硬梁包水电站泥石流对沟口建筑物的影响评价

李廷友

（中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，成都 610072）

硬梁包水电站左岸磨子沟是硬梁包水电站施工的重要作业区，该沟沟口拟布置有左岸磨子沟堆渣场、砂石加工系统、混凝土系统等临时建筑物以及沟口拟建加郡移民安置场地。施工期左岸磨子沟若发生超标暴雨产生的洪流或泥石流可能对沟内堆渣场的掏蚀而形成更大规模的弃渣型泥石流，将直接威胁下游沟口建筑物的安全，因此沟口拟建场地应避开相应规模泥石流影响区或进行有效的防护，对该泥石流沟进行治理，确保工程安全。

图1 左岸磨子沟流域水系图

1 磨子沟泥石流基本特征

1.1 流域自然条件

磨子沟位于硬梁包水电站下闸址下游6.3km，大渡河左岸（图1）。该沟发源于约2 300.00m 高程，长6.46km，总体流向70°～90°，流域汇水面积10.15km2，纵坡降170.28‰（图2），在高程约1 200.00m 汇入大渡河。

磨子沟上游段沟谷狭窄，两岸陡峭，呈V字型，沟床宽6～10m，最窄不足5m，沟谷深切，沟床纵坡降较大，一般大于20%。谷底大多基岩裸露，沟床松散堆积物质较少，局部坡脚堆积有少量崩坡积物质。下游段约2km 沟谷较为宽缓，呈U 字型，沟床宽20～30m，部分段最宽可达100m，纵坡降较小，堆积有厚度较大的含孤块砂卵（碎）砾石。

沟内出露的地层主要是前震旦系的花岗岩、闪长岩；第四系堆积物分布于沟谷中，主要有崩坡积堆积、坡残积堆积、泥石流堆积和冲洪积堆积。

磨子沟流域内植被发育，植被覆盖率在沟谷底部低高程陡峻谷坡大于50%，上部谷坡大于70%。

磨子沟枯水季节流量1～1.5m3/s，下游小电站发电引水后沟内流量小于0.5m3/s。

1.2 泥石流特征

1.2.1 沟谷特征

磨子沟各段都有提供少量物源的基本条件，近沟口约2km 段为堆积区，地势相对平坦开阔。

磨子沟距沟口约2km 以上沟段为主要汇水物源区及流通区，沟谷普遍狭窄，两岸地形较为陡峭，谷坡山体可见零星崩滑垮塌，沟谷深切，沟床纵坡降较大，谷底大多基岩裸露，沟床内松散堆积物质较少，仅在谷坡山体垮塌段沟床可见较厚堆积。近沟口约2km 段主要为堆积区，该段沟长约2km，总体呈逐渐变宽的带状，沟床内大量堆积含孤块砂卵（碎）砾石；前缘约1.5km 位于老洪积扇中，地势较为平坦，沟床较为宽阔。

1.2.2 汇水物源区特征

距沟口约2km 以上沟段为全沟的主要汇水物源区，长约4.5km，平均纵坡坡降约200‰。中上游沟谷“V”形为主，谷宽3～7m，谷坡中上部植被茂盛，岸坡总体上稳定性较好；沟底及两侧坡脚分布大量崩坡积和坡洪积物。

汇水物源区崩坡积物沿沟分布较为分散，为含块碎石土，一般粒径6～20cm，局部块石直径超过2m，堆积体一般厚8～15m。沟床泥石流堆积物粒径一般在5～20cm，局部见2m 以上的漂石。经现场调查，该沟物质总量约3 987.1万m3，能为泥石流提供物源的不稳定松散固体物质总量约110.67万m3。

1.2.3 堆积区特征

近沟口约2km 段为堆积区，同时也提供少量固体物质来源。该段长约2km，呈逐渐变宽的带状。前缘约1.5km 位于老洪积扇中，地势较平坦，沟床较宽阔，沟床纵坡坡降10%～12%，普遍宽60～120m。沟床沿大渡河前缘最宽达1 000m，最窄约60m。其堆积为含孤块砂卵(碎)砾石，厚70～80m，最厚95.2m。

磨子沟沟口堆积具有泥洪流与石流混合堆积的特征，为沟床浅表含孤块砂卵（碎）砾石表层，覆盖有一层厚度不大的砂卵砾石，表层砂卵砾石一般厚0.3～0.5m，局部厚达0.8～1.0m，磨圆度较好。浅表含孤块砂卵（碎）砾石中孤块碎石较常见，不规则分布，多呈次棱～次圆状。沟床两侧漫滩上则含卵砾孤块石遍布，粒径30～60cm为主，少量达80～100cm，偶见直径2m 左右的孤石。前缘沟床位于老洪积扇中，老洪积扇扇前大颗粒块碎石及含孤块卵砾石堆积物质丰富，具有多层结构。这种堆积特征显示在相当长的历史中该沟曾频繁暴发洪流及泥石流。沟床两侧为耕地和住户，居民建筑物均在老的洪积扇堆积体上。1974年一次较大泥石流冲毁少量耕地，损坏少量房屋。

