堰塞體。左岸崩滑堰塞體總體上呈三角形,形態(tài)類似于倒石堆,縱長約940 m,平均寬約530 m,面積0.4 km2,滑坡后壁坡向30°,滑坡后壁坡度約35°,如圖3所示。堰塞壩壩前有一定的淤積現(xiàn)象,由于堰塞體在上游側(cè)的對岸有沖高現(xiàn)象,目前主溝從堰塞壩中部切穿而過,沒有發(fā)現(xiàn)明顯的潰決跡象。該堰塞體整體處于穩(wěn)定狀態(tài),在河水沖刷作用下,局部可能發(fā)生溜坍。

圖3 左岸崩滑堰塞體Fig.3 Left bank collapse weir body

右岸滑坡堰塞體總體呈“箕”形,滑坡堰塞體縱長約500 m,平均寬約400 m,面積0.2 km2,滑坡后壁坡向185°,滑坡后壁坡度約70°,堆積體上有明顯平臺和反翹地形,堰塞壩壩前有一定的淤積現(xiàn)象,堆積體前緣逼彎主溝,推測曾經(jīng)堵斷溝道,如圖4所示。

圖4 右岸崩滑堰塞體Fig.4 Right bank collapse weir body

該滑坡堆積體形狀保持完整,未發(fā)現(xiàn)受到強烈侵蝕和潰壩跡象,推測雖然滑坡堵斷主溝,但并未發(fā)生潰決事件,溝道河流經(jīng)過長時間的不斷下切,使得溝道改道從滑坡堆積體前緣通過。目前滑坡堆積體整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

1.2.3 潛在堵溝隱患點

溝谷溝道中游左岸崩滑堰塞體上方發(fā)育有一體積較大的危巖體,如圖5所示,該危巖體距溝底高程落差約1 km,巖體縱長約700 m,平均寬約300 m,面積0.3 km2,平均坡度約45°,坡向30°,根據(jù)高清度傾斜攝影地形空間分析,推斷危巖體體積約8×106m3,平均厚度約26 m。該危巖體所處山體坡度較陡,臨空面較大,航空影像顯示存在兩組正交結(jié)構(gòu)面,結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀較為清晰,無植被發(fā)育,在地震、降雨等極端工況下可能會發(fā)生崩塌,崩塌物質(zhì)將成為泥石流的物源,并可能堵斷溝道,為潛在崩滑堵溝隱患點。

圖5 潛在崩滑堵溝隱患點Fig.5 Potential hidden point of sliding and plugging ditch

該崩滑隱患點巖性為片麻花崗巖,主要受兩組結(jié)構(gòu)面控制,如圖6所示。第一組結(jié)構(gòu)面(J1)產(chǎn)狀30°∠35°,第二組結(jié)構(gòu)面(J2)產(chǎn)狀45°∠60°,兩組主控結(jié)構(gòu)面將巖體切割成楔形,第二組結(jié)構(gòu)面切割巖體脫離母巖,楔形體可能以第一組結(jié)構(gòu)面為潛在滑動面發(fā)生破壞。

圖6 楔形體主控節(jié)理裂隙Fig.6 Master joint fissure of wedge shape body

楔形體的坡面和結(jié)構(gòu)面走向、傾向均相同,且坡角大于結(jié)構(gòu)面的傾角,在赤平投影圖上表現(xiàn)為坡面投影圓弧包含在結(jié)構(gòu)面投影圓弧之內(nèi),如圖7所示。該危巖體總體穩(wěn)定性差,目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài),受地震和降雨等不利因素影響極易產(chǎn)生順結(jié)構(gòu)面的滑動,從而發(fā)生崩塌滑坡,并覆蓋和推動坡底古滑坡崩塌堰塞體共同形成堵河堰塞湖。

圖7 楔形體赤平投影Fig.7 Equatorial projection of wedge shape body

2 崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈數(shù)值模擬分析和計算

2.1 數(shù)值模擬模型

崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈是由多種災害組成的線狀災害,相對于單一災害而言,具有時間尺度長、危害范圍大和破壞程度高等顯著特點。同時,此災害鏈不同階段分別屬于不同災害的演變過程,存在著一環(huán)誘發(fā)一環(huán)的現(xiàn)象。因此,針對此災害鏈不同階段的演化特征,需要采用不同的物理動力學模型進行模擬分析[9-11]。

