安夾溝特大型泥石流溝特征及治理方案

黨超

安夾溝特大型泥石流溝特征及治理方案

黨超

（四川省冶金地質勘查局六○六大隊，成都 611730）

安夾溝位于岷江上游四川省汶川縣境內。近百年內，該溝至二十世紀七十年代只發生過一起小型泥石流，沒有人員傷亡。2008年汶川地震后，該溝溝床變陡，泥砂堆積物增多，已引發大規模的泥石流災害，嚴重威脅都汶高速、AAAA級景區大禹農莊及當地居民的生命財產安全。通過對地震后安夾溝形地貌、水文氣象、物源條件的分析，探計該泥石流溝形成條件、基本特征和沖於特性，預測分析其發展趨勢，并因地制宜的提出了治理方案，也為震后類似地質災害的治理提供指導。

泥石流；汶川地震；治理方案；安夾溝

四川省汶川縣2008年5月12日發生里氏8.0級地震，該地震波及范圍之廣，危害之巨，歷史罕見。該地震誘發了大量的地質災害，所產生的大量松散固體物質，為泥石流的形成提供物源條件[1-2]。震區汶川縣綿虒鎮安夾溝在震后物源劇增，出現了大型泥石流。研究其地質環境特征，查明泥石流的誘發因素，有針對性地提出防治對策，可為類似地質災害治理提供借鑒。

1 環境概況

1.1 流域概況

安夾溝位于汶川地震重災縣汶川縣綿虒鎮，岷江左岸，地理坐標北緯31°20′25.1″，東經103°29′19.6″。安夾溝口有AAAA級景區大禹農莊及綿虒鎮高店村一組村民。該溝流域面積9.17km2，主溝長4.9km，縱坡降417‰，流向由西向東（圖1、圖2）。已形成的泥石流堆積區前緣有G213國道以及都汶路。

圖1 安夾溝溝域震前三維影像圖

圖2 安夾溝溝域震后三維景象圖

1.2 地貌條件

安夾溝屬中山、低山河谷地貌，溝內地形陡峻、臨空條件發育。溝口最低點高程1 190m，最尾高點高程為3 540m，相對高差為2 350m。溝下游段坡度為40°~60°，為深切“V”型谷，多陡坎，多跌水。跌水高度一般10~20m。溝上游段谷寬一般為10~30m，平均縱坡降645‰。溝下游寬度30~50m，平均縱坡降為150‰。

表1 安夾溝泥石流各溝段特征表

1.3 地質環境

該區發育北東走向的茂汶斷裂帶、九頂山斷裂帶[3]，安夾溝正處于斷層帶上。區內巖層多褶皺破碎，小斷層、節理裂隙發育。區內巖石受斷裂擠壓破碎，再經強烈風化，為泥石流的形成與發生提供了有利的地質條件。

1.4 水文氣象

安夾溝地處暖溫帶大陸性半干旱季風氣候區，屬岷江上游半干旱河谷地區，氣候垂直分帶明顯。區內氣候干燥，干雨季分明。雨季集中于7~9月，冬干明顯，多年平均降水量為528.7mm。該區最大年降水量為648.6mm（出現在1958年），最小年降水量369.8mm（出現在1974年），連續最大4個月（5～8月）降水量為324mm，占年降水量62.1％，日最大降水量79.9mm。根據《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》中的暴雨量等值線圖，該區10min雨強平均值為8.3mm，1h雨強平均值20mm，24h雨強平均值60mm。據吳積善[4]等著《泥石流及其綜合治理》，四川山區泥石流激發雨量一般為一次雨量48～50mm左右或10min雨量8～12.2mm，1min雨強0.8～1.2mm左右。因此，該區暴雨強度足以激發泥石流，特別是5·12地震后，隨著溝內不良地質現象的加劇和松散固體物源的增多，其激發泥石流的臨界雨強更低，因此，泥石流的危險性也相對更大。

圖3 汶川地震范圍及安夾溝位置圖

1.5 地震

汶川縣境及鄰區地質構造復雜，區內新構造運動表現為區域性地殼急劇上升并伴隨斷裂活動。2008年5月12日，地處龍門山斷裂帶上的汶川縣映秀鎮發生了里氏8.0級的地震。安夾溝距震中平面距離10km左右，地震區內建筑物破壞嚴重，山體淺表層松動，出現山體滑塌、崩落等現象。根據震后修改的《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）安夾溝流域所處區域地震基本烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.20g（圖3）。

