兰坪县七联村泥石流灾害特征及治理建议

张卫锋，杨文礼，曹 瑾

(云南省地质环境监测院，云南昆明 650216 )

2019年8月7日15时，云南怒江州兰坪县金顶镇七联村出现短时强降雨，1小时降水量达21.3mm，从而造成七联村练登大沟发生泥石流灾害。泥石流一次性堆积体约2.1×104m3，爆发规模属中型泥石流灾害。泥石流堆积扇体造成沘江河堵塞，致使河道水位上涨2 m左右，形成约15×104m3的堰塞湖。泥石流-堰塞湖灾害造成5户农户房屋一层进水，约86亩农田受损。淹没农田198.21亩，金鼎锌业公司尾矿管线1830m、回水管线2800 m及生活管线1680m淹没或冲断，S227省道100余m。沘江河堤受损2 km。淹没大理水文水资源局金顶水文监测站，造成机器设备损坏，冲毁七联村停车场。累计直接经济损失约1265.98万元，间接经济损失2193.7万元。并对沘江河下游沿线居民生命财产形成巨大威胁。

1 自然地理

金顶镇地处东经99°32′北纬26°41′，属滇西北横断山山脉区。位于兰坪县城东南侧沘江河与金坪河汇流处，号称亚洲第一铅锌矿凤凰山脚下，东临剑川县，南接云龙县，西靠啦井镇，北临通甸乡，距县城3.5 km，是县内重要的政治、经济、文化中心城镇。练登沟沟口距七联村委会约0.7 km，距金顶镇约6 km，距兰坪县城约9 km。

该区属低纬度山地高原，气候类型属亚热带季风高原山地气候。其气候特征是：冬春山区干冷，沿江河谷干热；夏秋山区温湿，沿江河谷湿热。每年6至10月份为雨季，年平均降雨158天，年降水量为1002.4 mm(河谷为620.1mm)，极端年最大降水量为1223.5mm(1979年)，属于湿润区。发生泥石流灾害的炼登大沟沟口坐标为：北纬26.396°，东经99.401°。整个炼登大沟流域面积较大(图1)。

2 地质环境条件

地处沘江河左岸一级支沟，沟箐发源于白龙潭山。区内主要可分为两个地貌单元，东侧为构造侵蚀中切割中山陡坡地貌，西侧为河流侵蚀堆积河谷阶地地貌。地质构造复杂，处在与三江褶皱系中段紧密收敛部位，兰坪思茅中生代坳陷北端，兰坪(啦井镇)南北向构造带雪邦山区南北构造带之间，为北北西向构造带与南北向构造带复合部位。区内主要控制性断裂为金顶-白羊场反“S”型断裂束及沘江大断裂，并形成多条次生断裂，主要有雪邦山-凤岩山倒转向斜、金顶矿区穹窿构造[1]。

图1 泥石流沟流域区影像示意图

区内新构造运动强烈，具有持续性、继承性和强烈性，古新世时期是上升运动，上新世时期为下降运动，更新世以来是间歇式上升运动。据《云南省区域地壳稳定性评价》，该区属于地壳次稳定区。

3 泥石流-堰塞湖灾害发育特征

3.1 炼登大沟流域水系特征

泥石流沟为澜沧江支流沘江河流域左岸一级支沟。沘江由北向南泾流，总流域面积2099km2，年迳流量0.88×109m3，沘江河谷在炼登泥石流沟口处呈宽“U”型谷，河道宽20m～60m，主河道纵坡平缓，水位多年在2251m～2264m之间，上游汇水面积达180 km2，2000年9月最大洪峰流量170m3/s，据洪水淹没痕迹，最高洪水位线高出现状河床0.5m～1.0m，泥沙含量较大。

