大渡河叫吉沟泥石流发育特征及危险性分析

韩丽芳,罗 兵

(1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;2.中机工程勘察设计研究院,四川成都610066)

大渡河叫吉沟泥石流发育特征及危险性分析

韩丽芳1,罗 兵2

(1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川成都610059;2.中机工程勘察设计研究院,四川成都610066)

叫吉沟位于四川省境内,为大渡河左岸的一级支流。历史泥石流活动明显,沟口公路和村庄都曾遭受其破坏。采用单沟泥石流危险性评价方法,结合遥感图像解译及现场调查,对泥石流的形成条件、类型、危险性进行了分析。根据该沟泥石流发生的特点,对泥石流的工程效应进行了分析,发现该沟是低频的中等易发泥石流,对大渡河和上下水库的影响不大。

泥石流;危险性分析;叫吉沟;四川康定

0 引 言

叫吉沟位于四川省康定县姑咱镇境内,大渡河左岸,沟口距大渡河冷竹关水电站厂房约13.1km。流域地处高山深切割区,两岸山体植被茂密,叫吉沟源于海拔约3 090m处,在海拔约1 415m处汇入大渡河,主沟长约11.2km,纵坡降214.7‰,汇水面积10.44km2。近几十年来,泥石流灾害严重,因此,研究叫吉沟泥石流发育特征及危险性分析具有十分重要的意义。

1 叫吉沟泥石流发育特征

1.1 地形特征

叫吉沟泥石流位于下坝址左岸坝前约500m处,该沟流域面积19.4km2,其中汇水面积10.44km2,主沟长约11.2km,纵坡坡降为214.7‰(图1)。具备典型的泥石流沟地形地貌特征,主沟范围内,沟谷较狭窄,呈“V”字型,沟谷两岸山体坡度较陡,植被覆盖中等。除堆积区和流通区下段外,主沟均以花岗岩岩质沟床为主,沟内发育2条支沟。

图1 叫吉沟(主沟)坡降变化

图2 叫吉沟第四系松散固体物质分布图

1.2 形成区特征

1.2.1 汇水区特征 从地形特征上看,叫吉沟内泥石流物源形成区呈典型的高山环抱山间盆地,呈“撮箕型”或漏斗状,山坡坡度多在50°～70°,构成良好的地表汇水条件,其汇水面积为10.44km2,具备沟谷型泥石流形成所需的地形条件。

1.2.2 物源区特征 叫吉沟主沟主要分布元古代第三期的闪长岩、少量石英闪长岩及第四系(Q4)堆积物,主要包括崩坡积物、泥石流堆积物及少量残坡积物(图2)。物源区整体处于稳定状态;泥石流的固体物质主要来自沟谷两侧堆积体在水流冲刷下的前缘垮塌和坡面侵蚀的不稳定物源区,沟源位置水量较小,冲刷能力有限,而且物源区松散固体物质较丰富,多堆积密实,并且植被较好,处于稳定状态。不稳定物源主要分布在野坝沟沟床及其两侧,总量为561.98×104m3(表1)。由于堆积体大多位于沟床边,粒径较小的碎石在沟水冲刷作用下会产生逐步垮塌后退现象,粒径较大的会在雨季由洪水冲垮携带下来。

流通区沟谷呈“V”型,沟底可见堆积物,坡体长期未动,沟道弯度小,顺直通畅为泥石流流通提供了良好的路线。由于流通区沟道宽度较小,在泥石流爆发时,会加大物质的流速度及巨石被搬运的可能性,从而引起巨石堵塞沟道的情况,当其溃决时,蓄积的能量使泥石流搬运更大粒径的碎块石。沟口主要是历史泥石流堆积物扇体。

1.3 流通区特征

流通区总体以“V”形沟谷为主,谷宽18m～30m。叫吉主沟流通区长7.13km,流通段沟床总体坡降196‰,沟岸坡度除局部地段(叫吉村附近)较缓外,一般均在45°～75°。沟道除在距沟口4.3km (海拔2 290m)及距沟口5.1km(海拔2 455m)2处存在明显大拐弯外,总体呈NNW向展布,较为顺直且粗糙,跌水也不多,规模大者主要分布于流通区中、上段。沟道较为通畅,沟谷底部发育块卵石,可见少量漂砾。因此,叫吉沟既有对泥石流流动有利的一面(沟床总体坡降大),也有对其不利的一面(存在2处大拐弯)。此外,流通区谷坡中、上部分布着崩坡积物,故地两侧一般分布着崩坡积物和泥石流堆积物,沟谷1 755m以下的崩坡积物和泥石流堆积物植被不甚发育,本身坡度较大,块石间一般有细粒物质,时常受落石的冲击,暴雨时受激流的淘蚀作用,因而处于欠稳定或不稳定状态,它们会成为主沟泥石流的重要物源之一。

