安夹沟特大型泥石流沟特征及治理方案

党超

安夹沟特大型泥石流沟特征及治理方案

党超

（四川省冶金地质勘查局六○六大队，成都 611730）

安夹沟位于岷江上游四川省汶川县境内。近百年内，该沟至二十世纪七十年代只发生过一起小型泥石流，没有人员伤亡。2008年汶川地震后，该沟沟床变陡，泥砂堆积物增多，已引发大规模的泥石流灾害，严重威胁都汶高速、AAAA级景区大禹农庄及当地居民的生命财产安全。通过对地震后安夹沟形地貌、水文气象、物源条件的分析，探计该泥石流沟形成条件、基本特征和冲於特性，预测分析其发展趋势，并因地制宜的提出了治理方案，也为震后类似地质灾害的治理提供指导。

泥石流；汶川地震；治理方案；安夹沟

四川省汶川县2008年5月12日发生里氏8.0级地震，该地震波及范围之广，危害之巨，历史罕见。该地震诱发了大量的地质灾害，所产生的大量松散固体物质，为泥石流的形成提供物源条件[1-2]。震区汶川县绵虒镇安夹沟在震后物源剧增，出现了大型泥石流。研究其地质环境特征，查明泥石流的诱发因素，有针对性地提出防治对策，可为类似地质灾害治理提供借鉴。

1 环境概况

1.1 流域概况

安夹沟位于汶川地震重灾县汶川县绵虒镇，岷江左岸，地理坐标北纬31°20′25.1″，东经103°29′19.6″。安夹沟口有AAAA级景区大禹农庄及绵虒镇高店村一组村民。该沟流域面积9.17km2，主沟长4.9km，纵坡降417‰，流向由西向东（图1、图2）。已形成的泥石流堆积区前缘有G213国道以及都汶路。

图1 安夹沟沟域震前三维影像图

图2 安夹沟沟域震后三维景象图

1.2 地貌条件

安夹沟属中山、低山河谷地貌，沟内地形陡峻、临空条件发育。沟口最低点高程1 190m，最尾高点高程为3 540m，相对高差为2 350m。沟下游段坡度为40°~60°，为深切“V”型谷，多陡坎，多跌水。跌水高度一般10~20m。沟上游段谷宽一般为10~30m，平均纵坡降645‰。沟下游宽度30~50m，平均纵坡降为150‰。

表1 安夹沟泥石流各沟段特征表

1.3 地质环境

该区发育北东走向的茂汶断裂带、九顶山断裂带[3]，安夹沟正处于断层带上。区内岩层多褶皱破碎，小断层、节理裂隙发育。区内岩石受断裂挤压破碎，再经强烈风化，为泥石流的形成与发生提供了有利的地质条件。

1.4 水文气象

安夹沟地处暖温带大陆性半干旱季风气候区，属岷江上游半干旱河谷地区，气候垂直分带明显。区内气候干燥，干雨季分明。雨季集中于7~9月，冬干明显，多年平均降水量为528.7mm。该区最大年降水量为648.6mm（出现在1958年），最小年降水量369.8mm（出现在1974年），连续最大4个月（5～8月）降水量为324mm，占年降水量62.1％，日最大降水量79.9mm。根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中的暴雨量等值线图，该区10min雨强平均值为8.3mm，1h雨强平均值20mm，24h雨强平均值60mm。据吴积善[4]等著《泥石流及其综合治理》，四川山区泥石流激发雨量一般为一次雨量48～50mm左右或10min雨量8～12.2mm，1min雨强0.8～1.2mm左右。因此，该区暴雨强度足以激发泥石流，特别是5·12地震后，随着沟内不良地质现象的加剧和松散固体物源的增多，其激发泥石流的临界雨强更低，因此，泥石流的危险性也相对更大。

图3 汶川地震范围及安夹沟位置图

1.5 地震

汶川县境及邻区地质构造复杂，区内新构造运动表现为区域性地壳急剧上升并伴随断裂活动。2008年5月12日，地处龙门山断裂带上的汶川县映秀镇发生了里氏8.0级的地震。安夹沟距震中平面距离10km左右，地震区内建筑物破坏严重，山体浅表层松动，出现山体滑塌、崩落等现象。根据震后修改的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）安夹沟流域所处区域地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.20g（图3）。