在深入研究崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈物理力學機理的基礎上[12],對此災害鏈進行細化分析,確定災害鏈不同階段演化的動力特征以及影響因子,分別構(gòu)建崩塌滑坡運動物理模型、潰壩及洪水演進物理模型,完成崩塌滑坡-堰塞湖潰決-洪水災害鏈-泥石流的物理模型搭建。各階段模型方程如下。

2.1.1 崩塌滑坡運動物理模型

在滑坡體三維運動方程的基礎上,利用深度平均理論對納維斯托克斯三維方程進行簡化,即假設滑坡體在運動過程中其垂直方向上的變量保持一致,從而將復雜的三維運動方程簡化為二維運動方程,同時進一步考慮滑坡體自身性質(zhì)變化對其動力過程的影響,模型方程如下

(1)

式中,t為時間;h為滑坡體厚度;u,v分別為滑坡體水平、垂直速度;μ為基底摩擦系數(shù);g為重力加速度;gx、gy、gz分別為沿實際地形下坡面、縱坡面和垂直坡面向下的重力加速度分量;ρ=(1-n)ρf+nρs為滑坡體密度;ρs為固相顆粒密度;ρf為液相密度;n為滑坡體孔隙度;(kx,ky)為側(cè)向土應力系數(shù),為土體內(nèi)摩擦角φint和基底摩擦角φbed的函數(shù)。

2.1.2 潰壩及洪水演進物理模型

漫頂潰決是堰塞壩主要的潰決方式之一,其潰決過程往往是翻壩水流在壩頂造成一處缺口,通過不斷侵蝕造成壩口擴大乃至壩體潰決,進而產(chǎn)生潰壩洪水。針對漫頂溢流造成的侵蝕現(xiàn)象,相應的計算公式如下

(2)

式中,E為侵蝕深度;α和β均為侵蝕經(jīng)驗系數(shù);U=0.5ρ(u2+v2)/[ρ(ρs/ρf-1)gd]為水流侵蝕參數(shù);Ul為基底物質(zhì)啟動臨界參數(shù)。

近年來,洪水的演進過程預測一直是國內(nèi)外研究的熱點,也是研究較為成熟的問題之一。運用淺水波方程模擬洪水演進過程也得到眾多學者的一致認可[13]。而洪水演進過程十分復雜,對其研究主要集中在兩個方面:洪水運動以及河床高程演化。河床高程發(fā)生變化進而影響洪水的流動特征[14]。因此,基于淺水波方程構(gòu)建洪水演進物理模型,則洪水演進方程可表達如下

(3)

式中,t為時間;h為水流高度;u和v分別為沿著x和y方向上的水流平均流速;g為重力加速度;c為單位水體體積內(nèi)的基底物質(zhì)濃度;ρ為水體密度,ρ=ρw(1-c)+ρsc;ρs為基底物質(zhì)密度;ρw為清水密度;ρb為基底沉積物密度,ρb=ρw(1-αs)+ρsαs;αs為基底沉積物孔隙度;z為基底高程;Sfx和Sfy分別為水流沿x和y方向上所受到的摩擦阻力;D和E分別為單位面積上基底物質(zhì)的沉積和被侵蝕速率。

2.2 數(shù)值計算方法

有限體積法,或稱為控制容積積分法,是20世紀以來逐漸建立的一種主要應用于求解流動問題和導熱問題的數(shù)值計算方法[15]。有限體積法相比于有限元法及有限差分法,其具有以下優(yōu)點:(1)有限體積法的基礎是積分形式的控制方程,此方程代表了相關變量在單元容積內(nèi)的守恒特點;(2)控制方程的各項都存在確定的物理意義,進而導致方程在被離散時,離散形式的各項均能夠賦予相關的物理解釋;(3)區(qū)域離散的節(jié)點網(wǎng)格與進行積分的控制容積分立,進而確保了特征變量的守恒性[16]。

