平武县水观乡大沟泥石流特征与治理方案

夏华宗

(河北省地矿局国土资源勘查中心，河北石家庄 050081)

1 概述

大沟泥石流位于四川省平武县水观乡平溪村。沟域汇水面积约0．8 km2，沟长约1．7 km，平均纵坡降200‰。“5．12”地震前为低频泥石流沟，地震时沟道两岸斜坡遭到严重破坏，形成多处滑坡与崩塌，沟道内松散堆积物大量增加，总固体物源约19．93万m3，其中可移动物源约4．65万m3，泥石流发生频率急剧增大，并于2009年7月14日爆发泥石流。泥石流直接威胁沟口房屋、公路以及居民的生命财产。

2 泥石流形成条件分析

2．1 地质环境条件

大沟流域出露地层主要为寒武系邱家河组和第四系松散堆积物。寒武系邱家河组地层岩性以板岩、结晶灰岩为主，节理裂隙较发育，表层风化严重。第四系松散堆积物为崩坡积、残坡积和冲洪积物，以粉质粘土夹碎石为主。

大沟流域处于龙门山构造带南坝逆断层的上盘，构造裂隙发育，岩土体破碎。该区地震动峰值加速度为0．20g，地震动反应频谱周期0．40 s，抗震设防地震基本烈度为8度。

该区域地下水类型主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水，主要接受大气补给，向沟谷排泄，有季节性泉水出露。

2．2 地形地貌及沟道条件

大沟泥石流地处四川省北部中山区，地势东北高西南低，最高点海拔1 537 m，沟口海拔1 190 m，相对高度367 m，汇水面积约0．8 km2。大沟沟道狭长，沟长约1．7 km，平均纵坡降200‰，两岸边坡坡度36°～60°。具备了集水和集物的有利地形。

2．3 物源条件

大沟内松散固体物源丰富，且分布较为集中，主要类型为崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源等三类。大沟发育4处崩塌和3处滑坡，均为地震后新增物源，主要分布于大沟两岸边坡，崩滑堆积物总量约16．43万m3，其中可移动物源约3．85万m3。沟道堆积物源主要为原沟内松散冲洪积物和2009年的泥石流堆积物，主要分布于流通堆积区，物源总量约2．50万m3，其中可移动物源约0．50万m3。“5．12”地震后，斜坡结构为松散，水土流失严重，形成两处坡面侵蚀物源区，固体物源总量约1．00万m3，其中可移动物源约0．30万m3。总固体物源约19．93万m3，其中可移动物源约4．65万m3。

物源往往要分多次参与泥石流活动。沟床堆积物参与泥石流活动的方式主要为揭底冲刷，在泥石流运动过程中，随着沟道纵比降和宽度的变化，有的地段发生水沙分离，必然有部分固体物质沿沟道发生堆积，而不会冲出泥石流沟;在暴雨发生时，地表径流将坡面侵蚀物源冲入主沟道，并携卷或冲刷沟床堆积物，同时形成的泥石流又对两侧残坡积物进行冲刷和侵蚀，从而形成泥石流。

2．4 水源条件

该泥石流所在流域，多年平均降水量为807．6 mm，年最大降雨量为1 155．4 mm，降雨主要集中在6月 ～9月，约占全年的70%。大沟流域为一条间歇性溪流沟，洪峰最大流量约9．0 m3/s，汇入沟口的平溪河。大沟流域沟道狭长，坡降大，暴雨时，可以短时间内形成突然性大量来水，沟内水动力强大，冲蚀和携带固体物质的能力强，大气降雨能够为泥石流形成提供充足水源，易诱发泥石流。

3 泥石流基本特征

3．1 危害及危险性分析

泥石流具有突发性，来势猛、破坏力大，直接威胁沟口居民、房屋以及公路的生命财产。由于沟口平溪河携带能力较小，不能完全将泥石流冲出物携带走，当发生泥石流时，可能堵塞平溪河或促使河流改道，造成河水上升淹没上游区域。2009年7月14日的泥石流，直接冲击沟口居民及公路，冲出量为0．4万m3，淤积高度达2 m，冲淤范围约0．01 km2，冲毁房屋8间，沟内及两侧植被80%遭到不同程度破坏，造成水土流失严重。

3．2 泥石流类型

大沟泥石流地震后在暴雨激发下发生过一次，冲出固体物质0．4 万 m3，固体物质粘性颗粒含量较高，重度在1．7 t/m3～1．8 t/m3。结合现场勘查和综合分析，为暴雨诱发型—沟谷型—中型—粘性泥石流。大沟泥石流震前为低频泥石流，震后频率大大增加。

3．3 泥石流冲淤及堆积特征

形成区以冲为主。由于物源区地形陡峻，径流强烈，冲刷形成的松散物质很快汇入沟床成为泥石流的物源。具体表现为水土流失、坡面溜滑等。

流通堆积区以淤积为主，局部冲刷。因地形突然变得开阔和沟谷纵坡变缓，泥石流物质便停淤下来形成沟道堆积物，同时局部地段也有一定的冲刷痕迹。2009年发生的泥石流在流通堆积区的平均淤积深度在3 m左右，局部地段达6 m。沟道堆积物又是新的泥石流物源。