练登大沟泥石流沟总体呈东-西展布，东至雪邦山山脉分水岭，向西抵沘江。平面呈树枝状展布，由东向西迳流。区内有多条支沟发育，支沟平面呈“Y”型发育。主沟长约9.46 km，最高点位于东部白龙潭山，海拔高度为3680.7m，最低点为泥石流沟口与沘江交汇处，海拔2261m，相对高差达1419.7m，平均纵坡坡度为150.1‰，支沟断面多呈“V”型，局部堆积平缓段呈“U”型。流域面积约16.0km2，为常年流水箐沟，水源主要为大气降雨、白龙潭山多年冰雪融水以及少数为地下水补给，枯季流量约40 L/s，雨季洪峰流量为25～43m3/s，流量与雨季降雨密切相关，沟道岸坡坍塌严重，沟内滑坡体发育，沟道堆积严重，雨季水动力条件充足，沟道下切、溯源侵蚀严重。

3.2 灾害史

据不完全统计，自2000年以来炼登大沟泥石流处在高频爆发期，属泥石流沟青年期。成灾次数达9次之多(表1)。

表1 练登大沟泥石流近年来灾害史

3.3 泥石流-堰塞湖特征

炼登大沟泥石流沟多年来挤压主河道沘江严重，泥石流冲出物堆积严重，挤压河流弯曲并冲蚀对岸。近年来，爆发频次密集，易产生链式灾害，形成堰塞湖，险情持续加大，对沘江上游回水区及下游两岸村民财产造成严重威胁[2]-[5]。此次炼登大沟泥石流-堰塞湖灾害严重(图2)。

3.3.1 泥石流形成与堆积

练登大沟流域内雨季突发暴雨呈集中、雨强、突降等特点，流域汇水面积大，沟床切深大，主沟源头区域沟床纵坡降大、沟岸土体结构松散，以下切、侧蚀、溯源侵蚀为主；流通区内部分地段出露基岩，泥石流刷深受到基岩限制，冲淤不明显，处在动态基本平衡态。主沟长约9.46km，沟道较长，平时雨水冲刷，在流通区内沟床缓坡地带堆积。爆发泥石流时，沟道堆积物被携带加入到泥石流中，以冲刷为主。通过暴发历史，练登沟在经过5年～10年的淤积后，暴发一次中等规模泥石流，冲淤变化在1m～3m之间，在主沟下游区域，由于沟道相对宽一些、沟床纵坡变缓，沟床开始堆积，沿现状长流水流动区域冲刷成宽浅展布的小沟槽，深度一般小于0.5m。由于沘江对泥石流堆积物的携带能力不足，沟口区域进行淤积，2018年的“7·19泥石流”暴发后抬高原有河床2m～3m，2019年的这一次泥石流再次抬高沘江河床2m～3m。

3.3.2 泥石流堆积物组成

区内泥石流沟沿线均见有堆积现象，堆积物质颗粒粒径整体沿沟道自上而下呈递减状态，源头区块石、碎石及树枝混杂，物源区颗粒直径较大，一般为20cm～50cm，最大粒径可达4m，以棱角状、次棱角状居多；中游流通区，沟床纵坡降稍缓，水动力减弱，粒径大多在0.8m以内，多为5cm～40cm，在沟道沟道方向改变上游的凹岸多见40cm～50cm的块石堆叠，流通区块石中夹砂砾及粘土；下游堆积区，沟床纵坡很缓，块石多为5cm～30cm，次棱角状居多，部分为次圆角状-圆角状，区域粘土含量较高，泥石流堆积物表面经晒干出现不规则形状皲裂现象。

3.3.3 地形地貌条件

地形上具备山高沟深，地形陡峻，沟床纵度降大，流城形状上呈现出极易形成雨水汇集。上游形成区的地形上为三面环山，西侧出口为漏斗状，地形开阔、周围山高坡陡、山体破碎、沟岸坍塌严重、植被生长不良，如此的地形有利于水和碎屑物质的集中；中游流通区的地形多狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡降大，使泥石流能迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的河谷阶地，堆积物有堆积场所。

3.3.4 沟口河道排泄不畅

练登大沟沟口沘江段，呈宽“U”型河谷地貌，河流纵坡较缓，水流流速较慢，冲刷携带物质能力较小。一旦爆发粘性泥石流灾害，主河道排泄不畅，沟口-河道断极易形成堆积扇体，且不易被主河道冲走，瞬时间淹没河道，阻断沘江径流。随着沟口泥石流冲出物的持续加入，堆积扇体逐步加高加宽，河流下游断流，上游形成堰塞湖。堆积扇体对河道来而言，是形成一道天然的土石坝，随着时间的持续，上游回流河道区域面积的增大，拦挡库容增大。坝体段的动水压力持续上升。此时，坝体发生溃决的风险上升，一旦坝体失稳，洪水泛滥形成洪峰，对下游危害不可估量。

