李和學(xué)，白光宇，簡明，王鳳霞，張子乾

(1.河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊，河北滄州 061000;2.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081)

四川都江堰市水機關(guān)溝泥石流應(yīng)急勘查評價

李和學(xué)1，白光宇2，簡明1，王鳳霞1，張子乾1

(1.河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊，河北滄州 061000;2.中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，北京 100081)

2008年“5.12”四川汶川大地震發(fā)生后，導(dǎo)致災(zāi)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險性、易發(fā)性大大增強，嚴(yán)重影響周邊居民的生命財產(chǎn)安全，部分重大地質(zhì)災(zāi)害隱患點險情緊迫、危害巨大、嚴(yán)重影響到災(zāi)后恢復(fù)重建工作，需做應(yīng)急勘查評價。都江堰市水機關(guān)溝泥石流災(zāi)害隱患點是其中之一。本文介紹了該條泥石流溝的地質(zhì)環(huán)境，對泥石流的成因、易發(fā)程度、活動強度作了分析，并對該泥石流活動的危險性和危害性做了預(yù)測評估。

四川汶川地震;泥石流災(zāi)害;應(yīng)急勘查;評價

2008年5月12日14 時28分汶川大地震，地表破裂，大量建筑物倒塌，山體滑坡，道路損毀，數(shù)萬同胞遇難，幾十萬人受傷。筆者參加了位于汶川地震影響區(qū)中的四川都江堰市水機關(guān)溝泥石流災(zāi)害的應(yīng)急勘查評價工作，現(xiàn)將有關(guān)內(nèi)容予以總結(jié)。

1 災(zāi)害體概述

水機關(guān)溝位于都江堰市紫坪鋪鎮(zhèn)西南約1km處，距離汶川5.12地震震中映秀鎮(zhèn)9km?？偭饔蛎娣e約1.81km2，主溝道長13.16km。該泥石流溝為潛在泥石流溝，易發(fā)程度原本為低頻。由于受汶川“5.12”地震影響，增加了泥石流發(fā)生的可能性。

水機關(guān)溝谷及溝道兩側(cè)零星分布有居民住戶。地震前，水機關(guān)溝中上游部分地段做過簡單治理，修建了簡易漿徹石攔擋壩，地震中受到了一定的破環(huán)，防災(zāi)能力降低。地震后，上游出現(xiàn)大量崩塌和較大規(guī)模滑坡，溝道雍塞嚴(yán)重。一旦遇暴雨易產(chǎn)生泥石流災(zāi)害，直接威脅溝道及兩側(cè)人民群眾生命財產(chǎn)安全。

2 自然條件

2.1 地形地貌

都江堰市地處成都平原西北部與川西北高山高原的過渡地帶市域內(nèi)地勢西北高、東南低，中部形成以紫坪鋪鎮(zhèn)為中心的東北、西南向的條帶狀地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，分布有大量崩滑流地質(zhì)災(zāi)害［1］。

水機關(guān)溝泥石流勘查區(qū)位于岷江右岸，地貌形態(tài)屬于構(gòu)造侵蝕的中低山－河谷平壩地貌。流域總體呈北東—南西向，西南側(cè)最高點海拔1600m，北東最低點海拔750m，相對高差850m。水機關(guān)溝全長2.67km。溝谷整體呈“V—U”字型，寬窄變化較大。根據(jù)溝谷形態(tài)特征，可將該溝分為主溝、1號支溝及2號支溝(圖1)。主溝按特征可分為主溝干段和支段，平均溝床縱比降約26.2‰?？傮w看1號支溝坡降最大、主溝次之，2號支溝相對平緩，水機關(guān)溝床情況見表1。

根據(jù)泥石流物源匯入特征及泥石流運動特征，可將該溝泥石流分為形成區(qū)、流通區(qū)。形成區(qū)以物源匯入為主，流通區(qū)以物源運移為主，但仍有少量物源匯入。由于水機關(guān)溝出口便為岷江河，無堆積區(qū)［2］。

