瓦达沟泥石流的勘查与治理

瓦达沟泥石流的勘查与治理

文/黄金国，四川省林业勘察设计研究院

瓦达沟泥石流位于川藏公路AK3767+820处。瓦达沟爆发的泥石流，曾多次冲毁公路路基、桥梁，使交通中断。路基、桥梁冲毁后以便道维持通车，严重影响交通的正常通行。川藏公路是四川与西藏的交通大动脉，交通的中断将严重制约该区的经济发展，给人民的生活带来不便。为此，有关部门的领导和专家曾多次来到现场进行考察，研究治理方案，要求及时对瓦达沟泥石流进行治理，恢复交通的正常通行，以加快该区的经济发展。

笔者在对瓦达沟泥石流进行详细勘察的基础上，对该区泥石流的勘查与整治问题浅谈如下：

1 瓦达沟泥石流的基本情况

瓦达沟泥石流位于八宿县瓦达村东侧，里程为AK3767+820，该沟发源于亚穆山，由南向北注入怒江支流冷曲河。流域地处横断山腹地，为青藏高原东南翼的藏东切割山地地貌，具有河流下切强烈、地形复杂、山体破碎和坡度陡峻等地貌特征。流域形状呈阔叶状，回流面积约23Km2。山坡平均坡度33°，沟口海拔为3145m，源头最高海拔为5117m，相对高差1972m。

瓦达沟在中游分为东西支沟，东支沟为深切冲沟，沟坡陡立，沟底宽2～5m，最深达50余m，沟两侧滑坡、塌方、崩塌发育，并分布有巨型岩堆裙，是泥石流的主要发源地；西支沟沟谷宽缓，沟床纵坡较缓，植被茂盛，无滑坡、塌方现象，已处于相对稳定期，近期无泥石流爆发迹象，仅提供水源。东西支沟汇流后经过宽50～150m的古洪积台地（台地上游窄，下游宽），并在台地中部切出宽1 0～20m，深5～10m的冲沟，冲沟两侧陡立，在泥石流的侧蚀作用下，两侧沟坡产生塌方，形成新的固体物质补给泥石流。在东西支沟交汇处至谷口段长2km范围内，西侧发育有5条、东侧发育有3条小型泥石流支沟，这些支沟中上游有厚度大于10m的第四系松散堆积物，以及风化破碎的基岩，沟内多崩塌、滑坡，形成泥石流。由于这些支沟的汇入，进一步扩大了泥石流的规模。从沟口至冷曲河段长约0.8km，泥石流从古洪积扇中部穿过，属通过区，在长期下切作用下，形成两级台地，最上一级台地为古洪积扇扇面，已垦为农田，泥石流对其无影响；下级台地宽50～80m，表面有0.1～2m的泥石流淤积物，长有稀疏的杂草，已逐步趋于稳定。在台地中部为现代泥石流冲沟，宽约8～14m，深3～4m，沟床纵坡10～15%，沟底有1～2m厚的泥石流淤积物。

瓦达沟流域属干旱沟谷区，年降水量约400mm，主要集中在8～10月，暴雨则集中在7～9月间，因此泥石流主要爆发在这3个月中。

受怒江断裂带影响，流域区断层发育，岩石破碎，新构造运动表现为强烈上升，使沟谷下切，沟床纵坡加大，构成了泥石流活动的条件。

流域内外动力地质作用强烈，形成了大量的松散固体物质，尤其是滑坡、坍塌、岩堆、残坡积物储量极为丰富，为泥石流提供了丰富的固体物质来源，松散固体物质总储量高达12205.6万m3，可移补给形成泥石流的松散固体物质达4547万m3。根据地貌及外动力地质作用类型，可划分为寒冻风化带（占10.45%），碎屑堆积带（占2.59%），重力侵蚀带（占9.34%），冲蚀切割带（占77.62%）。

2 瓦达沟泥石流的特征

2.1 类型及性质特征

瓦达沟泥石流沟谷形态明显，有常流水，按沟谷形态划分为沟谷型泥石流。泥石流的水源主要来自暴雨，属暴雨泥石流。从泥石流的物质组成特点分析，则属于稀性泥石流。

瓦达沟泥石流淤积物中以漂（块）石、卵（碎）石、砾石、角砾、灰岩、泥砂岩、白云岩为主，其次为砂岩。淤积物大小混杂，分选性差，其中漂（块）石约占20%，粒径最大为1.8m；卵（碎）石约占40%；砾石（角砾）约占有23%；粘粒约占17%。