因此,根據(jù)上述模型特點選用有限體積法對模型方程進行求解,首先將方程組轉(zhuǎn)化為向量形式,可表達如下

(4)

式中,U、F、G、S、T分別為模型方程的變量矩陣,通量矩陣(F,G)和源項矩陣(S,T)。為方便求解,運用算子分裂法將上述方程的向量形式轉(zhuǎn)化成兩個一維問題,可表示如下

(5)

上述方程為典型的兩個一維黎曼問題[17]?；诖?采用Roe黎曼解公式來求解,以x方向上的黎曼問題為例,將上述方程中的子方程轉(zhuǎn)化為以下形式

(6)

式中,J為通量F關于變量U的雅克比矩陣,J=?F/?U,可表達如下

(7)

(8)

由Roe公式求解方程界面通量的公式可表達如下

(9)

(10)

(11)

式中,M為通量限制器,采用Roe’ Superbee公式,可表達如下

M(x)=max(0,min(1,2x),min(2,x))

(12)

此外,采用McCormack公式提高計算時間精度,可表達如下

(13)

式中,上標pr和cr分別代表預測和校正步;n代表時間層;Δx為單元網(wǎng)格在x方向上的邊長;Δt為時間步長,其計算公式可表達如下

(14)

式中,cfl為柯朗數(shù),通常其值小于1。計算y方向上一維黎曼問題的步驟與上述步驟類似,將x方向和y方向上的一維黎曼問題分別求解后,下一時間步長的變量解可通過以下公式獲得

(15)

式中,Lx和Ly分別代表求解x方向和y方向上一維黎曼問題的計算程序。

2.3 計算參數(shù)取值

經(jīng)研究分析,本崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈模型計算采取的各項參數(shù)見表1。

表1 崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈計算參數(shù)Tab.1 Calculation parameter of the disaster chain of landslide-barrier lake-dam flood-debris flow

2.4 分析計算結(jié)果

2.4.1 滑坡運動階段

因危巖體距溝底高程落差約1 km,山體平均坡度約45°,危巖體沿結(jié)構(gòu)面崩塌后形成高位滑坡,如圖8所示。

圖8 模型計算地形及初始滑坡分布(單位:m)Fig.8 Model calculated terrain and initial landslide distribution(unit: m)

在滑坡運動階段,楔形體失穩(wěn)后發(fā)生迅速滑動變形,滑坡物質(zhì)順滑面下滑,根據(jù)滑坡運動過程中的形態(tài)變化分析,在滑坡體運動過程中其最大運動速度可達89 m/s,由于滑坡下滑速度非常高,部分滑坡物質(zhì)越過溝谷沖擊對岸,但在地形約束及溝底基底摩擦阻力作用下逐漸產(chǎn)生堆積形成堰塞壩。隨著后續(xù)坡體物質(zhì)的不斷涌入和疊加,滑坡體停止運動后的最大堆積厚度為69 m,堆積體順溝道長度約為1 000 m,堆積面積約為8.0×105m2,如圖9所示。

圖9 滑坡運動全過程分析云圖(單位:m)Fig.9 Whole process analysis cloud picture of landslide movement(unit: m)

2.4.2 堵河及堰塞湖形成階段

滑坡堆積區(qū)剛好位于溝道地形轉(zhuǎn)折部位,其地形條件不利于堵塞,且滑坡堆積后占據(jù)大量庫容,滑坡體堵塞溝谷形成堰塞壩,如圖10所示。其壩體基本與壩前溝道順陡坡連為一體,導致雖然堰塞壩范圍和厚度較大,但是堵塞后形成的堰塞湖水深、范圍和規(guī)模有限。