现场测试，沟口堆积物颗粒总体上以砂卵砾石堆积为主，间夹部分块碎石，粒径大于200mm 的卵石及块石所占比重约10%左右，粒径大于60mm 的砾石、碎石所占比重达38%以上，而粒径小于2mm 的砂砾所占比重略大于20%。

图2 左岸磨子沟纵坡坡降变化图

1.3 泥石流形成条件

1.3.1 地形

流域内地势陡峻，相对高差达1 200m，沟谷切割较深多呈 “V”型谷，谷坡坡度整体较陡，坡体的松散固体物质易于向沟道内汇聚，同时在该地形条件下坡面水流容易迅速下泄汇集于沟道，为启动泥砂提供了良好的动力条件，加之沟谷普遍较为狭窄，纵坡坡降较大，坡面径流时间短、汇流快、沟道水流集中迅速，为泥石流的触发提供有利条件。

1.3.2 松散固体物质

磨子沟流域出露地层主要为元古代晋宁-澄江期花岗、闪长岩，虽然新鲜岩体坚硬完整，但区域构造背景复杂，区域上位于川滇南北向构造带北段与北东向龙门山断褶带、北西向鲜水河断褶带交接复合部位，在大地构造部位上处于扬子准地台之二级构造单元康滇地轴北段，其西北面与松潘甘孜地槽褶皱系为邻，东面及东北面分别与四川台拗和龙门山台缘断褶带相连，其中得妥断裂西支穿沟而过，且流域内小断层、韧脆性及脆性破裂带、次级挤压带及节理裂隙较发育，局部岩体均一性和完整性较差。加之沟谷切割较深，谷坡陡峻，坡表岩体普遍卸荷强烈，使得这种构造条件下流域内坡体浅表花岗岩、闪长岩易形成大量潜在不稳定块体。这些潜在不稳定块体在外力作用下（如地震或暴雨）易失稳滚（滑）入沟，为泥石流的爆发提供物源。沟岸堆积物、崩塌体、冲洪积物及坡面侵蚀的泥沙、碎石丰富，总量约3 987.1万m3，能为泥石流提供物源的不稳定松散固体物质量约110.67万m3。

1.3.3 水源

研究区域泥石流的动力条件是降雨，特别是大雨、暴雨。研究区域地处川西高原气候区，地形复杂，又受多种气候系统的影响，形成有独特的山区性气候，其降水丰沛，多年平均年降水量642.9mm，且降水集中，5～10月降水量占年降水量的75%～80%，夏季局部暴雨及特大暴雨时有发生，最大日降水量达100mm以上，且多为历时短，强度大的局地性大暴雨，这种降水条件利于区内泥石流的暴发，区内1974年发生的较大规模泥石流即为特大暴雨所引发。

表1 左岸磨子沟泥石流总量和泥石流固体物质量

1.4 历史泥石流调查

据当地居民介绍，1974年6月28日早上6 点，该沟暴发了已知最大规模泥石流。泥石流在持续约5小时强降雨（暴雨～特大暴雨）后发生，持续约20分钟，近沟口洪积扇沟床及漫滩上堆积大量石块与木柴，该次泥石流未造成人员伤亡，但近沟床局部耕地被毁，一间民房损坏，泥石流后使左岸磨子沟沟口基本形成现今的形态。

2 磨子沟泥石流总量与固体物质量

磨子沟泥石流总量与固体物质量计算成果见表1。计算结果表明，30年、50年一遇的洪水激发泥石流能力较大，能携带物源区的大量固体物质而形成中等规模泥石流；100年、200年和500年一遇的洪水则易形成大规模的泥石流。

3 泥石流危险性评价

通过泥石流沟易发程度评价，磨子沟泥石流为轻度易发，危险性指数评价为危险性中等偏小，单沟危险度评价为中等偏小。综合以上三种评价结果，可以认为：磨子沟为中低频泥石流沟，轻度易发，潜在危险度中等偏小。

4 泥石流发展趋势分析

磨子沟流域的降雨量、降雨类型、雨强和暴雨频率基本不变，因此诱发泥石流的外动力条件没有改变，泥石流暴发的基本规律不会发生改变。根据访问和调查，左岸磨子沟仅在1974年暴发了较大规模的泥石流，持续时间超过20分钟，为中型泥石流。

以前，人们虽然认识到人类活动对泥石流的发生有一定的影响，但并没有引起足够的重视，据近些年泥石流发生发展的情况表明：人类活动对自然地质环境施加的影响越来越明显，甚至成为一些地区泥石流发生的决定性因素。磨子沟流域内的人类活动，主要是修建一些小型电站所造成的对物源区植被的破坏，如砍伐树木、工程弃渣沿沟随意堆砌，导致生态环境恶化，水土流失加剧等。综上所述，在较丰富的松散物源和地形基础上，泥石流再次暴发仍然有条件。

