九寨溝縣沙壩溝小流域震后泥石流基本特征及綜合防治

薛莉云，賀模紅，葉勝華

九寨溝縣沙壩溝小流域震后泥石流基本特征及綜合防治

薛莉云，賀模紅，葉勝華

（四川省地礦局九0九水文地質工程地質隊，四川 綿陽 621000）

受“8·8”九寨溝地震影響，沙壩溝小流域內誘發新增大量山體崩塌、滑坡等次生地質災害，松散物源量急劇增加，極大加劇了泥石流災害的發生，對溝口聚居區及旅游設施等構成嚴重威脅。通過分析沙壩溝小流域震后地質災害發育基本特征，分析研究主溝泥石流形成特征、災害史及發展趨勢，按照地震災后恢復重建規劃，提出了結合地方發展規劃的防治方案，實施工程治理、監測預警、應急避險場所、生態恢復為主，與農村基礎設施建設、旅游開發等結合的綜合措施，保護了流域及危險區人們生命財產安全，為小流域地質災害的防治提供可借鑒。

小流域；泥石流；基本特征；綜合防治；沙壩溝

2017年8月8日，九寨溝縣發生7.0級地震，最大烈度Ⅸ度。沙壩溝小流域距離震中約10km，地震烈度為Ⅷ度，漳扎鎮沙壩村2組聚居區位于溝口區，受地震影響嚴重，房屋不同程度受損，交通、通訊、基礎設施受到不同程度破壞。地震對區域自然生態及地質環境造成重大破壞，流域內誘發新增大量山體崩塌、滑坡等次生地質災害外，松散物源量急劇增加，極大加劇了泥石流災害發生，嚴重威脅2個企業、3個酒店和11座小橋、房屋、公路、供電、通訊、耕地等重要基礎設施，群眾48戶189人，財產約5100萬元。沙壩溝小流域作為地質災害綜合治理小流域及重點場鎮綜合整治項目列入“8·8”九寨溝地震災后恢復重建總體規劃，探索整合監測預警、工程治理、生態恢復、新農村建設等，進行地質災害綜合整治，實現防災減災與富民安民雙贏的小流域地質災害的綜合防治目標。

表1 流域內主支溝基本特征統計表

表2 沙壩溝小流域地質災害隱患點統計表

圖1 流域主支溝、地質災害及物源分布圖

1 小流域地質災害基本特征

1.1 小流域基本概況

九寨溝漳扎鎮沙壩溝小流域（圖1）位于白河右岸，與主河白河近垂直交匯，0.02～6.28km2支溝有1#大水溝、2#支溝、3#支溝、4#滲水溝等四條支溝（表1）。沙壩溝流域面積為34.6km2，平均長為8.8km，平均寬度為3.9km，主溝沙壩溝長度10.7km，平均縱坡降148‰，溝域相對高差為2520m。

1.2 小流域地質災害分布

受“8·8”九寨溝地震影響，發育有威脅對象地質災害共計4處，新增寨子后山崩塌和張茂林房后滑坡2處，加劇沙壩溝（主溝）、滲水溝（支溝）泥石流2處（表2）。發育松散泥石流固體物源點29處（新增10處）。除主溝泥石流外，有威脅地質災害體均位于近溝口地帶，發育相對集中。其中危害性、危險性大的災害點為沙壩溝主溝泥石流，威脅對象主要分布于溝口堆積扇大部分區域，面積0.3km2。

2 沙壩溝主溝泥石流形成特征

2.1 溝域特征

沙壩溝主溝流域面積為34.6km2，溝域主溝溝道長度為10.7km，為泥石流水源的匯流條件。溝域平均縱坡降約148‰（圖2）；溝谷縱坡較大，特別是主溝上游段及各支溝縱坡多在300‰以上。支溝發育，呈“V”型谷，山高坡陡，平均坡度在35°以上。

圖2 沙壩溝主支溝縱剖面圖

清水區主要分布于溝域上游高程2100m以上區域。長3.7km，高差1670m，溝床平均縱坡降300‰，面積30.33km2。發育三條較大支溝，支溝坡降300‰以上，植被發育，上游溝道侵蝕深度一般較淺。

物源流通區分布于高程1880～3280m，主溝長4.6km，高差1400m，溝床平均縱比降137‰，面積3.9km2。呈深切“V”型谷，平均岸坡坡度35°～45°，溝道寬度18～120m。物源豐富，部分崩滑體溝堆積于溝道，最厚達35m。

表3 地震前后物源對比表

溝口堆積扇分布于出山口以下至白河段。分布高程1850～2000m，高差150m。溝口堆積扇區內地勢較為寬緩，平均縱坡為83‰，長1750m，平均寬210m，面積0.37km2。溝道寬5～28m，深1.5～4.5m，有利于泥石流物質的淤積。