2 安夾溝泥石流特征

2.1 泥石流規模、災情

據調查該溝為一條老泥石流溝，地質歷史上曾多次發生泥石流，形成了村民居住地所處的老泥石流堆積扇。近百年內，該溝于1976年發生過小型泥石流，未造成人員傷亡。2008年5.12汶川地震后，溝內物源劇增，2013年7月10日，汶川境內聚降暴雨，致該溝爆發大規模泥石流，持續時間前后約1個半小時，該次泥石流一次性沖出固體物質達8.18×104m3,形成長約460m，寬約40m的堆積區，淤高平均約3.5m，堆積方量6.44×104m3，使溝口段國家AAAA級景區大禹農莊房屋10余間，公路、景區內的5座橋、綠化帶、魚池活魚5 000kg、生豬1 000頭等遭受損失，直接經濟損失超過2 000萬元（圖4~7）。

圖4 被淤埋的魚塘

圖5 被沖毀的房屋

圖6 被沖毀的人行橋

圖7 被沖壞的水泥道路路面

目前，該泥石流溝正威脅著溝口大禹農莊100余職工和綿虒鎮高店村1組村民50戶200人的生命財產及溝口國道213線和都汶公路的交通安全。

2.2 泥石流各區段沖淤特征

2.2.1清水區沖淤特征

安夾溝上游和各支溝清水區普遍坡度較大（多在35°～40°左右），溝谷縱坡較陡，沖淤特征表現為沖於平衡的特征，主要原因有兩個方面，一是這些溝段主要位于溝谷上游地區，雖縱比降較大，但匯水面積較小，因此，尚不形成強烈沖刷所需的水動力條件，二是這些溝段普遍松散層較薄，有的為基巖裸露，且上游溝源地帶森林植被茂盛，溝床抗沖刷能力強。

2.2.2形成流通區沖淤特征

該溝段表現為以沖為主，沖於強烈的特征，該溝段溝谷狹窄部位寬度一般寬約10-30m，縱坡達300‰以上，泥石流沿狹窄溝床快速運動時，強烈掏飾溝道，沖刷深度達3~4m,在彎道凹岸處沖刷更劇烈，覆蓋層被攜帶，基巖裸露。

2.2.3堆積區沖淤特征

改溝堆積區表現以淤為主，安夾溝泥石流的堆積區主要位于安夾溝出山口以下至岷江扇形區域，該段溝道平均縱坡僅150‰左右，而整個堆積扇寬度約430m，長度為460m，面積為0.2km2。扇形區泥石流堆積厚度為10～25m，扇區泥石流堆積物方量約296.7×104m3，堆積扇擠壓岷江成為岷江的凸岸。堆積區內地形平均坡度約為10°，區內地形呈階梯狀，多梯地分布。在扇體前端受岷江的沖刷作用而形成陡坎，陡坎高約10m～20m。

2.3 泥石流堆積物特征

由圖表可見，泥石流的顆粒級配關系反應了不同溝段位置的水動力條件和沖淤特征，安夾溝中上游段溝谷縱坡降大，且沖淤特征表現為以沖刷為主，細小顆粒物質被洪水沖走，停淤較大的顆粒物質；而在安夾溝堆積區溝谷縱坡較緩，溝谷沖淤特征均表現出以淤為主的特點，因而細顆粒含量較多。此外，需說明的是，進行篩分取樣的顆粒主要為粒度小于100mm的部分，據實地調查，泥石流堆積物中尚含量15%～20%的塊石成分，最大塊石直徑達6.5m左右。

3 泥石流發展趨勢分析

根據前述對安夾溝泥石流特征和引發因素的分析，安夾溝屬暴雨溝谷型泥石流，具有受地震影響，溝內山體松散、物源豐富，易受暴雨誘發，溝道沖於強烈的特性，一旦遭到大暴雨或地震的作用，勢必引發大規模的泥石流災害。

圖8 安夾溝典型溝段堆積物顆粒級配圖

4 泥石流防治工程治理方案

4.1 防治原則和設計標準

根據該溝泥石流的形成特征、危害程度、發展趨勢及防災減災要求，泥石流防治總的原則是：全面規劃，防治結合，綜合治理；通過治理工程減輕和控制泥石流災害對大禹農莊、綿虒鎮高店村一組居民點的危害，并減輕對川西命脈線國道G213線和都汶路的威脅，為當地經濟建設和國道G213線、都汶高速的正常運行提供安全保障。

