兩河口水電站瓦支溝泥石流發(fā)育特征調(diào)查研究

單 詩(shī) 涵（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

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兩河口水電站瓦支溝泥石流發(fā)育特征調(diào)查研究

單 詩(shī) 涵
（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

摘 要：本文全面闡述了瓦支溝泥石流水系條件及溝谷分區(qū)特征，對(duì)泥石流基本特征進(jìn)行了分區(qū)分段的調(diào)查研究及分析計(jì)算，并對(duì)瓦支溝的泥石流發(fā)展趨勢(shì)及易發(fā)程度做出了評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：瓦支溝；泥石流；溝谷分區(qū)；基本特征

1 概 述

瓦支溝位于四川省甘孜藏族自治州雅江縣境內(nèi)，雅礱江兩河口水電站壩址上游側(cè)左岸一級(jí)支流慶大河左岸。溝口位于慶大河口上游約2．5 km處，為一條獨(dú)特類型的溝谷型泥石流溝［1］，以發(fā)育于距溝口約3．2 km處的冰磧湖為界分為上下游兩段，分別具備單獨(dú)暴發(fā)泥石流的基本條件且歷史上曾暴發(fā)過(guò)不同規(guī)模的泥石流。在最近的2010年，該溝就暴發(fā)了一定規(guī)模的泥石流，溝床內(nèi)殘留有泥石流堆積物（見圖1）。

圖1 瓦支溝流域全貌

因瓦支溝屬兩河口水電站庫(kù)區(qū)二級(jí)支流，應(yīng)工程建設(shè)需要，溝內(nèi)在距溝口約1．9 km處于2008年底進(jìn)行了溝水處理，修建有一座擋水壩和一個(gè)右岸排水隧洞，溝水處理工程擋水壩下游規(guī)劃布置有兩河口水電站最大的堆渣場(chǎng)（2號(hào)渣場(chǎng)）。由于瓦支溝泥石流獨(dú)特的分段性和泥石流暴發(fā)的不確定性，為了準(zhǔn)確評(píng)價(jià)該溝泥石流對(duì)相關(guān)建筑物的影響，需對(duì)該溝泥石流的發(fā)育特征、形成機(jī)制及動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行深入研究。

2 瓦支溝流域基本地質(zhì)條件

瓦支溝流域在平面上呈狹長(zhǎng)“樹葉狀”，流域面積119．2 km2，主溝長(zhǎng)23．6 km，總體流向NEESWW，發(fā)源于4 770 m高程，在2 630 m高程匯入慶大河，平均縱坡降90．7‰，相對(duì)高差一般在500～1 500 m，為典型的高山峽谷。流域內(nèi)出露地層以三疊系上統(tǒng)新都橋組二段為主，其巖性以板巖為主與薄層狀變質(zhì)砂巖成不等厚韻律層，第四系沉積物，主要有崩坡積、殘積、沖洪積與冰積、冰水積。工程場(chǎng)地50年超越概率10%的基巖水平峰值加速度為148．9gal，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。工程區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性相對(duì)較好。瓦支溝流域物理地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，天然狀況下除正常風(fēng)化、卸荷外，早期、現(xiàn)代泥石流及局部零星滑坡、崩塌均有分布。雅礱江流域地處青藏高原東側(cè)邊緣地帶，屬川西高原氣候區(qū)，據(jù)雅江縣氣象站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均降水量為705．2 mm，雅礱江流域徑流多年平均流量為663 m3／s。

3 瓦支溝泥石流基本特征分析與計(jì)算

3．1 瓦支溝泥石流水系及溝谷分區(qū)特征

3．1．1 水系特征

瓦支溝流域水系比較簡(jiǎn)單，主要由主溝瓦支溝及中上游右岸大支溝、中游左岸支溝兩條主要支溝組成（見圖2），主溝及右岸大支溝沿途分別匯入多條小支溝，小支溝規(guī)模普遍很小、季節(jié)性流水，流域特征數(shù)值見表1。

表1 瓦支溝流域特征數(shù)值

圖2 瓦支溝水系示意（1∶100000）

3．1．2 溝谷分區(qū)特征

瓦支溝泥石流具有獨(dú)特的分段特征和溝域內(nèi)的不連續(xù)性，主要是由于主溝下游距溝口約3．2 km處發(fā)育一由大型冰川活動(dòng)產(chǎn)生的冰磧物阻塞河道而形成的冰磧湖，湖面高程約2 940 m，湖面面積（600～800）m×（160～230）m，最深約30 m，出口下游溝床中見基巖出露，冰磧物壩體順溝方向?qū)掃_(dá)400 m左右，總體積約4 000萬(wàn)m3。如此較大規(guī)模的冰磧湖對(duì)全溝域而言具有較強(qiáng)的調(diào)峰蓄洪能力。