2.2 物源特征

小流域內第四系松散堆積物以碎塊石、卵石等為主，基巖為石英砂巖、千枚巖、板巖、灰巖等。地震誘發新增大量崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類（圖1）。松散固體物源點29處（崩塌物源點9處，滑坡點10處，坡面侵蝕物源5處，溝道堆積物源5處），較震前增加11處（邱建新，2012；黃曉明等，2018）。震后調查松散固體物源量332.74×104m3，較震前增加了107.99×104m3；可參與泥石流動儲量89.79×104m3，震后增加了11.29×104m3（表3）。

圖3 H11滑坡體遙感影像（2013.3）

圖4 H11滑坡體遙感影像（2013.9）

通過相關勘查資料（黃曉明等，2018），溝內最大物源點H11滑坡，震后靜儲量194.33×104m3，動儲量65.61×104m3，分別占58.4%、73.1%。滑坡2013年降雨導致大規模滑動（圖3、圖4），坡體為滑動的殘留體，前緣溝道形成滑坡堆積體。2015年受降雨影響，殘留體繼續變形加劇，右側滑坡溝槽兩側出現大面積滑動（圖5），2017年“8·8”九寨溝地震后，殘留滑坡體再次加劇滑動（圖6），大部分堆積于溝道中。殘留體（圖7）縱長512m，平均寬185m，平均厚度15m，坡度40-45°，體積約142.08×104m3。滑坡體為第四系碎石土層，下覆灰巖，前緣堆積區寬度220m，長度80～120m，面積2.09×104m2，滑坡堆積體平均厚度25m，順溝地形坡度為22°～35°，體積52.25×104m3。

圖5 H11滑坡體遙感影像（2015.11）

圖6 H11滑坡體遙感影像（2017.8）

H11滑坡體堵塞溝道段位于主支溝交匯處，溝道縱坡較陡，堆積體已淤積溝道，上游直抵溝道岸坡。堆積體整體穩定性較好，變形破壞可能性小。主溝水流從堆積體右側沖刷通過，沖蝕形成寬度5～10m溝槽，強降雨作用下，可能多期次啟動進入溝道，為沙壩溝泥石流的主要物源點。形成潰決型泥石流可能性；還有待進一步勘查、監測其變化確定。

2.3 降雨及匯流特征

縣域年降水量552.3mm以上，年最大降水量750.2mm，最小降水量359.2mm。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，沙壩溝小流域區域1/6h、1h、6h、24h最大暴雨量分別為8mm，15mm、25mm、35mm。據吳積善等人的研究成果（吳積善等，1993），四川山區泥石流激發雨量為:場次雨量＞48mm或雨強8～12.2mm/10min、0.8～1.2mm/1min。研究區雨強8.0mm/10min，滿足誘發泥石流條件。

2018年縣域發生“6·25”、“7·2”、“7·10”三次強降雨過程，最大雨量分別為40.4mm、39.4mm、48.6mm，前兩次引起山洪災害。“7·10”強降雨，縣域多條主干河道達到歷史最高流量，沙壩溝小流域發生較大規模泥石流災害。

圖7 H11滑坡體剖面圖

2.4 泥石流暴發特征

沙壩溝小流域受主溝泥石流災害威脅最大，為老泥石流溝，多次發生泥石流災害。上世紀50年代發生較大規模泥石流災害，掩埋部分農田，沖毀部分房屋，未造成人員傷亡；1982年泥石流在溝口平緩處出現淤積和改道，沖出方量6.5×104m3，溝道兩側居住人戶較少，未造成人員傷亡，2008年汶川地震后，由于松散物源增多，啟動雨量減低，每年均發生小規模泥石流災害，堆積于寬緩處。

2018年7月10日晚10點，暴雨誘發主溝泥石流，沖出方量4500m3，已建攔擋壩淤滿后改道，造成下游5戶民房進水，迅急避險、及時搶險。滲水溝同時暴發坡面泥石流，沖出泥石流固體物質300m，沖淤至主溝。張茂林房后滑坡部分滑塌至坡腳，提前避險，未造成人員傷亡。

沙壩溝主溝地震前為低頻稀性泥石流，受2017年“8·8”九寨溝地震影響，滑坡、崩塌地質體增加，易發程度增高，預計短期內，泥石流暴發頻率可能增大。

3 綜合防治措施

3.1 防治目標

根據“8·8”九寨溝地震災后恢復重建總體規劃，結合建設中查-漳扎-沙壩國際生態特色小鎮規劃，未來為人口主要集中的發展區域。治理目標為通過沙壩小流域綜合整治，整合監測預警、工程治理、生態恢復、新農村建設等綜合防治措施，使小流域內危害人民生命財產安全的地質災害得以有效防治。依托沙壩溝小流域地質災害綜合治理工程，融合成以沙壩溝為中心，與九寨溝自然風光相呼應的藏鄉文化旅游體系。構建藏鄉風貌、民族文化遺產、人文地理保護區域，使地質災害治理工程、生態農業功能與藏鄉風貌等相結合，配套九寨溝“溝內游、溝外住”的旅游模式及體系之中。

