大渡河叫吉溝泥石流發育特征及危險性分析

韓麗芳,羅 兵

(1.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,四川成都610059;2.中機工程勘察設計研究院,四川成都610066)

大渡河叫吉溝泥石流發育特征及危險性分析

韓麗芳1,羅 兵2

(1.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室,四川成都610059;2.中機工程勘察設計研究院,四川成都610066)

叫吉溝位于四川省境內,為大渡河左岸的一級支流。歷史泥石流活動明顯,溝口公路和村莊都曾遭受其破壞。采用單溝泥石流危險性評價方法,結合遙感圖像解譯及現場調查,對泥石流的形成條件、類型、危險性進行了分析。根據該溝泥石流發生的特點,對泥石流的工程效應進行了分析,發現該溝是低頻的中等易發泥石流,對大渡河和上下水庫的影響不大。

泥石流;危險性分析;叫吉溝;四川康定

0 引 言

叫吉溝位于四川省康定縣姑咱鎮境內,大渡河左岸,溝口距大渡河冷竹關水電站廠房約13.1km。流域地處高山深切割區,兩岸山體植被茂密,叫吉溝源于海拔約3 090m處,在海拔約1 415m處匯入大渡河,主溝長約11.2km,縱坡降214.7‰,匯水面積10.44km2。近幾十年來,泥石流災害嚴重,因此,研究叫吉溝泥石流發育特征及危險性分析具有十分重要的意義。

1 叫吉溝泥石流發育特征

1.1 地形特征

叫吉溝泥石流位于下壩址左岸壩前約500m處,該溝流域面積19.4km2,其中匯水面積10.44km2,主溝長約11.2km,縱坡坡降為214.7‰(圖1)。具備典型的泥石流溝地形地貌特征,主溝范圍內,溝谷較狹窄,呈“V”字型,溝谷兩岸山體坡度較陡,植被覆蓋中等。除堆積區和流通區下段外,主溝均以花崗巖巖質溝床為主,溝內發育2條支溝。

圖1 叫吉溝(主溝)坡降變化

圖2 叫吉溝第四系松散固體物質分布圖

1.2 形成區特征

1.2.1 匯水區特征 從地形特征上看,叫吉溝內泥石流物源形成區呈典型的高山環抱山間盆地,呈“撮箕型”或漏斗狀,山坡坡度多在50°～70°,構成良好的地表匯水條件,其匯水面積為10.44km2,具備溝谷型泥石流形成所需的地形條件。

1.2.2 物源區特征 叫吉溝主溝主要分布元古代第三期的閃長巖、少量石英閃長巖及第四系(Q4)堆積物,主要包括崩坡積物、泥石流堆積物及少量殘坡積物(圖2)。物源區整體處于穩定狀態;泥石流的固體物質主要來自溝谷兩側堆積體在水流沖刷下的前緣垮塌和坡面侵蝕的不穩定物源區,溝源位置水量較小,沖刷能力有限,而且物源區松散固體物質較豐富,多堆積密實,并且植被較好,處于穩定狀態。不穩定物源主要分布在野壩溝溝床及其兩側,總量為561.98×104m3(表1)。由于堆積體大多位于溝床邊,粒徑較小的碎石在溝水沖刷作用下會產生逐步垮塌后退現象,粒徑較大的會在雨季由洪水沖垮攜帶下來。

流通區溝谷呈“V”型,溝底可見堆積物,坡體長期未動,溝道彎度小,順直通暢為泥石流流通提供了良好的路線。由于流通區溝道寬度較小,在泥石流爆發時,會加大物質的流速度及巨石被搬運的可能性,從而引起巨石堵塞溝道的情況,當其潰決時,蓄積的能量使泥石流搬運更大粒徑的碎塊石。溝口主要是歷史泥石流堆積物扇體。

1.3 流通區特征

流通區總體以“V”形溝谷為主,谷寬18m～30m。叫吉主溝流通區長7.13km,流通段溝床總體坡降196‰,溝岸坡度除局部地段(叫吉村附近)較緩外,一般均在45°～75°。溝道除在距溝口4.3km (海拔2 290m)及距溝口5.1km(海拔2 455m)2處存在明顯大拐彎外,總體呈NNW向展布,較為順直且粗糙,跌水也不多,規模大者主要分布于流通區中、上段。溝道較為通暢,溝谷底部發育塊卵石,可見少量漂礫。因此,叫吉溝既有對泥石流流動有利的一面(溝床總體坡降大),也有對其不利的一面(存在2處大拐彎)。此外,流通區谷坡中、上部分布著崩坡積物,故地兩側一般分布著崩坡積物和泥石流堆積物,溝谷1 755m以下的崩坡積物和泥石流堆積物植被不甚發育,本身坡度較大,塊石間一般有細粒物質,時常受落石的沖擊,暴雨時受激流的淘蝕作用,因而處于欠穩定或不穩定狀態,它們會成為主溝泥石流的重要物源之一。