基于如此規(guī)模、如此特征的冰磧湖在瓦支溝下游主溝內(nèi)的存在，使得瓦支溝形成了獨(dú)特的泥石流溝谷分段特征，造成冰磧湖上游段與下游段無(wú)論是在泥石流的暴發(fā)條件、暴發(fā)頻率、暴發(fā)規(guī)模上，還是在泥石流的形成過(guò)程、動(dòng)力學(xué)特性及發(fā)展趨勢(shì)上都有極大不同，冰磧湖上游段與下游段泥石流分別獨(dú)立暴發(fā)，即使同期暴發(fā)也關(guān)聯(lián)性不大；因此冰磧湖上游段有明顯的匯水物源區(qū)、形成兼流通區(qū)與堆積區(qū)分區(qū)，冰磧湖下游段也有獨(dú)立的形成區(qū)與流通兼堆積區(qū)分區(qū)，將整個(gè)瓦支溝泥石流分為了兩條獨(dú)立的泥石流溝。

3．2 冰磧湖上游段（第一段）泥石流基本特征

3．2．1 溝道地形條件

冰磧湖上游段匯水面積近100 km2，主溝長(zhǎng)約20 km，主溝平均縱坡降91．5‰，可對(duì)段內(nèi)按泥石流溝谷特征大體上劃分為較為明顯三個(gè)功能區(qū)段（見圖3）：右支溝與主溝匯合口以上的匯水物源區(qū)；右支溝匯合口至左支溝匯合口段的形成兼流通區(qū)；左支溝匯合口至冰磧湖入口段的堆積區(qū)。

3．2．2 水源條件

從水源上看，研究區(qū)域降水較為豐沛，多年平均年降水量約705 mm，且降水集中，5～10月降水量約661 mm，占年降水量的93．7%，夏季局部暴雨及特大暴雨時(shí)有發(fā)生，且多為歷時(shí)短、強(qiáng)度大的局地性大暴雨，這種降水條件利于區(qū)內(nèi)泥石流的觸發(fā)［2］。

3．2．3 物源條件

從影響泥石流最關(guān)鍵的物源條件分析，冰磧湖上游段堆積區(qū)全段寬闊的溝道內(nèi)堆積大量松散固體物質(zhì)，顯示出沖洪積與泥石流混合堆積反復(fù)疊加的特征；而從堆積區(qū)在入湖口附近的堆積特征分析，冰磧湖上游段泥石流與沖洪積固體物質(zhì)基本完全在冰磧湖上游停歇。

綜上所述，可分析得知，冰磧湖上游全段內(nèi)泥石流總體上的暴發(fā)規(guī)模及暴發(fā)頻率均較為有限，而順溝方向?qū)掃_(dá)400 m，總體積約4 000萬(wàn)m3的冰磧湖壩體對(duì)上游段泥石流有較大的調(diào)峰蓄洪能力，將沖洪積與泥石流堆積完全停歇在冰磧湖上游，因此即使上游段較大規(guī)模的單次泥石流暴發(fā)，也不會(huì)對(duì)下游段造成嚴(yán)重影響。

圖3 冰磧湖上游段（第一段）泥石流溝谷功能分區(qū)示意

3．3 冰磧湖下游段（第二段）泥石流基本特征

冰磧湖下游段匯水面積近12 km2，主溝長(zhǎng)約3．2 km，溝道平均縱坡降93．7‰，段內(nèi)水系簡(jiǎn)單，主溝兩側(cè)無(wú)較大常年流水支溝發(fā)育，僅發(fā)育少量坡面匯流型短小溝槽。該段為溝床相對(duì)寬緩的“V型谷”，溝床一般寬20～40 m，局部最寬大于50 m，谷坡地形坡度30°～45°。該段具備獨(dú)立暴發(fā)一定規(guī)模泥石流的基本條件，曾于2010年暴發(fā)一定規(guī)模泥石流，在溝水處理工程擋水壩上游側(cè)溝床內(nèi)形成大片堆積，堆積總方量約2萬(wàn)m3。

