恰甫其海水電站工程區融雪型山洪泥石流災害成因分析與防治對策

王迎春，劉 暉，梁國成

（1.新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊830000；2.烏魯木齊經濟技術開發區建設工程質量安全監督站，新疆烏魯木齊830000）

恰甫其海水電站工程位于高山融雪區，工程承擔著下游灌溉、發電和防洪的任務，工程所在地區屬地質災害多發區，山洪泥石流、山體滑坡等地質災害一直都是工程所在地區災害防御的重點。5～8月雨季容易引發山洪泥石流災害，每逢雨季，工程管理單位在雨前安排部署防御工作，2002年以來，工程區發生的各類地質災害因發現及時、處置得當，均未給工程造成較大威脅和危害。2009年末至2010年初，工程所在地區遭遇了60年不遇的大雪，很多地區遭遇雪災。2010年2月底，工程管理單位提前部署了春汛防御工作。2010年3月19日，工程區發生了突如其來的融雪型山洪泥石流災害，泥石流阻斷了工程區內道路交通，逼近發電廠房，危及廠內安全，這是自工程建設以來發生的最為嚴重的山洪泥石流災害。

1 工程區地質情況

工程所在區域岸坡陡峻，巖層走向與河谷近正交，屬橫向河谷，河谷狹窄呈“V”型。由于巖性、巖體結構、結構面發育程度及風化程度的差異，岸坡順河谷方向形成溝梁相間的梳狀地形。工程區兩岸較大的沖溝有18條，3～4月融雪季節和5～8月雨季沖溝內會間斷性集洪、行洪。

工程區左岸山體雄厚，發育有1～7號沖溝，沖溝走向與巖層走向平行，間距40～75 m，切割深20～75 m。沖溝內堆積崩坡積塊碎石層；山梁呈凸起的巖脊，寬15～40 m，由山梁形成的岸坡高陡，自然坡度60°～80°，局部直立。工程區各沖溝內分布有厚度不等的坡積物，其中左岸崩坡積物分布面積約9 000 m2，呈斜坡狀，最大厚度20～30 m，崩坡積物體主要由塊、碎石組成，含直徑1～5 m的大孤石，呈棱角狀，結構松散，多具架空現象，坑、孔壁垮塌嚴重，基本處于極限平衡狀態。

工程區右岸岸坡相對較緩，發育有8～17號沖溝，切割深5～35 m，沖溝之間山梁岸坡坡度45°～65°。巖層以中厚層狀為主，屬中硬-堅硬巖，巖體呈鑲嵌碎裂結構。

2 工程區山洪泥石流特征及危害

2010年3月18日，工程區普降春雨，19日，氣溫急劇上升，右岸山溝內山洪穩定，左岸山溝積雪融化加速，形成山洪，裹挾泥沙下泄。山洪引起兩側山體崩塌，渾濁的山洪沿著陡峻的山溝奔騰咆哮而下，地面為之震動，山谷聲如雷鳴，在很短時間內將大量泥砂、巨石沖出溝外，橫沖直撞，形成堆積，沖毀了原排洪渠攔砂擋墻、納洪口及排水渠部分渠道。山洪裹挾巨石淤堵了納洪口，洪水泥石流沖上2號進廠公路后沖落至3號進廠路（兩路高程相差10余米），造成進廠公路全部阻斷，廠房尾水平臺區大量壅水，洪水逼近廠房，危及廠內安全。

3 工程區山洪泥石流形成過程

3月以來隨著氣溫的回升，工程區兩岸山體積雪逐漸消融，3月11日沖溝相繼開始排洪，工程區兩岸共計5處沖溝排水，左岸兩處，右岸三處。因左右岸不同的地質地形條件，左右岸發生了不同期、不同規模的山洪泥石流。

右岸因日照時間長，積雪消融早于左岸，右岸沖溝3月13日開始漲洪，3月17日洪水洪量較大引發泥石流，吞沒排洪溝沖至4號路，阻斷了4號上壩公路。3月17日樞紐管理單位組織力量對4號上壩公路進行了搶通，疏通了排洪渠道，3月18日右岸山坡積雪基本消融，排洪溝山洪回落，4號路段沖溝山洪明顯減小，水質清無砂石。3月22日沖溝內已無融雪匯流。右岸小規模山洪泥石流的搶險和治理工作共投入人力10余人、耗時1 d、大型機械2臺。

左岸因大面積積雪分布于向陽面，兩處山洪沖溝于3月15日開始匯洪，流量穩定。3月18日工程區普降中雨，18日山洪沖溝水量小、水質清，其中2號上壩路段山洪溝3月19日上午流量突減，19日下午16∶40工程管理單位巡檢人員發現2號上壩路段排水溝山洪流量突增并伴有泥石流，瞬間大量山洪泥石流奔涌而下，推倒了原排洪渠攔砂擋墻，掩埋了納洪口及排水渠部分渠道，山洪泥石流來勢洶洶，阻斷了2號進廠公路，沖落至3號進廠公路。16∶50管理單位搶險隊伍趕赴搶險現場，搶險期間再次遭遇泥石流，此次泥石流來勢兇猛，山洪裹挾巨石沖向2號上壩公路，阻塞段堆出了一座小山。泥石流沖落至3號進廠公路，山洪在電廠尾水平臺恣意漫流，逼近廠房，危及廠內安全。處置及時所幸未造成廠房設備受災及人員傷亡。3月21日山洪回落，3月22日山洪流量減小，3月23日～4月1日期間隨氣溫變化山洪時斷時續（氣溫回升山洪增，氣溫降低山洪斷），4月4日左岸積雪消盡，停止匯流。左岸大規模山洪泥石流的治理和搶險工作共投入人力70余人、耗時7 d、大型機械5臺，防洪編織袋2 200余條，外運石渣約2 500 m3。