目前，磨子沟泥石流评价结果显示该沟为中低频泥石流沟，轻度易发，潜在危险度中等偏小。在今后水电站的施工期间（尤其是施工堆渣期间），应注意重视监测和预警工作。

5 泥石流对工程区的影响评价

磨子沟泥石流对工程区的危害主要包括七个方面。当磨子沟发生较大规模的泥石流时，因现有沟道断面有限，泥石流必然会漫出冲沟，在堆积区堆积。根据不同频率下的泥石流堆积范围初步预测，施工期若暴发泥石流对各拟建场地及建筑系统的危害评价如下：

1）对引水隧洞4#支洞施工的影响：磨子沟是硬梁包水电站引水隧洞施工的重要作业区，沟内拟布置的4#施工支洞口高出当地沟床约20m，因此在施工期洪水防护设计标准为30年一遇的条件下，若暴发相应规模泥石流对4#施工支硐影响不大。

2）对拟建5#混凝土系统的影响：拟建5#混凝土系统位于磨子沟左岸，高出当地沟床约15m，施工期洪水防护设计标准为30年一遇的条件下，若暴发相应规模泥石流对5#混凝土系统影响不大。建议其尽量避开暴发较大规模泥石流在近沟口的影响区，尤其是要重视施工期若发生局地超强暴雨产生的洪流对该临时施工作业场地的不利影响。

3）对拟建刘河坝堆渣场、2#砂石加工系统、4#混凝土系统、2#钢筋加工厂以及现有的S211 省道的影响：拟布置的刘河坝堆渣场、2#砂石加工系统、4#混凝土系统、2#钢筋加工厂及现有的S211 省道位于左岸磨子沟沟口老堆积扇前缘（沿大渡河河边），施工期洪水防护设计标准为30年一遇的条件下，若暴发相应规模泥石流对2#砂石加工系统、4#混凝土系统、2#钢筋加工厂的影响不大。对拟建刘河坝堆渣场、以及现有的S211 省道有直接影响。施工期若暴发较大规模泥石流，对刘河坝堆渣场和现有S211 省道产生较大威胁，因此该堆渣场尽量避开暴发较大规模泥石流在近沟口的影响区，建议对现有S211 省道设置过流涵洞，2#砂石加工系统、4#混凝土系统尽量靠刘河坝堆渣场下游侧布置。

4）对拟建临时存渣场的影响：拟建临时存渣场均在不同频率下泥石流影响范围之内，易在暴发较大规模泥石流或洪流时出现堵塞或冲毁，尤其是要重视施工期若发生局地超强暴雨产生的洪流或泥石流对该存渣场的掏蚀而形成更大规模的弃渣型泥石流将对其下游S211 省道、刘河坝堆渣场等设施危害大，因此该存渣场应避开相应规模泥石流影响区，同时对该渣场进行有效防护。

5）对沟口右侧拟建加郡移民安置场地的影响：天然状态下(磨子沟近沟口段采用裁弯取直的防护)，拟建的沟口右侧加郡移民安置场地在100年及以下一遇的泥石流影响范围外，100年以上一遇的泥石流对沟口拟建加郡移民安置场地临沟侧影响较大，因此该拟建场地应避开相应规模泥石流影响区或进行有效的防护，建议对该泥石流沟进行治理。

6）对拟建施工期2#公路及1#跨沟桥、2-1#公路的影响：施工期临时2#公路及1#跨沟桥、2-1#公路在施工期洪水防护设计标准为30年一遇的条件下，若暴发相应规模泥石流对其影响不大，易在暴发较大规模泥石流或洪流时出现堵塞或冲毁。

7）对拟建炸药库的影响：拟建硬梁包炸药库位于磨子沟沟口约3km 的左岸台地上，高出当地沟床约15m，在施工期洪水防护设计标准为30年一遇的条件下，若暴发相应规模泥石流对炸药库影响不大。

6 结束语

通过对硬梁包水电站左岸磨子沟泥石流的基本特征、泥石流危险性、泥石流发展趋势及泥石流对工程区的影响分析，为解决该泥石流沟治理设计提供了依据。水电建设大多是在高山峡谷地区，施工临时建筑场地十分有限，难免要利用泥石流沟布置施工临时建筑物或永久建筑，但应研究泥石流对工程的影响并作出合理的评价，这对于工程建设具有十分重要的意义。

[1]四川省大渡河硬梁包水电站预可行性研究报告[R].2010

[2]四川省甘孜州大渡河硬梁包水电站炸药库建设用地地质灾害危险性评估报告[R].2010

[3]四川省大渡河硬梁包水电站工程建设用地地质灾害危险性评估报告[R].2011

[4]四川省大渡河硬梁包水电站左岸磨子沟泥石流调查研究复核报告[R].2011

[5]四川省大渡河硬梁包水电站左岸磨子沟泥石流防护专题设计报告[R].2011