形成區(qū)是泥石流物源的主要匯集區(qū)。該區(qū)處于溝谷流域上游區(qū)域，包括主溝上游部分及1、2號支溝。形成區(qū)面積約占整個流域面積的3/5，約1.08km2;溝谷長度3.28km，相對高差480m，溝谷縱坡降平均大于300‰。

流通區(qū)分布于泥石流溝主溝中下段，地勢相對較低。流通區(qū)面積約占整個流域面積的2/5，約0.73km2。主干溝長1.18km，平均縱坡195‰，溝底大部分地段為卵礫塊石，溝岸兩側(cè)局部有基巖出露;流通區(qū)上段溝谷相對開闊，溝床相對20～40m，下游段(213國道北)較狹窄，溝床寬度一般10～30m，兩側(cè)山體坡度一般40°～60°，植被覆蓋率好。

2.2 地質(zhì)條件

水機關(guān)溝流域范圍主要出露地層為三疊系(T3x)砂巖、泥巖和第四系沖洪積層(Qal+pl4)、殘坡積層(Q4el+dl)、崩積層(Q4col)、滑坡堆積層(Q4del)碎石土地層組成。

水機關(guān)溝區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，新構(gòu)造運動表現(xiàn)為區(qū)域性地殼急劇上升并伴隨斷裂活動，在上升中有短暫間歇，上升幅度隨時間推移遞減。

場地受龍門山地震帶的波及影響，根據(jù)《中國地震基本烈度區(qū)劃圖》，龍門山地區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度區(qū)，山前盆地區(qū)地震基本烈度為8度。2008年5 月12日發(fā)生汶川地震，對該區(qū)影響強烈。

圖1 四川汶川水機關(guān)溝流域泥石流地貌分區(qū)

圖2 水機關(guān)溝溝床縱剖面圖

2.3 氣候

水機關(guān)溝流域?qū)儆谥衼啛釒駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，年均降雨量1134.8mm，主要集中在5～9月，占年降雨量80%，由于山區(qū)地形復(fù)雜，往往形成局部性的強暴雨天氣，是導(dǎo)致泥石流暴發(fā)的主要原因之一。

根據(jù)四川省水文手冊查得，水機關(guān)溝年最大24h、6h、1h、10min雨量及設(shè)計頻率的時段雨量和設(shè)計頻率的暴雨雨力詳見表2。

2.4 人類活動

水機關(guān)溝內(nèi)主要人類工程活動為開荒伐木。開荒伐木可能破壞區(qū)內(nèi)原有的生態(tài)環(huán)境，造成水土流失，導(dǎo)致斜坡穩(wěn)定性降低，斜坡、溝道松散體固體物質(zhì)儲量增大，為泥石流的爆發(fā)提供充足的固體物源。溝內(nèi)近期有探礦(煤)活動，多為露天探挖，形成一定的環(huán)境破壞。探(采)礦不合理的堆放物質(zhì)易形成泥石流松散物源。因此，若該溝今后進(jìn)行煤田開采，必須遵守相應(yīng)的法律法規(guī)，禁止濫采濫挖，以防誘發(fā)不良地質(zhì)災(zāi)害。

表2 水機關(guān)溝不同時段及設(shè)計頻率雨量和暴雨雨力

3 泥石流的成因要素分析

水機關(guān)溝流域地貌以低山、河谷平壩地貌為主，地形平面形態(tài)呈樹葉狀，周邊山峰林立，岸坡陡峻，支溝較發(fā)育。由于溝谷縱向較長，有利于松散固體物源、雨水及地表水的匯集，同時溝谷兩側(cè)山坡地形較陡，溝床具備一定的縱比降，為泥石流的形成提供了地形地貌條件。

