四川茂縣宗渠溝低危險堰塞湖潰決泥石流發育特征及工程對策

王 磊，馮 毅

（成都興蜀勘察基礎工程公司，成都 610072）

汶川地震在龍門山區域誘發256處堰塞湖,其中壩高10 m以上的有33處；而在這33處堰塞湖中，處于極高或高風險狀態的8處[1]。茂縣宗渠溝堰塞湖作為這33處堰塞湖中的一處，其堰塞壩最高達到80m，最大水深35m，庫容約25×104m3，于2009年3月21日發生自然漫頂潰決[2]。堰塞湖潰決后在堰塞壩右側形成長約150m，最窄處寬約6m，深約10m的溢流槽，至此堰塞湖殘留庫容約6.78×104m3（圖1），堰塞湖危險級別轉為低危險。但是在2013年7月9日夜至10日晚，茂縣境內普降大雨，堰塞壩左岸龍頭包坡面松散固體物質起動產生泥石流,并進入堰塞湖庫區、抬高庫區水位。同時主溝洪水進入堰塞湖,使庫區水量激增，洪水對溢流槽溝床形成劇烈揭底沖刷，最大下切深度達到5m，造成堰塞湖的進一步潰決，并引發泥石流災害，造成巨大經濟財產損失。本文通過對宗渠溝低危險堰塞湖潰決泥石流發育特征的歸納、總結，進而揭示暴雨條件下該類泥石流的發育規律及發展趨勢，并提出相應的防治工程對策，對5.12震區現存同類型泥石流防治工程方案的擬定具有一定參考意義。

1 流域基本特征

宗渠溝泥石流位于茂縣鳳儀鎮宗渠村，溝口地理位置坐標：東經103°48′18.43″、北緯31°38′41.93″。流域地貌屬邛崍山系構造侵蝕中山峽谷地貌，流域源頭高程4881m，溝口高程1560m，高差3321m，平均縱坡約為274.69‰。宗渠溝流域形態呈口袋型，為樹枝狀水系，除主溝外，發育2條規模較大的支溝。主溝縱向長度11.11km，溝道寬度5～80m不等，溝域面積為5.78km2，流域面積37.39km2。從整個流域上看，將宗渠溝劃分為形成區、流通區及堆積區。其中形成區縱坡相對較陡，約453‰；流通區平均縱坡降298.92‰；而下游堆積區總體上縱坡較緩，坡降約101.11‰。從河流切割形成的侵蝕面觀察溝道物質組2成主要為泥石流堆積物（Q4sef），其間碎塊石無分選，下伏為沖洪積層（Q4al+pl）。

2 主溝溝道特征

宗渠溝溝道內常年有流水，溝谷形態總體為“V”形谷，局部為上部寬“V”形下部“U”形復式溝谷，溝道最窄處僅5m，最寬處約120m，平均寬度約25m，溝道彎道較多，局部溝段基巖卡口發育。5.12地震期間主溝左岸的龍頭包峰發生大規模崩塌，總崩塌方量達154×104m3，其堆積體前緣進入宗渠溝溝道堵斷水流形成堰塞湖。該堰塞湖歷經2009年3月及2013年7月兩次潰決，目前庫區內已無蓄水；堰塞壩右側溢流槽縱坡約531.72‰，下蝕強烈，側蝕、溯源侵蝕現象明顯。溝道兩側岸坡地勢較陡，坡度約38°～45°，大部分山坡上部常青針葉林覆蓋。溝道下部基巖普遍出露，受龍門山華夏系構造帶中的牟托-十里鋪復背斜及茂汶斷層控制，流域上游及下游溝段主要分布志留系茂縣群（Smx3-5）地層，巖性為淺海相灰色絹云石英千枚巖與結晶灰巖、石榴石片巖、灰色絹云千枚巖夾砂巖、泥質灰巖及灰綠色千枚巖夾砂巖、灰巖。流域中游主要分布泥盆系月里寨群（Dyl1-2）地層，巖性主要為淺海相及濱海相灰巖與千枚巖互層、炭質千枚巖夾結晶灰巖。這兩套地層抗風化能力弱，片理和裂隙均發育，在地震作用下極易產生滑塌失穩，為泥石流提供了豐富的固體物源。

3 泥石流堆積及輸移特征

宗渠溝形成區面積較大，流通區相對較短。溝口以下G213線至岷江河岸為泥石流堆積扇，平面形態呈喇叭狀，為多次堆積而成，頂托岷江現象明顯。扇體縱長約0.3km，寬約0.25km，面積約0.05km2，地形坡度5～8°，成份主要為塊碎石土，大小混雜堆積，碎石含量55%，塊石含量約10%，粘性土填充。碎石一般粒徑10～15cm，最大約50×80×60cm。通過對堆積物及2013年7月泥石流后溝道兩側殘留泥石流漿體的分析，宗渠溝泥石流體粘度相對較大，泥石流輸移方式應以陣性輸移為主，在一定條件下可轉變為連續性輸移，泥石流補給方式以沿途補給為主。

4 泥石流形成條件分析

4.1 物源成因及儲量

物源區內人類活動主要以農耕為主。區內植被覆蓋較高，物源的產生主要與地震、地層巖性、構造及風化作用有關。由于區內地層巖性主要以千枚巖及灰巖軟硬相間為主，在一定條件下極易沿軟巖層面形成山體失穩；流域內地層受新構造運動影響強烈，山體節理、裂隙發育，巖層的原生節理及局部巖層受到變質作用形成控制滑坡的控制面。加之受到 5.12地震的影響，溝谷侵蝕加劇，岸坡高陡，造成溝道內滑坡現象發育，為泥石流的形成提供了豐富的物源。