2 安夹沟泥石流特征

2.1 泥石流规模、灾情

据调查该沟为一条老泥石流沟，地质历史上曾多次发生泥石流，形成了村民居住地所处的老泥石流堆积扇。近百年内，该沟于1976年发生过小型泥石流，未造成人员伤亡。2008年5.12汶川地震后，沟内物源剧增，2013年7月10日，汶川境内聚降暴雨，致该沟爆发大规模泥石流，持续时间前后约1个半小时，该次泥石流一次性冲出固体物质达8.18×104m3,形成长约460m，宽约40m的堆积区，淤高平均约3.5m，堆积方量6.44×104m3，使沟口段国家AAAA级景区大禹农庄房屋10余间，公路、景区内的5座桥、绿化带、鱼池活鱼5 000kg、生猪1 000头等遭受损失，直接经济损失超过2 000万元（图4~7）。

图4 被淤埋的鱼塘

图5 被冲毁的房屋

图6 被冲毁的人行桥

图7 被冲坏的水泥道路路面

目前，该泥石流沟正威胁着沟口大禹农庄100余职工和绵虒镇高店村1组村民50户200人的生命财产及沟口国道213线和都汶公路的交通安全。

2.2 泥石流各区段冲淤特征

2.2.1清水区冲淤特征

安夹沟上游和各支沟清水区普遍坡度较大（多在35°～40°左右），沟谷纵坡较陡，冲淤特征表现为冲於平衡的特征，主要原因有两个方面，一是这些沟段主要位于沟谷上游地区，虽纵比降较大，但汇水面积较小，因此，尚不形成强烈冲刷所需的水动力条件，二是这些沟段普遍松散层较薄，有的为基岩裸露，且上游沟源地带森林植被茂盛，沟床抗冲刷能力强。

2.2.2形成流通区冲淤特征

该沟段表现为以冲为主，冲於强烈的特征，该沟段沟谷狭窄部位宽度一般宽约10-30m，纵坡达300‰以上，泥石流沿狭窄沟床快速运动时，强烈掏饰沟道，冲刷深度达3~4m,在弯道凹岸处冲刷更剧烈，覆盖层被携带，基岩裸露。

2.2.3堆积区冲淤特征

改沟堆积区表现以淤为主，安夹沟泥石流的堆积区主要位于安夹沟出山口以下至岷江扇形区域，该段沟道平均纵坡仅150‰左右，而整个堆积扇宽度约430m，长度为460m，面积为0.2km2。扇形区泥石流堆积厚度为10～25m，扇区泥石流堆积物方量约296.7×104m3，堆积扇挤压岷江成为岷江的凸岸。堆积区内地形平均坡度约为10°，区内地形呈阶梯状，多梯地分布。在扇体前端受岷江的冲刷作用而形成陡坎，陡坎高约10m～20m。

2.3 泥石流堆积物特征

由图表可见，泥石流的颗粒级配关系反应了不同沟段位置的水动力条件和冲淤特征，安夹沟中上游段沟谷纵坡降大，且冲淤特征表现为以冲刷为主，细小颗粒物质被洪水冲走，停淤较大的颗粒物质；而在安夹沟堆积区沟谷纵坡较缓，沟谷冲淤特征均表现出以淤为主的特点，因而细颗粒含量较多。此外，需说明的是，进行筛分取样的颗粒主要为粒度小于100mm的部分，据实地调查，泥石流堆积物中尚含量15%～20%的块石成分，最大块石直径达6.5m左右。

3 泥石流发展趋势分析

根据前述对安夹沟泥石流特征和引发因素的分析，安夹沟属暴雨沟谷型泥石流，具有受地震影响，沟内山体松散、物源丰富，易受暴雨诱发，沟道冲於强烈的特性，一旦遭到大暴雨或地震的作用，势必引发大规模的泥石流灾害。

图8 安夹沟典型沟段堆积物颗粒级配图

4 泥石流防治工程治理方案

4.1 防治原则和设计标准

根据该沟泥石流的形成特征、危害程度、发展趋势及防灾减灾要求，泥石流防治总的原则是：全面规划，防治结合，综合治理；通过治理工程减轻和控制泥石流灾害对大禹农庄、绵虒镇高店村一组居民点的危害，并减轻对川西命脉线国道G213线和都汶路的威胁，为当地经济建设和国道G213线、都汶高速的正常运行提供安全保障。