2.2 冲淤特征

从现场调查看，历史上瓦达沟泥石流曾发生过规模巨大的粘性泥石流，在泥石流发生初期，以冲刷下切为主，在古洪积台地上切出深沟；近期以稀性泥石流为主，在主沟道中游地段，以冲刷下切为主，而谷口至冷曲河段冲淤基本平衡，冲刷稍大于淤积。从调查情况看，泥石最大淤积坡度为136‰，最小冲刷坡度为40～50‰，相对平衡坡度为100‰～110‰，一次最大冲刷深度为2.5～3.5m，一次最大淤积厚度为2.0～3.0m。该沟具有大冲大淤的特点。

2.3 活动特征

瓦达沟泥石流活动具有一定的周期性，其周期的长短与暴雨及该地区地震活动周期基本一致。从最近几十年的泥石流活动分析表明：中小型规模的稀性泥石流基本上每年都要爆发2～3次，中型规模成灾害性的泥石流一般15～20年暴发一次，大规模灾害性泥石流一般40～50年爆发一次。

2.4 形成机理

瓦达沟泥石流的形成是在高强度暴雨激发下，残破积碎屑物随地表径流汇于沟中，形成低容重的泥石流或高含砂水石流，这种浆体顺沟而下，沿途冲刷掏蚀两岸坡脚，使分布于沟两侧的滑坡、岩堆前缘失稳和古洪积物岸坡塌方，进而为泥石流的规模扩大，提供了物质和能量，最后导致了大规模泥石流暴发。

2.5 发展趋势分析

从地貌侵蚀阶段性分析，瓦达沟为发展中的沟谷地貌类型，其面积指数Rf=0.777。流域内可移松散物质4547m3，物质来源丰富，其地质地貌指数R0=0.867，沟谷比降指数Ri=0.667。泥石流沟谷的发展趋势判别指数R=2.3。按泥石流活跃程度应归为活跃性泥石流沟谷。

瓦达沟泥石流流域内储备有大量的松散固体物质，按每年暴发2～3次，每次50～80分钟，综合考虑中大规模泥石流发生频率，初步估算瓦达沟泥石流活跃期将延续100年左右。如果不能有效控制不合理的人为采煤以及乱砍滥伐林木等活动，还可能加剧该沟泥石流的规模和活跃程度。

3 瓦达沟泥石流重要指标的测定和计算

3.1 重度测定

（1）称重法：现场取样加水调剂，请目睹者鉴别，计算得泥石流的重度为16.5KN/m3。

（2）体积比法：通过调查得知，瓦达沟泥石流流体中固体物质和水的含量相当，体积比近似于1。因此按下式计算：

Gm—固体物质比重

f—固体物质体质和水的体积之比，以小数计

综上所述，泥石流的重度为17KN/m3

3.2 流速的计算

泥石流流速的计算应根据泥石流的性质、所处的地区用相应的经验公式。瓦达沟泥石流属稀性泥石流，因此选用公式：

Vm=(Mm/α) Rm2/3I1/2计算得Vm=1.51(m/s)

式中Vm—泥石流断面平均流速(m/s);

Rm—泥石流体水力半径(m)；Rm=F/X

F—洪水时沟谷过水断面积(m)