4 山洪泥石流形成機制

4.1 復雜的地質地形條件是誘發山洪泥石流的基礎因素

工程區左右岸差異性松散地質是發生山洪泥石流的物質基礎和潛在條件，影響著山洪泥石流災害的特性和規模，左岸崩坡積物分布范圍大、孤石多，右岸崩坡積物分布范圍相對較小。工程區兩岸起伏變化的地形為山洪泥石流提供了動力條件。左岸山體高、坡度大，處于高勢能、低阻力的水體和土體極不穩定，可以快速啟動，高速運動，迅速成災。然而這種特殊的地質條件并非山洪泥石流成災的唯一因素，左岸山洪源頭為一凹地，似一天然的積雪庫，春季氣溫回升這一天然的積雪庫自然就成了山洪供給庫，工程區電站廠房猶如“頭頂一盤水”。右岸山體相對坡度小，山體低而緩，啟動、成災慢，泥石流災害規模小。

4.2 異常的積雪是引發山洪泥石流的前提因素

2009年冬至2010年春，壩址所在地區遭遇60年不遇的大雪，2009年11月下旬到2010年1月中旬，降雪量異常偏多，其中工程區積雪量較常年偏多200%，降水量為近40年第一位。積雪深度較常年偏深16 cm，積雪覆蓋率達到95.7%，雪深大于20 cm的積雪面積占總積雪面積的80.5%，雪深大于30 cm的積雪面積占總積雪面積的37.3%。異常的積雪為形成較大山洪蓄積了水源和洪量。

4.3 高溫融雪是山洪泥石流爆發的直接因素

2010年1～3月，工程區氣溫冷暖交替變化，且變化幅度較大，月內溫差最大達25.3℃，平均氣溫較常年明顯偏高（偏高3℃左右），降水較常年偏多。3月以來工程所在地區氣溫回升較快，氣溫較同期偏高、降水偏多，降雨如催化劑加速了工程區積雪融化，3月16～17日氣溫明顯升高（由最低1.5℃升至最高15.1℃），3月18日工程區降中雨，3月19日氣溫迅速回升，進一步加速了積雪融化，降水偏多，山體土壤含水量過飽和，半山坡松散巖體崩塌，在山洪溝中形成堆積壩，堆積壩潰決發生泥石流。

5 防治對策

5.1 險前措施

融雪季節、雨季定時進行巡視檢查，監測山洪溝排洪流量變化情況，監測發現山洪溝突然斷流，立即組織對山洪溝上游進行進一步檢查，以斷定上游是否存在巖體崩塌、堰塞體淤堵等誘發山洪泥石流的前兆。檢查發現上游山洪溝中形成堆積壩，應及時組織排險，以免發生堰體潰決。檢查排洪溝是否暢通，及時疏通排洪溝，使排洪溝發揮其正常的排洪、分流作用。必要的險前巡視檢查有利于及時發現隱患，為搶險爭取最佳時機。

5.2 險時措施

山洪泥石流發生后組織開展搶險工作，首先做好山洪預警監測，保證搶險人員、機械、設備安全，以防搶險過程中發生次生災害。險情發展過程中開展搶修工作要遵循“先導后疏再清”的原則，因原排洪溝已被山洪泥石流掩埋，洪水漫過泥石流堆積區肆意漫流，在沒有確定是否再次發生泥石流前，不宜立即開展堆積區清理和排洪溝疏通工作，在做好預警監測工作的前提下，由泥石流堆積區邊緣開展導水工作，組織機械或人力在泥石流堆積邊路開溝，一方面分流山洪，一方面控制山洪。監測確定沒有再次發生泥石流的潛在威脅，且山洪流量呈回落趨勢時開展泥石流堆積區的疏通工作，待排洪溝完全疏通，山洪回落開展泥石流清理工作。

5.3 險后措施

由于樞紐工程左右岸的地質、地形現狀，工程區仍然存在引發山洪泥石流的潛在威脅。根據樞紐工程區的地質地形特點，山高坡陡一方面采取生態措施，考慮采用生長速度快且易于在高坡生長的草本植物護坡，以防水土流失造成泥石流滑坡威脅；另一面采用“導、固、攔、排”的工程措施從山洪形成的上、中、下游段分別修建工程，解除誘發泥石流災害的潛在威脅。從山洪源頭積雪庫挖掘出一條通道，從源頭分流融雪型山洪，以減輕原山洪溝的排洪壓力，達到“導”水的目的；對不穩定的、易產生泥石的斜坡進行穩固，對達到極限平衡狀態的孤石進行清理或固定，防止滑坡、孤石阻塞洪流，避免山洪溝內形成堰塞體；“攔”是在山洪溝中游段修建梯級攔擋堤壩用以控制組成泥石流的固體物質和雨洪徑流，逐級削弱泥石流的流量、下泄總量和能量，減少泥石流對下游排洪、導洪工程的沖刷、撞擊和淤積等；“排”是在下游修建排洪渠，改善山洪及泥石流流勢，使山洪及泥石流按設計意圖順利排泄。

[1]徐曙光.奧地利泥石流治理技術措施[J].國土資源情報，2001(12).

[2]徐永年.山洪災害特性及其防治對策[J].中國水利水電科學研究院學報，2004,2(2).