小流域地质灾害综合防治的典型案例----以汶川县水磨镇牛塘沟泥石流为例

钟　东，余　业，刘民生，郭志勇，温清茂，张丰述，任安菊

小流域地质灾害综合防治的典型案例
----以汶川县水磨镇牛塘沟泥石流为例

钟东，余业，刘民生，郭志勇，温清茂，张丰述，任安菊

（四川省地矿局九一五水文地质工程地质队，四川眉山620010）

牛塘沟自上世纪60年代以来至2011年8月共暴发了5次不同规模的泥石流地质灾害，对沿沟的村庄造成了一定程度的威胁和危害，特别是“8·20”牛塘沟泥石流，对沿沟两岸灾后重建的村庄及水磨镇自来水厂造成了极大的危害，对水磨镇中学师生的生命安全亦构成了一定程度的威胁。根据牛塘沟泥石流的形成条件、成因机制的分析，提出治理工程措施，通过工程措施的实施，保护了沟域内危险区人们生命财产安全，带来良好的经济效益、社会效益、生态环境效益和防减灾效益。

泥石流；成因机制；工程措施；牛塘沟

牛塘沟位于汶川县水磨镇北西侧，由牛塘沟主沟及连三坡沟、山王庙沟等支沟组成，流域总面积23.53km2。沟内有水磨镇的牛塘沟村、大岩洞村、连三坡村、老人村、黄家坪村、镇自来水厂和汶川县水磨中学。

牛塘沟自上世纪60年代以来，分别于1964年7月、1972年8月、1992年7月25日、2011年7月3日、2011年8月20日分别暴发了5次不同规模的泥石流地质灾害，对沿沟的牛塘沟村、大岩洞村、连三坡村、老人村、黄家坪村等造成了一定程度的威胁和危害，特别是“8.20”牛塘沟泥石流,对沿沟两岸灾后重建的牛塘沟村、大岩洞村、连三坡村及水磨镇自来水厂造成了极大的危害。当地居民避险及时未造成人员伤害，但房屋、道路、耕地、供水供电、通讯、有线电视等基础设施受灾严重，初步统计受灾群众131户435人，直接导致水磨镇停电、停水数天和一批房屋垮塌和不同程度受损，直接经济损失估计2 500万元，对水磨镇中学2 800名师生的生命安全亦构成了一定程度的威胁。

表1　牛塘沟泥石流沟沟域特征

1　牛塘沟泥石流形成条件

泥石流的形成有三个重要条件：①地形条件；②物源条件；③水源条件。牛塘沟沟域内山高坡陡适宜汇流；沟内发育有大量的松散物源；水磨镇位于汶川县东南部，多年平均降雨量大，具备了泥石流发生的三个重要条件。

1.1地形条件

牛塘沟泥石流流域面积共23.53km2，主沟长度共计15.96km，主要由牛塘沟、连三坡沟、山王庙沟组成。整个流域又可分为3个相对独立的主要小流域，即牛塘沟（主沟）小流域、连三坡小流域和山王庙小流域。

图1　牛塘沟泥石流流域

牛塘沟左岸共发育4条支沟，自上至下依次为小沟、土哨台沟、余家塘沟和长河坝沟；其中余家塘沟和长河坝沟沟道狭窄，为清水沟道，而小沟和土哨台沟则为较为典型的泥石流沟。山王庙沟由下至上主要的支沟有板厂沟、包家沟和花丘坪沟，另外还有一些较小的季节性无名小支沟。其中包家沟和花丘坪沟为清水沟道，板厂沟为较为典型的泥石流沟。连三坡沟自上而下共发育两条次级支沟，分别是在主沟上游汇入的姚坪沟与在主沟中游汇入的万家山沟，两者均为泥石流沟。总体来说，牛塘沟泥石流地形总体上陡下缓、上窄下宽、沟岸陡峻、利于汇流、汇水面积大、支沟发育，为牛塘沟泥石流的暴发提供了良好的地形地貌条件。