泥石流堆积物主要表现为三个特点:1)总体土石比较小，细小颗粒(特别是沟道浅部的)大部分被洪水带走，而将粗颗粒物质留于沟道内所致;2)不同沟段的颗粒特征存在明显差异。沟道宽缓处水力条件差，以淤为主，土石比较高;上游段、狭窄处以及纵比降相对较大段，水流较急，以冲刷为主，土石比较低;3)从堆积扇和沟道堆积物现状来看，新老堆积物界限明显，新堆积物覆盖局部老堆积物，且呈后退式发展。

3．4 泥石流易发程度分析与评价

根据泥石流沟域基本特征和参数，按照DT/T 0220-2006泥石流灾害防治工程勘查规范附录G“泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准”，大沟泥石流易发程度评分为109分，判定该泥石流属易发型泥石流。

3．5 泥石流发展趋势分析

根据大沟泥石流的特征，主要从沟道发展趋势、物源储备及积累速度和生态地质环境变化三方面考虑。

1)泥石流沟道发展趋势。大沟上游沟道狭窄，中下游震后沟道两侧岸坡不良地质体发育，随着震后泥石流物质在沟内不断淤积，近期内大沟中下游将处于不断淤积抬升的趋势。

2)泥石流物源储备和积累速度。震后大沟泥石流的物源较为丰富，在暴雨洪水作用下，沟道内及两侧残坡积堆积物、不良地质体及其堆积体和沟道堆积物易被携带进入泥石流沟道，成为泥石流物源。泥石流的发育和发展还可能在沟道岸坡诱发小型崩滑体(群)，为泥石流的发育提供更多的固体物源。从大沟流域的现有环境条件来看，主沟泥石流物源的积累速度相对较快。

3)泥石流小流域生态与地质环境变化趋势。“5．12”地震后，大沟内植被覆盖率下降，植被恢复缓慢，生态环境还非常脆弱，沟内不良地质体发育。随着泥石流的进一步发育，如不采取合理措施，沟内生态环境和地质环境也将进一步恶化，加剧泥石流的发育。

综上所述，泥石流有继续发育和发展的有利条件，若不对其进行及时、有效的综合治理，泥石流还会继续发展，且规模和危害还可能将进一步扩大。

4 泥石流防治工程技术方案

4．1 总体治理方案

该泥石流成因为地震后表层结构松散，不良稳定体发育，形成大量的松散物源，在强有力的水力条件激发下形成。大沟为单沟泥石流，下一级河沟为季节性河流，携带能力差。综合考虑，适宜采用拦挡和稳定物源的治理措施，在上游和沟口各设置一道拦挡坝。

4．2 防治技术方案设计

1号重力式拦挡坝的结构设计:坝型为浆砌块石重力式拦挡坝，拦挡坝的有效高度为8m，坝顶高程为1 308m，基础埋深2m。坝顶轴线全长 38．23 m，宽 3 m，上游坡面为 1∶0．6，下游面坡1∶0．2，在坝顶偏水流方向设置溢流口，溢流口宽度为12 m，深度2 m。在拦挡坝坝体上设置排水孔，排水孔布设在溢流口坝段中部，设置3排排水孔，孔高0．6 m，宽0．8 m，排水孔之间横向净距1．5 m，纵向间距为2 m。

2号重力式拦挡坝的结构设计:坝型为浆砌块石重力式拦挡坝，拦挡坝的有效高度为5m，坝顶高程为1 240m，基础埋深2m。坝顶轴线全长28．17m，宽2m，上游坡面为1∶0．6，下游坡面1∶0．2，在坝顶偏水流方向设置溢流口，溢流口宽度为5 m，深度2 m。在拦挡坝坝体上设置排水孔，排水孔布设在溢流口坝段中部，设置2 排排水孔，孔高0．8m，宽0．6 m，排水孔之间横向净距1．0m，纵向间距为1．6 m。

副坝的结构设计:防止泥石流过坝后冲刷坝基，此外，在两道拦挡坝下游水平距离为10 m处各设置一副坝，有效高度1 m，上游坡面为 1∶0．6，下游面坡 1∶0．2，基础埋深 2 m。

4．3 防治工程方案评价

1号和2号重力式拦挡坝库容量分别为2．93万 m3和1．85万m3，总库容量4．78万m3，该设计满足规范要求。同时稳定沟道堆积物源、回淤以后稳定坡谷，减少物源补给量和延缓补给速度。结合大沟泥石流特征和当地实际情况，采用拦挡坝进行固源技术可靠，治理后可保护沟口威胁对象，该治理工程总费用约140万元，工程投资小，经济效益明显。

5 结语

1)大沟泥石流属于暴雨诱发型—沟谷型—中型—粘性泥石流，为易发型泥石流。该泥石流物源丰富，主要来源为不良地质体、沟道堆积物和坡面松散物，总固体物源19．93万m3，可移动物源4．65万m3。降雨量丰富，沟谷狭长，能够提供集水集物的有利地形。暴雨时，能在短时间提供突发性来水，为泥石流形成提供了水源条件。

2)治理方案以拦挡为主，设置两道重力拦挡坝，总库容量4．78万m3，将可动物源堵在大沟内，避免了该泥石流的发生，保护人民生命财产安全。该方案技术可靠、经济合理、易于施工、对环境扰动不大。

［1］王 璨．泥石流的危害及防治［J］．山西建筑，2012，38(7):56-57．