表1 匯水-物源區松散固體物總量統計表

1.4 堆積區特征

堆積區主要為叫吉溝溝口廟子處至大渡河邊這一段區域,總體呈扇狀,長約0.5km,堆積扇前緣寬近700m,堆積物厚度4m～8m,個別地段堆積物厚度可達十幾米。顆粒總體特征以碎、塊石為主,可達80%～90%。物質成分以花崗巖、石英閃長巖為主。顆粒粒徑變化較大,最大粒徑約2m～3m,未見粘稠漿體的堆積特征,表明該溝屬典型的稀性泥石流。從堆積物平面分布特征看,整個堆積扇在粒度分布上總體相近,但塊石具有一定的架空結構,基本無粘粒,粉粒組份含量也很少。從剖面上看,叫吉溝泥石流具有多期單側向疊置的特點,疊置邊界均傾向下游側。同時,從歷次泥石流堆積的疊置關系來看,均呈現出疊式,這表明該泥石流演變逐漸呈衰退趨勢。

1.5 水源

根據調查,該溝歷史上暴發的泥石流均是在暴雨或長時間降雨后形成的。從溝道內現有松散碎屑物質條件和植被狀況分析,一般暴雨僅能形成山洪或小支溝泥石流,只有在大暴雨或特大暴雨條件下,才能在大支溝或主溝形成泥石流。據瀘定氣象站資料,叫吉溝河流域附近日最大降水量為72.3mm。叫吉溝流域降雨多以地表徑流的形式流入溝中,在溝源由冰川形成的海子及積雪提供水源,水量豐富,因此,叫吉溝一年四季水流不斷,且雨季溝內水量很大。由此可見,該溝和該區域激發泥石流形成的暴雨條件是充分的。

2 叫吉溝泥石流危險性分析

2.1 泥石流的類型

①叫吉溝的形成區包括清水匯流區和物源區、流通區、堆積區分區明顯,且流通區溝道順直,呈“V”型谷,是典型的溝谷型泥石流溝。

②松散物質、坡降較大、溝谷狹窄、20世紀頻繁采礦活動是20世紀泥石流頻繁發生的原因,由于只有在大暴雨和特大暴雨條件下,才能在大支溝及主溝形成泥石流可以判斷叫吉溝屬于降雨型泥石流溝。

③泥石流發生時,直接性特征明顯,據上述沉積物特征及流態特征可以判斷叫吉溝屬于稀性泥石流溝。

2.2 泥石流的危險性分析

泥石流危險性評價是目前國內外災害科學研究的熱點之一,也是災害預測預報和防災減災的重要內容,其研究方法較多,本次研究采用易發程度和泥石流危險度2種方法判斷。

①泥石流形成的基本條件是有利的地形、豐富的松散固體物質和充足的水源。地質現象各要素及其組合在泥石流形成過程中起著提供位勢能量、固體物質和發生場所三大主要作用。水不僅是泥石流的物質組成部分,而且是泥石流的誘發因素。因此,圍繞地形、松散堆積物質、水源3個主要方面,選擇有代表性的15個因素進行數量化處理,并依據《泥石流防治工程設計規范》中的泥石流易發程度數量化評分表,來界定泥石流溝和對泥石流溝易發程度進行評價(表2)。

②泥石流危險度的評價方法很多,本次研究采用成都山地所劉希林于1996年提出的單溝泥石流危險度評價方法。改進單溝泥石流危險度評價方法采用7個評價因子,除主要內在因子泥石流規模m和發生頻率f外,其他次要環境因子分別是流域面積s1、主溝長度s2、流域相對高差s3、流域切割密度s6和不穩定溝床比例s9(表3)。這5個次要因子可從流域地形圖上比較準確地獲取。次要因子是采用雙系列關聯度分析方法篩選的,所以其判定結果應該可靠。

表2 叫吉溝泥石流易發程度評判表

單溝泥石流危險度計算公式為:

式(1)中,M、F、S1、S2、S3、S6、S9分別為m、f、s1、s2、s3、s6、s9的轉化值。按照單溝泥石流危險度評價因子的轉換函數(表3),計算可得出相應的轉換值(表4)。

根據上述計算公式,叫吉溝泥石流的危險度為H為0.462,按照分級標準:極低危險(0

叫吉溝泥石流易發程度評價結果為中等易發,危險度評價為危險性中等偏大的泥石流溝。綜合以上評價結果,可以認為:叫吉溝是一條典型的低頻泥石流溝,中等易發,危險性中等。

3 泥石流防治

3.1 防治原則

根據叫吉溝泥石流特征、危害、防治工作現狀及減災要求,確定防災工程規劃原則為:以防為主,防治結合,全面規劃,綜合治理;防災減災與當地經濟相結合;防治措施與社會措施和行政管理措施相結合;治理工程與布局規劃相結合。通過防災工程,減輕和控制泥石流的危害。參照有關規范與規定,綜合考慮該溝泥石流的特征、危害狀況、危害對象的重要性以及目前治理泥石流的經濟能力,確定防災土木工程設計標準為20年一遇的設計標準,50年一遇的校核標準。

表3 危險度評價因子和轉換函數

表4 危險度評價因子轉換值

3.2 泥石流防治措施

泥石流防治應從兩個方面著手:①保護生態環境。叫吉溝目前流域生態環境總體良好,要采用人工措施恢復局部被破壞的植被,以種植灌木為主,同時注意今后工程建設中的水土保持工作。②管理措施。今后每年雨季前應做好防汛的準備工作,在有條件情況下,地方政府應做好泥石流災害預報警報工作,加強防災減災宣傳,作好防災預案,采取相應預防措施,提高當地村民對災害的認識;今后嚴禁當地村民生活、建筑垃圾堆放在溝道內堵塞溝道,一旦堆放,要及時清除。泥石流治理工程措施完工后,每年雨季前,要定期檢查維修,排導槽尾部勢必會發生泥砂的淤積并逐漸往上游擴展。如果發生淤積堵塞,應及時采取人工措施進行清淤。

4 結 語

叫吉溝是一個中等規模的泥石流溝,一條典型的低頻泥石流溝,中等易發,危險中等。隨著溝內植被的改善及采礦活動的減少,泥石流發生總體呈減弱趨勢,但由于溝內物源豐富,啟動水源充足,仍有發生泥石流的可能性,其危害最為直接的是叫吉溝溝口村民的生命安全及其財產,對大渡河的輸砂量不大,對上下游大型水電工程影響小。

[1] 四川省水利電力廳.四川省中小流域暴雨洪水計算手冊[S].1986.

[2] 泥石流災害防治工程勘查規范[S].2006.

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[4] 周必凡,李德基,羅德富,等.泥石流防治指南[M].北京:科學出版社,1991.

[5] 吳積善,田聯全,康志成,等.泥石流及其綜合治理[M].北京:科學出版社,1993.

[6] 游勇,歐國強,呂娟,等.四川九寨溝縣關廟溝泥石流及其防治對策[J].防災減災工程學報,2003,23(4): 50-55.

Development properties and fatalness analysis ofmud-rock fall in Jiaojigou along Daduhe River

HAN L i-fang1,LUO Bing2
(1.State KeyLaboratory of GeologicalDisaster Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China;2.Zhongji Geotechnical Engineering Investigation Design Institute,Chengdu 610066,China)

Located within the province of Sichuan,Jiaojigou is a first class branch along the left bank of Daduhe River,historical mud-rock fall activitywas obvious and the roads and villageswere broken by the mud-rock fall.Solo channelmud-rock fall fatalness evaluation was adopted in combination with remote sensing interpretation and field investigation;the authors conducted the analysis on the formation conditions,types and fatalnessof themud-rock fall.Based on the occurrence characteristicsof themud-rock fall in Jiaojigou,the authors analyzed the effect of the mud-rock fall engineering.It was concluded that Jiaojigou was restricted to low frequency and medium liable mud-rock fall,ofmild influence to the reservoirs both upper and lower reaches of the Daduhe River.

Mud-rock fall;Fatalness analysis;Jiaojigou;Kangding,Sichuan

book=3,ebook=218

P642.23

A

1674-3636(2010)03-0314-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.03.314

2010-01-12;編輯:侯鵬飛

韓麗芳(1978—),女,碩士,主要從事地質工程研究.