通過(guò)對(duì)該段溝谷特征及堆積殘留的調(diào)查及分析，該段按泥石流溝谷特征大體上可劃分為兩個(gè)功能區(qū)段（見圖4）：上游約0．8 km長(zhǎng)為泥石流的形成區(qū)，下游約2．4 km長(zhǎng)為流通兼堆積區(qū)，因受擋水壩截?cái)鄿瞎扔绊懀瑢?shí)際流通兼堆積區(qū)段長(zhǎng)約0．5 km，其下約1．9 km基本為干溝。

圖4 冰磧湖下游段功能分區(qū)示意

對(duì)于冰磧湖下游段泥石流形成條件分析，除水源動(dòng)力條件與上游段相同外，溝道地形條件及物源條件與上游段有較大差異，按兩個(gè)功能區(qū)段分別進(jìn)行分析：

3．3．1 泥石流物源及形成區(qū)（冰磧湖出口—冰磧湖出口下游0．8 km段）

全段谷坡及坡腳均有零星的局部垮塌，其中以冰磧湖出口至下游側(cè)約0．8 km段最為集中，這些谷坡淺表的局部垮塌及坡腳的部分垮塌為該段泥石流的暴發(fā)提供主要物源。冰磧湖出口—冰磧湖出口下游0．8 km段松散堆積體統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 冰磧湖出口—冰磧湖出口下游0．8 km段松散堆積體統(tǒng)計(jì)

上述約0．8 km段，集中了冰磧湖下游段主要松散固體物源，其已有的約13萬(wàn)m3不穩(wěn)定松散固體物質(zhì)及約70萬(wàn)m3潛在不穩(wěn)定松散固體物質(zhì)，能為該段在大的暴雨、洪水激發(fā)條件下形成泥石流提供一定量的物源；但該區(qū)域物源以分散化小規(guī)模提供為主，在汛期由冰磧湖下泄的主溝洪水流量一般較大且較穩(wěn)定的情況下，松散固體物質(zhì)難以對(duì)主溝道形成較為嚴(yán)重的堵塞，從而使得提供的有限物源形成的泥石流容重整體上偏小，基本為稀性。

3．3．2 流通兼堆積區(qū)（冰磧湖出口下游0．8 km—瓦支溝溝口，長(zhǎng)約2．4 km）

該段溝床較為寬闊，一般寬20～30 m，局部較寬處可達(dá)40～50 m，兩岸岸坡整體上較為陡峻，基本呈“U型谷”，溝床平均縱比降約60‰，較為寬緩的溝床內(nèi)在泥石流流通過(guò)程中能一定程度停歇堆積固體物質(zhì)，從而使得下游段成為流通兼堆積區(qū)。由于近溝口約1．9km處的溝水處理工程擋水壩將天然溝道分隔，實(shí)際的流通兼堆積區(qū)段長(zhǎng)約0．5 km，該擋水壩使得最近于2010年暴發(fā)的泥石流大量堆積在擋水壩上游側(cè)，在溝道內(nèi)形成長(zhǎng)約0．5 km、最大厚度達(dá)3 m的帶狀新近堆積，其新近堆積固體物質(zhì)總量達(dá)約2萬(wàn)m3。而擋水壩段—瓦支溝溝口長(zhǎng)1．9 km區(qū)段，因受擋水壩截?cái)鄿瞎扔绊懀緸楦蓽希瑹o(wú)泥石流痕跡。

3．4 瓦支溝泥石流基本特征值計(jì)算

瓦支溝泥石流具有獨(dú)特的分段特征和溝域內(nèi)的不連續(xù)性，冰磧湖上游與下游無(wú)論是在泥石流的暴發(fā)條件、暴發(fā)頻率、暴發(fā)規(guī)模上，還是在泥石流的形成過(guò)程、動(dòng)力學(xué)特性及發(fā)展趨勢(shì)上都有極大不同。

通過(guò)前文分析判斷，鑒于冰磧湖上游暴發(fā)的泥石流對(duì)下游影響甚微（僅會(huì)略微增加下游洪水流量），而下游近溝口為溝域內(nèi)重要的工程活動(dòng)區(qū)，本文研究的重點(diǎn)即為分析評(píng)價(jià)泥石流對(duì)近溝口工程活動(dòng)區(qū)的影響，故主要對(duì)冰磧湖下游段的主溝進(jìn)行泥石流動(dòng)力學(xué)特性分析［3］。

泥石流計(jì)算特征值匯總見表3。

表3 瓦支溝冰磧湖下游段主溝泥石流基本特征值

4 瓦支溝泥石流發(fā)展趨勢(shì)及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

4．1 瓦支溝泥石流發(fā)展趨勢(shì)分析

天然狀況下，瓦支溝流域的降雨量、降雨類型、強(qiáng)雨和暴雨頻率基本不變，因此誘發(fā)泥石流的外動(dòng)力條件基本不變，泥石流暴發(fā)的基本規(guī)律也難以改變。