X—湿周（m）；

α—阻力系数

α =（ΦGm+1）1/2；

I—泥石流水面纵坡（%）；

M—泥石流粗糙系数

3.3 流量的计算

流量的计算根据实际情况可按形态调查法、配方法计算。

a、形态调查法：瓦达沟泥石流按形态调查法计算得出中小型规模的泥石流流量为55.9m3/s。其计算式为：

Qm=FmVm

式中Qm—泥石流流量（m3/s）；

Fm—泥石流的横断面面积（m2）；

Vm—泥石流流速（m/s）。

b、配方法：按推理--配方法计算得出瓦达沟泥石流设计洪峰流量为：

其计算公式为：

Qm=Qw（1+c）

式中Qm—设计泥石流流量（m3/s）；

C—泥石流修正系数；

α—泥石流体中水的体积含量；

α=（Gm-γm）/（Gm-1）

Wm —泥石流补给区中固体物质的原始含水量，以小数计（可以实测，也可以用气象站的土壤含水量分析得出）。

4 泥石流的整治

在查清泥石流的基本情况后，应根据泥石流的性质结合工程建设的特点，提出相应的整治方案。

据调查，该地区泥石流特别易发育，主要为坡面泥石流和沟谷型泥石流。本次勘查工作的目的是为公路建设服务，因此，按泥石流的性质结合公路建设提出以下整治方案。

4.1 坡面型泥石流

主要发生在暴雨季节，地表水与松散土石混合而成。泥石流顺坡面漫流，流域面宽、发生频率高，泥石流的整治非常困难。因此，结合本地区的交通情况，提出以下整治方案。

（1）植树造林、种草。在陡峭的山坡上植树造林、种草，防止水土流失。

（2）在较缓的山坡上整平、修台阶、造梯田，防止泥石流进一步发展。

（3）在公开路两侧边坡进行铺面防护，采用过水路面通过泥石流漫区。

（4）加强养护，及时清除堆积在过水路面上的泥石流堆积物，确保交通正常。

4.2 沟谷形泥石流

此类泥石流沟谷形态明显，泥石流流域比较固定，但较集中，破坏力强。公路一旦毁坏，不易修复，因此应以永久性工程根治为主。

（1）在流域上游植树造林，合理放牧，禁止砍伐林木，防止水土流失，稳定山坡。

（2）在泥石流下游堆积区进行排导工作。

a、清理平顺沟谷，使沟谷保持一定的纵坡坡度，让泥石流顺利通过。

b、对大中型泥石流，如线路通过渠沟谷两侧为松散堆积物时，沟谷两侧应修导流堤。

（3）对小型泥石流，据实际情况以涵洞或小桥跨越；对中大型泥石流修大桥跨越。

桥、涵位置应选择在泥石流沟谷相对稳定的流通区或流通区沟口。如因条件限制，必须从泥石流堆积区通过时，应选在沟谷顺直地段。桥、涵孔径应保持原有沟床宽度，不易压缩沟床和在沟中设墩。桥、涵净空高度视泥石流的流量、最大粒径、最大冲淤特征等综合而定。桥、涵基础埋置深度应大于该处泥石流的最大冲刷深度。

（4）加强养护，及时清除涵洞内、桥下堆积的泥石流堆积物，维护桥、涵的安全，确保线路畅通。

5 瓦达沟泥石流的治理

泥石流的发生和发展原因很多，要做到预防为主，防患于未然，必须了解泥石流的特点，根据实际情况进行综合治理。根据勘察资料，瓦达沟泥石流属沟谷型、暴雨型高频泥石流。泥石流是在暴雨的作用发生的。依据川藏公路的重要性，结合瓦达沟泥石流的特点，提出以下措施。

5.1 预防措施

在冲沟上游形成区，植树造林,种植草皮；修建排水沟，防止水土流失；禁止乱砍滥伐，开垦耕种；关闭正在开采的小煤矿、采石场；在易发生滑踏的地段修保坎、挡墙等挡防工程，加固土层，稳定边坡。

5.2 治理措施

将线路选择在冲构顺直，泥石流易通过的地段，在线路通过区清理沟中淤积物质，修桥跨越泥石流冲沟，在桥梁上游修建50m的导流堤，下游修建30m的导流堤。

瓦达沟泥石流的治理至今已有10余年了，经过多年的综合治理，瓦达沟泥石流发生的频率、泥石流暴发的规模正在逐步减少。当年修建的桥梁、导流堤及边坡防护工程现今完好，线路畅通。说明泥石流对工程建设的危害虽然较大，但是只要经过详细的勘察，查清泥石流的性质、特点，提出合理的治理措施，便可以将泥石流的危害降低甚至消除，从而确保工程建设及人民生命财产的安全。

[1]工程地质手册 工程地质手册编写委员会编 中国建筑出版社出版

[2]公路工程地质勘查规范JTG C20-2011中华人民共和国交通运输部发布

[3]岩土工程勘察规范GB50021-2001中华人民共和国建设部、国家质量监督检验检疫总局联合发布

[4]崩塌、滑坡、泥石流监测规范DZ/T 0221-2006中华人民共和国国土资源部发布