圖10 堰塞壩平面Fig.10 Plane of weir plug dam

根據(jù)堰塞壩的縱橫剖面(剖面Ⅰ和剖面Ⅱ),如圖11和圖12所示,對堰塞壩堵溝前后的地形進行對比分析,堰塞壩長度約1 000 m,平均寬度約430 m,堰塞壩最高點海拔約3 180 m,堰塞壩最大厚度約69 m,壩前溝道坡度較陡,基本與滑坡堰塞壩形成一體,形成的堰塞壩高度相對較低。隨著上游河道水流不斷在壩體前匯集,在壩體前端形成堰塞湖,最大水深為14.4 m,面積約為7.19×104m2,方量約為2.74×105m3。

圖11 堰塞壩縱剖面(Ⅰ-Ⅰ′)Fig.11 Longitudinal section of weir plug dam(Ⅰ-Ⅰ′)

圖12 堰塞壩橫剖面(Ⅱ-Ⅱ′)示意Fig.12 Longitudinal section of weir plug dam(Ⅱ-Ⅱ′)

2.4.3 潰壩及潰決洪水階段

當堰塞湖水位高程超過堰塞壩頂端高度時,發(fā)生漫頂溢流,在漫頂水流夾帶作用下,壩體頂部形成溢流槽,并隨著潰口的不斷擴大,過流量增加的同時也加劇了侵蝕,堰塞壩總侵蝕量4.5×106m3,最終導致壩體潰決,形成潰壩洪水,如圖13所示。模擬分析結(jié)果顯示在潰決洪水過程中,溝口大橋處最大水深為4.43 m(不含原始水位),最大流速為7.54 m/s,峰值流量為807 m3/s。

圖13 潰決洪水演進過程模擬成果(單位:m)Fig.13 Simulation results of outburst flood evolution(unit: m)

2.4.4 潰決洪水-泥石流災害鏈

該溝谷流域下游至溝口段發(fā)育多處淺層土質(zhì)滑坡、崩塌等地質(zhì)災害和不良地質(zhì)現(xiàn)象,堰塞湖潰決洪水對沿程的揭底沖刷和沖刷岸坡,導致溝道沿途大量松散堆積物質(zhì)加入,形成泥石流,如圖14所示。經(jīng)計算,崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水轉(zhuǎn)化成泥石流在溝口大橋處斷面的最大水深為7.1 m,最大流速為8.0 m/s,峰值流量為1 685.51 m3/s,最大沖刷深度為16.58 m。

圖14 災害鏈空間分布Fig.14 Spatial distribution of disaster chain

3 災害鏈對橋梁工程影響及防治措施

3.1 災害鏈對橋梁工程影響

崩塌滑坡造成河流堵塞,形成堰塞湖,堰塞湖潰決放大了山區(qū)河流洪水的峰值流量,從而加劇河流沿程沖刷程度,且潰決洪水對沿程的揭底沖刷和沖刷岸坡導致溝道沿途大量松散堆積物質(zhì)加入,形成泥石流。洪水及泥石流易造成橋梁工程毀壞,甚至交通中斷,造成巨大經(jīng)濟損失[19]。如在施工階段發(fā)生災害,對施工人員及設備也易造成重大損害[20]。

3.2 防治對策

(1)為避免潰決洪水和泥石流對橋梁的影響,采用大跨橋梁一跨跨越溝谷,大橋兩側(cè)橋臺伸入隧道,在溝道內(nèi)不設置橋墩,且橋梁凈空滿足洪水位加安全高度15 m的要求。

(2)為防止?jié)Q洪水及泥石流對溝床及兩側(cè)溝岸的掏刷破壞,進而影響兩側(cè)坡體穩(wěn)定性,對橋位上游200 m、下游100 m 范圍內(nèi)溝道進行疏通,增大溝道過流面積,疏通后泥石流影響高程以下岸坡及溝道底鋪設格賓石籠防護,石籠厚1 m。