根據(jù)泥石流的形成條件與運(yùn)動(dòng)特性分析，瓦支溝主溝從較長(zhǎng)歷史時(shí)期來(lái)看，其發(fā)展總體上呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)，這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）泥石流發(fā)生的地形、地貌及地質(zhì)條件已成為固定格局，故從長(zhǎng)遠(yuǎn)歷史時(shí)期來(lái)看，發(fā)生泥石流的頻率與規(guī)模已呈現(xiàn)衰退趨勢(shì)［4］。

（2）除了近溝口近年來(lái)的臨時(shí)性工程活動(dòng)之外，瓦支溝總體上屬于人類活動(dòng)影響微弱區(qū)，目前在自然條件下沒有特大規(guī)模的崩塌滑坡發(fā)生。根據(jù)調(diào)查，中上游溝內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大方量的崩塌滑坡，僅在局部山體上發(fā)現(xiàn)小規(guī)模的崩塌和淺表層滑坡。這種狀況使溝內(nèi)和山坡的松散固體物質(zhì)持續(xù)大規(guī)模補(bǔ)給能力受限，尤其是持續(xù)提供大規(guī)模堵塞型固體物質(zhì)的能力受限，部分固體物質(zhì)即使被洪流啟動(dòng)，也難以長(zhǎng)時(shí)期持續(xù)暴發(fā)歷時(shí)很長(zhǎng)、規(guī)模很大、破壞性極強(qiáng)的泥石流災(zāi)害。

從較長(zhǎng)歷史時(shí)期來(lái)看，瓦支溝主溝泥石流總體上是呈現(xiàn)出衰退趨勢(shì)，但若未來(lái)存在人類工程活動(dòng)的強(qiáng)烈影響，這種長(zhǎng)期的衰退格局在較短歷史時(shí)期內(nèi)也會(huì)暫時(shí)性改變［4］。

4．2 瓦支溝泥石流易發(fā)程度評(píng)價(jià)

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(zhì)和充足的水源。地質(zhì)現(xiàn)象各要素及其組合在泥石流形成過(guò)程中起著提供位勢(shì)能量、固體物質(zhì)和發(fā)生場(chǎng)所三大主要作用［1］。水不僅是泥石流的物質(zhì)組成部分，而且是泥石流的激發(fā)因素。因此圍繞地形、松散堆積物質(zhì)、水源三個(gè)主要方面，根據(jù)流域內(nèi)泥石流活動(dòng)條件的諸因素，依據(jù)規(guī)范選擇有代表性的15項(xiàng)因素進(jìn)行數(shù)量化處理，以此來(lái)界定泥石流溝和對(duì)泥石流溝易發(fā)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)［2］。分析得出瓦支溝冰磧湖下游段主溝諸因素綜合評(píng)分值為84（見表4），按泥石流溝易發(fā)程度綜合評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，屬于輕度易發(fā)，其相應(yīng)危險(xiǎn)性指數(shù)屬危險(xiǎn)性中等。

表4 瓦支溝冰磧湖下游段主溝泥石流易發(fā)程度評(píng)判

5 結(jié) 語(yǔ)

瓦支溝為一條獨(dú)特類型的溝谷型泥石流溝，其發(fā)育于距溝口約3．2km處的冰磧湖將主溝分割為上下游兩段，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，由于冰磧湖較強(qiáng)的調(diào)峰泄洪以及停歇能力，瓦支溝冰磧湖上游段與下游段無(wú)論是在泥石流的暴發(fā)條件、暴發(fā)頻率、暴發(fā)規(guī)模上，還是在泥石流的形成過(guò)程、動(dòng)力學(xué)特性及發(fā)展趨勢(shì)上都有極大不同，可以說(shuō)是將整個(gè)瓦支溝泥石流分為了兩條獨(dú)立的泥石流溝。故針對(duì)瓦支溝的泥石流特征調(diào)查研究無(wú)論是評(píng)價(jià)其對(duì)下游工程建筑物的影響方面，還是為工程治理措施提供基本的工程地質(zhì)參數(shù)上均有重要意義，值得深入研究。

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作者簡(jiǎn)介：?jiǎn)卧?shī)涵（1986－），男，四川成都人，碩士，工程師，從事水電工程勘測(cè)及環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作。

收稿日期：2014-10-22

中圖分類號(hào)：P642．23

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1003－9805（2016）01－0036－05