在調查區特有的地質條件及環境因素的共同影響下，宗渠溝流域內物源儲量巨大，最大物源為主溝中游龍頭包崩塌堆積體。通過遙感判譯及現場校核，流域內共分布物源點38處，其中主溝物源點34處，溝內可動物源儲量約32.59×104m3。

圖1 宗渠溝堰塞湖2010年遙感影像

圖2 宗渠溝堰塞湖2014年5月狀態

4.2 地形

調查區地貌上屬邛崍山系構造侵蝕中山峽谷地貌，地勢陡峻，山體峻峭。堆積區地形開闊，地勢相對形成區及流通區平坦。形成區內溝道深切、狹窄，局部溝段河流下切較深。流通區及形成區部分溝道受岸坡滑坡影響，河道不暢，局部甚至堵塞。從現場調查來看，宗渠溝的地形非常有利于泥石流的起動。

4.3 水源

調查區屬高原型季風氣候，冬春季節降水量嚴重偏少，常發生冬干連春旱，而夏秋季降水偏多，降水集中在下半年，同時隨海拔的增加而降雨量增大。宗渠溝溝道常年有水，水量較大。其補給來源除降水外，巖層裂隙水及冰雪融水也為其主要補給來源。流域內山勢陡峻，山體覆蓋層薄，不利于雨水下滲，在暴雨時較易形成地表徑流匯入溝道從而形成洪水，為泥石流的起動提供了較好的水源條件。

5 泥石流活動趨勢預測及防災對策

5.1 泥石流活動歷史分析

通過對當地居民的調訪（最大年齡為79歲，男），宗渠溝在5.12地震前從未暴發過泥石流活動，2009年 3月宗渠溝堰塞湖洪水潰決后，基本每年都會爆發一至兩次泥石流活動，但是規模均較小，未造成人員傷亡及財產損失。宗渠溝有記載且規模最大的一次泥石流災害即為2013年7月10日的泥石流災害，該次泥石流災害共損毀民房27戶43間，其中4戶10間被泥石流完全沖毀，所幸并未造成人員傷亡。泥石流同時沖毀耕地300余畝，直接經濟損失約210萬元。

通過對宗渠溝流域的調查表明，溝道仍處于下切階段，泥石流處于壯年期，再次暴發泥石流的可能性較高。

5.2 泥石流發展趨勢預測

目前宗渠溝主溝侵蝕大于支溝，溝道仍處于下切階段，泥石流活動正處于壯年期，今后相當長的一段時期都將是泥石流災害的高發期，泥石流性質以粘性泥石流為主。同時雖然堰塞湖內已無大面積水體，但堰塞壩右側溢流槽縱坡過陡，下蝕、側蝕及溯源侵蝕作用強烈，同時歷年洪水及泥石流攜帶大量泥沙沉積于庫區內，根據現場估算其方量約16.9×104m3（圖2），這些松散固體物質在洪水溯源沖刷作用下極易起動形成泥石流活動，而堰塞壩在沖刷下溢流槽自然邊坡極易失穩堵塞溢流通道，進而形成潰決進一步加劇泥石流活動。因此對于維持堰塞湖庫區內松散固體物質及堰塞壩自然邊坡的穩定，也是今后防災工作中需要密切關注的一個問題。

5.3 建議防治工程措施

宗渠溝溝道特征為上游縱坡較大，下游逐漸變緩，局部地段有陡緩相間的變化特點，溝道寬度總體上上游狹窄，而下游逐漸變寬，但是由于上游溝道縱坡較大，庫容極有限，可供選擇修建攔砂壩的壩址有限。但是在適合修建攔砂壩的溝段通過提高壩高可顯著提高庫容，對調節泥石流峰值流量的作用明顯，同時可采用格柵壩，增加壩的攔排效益比，延長泥庫使用年限。

據此，建議防治方案為：

1）在堰塞湖溢流槽下部修建攔砂壩一座，通過回淤達到穩定堰塞體的目的，同時采用大塊石加固現有溢流槽溝床，穩固堰塞湖內溝床物源，防止其在洪水沖刷下溯源侵蝕起動；

2）在沿途居民分布溝段修建防沖堤保護溝道內居民；

3）在溝口彎道前修建谷坊壩一座，起到調減洪峰，降低泥石流彎道超高，減輕下游行洪壓力，提高下游防沖堤安全性。

6 結語

1）宗渠溝堰塞湖在5.12地震期間形成，在2009年3月自然潰決后其危險性顯著降低，為一低危險性堰塞湖。

2）宗渠溝堰塞湖于2013年7月再次潰決，并形成大規模泥石流活動，對溝內及溝口沿溝居民財產造成重大損失。

3）宗渠溝堰塞湖目前無大面積水體，但溢流槽縱坡過陡，堰塞湖內的松散固體物質在洪水溯源沖刷作用下極易起動形成泥石流活動，堰塞壩溢流槽自然邊坡極易失穩堵塞溢流通道，進而形成潰決泥石流活動。針對這種現狀建議采用攔砂壩回淤穩定堰塞體，同時采用大塊石加固溢流槽溝床，削減洪峰，提高下游防護工程安全性。

[1] 陳曉清,崔鵬,程尊蘭,等.5·12汶川地震堰塞湖危險性應急評估[J].地學前緣,2008,15(4)：244-249.

[2] 胡桂勝,陳寧生,鄧明楓,鄧虎.茂縣宗渠堰塞湖漫頂潰決洪水演進規律模型試驗研究[J]. 水土保持研究, 2011, 18(3)： 172～176.