(3)對橋臺上下游的岸坡進行加固[21]。右岸橋臺附近設置一排防沖刷預加固樁,采用C40鋼筋混凝土鉆孔灌注樁,樁徑1.5 m,樁長10 m,樁間距3.0 m,樁頂設高1 m、寬2 m冠梁;鉆孔灌注樁上部至橋梁橋臺范圍內(nèi)采用拱形骨架+空心磚+栽植灌木防護;左側(cè)橋臺附近設錨索框架梁進行防護,框架梁采用C40鋼筋混凝土現(xiàn)場澆筑,截面尺寸為0.4 m×0.4 m,間距為3.0 m×3.0 m;錨索采用4根φ15.2 mm高強度、低松弛鋼絞線制作,鋼絞線強度等級為1 860 MPa,單根錨索長度15 m,其中錨固段長10 m,自由段長5 m,錨索與水平面下夾角為20°;泥石流影響高度范圍以下的框架梁采用鋼筋混凝土與框架梁現(xiàn)澆一體成形。

(4)在工程建設過程中,對施工組織進行詳細設計,做好施工場地布設以及施工設備、材料、棄渣堆放等管理工作,施工期間嚴禁在溝道內(nèi)布置工程附屬設施,嚴禁隨意傾倒棄渣、垃圾,以確保施工人員和機械設備的安全。

(5)設置地質(zhì)災害監(jiān)測和預警系統(tǒng),對溝道內(nèi)的降雨量、洪水位等關鍵特征和主要崩滑物源變形活動、溝道堵塞、岸坡坍塌等進行監(jiān)測和預警,一旦發(fā)生崩塌滑坡,形成堰塞湖,盡快采取挖掘、爆破、攔截等方式進行引流和疏排,逐步降低水位,以免造成大的洪災,從而保障鐵路工程的建設和運營安全[22]。

4 結(jié)論

針對該溝谷鏈生性和災害鏈潛在風險,對其左岸堆積體上方存在的潛在崩滑堵溝隱患點開展崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈全過程模擬及風險分析,根據(jù)分析計算結(jié)果采取相應的防治措施。

(1)該溝谷歷史上曾經(jīng)發(fā)生過冰川和滑坡堵塞溝道,形成冰川和滑坡阻塞型堰塞湖,目前堰塞體總體穩(wěn)定,但在河流沖刷作用下,可能發(fā)生局部溜坍。

(2)研究的崩塌滑坡隱患點距溝底高程落差約1 km,危巖體縱長約700 m,平均寬約300 m,面積0.3 km2,平均坡度約45°,坡向30°,危巖體體積約8×106m3,平均厚度約26 m。該隱患點巖性為片麻花崗巖,主要受兩組結(jié)構(gòu)面控制,總體穩(wěn)定性差,受地震和降雨等不利因素影響極易產(chǎn)生順結(jié)構(gòu)面的滑動,從而發(fā)生崩塌滑坡,并覆蓋和推動坡底古滑坡崩塌堰塞體,共同形成堵河堰塞湖。根據(jù)數(shù)值模擬分析,崩塌滑坡堵河可形成最大水深14.4 m、方量約為2.74×105m3的堰塞湖。

(3)當堰塞湖水位高程超過堰塞壩頂端高度時,發(fā)生漫頂溢流,在漫頂水流夾帶作用下,壩體頂部形成溢流槽,并隨著潰口的不斷擴大,過流量增加的同時也加劇了侵蝕,堰塞壩總侵蝕量4.5×106m3,最終導致壩體潰決,形成潰壩洪水,溝口大橋處最大洪水水深為4.43 m(不含原始水位),最大流速為7.54 m/s,峰值流量為807 m3/s。

(4)考慮在潰決洪水強烈揭底沖刷和侵蝕的條件下,沿溝道的松散堆積物受山洪裹挾,松散物質(zhì)加入使得洪水轉(zhuǎn)化成為泥石流,形成潰決型洪水泥石流災害鏈。洪水轉(zhuǎn)化成泥石流在溝口大橋處的最大水深為7.1 m,最大流速為8 m/s,峰值流量為1 685.51 m3/s,最大沖刷深度為16.58 m。

(5)為減少崩塌滑坡-堰塞湖-潰決洪水-泥石流災害鏈對溝口橋梁工程的影響,以大跨橋梁形式一跨通過該溝谷,兩端橋臺深入隧道,不在河道內(nèi)設置橋墩,并采取河道疏通、岸坡防護和監(jiān)測預警等防治措施。