根据相关规范与规定，该泥石流防治工程安全等级应定为二级，确定防灾工程设计标准为：按50年一遇设计，100年一遇校核[4-5]。

4.2 防治工程方案

1）拦固排相结合，全面防治（A方案）：采用固、拦、排相结合的综合治理，在安夹沟中上游有集中崩滑物源、沟道物源处分别建4道谷坊坝，稳固沟床和坡体物源，防止大量物源进入沟道，在沟道卡口、急弯处堵塞沟道，形成堰塞湖。在中下游沟道纵坡较缓处修建2座拦砂坝，稳拦启动的泥砂大块石，降低泥石流洪峰流量，减小下游排导槽的排泄压力。下游修建1条长465m，宽9m，高6m的排导槽，以排泄

拦截后的高含砂水流，确保沟口都汶高速的安全运行和大禹农庄、村民的生命财产安全。优点：采用有效治理措施，分别对各类物源进行有效防治，拦砂坝稳拦物源，排导槽排泄高含砂水流，使泥石流得到全面防治，综合治理；该方案缺点是：投资大，效益比低，谷坊坝位于安夹沟中上游，施工难度大。

2）拦排结合，以拦为主（B方案）：考虑到在安夹沟中上游施工条件的复杂，重点在安夹沟下游修建两座拦砂坝，拦挡固体物源，并在拦砂坝下侧，沿原沟道，修建一条长465m，宽16m，深6m的排导槽，排泄泥石流。优点：重点设防，有效控制，相比A方案，减小了施工难度，投资中等，并达到了治理效果。此方案缺点：没有对该沟上、中游物源进行稳固、控制，且泥石流排导槽走原沟道，弯曲过长，不利于泥石流的排泄，并对景区规划建设产生一定的影响。

3）拦排结合，以排为主（C方案）：采用拦排相结合，以排为主的治理方针。在安夹沟沟口修建一座缝隙坝，紧接其下游，开辟石山，截弯取直，修建一条长256m，宽12m，深6m的排导槽，并在垂直于原沟道出口方向处修建一座导流堤，引导泥石流汇入新修排导槽，并起到水砂分流的作用，解决下游景区的生活用水问题。优点：缝隙坝拦粗排细，有利于增大有效库容，减少圬工，提高效益比，导流堤引导泥石流，水砂分流，排导槽截弯取直，有利于最大优化排导槽排泄量，减少投资，提高工程效益比，并有利于景区规划建设。因此，推荐该方案为工程治理方案。各治理方案对比详见图9和表2。

表2 安夹沟泥石流治理工程治理方案

图9 各治理方案工程布置图

5 结论

安夹沟地形陡峻，沟谷呈深切“V”型山谷地貌，沟域两岸斜坡高陡，多悬崖陡坎分布，沟道纵坡降较大，多跌水、陡坎分布。加之2008年汶川地震后，沟道物源剧增，激发泥石流的临界雨强降低，使安夹沟泥石流活动更强烈，危害严重。为确保沟口都汶高速、大禹农庄和村庄人民财产安全，本文提出了全面防治，综合治理，拦排结合，分别以拦为主和以排为主，三种治理方案进行对比分析，并最终提出了C方案为治理方案，为安夹沟泥石流的防治提供了治理依据，并为震后同类工程的实施提供指导和借鉴作用。

[1] 崔鹏，韦方强，陈晓清，等．汶川地震次生山地灾害及其减灾对策.[J]. 中国科学院院刊,2008.23（4）：317-323.

[2] 黄润秋，等. 汶川地震地质灾害研究[M]. 北京：科学出版社，2009.

[3] 徐锡伟，闻学泽，叶建青，等. 汶川MS8.0地震地表破裂带及其发震构造[J]. 地震地质，2008,30（3）：597-629.

[4] 吴积善，田连权，康志成，等．泥石流及其综合治理[M].北京:北京科学技术出版社.

[5] 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．

Geological Features and Control of the Anjiagou Debris Flow

DANG Chao

（No. 606 Geological Party, Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration, Chengdu 611730）

The Anjia gully is located in the boundaries Wenchuan, Sichuan, lying in the upper reaches of the Minjiang River. Only a small debris flowwithout casualties occurred in this gully in the 1970s during last hundred years. The Wenchuan earthquakeon May 12, 2008 ignited a large-scale debris flow in this gully, seriously threatening to the Du-Wen express way, Dayu Grange as a AAAA level scenic spot andlives and property of the local population. This article makes an approach to forming conditions, basic characteristics, developmental trend and control measures of the Anjiagou debris flow based on data on topography, geomorphology, hydrology and meteorology.

Anjia gully; debris flow; Wenchuan earthquake; control measure

2016-08-08

党超（1986-），男，陕西渭南人，工程师，硕士研究生，主要从事岩土工程、地质灾害相关生产与科研工作

P642.23

A

1006-0995（2018）03-0469-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.027