1.2物源条件

塘沟流域内的物源类型主要包括崩滑堆积物源、沟道堆积物源及坡面侵蚀物源三类，崩滑物源主要集中在物源—流通区的主沟及各条支沟的上游，岩性以含粉质粘土块碎石土和块碎石土为主，结构松散；沟道物源则遍布于物源—流通区及堆积区范围，岩性以洪积和泥石流堆积的块碎石土为主，结构松散。物源总储量为452.599×104m3，总动储量为70.111×104m3。其中：崩滑物源总量24.203×104m3，动储量7.699×104m3；沟道物源总量357.206×104m3，动储量60.285×104m3；坡面侵蚀物源总量71.190×104m3，动储量2.126×104m3（表2）。

1.3降雨条件

据有关气象资料显示，水磨镇所在的漩口、三江地区多年平均降水量为1 333mm，最大年降水量为1 933.5mm，最小年降水量为768.3mm，连续最大4个月(6～9月)降水量为912mm，占年降水量的69.2%；月平均最大降雨量246.2mm（7月），平均降雨天数达186.3天；极端降雨量则更大。

2011年8月19日20时至20日8时，汶川县漩映地区普降大暴雨，映秀镇降雨量达到170.5mm、水磨镇达到157.2mm；可见，牛塘沟流域所在的水磨地区降雨量是非常丰富的。在牛塘沟中下游实测雨后3天的沟水流量在60L/s左右，据实测泥痕计算“8•20”泥石流时的过流量则在80m3/s左右。据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》所附暴雨量等值线图，水磨地区的1/6h、1h、6h、24h多年最大暴雨量平均值分别为15mm、30mm、95mm、120mm；在P=2%的频率下，水磨地区的1/6h、1h、6h、24h雨强可分别达到30.3mm、58.5mm、229.9mm、331.2mm。

因此，牛塘沟流域具备良好的诱发泥石流灾害的水源条件。

表2　牛塘沟流域物源统计表

2　牛塘沟泥石流成因机制

图2　流域支沟发育关系图

牛塘沟泥石流从1964年—2008年5月12日特大地震期间共发生过4次泥石流；对沟岸产生了强烈的冲刷，加上地震的作用在牛塘沟沟域内、沟岸诱发了大量的崩塌、滑坡等地质灾害，从而成为泥石流的物源。在“8•20”之前沟内堆积了约82.20×104m3，其中可参与泥石流的物源19.33×104m3（据牛塘沟泥石流勘查报告，2010年4月）。此次“8•20”降雨量大，牛塘沟流域所在的水磨镇降雨时间集中、降雨量大，加上流域汇流面积较大，清水区平均纵坡降在600‰以上，适宜清水汇流，雨水迅速汇集于沟道内，对沟道产生严重的冲刷和揭底并席卷沟道内的松散堆积物（包括堆积于沟道内的“7.03”泥石流堆积物），形成了大规模的泥石流，进一步加剧了泥石流灾害的破坏能力。

牛塘沟泥石流总体上属于中型高频暴雨沟谷粘性泥石流。

3　牛塘沟泥石流治理措施

表3　牛塘沟泥石流危险性评价

3.1牛搪沟泥石流危害性

通过对牛塘沟泥石流各沟道进行泥石流沟易发程度数量化评分与综合评判等级评价、活动强度判别、危险程度判别得出牛塘沟泥石流的各项活动特征如表3。

从表3中可以看出，牛塘沟泥石流总体上为易发的泥石流沟，且活动强度为强，危险程度大，如再次遭到大暴雨的作用，沟域内崩塌、滑坡等不良地质现象增多，局部水土流失加剧，可参与泥石流活动的松散固体物源量也大大增加，暴发泥石流的规模也将随之增大，势必引发大规模的泥石流灾害。这将威胁到流域内的牛塘沟村、大岩洞村、连三坡村、老人村、黄家坪村共计181户523人的生命财产的安全和水磨镇自来水厂、水磨中学在校师生2 800名的安危，及沟域内交通、供电、供水、通讯等设施，潜在经济损失共计近8 000万元。