該溝地處龍門山地區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，巖體破碎較嚴(yán)重，在人類活動及地震作用下常常形成滑坡、崩塌地質(zhì)災(zāi)害，大量松散物質(zhì)堆積于溝床及兩側(cè)。據(jù)統(tǒng)計，溝谷內(nèi)松散物源靜儲量約6.4×104m3，其中崩滑堆積松散物0.35×104m3，溝床堆積物0.11 ×104m3，可能參與泥石流活動的動儲量約2.37× 104m3，為泥石流形成提供了充足的固體物源。

強降雨產(chǎn)生的洪流易在狹窄陡深的溝谷中產(chǎn)生強大的動能，為泥石流的產(chǎn)生提供了水動力條件。

受“5.12”地震影響，水機關(guān)溝中大量松散固體物質(zhì)下滑到溝床兩側(cè)或者直接堵斷主溝道，形成了小的堰塞體，在強降雨或震害等內(nèi)外力作用下，一旦潰壩，流量將會突然巨增，攜帶潰決處的大量松散固體物質(zhì)，形成泥石流。

據(jù)此，水機關(guān)溝潛在泥石流一旦遇到暴雨或地震有可能造成泥石流災(zāi)害，應(yīng)對其做進(jìn)一步評價。

4 泥石流的活動特性評價

4.1 泥石流易發(fā)程度分析

泥石流溝的綜合評判包括兩個內(nèi)容:一是根據(jù)泥石流的客觀條件(變量)，即泥石流溝的判別因素判別其是否為泥石流溝。二是對判定屬于泥石流的河溝，依據(jù)判別因素的量級，評定其在一定的暴雨激發(fā)下泥石流活動的規(guī)模和強度，即易發(fā)(嚴(yán)重)程度［3－5］。目前易發(fā)程度的數(shù)量化綜合評判一般選用有代表性15項因素進(jìn)行計分，打分方法是現(xiàn)場評價取值法，按總分值來評判，數(shù)量化綜合評判等級標(biāo)準(zhǔn)見表3，數(shù)量化綜合評判分級表參見表4。根據(jù)表4內(nèi)容，該溝的易發(fā)程度總分83分，1、2號溝按以上方法打分為87和80分，1號溝屬于輕度易發(fā)泥石流溝2號溝為低易發(fā)泥石流溝。屬于低易發(fā)泥石流溝。

表3 泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化綜合評判等級標(biāo)準(zhǔn)表

4.2 泥石流活動強度

泥石流活動強度按表5判別。據(jù)此，綜合判定水機關(guān)溝泥石流活動強度為弱。

5 泥石流危害程度分析與預(yù)測

5.1 泥石流的活動危險性評估

水機溝泥石流為暴雨型泥石流，其活動的危險程度或災(zāi)害發(fā)生機率的判別式如下:

活動危險程度或災(zāi)害發(fā)生機率(D)=泥石流致災(zāi)能力(F)/受災(zāi)體的承(抗)災(zāi)能力(E)。

當(dāng)D＜1時，受災(zāi)體處于安全工作狀態(tài)，成災(zāi)可能性小;

D＞1時，受災(zāi)體處于危險工作狀態(tài)，成災(zāi)可能性大;

D=1，受災(zāi)體處于災(zāi)變的臨界工作狀態(tài)，成災(zāi)與否的機率各占50%，要警惕可能成災(zāi)部分。

泥石流的綜合致災(zāi)能力(F)按表5中四因素分級量化總分值判別:

當(dāng)F=16～13時，綜合致災(zāi)能力很強;

F=12～10，綜合致災(zāi)能力強;

F=9～7，綜合致災(zāi)能力較強;

F=6～4，綜合致災(zāi)能力弱。

表6中，打“★”為水機關(guān)溝泥石流勘查符合的選項，判定結(jié)果，F(xiàn)=9，泥石流綜合致災(zāi)能力較強。

表4 泥石流溝易發(fā)程度和流域環(huán)境動態(tài)因素數(shù)量化評判分級表

表5 泥石流活動強度判別表

表6 致災(zāi)體的綜合致災(zāi)能力分級量化表

受災(zāi)體(建筑物)的綜合承(抗)災(zāi)能力E按表6 中4因素分別量化后，以總分值判別:

當(dāng)E=4～6時，綜合承(抗)災(zāi)能力很差;

E=7～9，綜合承(抗)災(zāi)能力差;

E=10～12，綜合承(抗)災(zāi)能力較好;

E=13～16，綜合承(抗)災(zāi)能力好。

表7中，打“★”為本次泥石流勘查符合的選項。判定結(jié)果E=9，受災(zāi)體的承(抗)災(zāi)能力。

表7 受災(zāi)體(建筑物)的綜合承(抗)災(zāi)能力分級量化表

根據(jù)上述F、E值，計算水機關(guān)溝泥石流活動危險程度或災(zāi)害發(fā)生機率D=1，表明受災(zāi)體處于災(zāi)變的臨界狀態(tài)，成災(zāi)與否機率各占50%，要警惕可能成災(zāi)部分［4］。

5.2 泥石流潛在危險性預(yù)測評估

泥石流危險性預(yù)測評估根據(jù)受威脅人數(shù)或可能造成的經(jīng)濟損失，可分為特大型、大型、中型、小型四個潛在危險性等級(表8)，“★”為本次泥石流勘查符合的選項。

由于水機關(guān)溝上中游沿溝道兩側(cè)及中游泥石流活動危險區(qū)有當(dāng)?shù)卮迕褡艏?13國道，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，人口會不斷增加，潛在泥石流直接威脅人數(shù)或直接經(jīng)濟損失將可能增加。按泥石流預(yù)測評估標(biāo)準(zhǔn)衡量，水機關(guān)溝泥石流危險性預(yù)測評估潛在危險性等級為小型。

表8 泥石流潛在危險性分級表

5.3 泥石流發(fā)展趨勢

在“5.12”特大地震后，水機關(guān)溝流域內(nèi)發(fā)生多處崩塌，存在充足松散物源，松散物質(zhì)儲量大于6.4 ×104m3，可能參與泥石流活動的動儲量約2.37× 104m3，其潛在危險性等級為小型。區(qū)內(nèi)多大暴雨，在強降雨作用下，可能形成突發(fā)性泥石流災(zāi)害，危害溝道內(nèi)及兩側(cè)居民生命財產(chǎn)安全。

6 結(jié)束語

(1)通過野外調(diào)查、測量、水文地質(zhì)與工程地質(zhì)測繪、現(xiàn)場顆分、容重試驗、鉆探、井探及槽探等綜合手段，查明泥石流形成的地質(zhì)環(huán)境條件、成因、類型、活動狀況、危害性及巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)等特征。

(2)四川省地區(qū)泥石流溝的評判和防治，不能簡單地依靠傳統(tǒng)的、歷史的數(shù)據(jù)資料，應(yīng)充分考慮和重視汶川“5.12”地震的影響，采用多項因素并結(jié)合現(xiàn)場實地調(diào)查的基礎(chǔ)上綜合評分判別。

(3)加強該地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患點的監(jiān)測和預(yù)警預(yù)報，在大規(guī)模泥石流來臨之前，及時發(fā)布預(yù)警預(yù)報，采取相應(yīng)對策，以盡量減少損失。

［1］四川省地質(zhì)調(diào)查院.四川省都江堰市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告［R］.2005.

［2］河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊.四川省都江堰市水機關(guān)溝泥石流應(yīng)急勘查報告［R］.2009.

［3］譚炳炎.泥石流溝嚴(yán)重程度的數(shù)量化綜合評判［J］.鐵道工程學(xué)報，1986(4):49－56.

［4］DZ/T0220—2006，泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范［S］.

［5］DB50－143－2003，地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范［S］.

1003－8035(2010)03－0129－05

P642.23

B

2010－06－18;

2010－07－10

李和學(xué)(1976－)，男，本科，水文工程地質(zhì)專業(yè)，工程師，目前主要從事水工環(huán)方面的研究。

E－mail:swsdcgz@163.com