圖8 治理技術路線圖

3.2 防治思路

治理思路（趙松江，2014；鐘東，2015；呂杰，2014；李娟等，2014；莫裕科和李德華，2019；蹇代君等，2020）：在災后恢復重建總體規劃框架下，制定沙壩小流域總體規劃，總體可分為沙壩溝小流域地質災害綜合治理、基礎設施建設、生態旅游觀光建設三部分，按照總體規劃分部門、分項進行單獨實施（圖8）。

3.3 綜合防治方案

沙壩溝小流域的地質災害根據其發育的基本特征、危害對象及防治目標，分為工程治理（排危除險）、監測預警、避險場所等三個方面進行綜合治理。

3.3.1 工程治理

主溝“以攔為主，攔排結合”的總體思路（圖9），充分利用既有攔擋壩作為輔助攔渣作用，在上游修新建1#攔砂壩、2#縫隙壩作為主要攔渣和調洪功能，緩解下游排泄壓力，出山口至主河處設置排導槽長度1.7km，槽寬9m，兼顧排導泥石流和護岸功能，兩側安裝安全護欄，預留濱水步道，溝岸復綠，同時原始溝道設計跌水景觀，新建高壩設計牧場翻壩路和壩體美化設計。對零星分布的3處地質災害點結合旅游文化有針對性的進行排危除險防護設計（表4），達到保護危險區內居民的生命財產安全的目的。

表4 工程治理措施一覽表

既有2座谷坊壩為上世紀八十年代修建，均由漿砌片石筑成，1#谷坊壩有效高度5m，2#谷坊壩有效高度4m，2座壩體破損情況均為溢流口沖蝕、磨蝕及壩下基礎掏蝕；主要破壞原因為既有谷坊壩為漿砌石砌筑，運行多年溢流口磨蝕強烈，單座壩體壩體下游無護坦等消能防沖措施，壩下基礎掏蝕強烈，基礎出露最深1.0m，壩體和壩基經修復后可繼續發揮一定功能。因此，新建2座高壩更需做好壩肩和壩基防護。新建1#攔砂壩為C20砼重力實體壩，有效壩高為10m，壩頂長度45m，頂寬度2m；滿庫后過壩流體勢必對下游堆積體溝床產生強烈的沖刷破壞，防護措施為充分利用已建2#攔擋壩作為副壩回淤防沖，中間設置護坦和側墻，壩肩為老沖洪積堆積物，有一定磨圓度，膠結性較好，為防止壩肩掏蝕，設置內側C20砼護肩墻，高度至壩頂，坡比1∶1，厚度0.5m，右側設置翻壩路（牧場道路）。新建2#縫隙壩為C20砼結構，調節和削減洪峰，攔粗排細，有效壩高為12m，壩頂長度42m，縫隙尺寸0.8m（寬）×4.0（高），壩體置入基巖，但上覆堆積體仍設置護坦及垂裙防沖，兩側設置側墻，壩內側右側壩肩為基巖，設置翻壩路（牧場道路），左側為崩坡積堆積體，設置護肩墻，高度至壩頂，厚度0.5m。通過對壩肩和壩基的有效防護，可保證高壩的安全穩定運行。

圖9 沙壩溝小流域地質災害綜合治理工程平面圖

3.3.2 專業監測預警

專業監測預警，結合先進的監測手段，以遙測終端（RTU）為核心，采用太陽能浮充蓄電池方式供電，通信方式采用GPRS/北斗衛星等通信方式。建立沙壩溝小流域監測預警示范區，同時建立集合早期預測和泥石流形成運動過程實時監測的預警平臺，依據泥石流的形成運動各階段的閾值特征指標，實現泥石流形成和運動過程預警（圖10）。災害監測預警系統分為三個部分：

第一部分為數據采集，在沙壩溝與白河交匯段設置視頻監測直觀監測泥石流溝具體變化，對現場的雨量和泥位等進行采集處理，布置大功率擴音警報器在接受到泥石流預警時可進行擴音喊話及廣播功能，通知人員及時撤離。遠距離夜視可視化視頻監測站共布置2處，分別在新建1#攔砂壩和溝口白河交匯處布設，隨時監測泥石流的流量、泥位等；雨量自動監測站共布置2個，分別布設在新建2#縫隙壩上游處和寨子后山處，實現一體化自動雨量監測；自動泥（水）位站共布置2處泥位監測。分別布設在2#攔擋壩部位和溝口下寨子處排導槽位置，實現實時泥（水）位監測；大功率擴音警報器1個布設于上寨子聚居區活動場處（圖9）。