表1 汇水-物源区松散固体物总量统计表

1.4 堆积区特征

堆积区主要为叫吉沟沟口庙子处至大渡河边这一段区域,总体呈扇状,长约0.5km,堆积扇前缘宽近700m,堆积物厚度4m～8m,个别地段堆积物厚度可达十几米。颗粒总体特征以碎、块石为主,可达80%～90%。物质成分以花岗岩、石英闪长岩为主。颗粒粒径变化较大,最大粒径约2m～3m,未见粘稠浆体的堆积特征,表明该沟属典型的稀性泥石流。从堆积物平面分布特征看,整个堆积扇在粒度分布上总体相近,但块石具有一定的架空结构,基本无粘粒,粉粒组份含量也很少。从剖面上看,叫吉沟泥石流具有多期单侧向叠置的特点,叠置边界均倾向下游侧。同时,从历次泥石流堆积的叠置关系来看,均呈现出叠式,这表明该泥石流演变逐渐呈衰退趋势。

1.5 水源

根据调查,该沟历史上暴发的泥石流均是在暴雨或长时间降雨后形成的。从沟道内现有松散碎屑物质条件和植被状况分析,一般暴雨仅能形成山洪或小支沟泥石流,只有在大暴雨或特大暴雨条件下,才能在大支沟或主沟形成泥石流。据泸定气象站资料,叫吉沟河流域附近日最大降水量为72.3mm。叫吉沟流域降雨多以地表径流的形式流入沟中,在沟源由冰川形成的海子及积雪提供水源,水量丰富,因此,叫吉沟一年四季水流不断,且雨季沟内水量很大。由此可见,该沟和该区域激发泥石流形成的暴雨条件是充分的。

2 叫吉沟泥石流危险性分析

2.1 泥石流的类型

①叫吉沟的形成区包括清水汇流区和物源区、流通区、堆积区分区明显,且流通区沟道顺直,呈“V”型谷,是典型的沟谷型泥石流沟。

②松散物质、坡降较大、沟谷狭窄、20世纪频繁采矿活动是20世纪泥石流频繁发生的原因,由于只有在大暴雨和特大暴雨条件下,才能在大支沟及主沟形成泥石流可以判断叫吉沟属于降雨型泥石流沟。

③泥石流发生时,直接性特征明显,据上述沉积物特征及流态特征可以判断叫吉沟属于稀性泥石流沟。

2.2 泥石流的危险性分析

泥石流危险性评价是目前国内外灾害科学研究的热点之一,也是灾害预测预报和防灾减灾的重要内容,其研究方法较多,本次研究采用易发程度和泥石流危险度2种方法判断。

①泥石流形成的基本条件是有利的地形、丰富的松散固体物质和充足的水源。地质现象各要素及其组合在泥石流形成过程中起着提供位势能量、固体物质和发生场所三大主要作用。水不仅是泥石流的物质组成部分,而且是泥石流的诱发因素。因此,围绕地形、松散堆积物质、水源3个主要方面,选择有代表性的15个因素进行数量化处理,并依据《泥石流防治工程设计规范》中的泥石流易发程度数量化评分表,来界定泥石流沟和对泥石流沟易发程度进行评价(表2)。

②泥石流危险度的评价方法很多,本次研究采用成都山地所刘希林于1996年提出的单沟泥石流危险度评价方法。改进单沟泥石流危险度评价方法采用7个评价因子,除主要内在因子泥石流规模m和发生频率f外,其他次要环境因子分别是流域面积s1、主沟长度s2、流域相对高差s3、流域切割密度s6和不稳定沟床比例s9(表3)。这5个次要因子可从流域地形图上比较准确地获取。次要因子是采用双系列关联度分析方法筛选的,所以其判定结果应该可靠。

表2 叫吉沟泥石流易发程度评判表

单沟泥石流危险度计算公式为:

式(1)中,M、F、S1、S2、S3、S6、S9分别为m、f、s1、s2、s3、s6、s9的转化值。按照单沟泥石流危险度评价因子的转换函数(表3),计算可得出相应的转换值(表4)。