根據相關規范與規定，該泥石流防治工程安全等級應定為二級，確定防災工程設計標準為：按50年一遇設計，100年一遇校核[4-5]。

4.2 防治工程方案

1）攔固排相結合，全面防治（A方案）：采用固、攔、排相結合的綜合治理，在安夾溝中上游有集中崩滑物源、溝道物源處分別建4道谷坊壩，穩固溝床和坡體物源，防止大量物源進入溝道，在溝道卡口、急彎處堵塞溝道，形成堰塞湖。在中下游溝道縱坡較緩處修建2座攔砂壩，穩攔啟動的泥砂大塊石，降低泥石流洪峰流量，減小下游排導槽的排泄壓力。下游修建1條長465m，寬9m，高6m的排導槽，以排泄

攔截后的高含砂水流，確保溝口都汶高速的安全運行和大禹農莊、村民的生命財產安全。優點：采用有效治理措施，分別對各類物源進行有效防治，攔砂壩穩攔物源，排導槽排泄高含砂水流，使泥石流得到全面防治，綜合治理；該方案缺點是：投資大，效益比低，谷坊壩位于安夾溝中上游，施工難度大。

2）攔排結合，以攔為主（B方案）：考慮到在安夾溝中上游施工條件的復雜，重點在安夾溝下游修建兩座攔砂壩，攔擋固體物源，并在攔砂壩下側，沿原溝道，修建一條長465m，寬16m，深6m的排導槽，排泄泥石流。優點：重點設防，有效控制，相比A方案，減小了施工難度，投資中等，并達到了治理效果。此方案缺點：沒有對該溝上、中游物源進行穩固、控制，且泥石流排導槽走原溝道，彎曲過長，不利于泥石流的排泄，并對景區規劃建設產生一定的影響。

3）攔排結合，以排為主（C方案）：采用攔排相結合，以排為主的治理方針。在安夾溝溝口修建一座縫隙壩，緊接其下游，開辟石山，截彎取直，修建一條長256m，寬12m，深6m的排導槽，并在垂直于原溝道出口方向處修建一座導流堤，引導泥石流匯入新修排導槽，并起到水砂分流的作用，解決下游景區的生活用水問題。優點：縫隙壩攔粗排細，有利于增大有效庫容，減少圬工，提高效益比，導流堤引導泥石流，水砂分流，排導槽截彎取直，有利于最大優化排導槽排泄量，減少投資，提高工程效益比，并有利于景區規劃建設。因此，推薦該方案為工程治理方案。各治理方案對比詳見圖9和表2。

表2 安夾溝泥石流治理工程治理方案

圖9 各治理方案工程布置圖

5 結論

安夾溝地形陡峻，溝谷呈深切“V”型山谷地貌，溝域兩岸斜坡高陡，多懸崖陡坎分布，溝道縱坡降較大，多跌水、陡坎分布。加之2008年汶川地震后，溝道物源劇增，激發泥石流的臨界雨強降低，使安夾溝泥石流活動更強烈，危害嚴重。為確保溝口都汶高速、大禹農莊和村莊人民財產安全，本文提出了全面防治，綜合治理，攔排結合，分別以攔為主和以排為主，三種治理方案進行對比分析，并最終提出了C方案為治理方案，為安夾溝泥石流的防治提供了治理依據，并為震后同類工程的實施提供指導和借鑒作用。

[1] 崔鵬，韋方強，陳曉清，等．汶川地震次生山地災害及其減災對策.[J]. 中國科學院院刊,2008.23（4）：317-323.

[2] 黃潤秋，等. 汶川地震地質災害研究[M]. 北京：科學出版社，2009.

[3] 徐錫偉，聞學澤，葉建青，等. 汶川MS8.0地震地表破裂帶及其發震構造[J]. 地震地質，2008,30（3）：597-629.

[4] 吳積善，田連權，康志成，等．泥石流及其綜合治理[M].北京:北京科學技術出版社.

[5] 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．

Geological Features and Control of the Anjiagou Debris Flow

DANG Chao

（No. 606 Geological Party, Sichuan Bureau of Metallurgical Geological Exploration, Chengdu 611730）

The Anjia gully is located in the boundaries Wenchuan, Sichuan, lying in the upper reaches of the Minjiang River. Only a small debris flowwithout casualties occurred in this gully in the 1970s during last hundred years. The Wenchuan earthquakeon May 12, 2008 ignited a large-scale debris flow in this gully, seriously threatening to the Du-Wen express way, Dayu Grange as a AAAA level scenic spot andlives and property of the local population. This article makes an approach to forming conditions, basic characteristics, developmental trend and control measures of the Anjiagou debris flow based on data on topography, geomorphology, hydrology and meteorology.

Anjia gully; debris flow; Wenchuan earthquake; control measure

2016-08-08

黨超（1986-），男，陜西渭南人，工程師，碩士研究生，主要從事巖土工程、地質災害相關生產與科研工作

P642.23

A

1006-0995（2018）03-0469-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.027