图2 “8.07”炼登大沟泥石流-堰塞湖灾后倾斜摄影图

4 成灾原因

4.1 内在动力

(1)练登沟流域汇水面积大：练登沟流域整体呈不规则“葫芦”状，流域面积16.0km2，流域面积较大，地形整体特点为“三面环山，中为沟谷，西抵沘江”。沿分水岭分布有白龙潭山、风岩山、白顶山等，山坡坡度25°～45°。山顶坡度相对较缓，为15°～30°，坡面上植被较发育。物源区沟谷横断面呈“V”形，沟床纵坡降181～284‰，偶见跌水坎，高3m～6m，沟两岸坡度30°～45°；流通区沟谷两侧沟坡坡度30°～45°，局部陡峻，沟床纵坡降110～198‰；堆积区地形坡度平缓，沟床横断面呈“U”形，堆积扇面纵坡降61‰，沟床坡降相对上游较小，从流通区至沟口至沘江交汇处地形逐渐开阔，沟床变宽，呈扇形堆积。

(2)泥石流沟物源丰富：沟谷沟岸坍塌、沟岸滑坡体发育、沟道堆积物、泥石流沟物源丰富，沟道堵塞严重，大部分物源在沟道内堆积、存储，呈阶梯状在沟道分布。在暴雨情况下，地表径流携带面上土石汇集到上游支沟，支沟侧蚀、下蚀，沟岸岸坡坍塌，已出现局部堵塞，物质汇聚和能量累积为泥石流活动提供了丰富的固体松散物质及启动爆发动力。一旦沟道堰塞湖溃决，沟道堆积体、岸坡坍塌、滑坡瞬时加剧，大量固体松散物质加入进来，形成溃决型泥石流。

(3)水土侵蚀强烈：区内风化作用较强烈，风化壳厚度差异较大，风化程度变化较大，结合场地裸露地段，全-强风化带厚度大于35m，主要分为碳酸盐岩风化及砂岩、泥岩风化。区内沟谷纵坡较大，沟谷深切，岸坡岩土体结构松散，侵蚀作用强烈。主要以、侧蚀、溯源侵蚀为主，沟道多呈“V”型，沟谷岸坡以松散碎石土、粉质粘土为主，沟谷演化速度较快。主沟沟床段大多见基岩出露，岩性以砂岩、粉砂质泥岩为主，呈强-中风化。依据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190-2007)，区内水力侵蚀类型区主要为面蚀、沟蚀。面蚀强烈侵蚀区主要分布在流域源头区域及流域界限北侧地带，面积约5.04km2，占流域面积的31.25%；面蚀中等烈侵蚀区主要分布在村子及耕种区，面积约1.02km2，占流域面积的6.38%；面蚀轻度侵蚀区主要分布在为乔木、灌木丛、水土保持较好的区域，面积约9.95km2，占流域面积的62.18%。

4.2 形成泥石流外界动力

(1)强降雨：区内降雨量大，雨季易出现短时暴雨。沟谷至山脊及源头区域植被发育，流域分水岭一带山坡坡度较陡，汇水区坡度较陡，地表迳流途经相对较短，雨季降水后可快速汇入沟谷。区内地表植被退化严重，多处地段呈片状裸露，大气降水后，不易下渗补给地下水，流量大、变幅快的特点，极易形成山洪，而是直接汇集到地表径流，易形成短时洪峰，叠加山坡陡峻和沟谷纵坡大，沟内洪峰流速呈几何倍数增长，下切、侧蚀大大增强，沟道、塌岸物质加入洪峰，动能极大提升，为爆发泥石流灾害提供充足的水源和水动力条件。