根据上述计算公式,叫吉沟泥石流的危险度为H为0.462,按照分级标准:极低危险(0

叫吉沟泥石流易发程度评价结果为中等易发,危险度评价为危险性中等偏大的泥石流沟。综合以上评价结果,可以认为:叫吉沟是一条典型的低频泥石流沟,中等易发,危险性中等。

3 泥石流防治

3.1 防治原则

根据叫吉沟泥石流特征、危害、防治工作现状及减灾要求,确定防灾工程规划原则为:以防为主,防治结合,全面规划,综合治理;防灾减灾与当地经济相结合;防治措施与社会措施和行政管理措施相结合;治理工程与布局规划相结合。通过防灾工程,减轻和控制泥石流的危害。参照有关规范与规定,综合考虑该沟泥石流的特征、危害状况、危害对象的重要性以及目前治理泥石流的经济能力,确定防灾土木工程设计标准为20年一遇的设计标准,50年一遇的校核标准。

表3 危险度评价因子和转换函数

表4 危险度评价因子转换值

3.2 泥石流防治措施

泥石流防治应从两个方面着手:①保护生态环境。叫吉沟目前流域生态环境总体良好,要采用人工措施恢复局部被破坏的植被,以种植灌木为主,同时注意今后工程建设中的水土保持工作。②管理措施。今后每年雨季前应做好防汛的准备工作,在有条件情况下,地方政府应做好泥石流灾害预报警报工作,加强防灾减灾宣传,作好防灾预案,采取相应预防措施,提高当地村民对灾害的认识;今后严禁当地村民生活、建筑垃圾堆放在沟道内堵塞沟道,一旦堆放,要及时清除。泥石流治理工程措施完工后,每年雨季前,要定期检查维修,排导槽尾部势必会发生泥砂的淤积并逐渐往上游扩展。如果发生淤积堵塞,应及时采取人工措施进行清淤。

4 结 语

叫吉沟是一个中等规模的泥石流沟,一条典型的低频泥石流沟,中等易发,危险中等。随着沟内植被的改善及采矿活动的减少,泥石流发生总体呈减弱趋势,但由于沟内物源丰富,启动水源充足,仍有发生泥石流的可能性,其危害最为直接的是叫吉沟沟口村民的生命安全及其财产,对大渡河的输砂量不大,对上下游大型水电工程影响小。

[1] 四川省水利电力厅.四川省中小流域暴雨洪水计算手册[S].1986.

[2] 泥石流灾害防治工程勘查规范[S].2006.

[3] 刘希林,唐川.泥石流危险性评价[M].北京:科学出版社,1995.

[4] 周必凡,李德基,罗德富,等.泥石流防治指南[M].北京:科学出版社,1991.

[5] 吴积善,田联全,康志成,等.泥石流及其综合治理[M].北京:科学出版社,1993.

[6] 游勇,欧国强,吕娟,等.四川九寨沟县关庙沟泥石流及其防治对策[J].防灾减灾工程学报,2003,23(4): 50-55.

Development properties and fatalness analysis ofmud-rock fall in Jiaojigou along Daduhe River

HAN L i-fang1,LUO Bing2
(1.State KeyLaboratory of GeologicalDisaster Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China;2.Zhongji Geotechnical Engineering Investigation Design Institute,Chengdu 610066,China)

Located within the province of Sichuan,Jiaojigou is a first class branch along the left bank of Daduhe River,historical mud-rock fall activitywas obvious and the roads and villageswere broken by the mud-rock fall.Solo channelmud-rock fall fatalness evaluation was adopted in combination with remote sensing interpretation and field investigation;the authors conducted the analysis on the formation conditions,types and fatalnessof themud-rock fall.Based on the occurrence characteristicsof themud-rock fall in Jiaojigou,the authors analyzed the effect of the mud-rock fall engineering.It was concluded that Jiaojigou was restricted to low frequency and medium liable mud-rock fall,ofmild influence to the reservoirs both upper and lower reaches of the Daduhe River.

Mud-rock fall;Fatalness analysis;Jiaojigou;Kangding,Sichuan

book=3,ebook=218

P642.23

A

1674-3636(2010)03-0314-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.03.314

2010-01-12;编辑:侯鹏飞

韩丽芳(1978—),女,硕士,主要从事地质工程研究.