因此，提出牛塘沟泥石流的治理工程方案就显得尤为必要。

3.2治理工程安全等级和设计标准

根据《泥石流灾害治理工程设计规范》，并参考《防洪标准》（GB 50201—94）和《城市防洪工程设计规范》（CJJ50—92），结合牛塘沟泥石流的特点，综合确定牛塘沟泥石流治理工程的安全等级为三级。

针对牛塘沟泥石流的特点，确定牛塘沟泥石流防治主体工程设计标准（表4）。

3.3治理工程方案

牛塘沟泥石流治理工程的设计目标（基本不让固体物质下泄，妥善保护沿沟民房、厂校，寿溪湖不淤，与景区景观相结合），确定治理工程的总体思路是：分沟治理、分段治理、治理工程以“拦、固、护”相结合并辅以排洪措施。即在设计有效期内，分别将各支沟泥石流全部拦挡于支沟内，使其不参与主沟泥石流；在主沟内采取多种手段进行固源、拦挡、防护和排洪，并于可视段进行绿化工程，确保治理工程目标的实现。

1）根据牛塘沟主沟泥石流的特点，牛塘沟主沟治理工程方案： “4座拦砂坝+5座谷坊坝+2道固床槽+14道潜拦坝+8段防护堤+3处绿化景观”。

表4　牛塘沟泥石流防治主体工程设计标准

图3　牛塘沟泥石流治理工程措施

2）根据支沟-山王庙沟泥石流的特点，山王庙沟治理工程方案：“1座拦砂坝+5段防护堤”。

2）根据支沟-连三坡沟泥石流的特点，连三坡沟治理工程方案：“2座拦砂坝”。

4　结语

牛塘沟曾于1964年7月至2011年8月年间发生了5次较大规模泥石流，总体上属于中型高频暴雨沟谷粘性泥石流。通过牛塘沟泥石流的治理，保护了沟域危险区人们生命财产安全，对当地恢复重建和社会的稳定与发展、民族的团结和人民群众的安居乐业均将起到积极的作用，并结合采用生物工程等措施，使治理工程与环境相协调，必将带来良好的经济效益、社会效益、生态环境效益和防减灾效益。

[1] 钟东, 郭志勇等. 格宾石笼在泥石流治理工程中的应用—以牛塘沟泥石流治理工程为例[J], 四川地质学报增刊, 2013.2.

[2] 中国地质调查局. 泥石流灾害治理工程设计规范(DZ/T0239—2004)[S]. 2005.

[3] 中华人民共和国建设部.《防洪标准》（GB 50201—94）[S]. 1995.

[4] 中华人民共和国建设部. 中华人民共和国水利部.《城市防洪工程设计规范》（CJJ50—92）[S]. 1993.

[5] 张洪林, 等. 四川省汶川县水磨镇牛塘沟泥石流勘查报告[R]. 2010.

[6] 钟东,任安菊, 等. 四川省汶川县水磨镇牛塘沟泥石流补充勘查报告[R]. 2012.

[7] 钟东, 郭志勇, 等. 四川省汶川县水磨镇牛塘沟泥石流施工图设计报告[R]. 2012.

ZHONG Dong YU Ye LIU Min-sheng GUO Zhi-yong WEN Qing-mao ZHANG Feng-shu REN An-ju

（No. 915 Hydrogeological and Engineering Geological Team， BGEEMRSP， Meishan， Sichuan 620010）

The Typical C?ases of Small Watershed Comprehensive Preventionand Control of Geological Disasters——By the Example of Mud-Rock Flow in the Niutang Valley

Mud-rock flow happened five times in the Niutang Valley， Shuimo Town， Wenchuan during 1960’s—Aug. 2011. This paper deals with forming conditions， genetic mechanism and control measures of the mud-rock flow which happened in the Neutang Valley on Aug. 20， 2011.

mud-rock flow； genetic mechanism； control measure； Niutang Valley

P642.23

A

1006-0995（2015）03-0427-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.026

2014-07-28

钟东（1974—），男，四川井研人，水工环地质高级工程师，主要从事水工环灾地质的勘查、评（估）价、设计工作