圖10 預警流程圖

第二部分為數據傳輸，將現場數據通過現場監測中轉基站，采用北斗通信衛星、GPRS無線通信兩種方式實現數據傳輸，監測中轉基站設置于上寨子處，共計2個。

第三部分為監測預警平臺及預警系統，通過對監測現場傳回的數據進行存儲、分析，與災害發生閾值進行對比，進而按災害預報等級對泥石流災害發出警報。其數據中心1個設置于九寨溝縣漳扎鎮政府，主要功能為接收與處理數據。

3.3.3 避險場所

應急避難場所具有應急避難指揮中心、應急消防措施、應急避難疏散區等應急避險功能。沙壩小流域臨時避險場地選取2處不受地質災害威脅場地，一處為上寨子聚居區活動場可兼顧打造為民俗廣場（面積約1200m2）；一處為下寨子聚居區集中平地可兼顧建成公用停車場（面積約1900m2）等綜合性場所。臨時避險場所配備必要的物資，以備發生災害時應急之用，避險場所物資存儲于溝口村委會活動室。兩個避險場所，每個點配備6頂8人帳篷、單人簡易行軍床30張、軍用棉被（蓋被）30套、軍用棉被（墊被）30套、滅火器6套、小型發電機組1臺，立桿式標志牌1個等。做到“平災”結合，發揮其“多方位布局、多功能建設、多途徑利用”的優勢，既有滿足設防標準和目標的防災避險實際需要，又不造成閑置浪費。

4 結語

（1）沙壩溝小流域主要由4條支溝組成，流域面積34.6km2，主要發育滑坡、崩塌、泥石流地質災害4處，地質災害發育較為集中，危害溝口大部分聚居區。沙壩溝主溝受地震影響，松散物源量增加，致災臨界雨量減低，短期內暴發頻率可能性增大，潛在危險性大。

（2）沙壩溝小流域地質災害綜合治理、基礎設施建設、生態旅游觀光建設等三部分，按不同責任主體分階段、分項實施。

（3）沙壩溝小流域按“工程治理（排危除險）、監測預警、避險場所”等三種措施綜合治理。主溝采用“以攔為主，攔排結合”與基礎設施、旅游開發相結合，進行生態修復。零星地質災害點進行排危除險工程措施；工程監測分階段有重點進行部署，建立監測預警平臺，達到監測效果；避險場所與民俗廣場、停車場等綜合性場所結合建設，實現應急避險、基礎設施提升等多用途。

（4）采用多種措施對小流域內地質災害進行綜合治理，工程設計充分考慮生態景觀和村落環境的影響和融合，突出與自然遺產地，藏羌文化走廊的協調，為未來旅游開發打下良好基礎，帶來良好社會效益。

邱建新．2012．九寨溝縣沙壩溝泥石流的成因及特征 [J].四川地質學報，32（3）:320-324.

黃曉明，薛莉云，張遠洋．2018．九寨溝縣漳扎鎮沙壩溝小流域地質災害綜合治理工程勘查報告[R].

吳積善，田連權，康志成，張有富，劉江．1993．泥石流及其綜合治理[M]．北京:科學出版社，48-50．

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鐘東．2015．小流域地質災害綜合防治的典型案例——以汶川縣水磨鎮牛塘溝泥石流為例[J].四川地質學報，35（3）:427-430.

呂杰．2014．小流域地質災害綜合防治可行性研究探析[J].四川地質學報，34:115-118.

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莫裕科，李德華．2019．九寨溝“8·8 ”地震地質災害成災風險及防范建議[J]. 四川地質學報，39（01）:83-87.

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Basic Characteristics and Comprehensive Control of Debris Flow in the Shaba Gully Minor Watershed after the Earthquake

XUE Li-yun HE Mo-hong YE Sheng-hua

(The 909th Hydrogeological and Engineering Geological Team, BGEEMRSP, Mianyang, Sichuan 620010)

Debris flow in the ShabaGully induced by the Jiuzhaigou Earthquake on Aug. 8, 2017 seriously threat to the Mizoguchi residents and tourist facilities security. This paper has a discussion on characteristics, disaster history and development trend of the debris flow and makes suggestion on comprehensive control including engineering management, monitoring and early warning, emergency rescue, ecological restoration, rural infrastructure construction and tourism development.

Minor Watershed; debris flow; basic characteristic; comprehensive control; ShabaGully

P642.23

A

1006-0995（2022）01-0081-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.01.016

2021-01-15

薛莉云（1989— ），男，四川綿陽人，工程師，主要從事地質災害防治、巖土工程勘察設計