(2)人类活动强烈：区内人类活动强烈，主要有陡坡耕作、放牧及矿区工程活动。区内分布有三重山、白草坪等自然村，以分散形式居住为主，农业以陡坡垦荒种植为主，在近源头草甸地带放牧，区内生态环境退化，水土流失现象严重。虽当地政府加强对流域内生态环境保护力度，但生态环境修复时间较长，部分陡坡耕作、放牧现象短期内难以解决，暴雨作用激发下水土流失的势头短期难以遏制。矿区工程活动主要集中在流域北侧边缘地带，山体开挖、通往道路、生活厂房、管线、工程弃渣尾矿堆放的设施，对区内地质环境改变较大，布设了一些防御工程措施，部分工程措施出现了一定程度的损坏，整体上属人类活动强烈区。

5 应急抢险

5.1 启动应急预案

灾害发生后，当地政府立即启动应急预案，成立现场应急处置指挥部，分设7个工作组，对现场应急抢险、紧急避险、预警预报、信息管控、安保维稳、舆情监控、后勤保障等工作作出具体安排。采取紧急有效措施，紧急疏散灾害点周边群众，加强泥石流-堰塞湖的监测预警工作，排查安全隐患，及时将信息通报下游的云龙县，形成上下游联动机制。

5.2 应急处置

灾害发生后，当地政府采取了一系列有效措施，全力开展抢险救灾工作，紧急转移16户86名群众并妥善安置，未造成人员伤亡。组织消防队员、生态护林员、民兵应急分队队员、金鼎锌业公司救援队员达500余人，调运砂石料4560余m3，装运沙袋9200余袋，沿漫水路段修筑应急防洪110m，租赁挖掘机及后勤保障。先后投入66台机械车辆(含挖掘机、装载机、运输车)清理泥石流堆积物，迅速组织人员、机械连夜抓紧清理泥石流堆积物，开挖了一条约长350m、宽8m、深3.5m的泄洪槽，疏通堰湖河道，排泄堰塞塘积水，随时监测堰塞坝情况，于8月8日凌晨2∶10时分挖通了泄洪槽(图3)。堰塞湖水位持续降低，河道疏通，险情解除。

图3 泄洪槽开挖应急工作照片集

6 结论与建议

6.1 结论

受地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体特征、沟岸坍塌、植被覆盖等多重因素的叠加影响，强降水作用激发下，练登大沟极易发生泥石流灾害。主河道携带物质能力不足，排泄不畅，高频粘性泥石流灾害爆发极易在沟口河道段形成堰塞湖等链式灾害。堰塞坝体的持续加高，上游汇水量的增大，对上下游沿线村寨、建筑物构成较大威胁，险情风险较大。

险情出现后，应急预案立即启动，多部门协同调集力量队伍应对泥石流-堰塞湖灾害进行处置。水位的持续上升和泥石流堆积物坝体的不确定性，使得应急处置工作的难度和风险加大。如何应对泥石流-堰塞湖链式灾害应急救援处置显得非常重要，需思考常规投入手段与设备的能力，亟需研发专型设备应对应急处置。

6.2 治理建议

(1)建议炼登大沟泥石流-堰塞湖灾害综合整治中，应统筹考虑，多部门、多措施、多手段来开展综合防治工作；

(2)泥石流防治工程中，建议以稳拦上游固体物质为主，修建梯级拦渣坝，稳拦固体物质。建议拦渣坝泄水孔宜采用孔径渐变方式，孔径从上游至下游逐渐变小，分级拦截泥石流中的大下颗粒固体物质，分级做到水、石分流；

(3)建议在沟道坍滑严重段下游适当位置设置小谷坊坝，回淤固体物质来反压稳固坡脚，启到岸坡整治效果；

(4)建议对区内生态脆弱区进行修复，恢复植被，保持水土，严防流失。从农业政策、产业结构等方面调整当地群众的生产生活方式，改变放牧、陡坡耕种、垦荒等农业模式。

(5)建议泥石流沟沟口沘江河右岸适当位置修建流线防淤护岸堤，防止冲刷对岸造成淤积形成堰塞湖。可在主河道修建束流堤坝，提高水动力，大幅提升主河道排泄能力。

(6)建议进一步研究泥石流-堰塞湖链式灾害的特征与机理，研发新型抢险救援设备，快速介入并稳步实施疏通堰塞体。