韓麗芳,羅 兵

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610059;2.中機(jī)工程勘察設(shè)計(jì)研究院,四川成都610066)

大渡河叫吉溝泥石流發(fā)育特征及危險(xiǎn)性分析

韓麗芳1,羅 兵2

(1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都610059;2.中機(jī)工程勘察設(shè)計(jì)研究院,四川成都610066)

叫吉溝位于四川省境內(nèi),為大渡河左岸的一級支流。歷史泥石流活動明顯,溝口公路和村莊都曾遭受其破壞。采用單溝泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)方法,結(jié)合遙感圖像解譯及現(xiàn)場調(diào)查,對泥石流的形成條件、類型、危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析。根據(jù)該溝泥石流發(fā)生的特點(diǎn),對泥石流的工程效應(yīng)進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)該溝是低頻的中等易發(fā)泥石流,對大渡河和上下水庫的影響不大。

泥石流;危險(xiǎn)性分析;叫吉溝;四川康定

0 引 言

叫吉溝位于四川省康定縣姑咱鎮(zhèn)境內(nèi),大渡河左岸,溝口距大渡河冷竹關(guān)水電站廠房約13.1km。流域地處高山深切割區(qū),兩岸山體植被茂密,叫吉溝源于海拔約3 090m處,在海拔約1 415m處匯入大渡河,主溝長約11.2km,縱坡降214.7‰,匯水面積10.44km2。近幾十年來,泥石流災(zāi)害嚴(yán)重,因此,研究叫吉溝泥石流發(fā)育特征及危險(xiǎn)性分析具有十分重要的意義。

1 叫吉溝泥石流發(fā)育特征

1.1 地形特征

叫吉溝泥石流位于下壩址左岸壩前約500m處,該溝流域面積19.4km2,其中匯水面積10.44km2,主溝長約11.2km,縱坡坡降為214.7‰(圖1)。具備典型的泥石流溝地形地貌特征,主溝范圍內(nèi),溝谷較狹窄,呈“V”字型,溝谷兩岸山體坡度較陡,植被覆蓋中等。除堆積區(qū)和流通區(qū)下段外,主溝均以花崗巖巖質(zhì)溝床為主,溝內(nèi)發(fā)育2條支溝。

圖1 叫吉溝(主溝)坡降變化

圖2 叫吉溝第四系松散固體物質(zhì)分布圖

1.2 形成區(qū)特征

1.2.1 匯水區(qū)特征 從地形特征上看,叫吉溝內(nèi)泥石流物源形成區(qū)呈典型的高山環(huán)抱山間盆地,呈“撮箕型”或漏斗狀,山坡坡度多在50°～70°,構(gòu)成良好的地表匯水條件,其匯水面積為10.44km2,具備溝谷型泥石流形成所需的地形條件。

1.2.2 物源區(qū)特征 叫吉溝主溝主要分布元古代第三期的閃長巖、少量石英閃長巖及第四系(Q4)堆積物,主要包括崩坡積物、泥石流堆積物及少量殘坡積物(圖2)。物源區(qū)整體處于穩(wěn)定狀態(tài);泥石流的固體物質(zhì)主要來自溝谷兩側(cè)堆積體在水流沖刷下的前緣垮塌和坡面侵蝕的不穩(wěn)定物源區(qū),溝源位置水量較小,沖刷能力有限,而且物源區(qū)松散固體物質(zhì)較豐富,多堆積密實(shí),并且植被較好,處于穩(wěn)定狀態(tài)。不穩(wěn)定物源主要分布在野壩溝溝床及其兩側(cè),總量為561.98×104m3(表1)。由于堆積體大多位于溝床邊,粒徑較小的碎石在溝水沖刷作用下會產(chǎn)生逐步垮塌后退現(xiàn)象,粒徑較大的會在雨季由洪水沖垮攜帶下來。

流通區(qū)溝谷呈“V”型,溝底可見堆積物,坡體長期未動,溝道彎度小,順直通暢為泥石流流通提供了良好的路線。由于流通區(qū)溝道寬度較小,在泥石流爆發(fā)時(shí),會加大物質(zhì)的流速度及巨石被搬運(yùn)的可能性,從而引起巨石堵塞溝道的情況,當(dāng)其潰決時(shí),蓄積的能量使泥石流搬運(yùn)更大粒徑的碎塊石。溝口主要是歷史泥石流堆積物扇體。

1.3 流通區(qū)特征

流通區(qū)總體以“V”形溝谷為主,谷寬18m～30m。叫吉主溝流通區(qū)長7.13km,流通段溝床總體坡降196‰,溝岸坡度除局部地段(叫吉村附近)較緩?fù)?一般均在45°～75°。溝道除在距溝口4.3km (海拔2 290m)及距溝口5.1km(海拔2 455m)2處存在明顯大拐彎外,總體呈NNW向展布,較為順直且粗糙,跌水也不多,規(guī)模大者主要分布于流通區(qū)中、上段。溝道較為通暢,溝谷底部發(fā)育塊卵石,可見少量漂礫。因此,叫吉溝既有對泥石流流動有利的一面(溝床總體坡降大),也有對其不利的一面(存在2處大拐彎)。此外,流通區(qū)谷坡中、上部分布著崩坡積物,故地兩側(cè)一般分布著崩坡積物和泥石流堆積物,溝谷1 755m以下的崩坡積物和泥石流堆積物植被不甚發(fā)育,本身坡度較大,塊石間一般有細(xì)粒物質(zhì),時(shí)常受落石的沖擊,暴雨時(shí)受激流的淘蝕作用,因而處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài),它們會成為主溝泥石流的重要物源之一。

表1 匯水-物源區(qū)松散固體物總量統(tǒng)計(jì)表

1.4 堆積區(qū)特征

堆積區(qū)主要為叫吉溝溝口廟子處至大渡河邊這一段區(qū)域,總體呈扇狀,長約0.5km,堆積扇前緣寬近700m,堆積物厚度4m～8m,個(gè)別地段堆積物厚度可達(dá)十幾米。顆?？傮w特征以碎、塊石為主,可達(dá)80%～90%。物質(zhì)成分以花崗巖、石英閃長巖為主。顆粒粒徑變化較大,最大粒徑約2m～3m,未見粘稠漿體的堆積特征,表明該溝屬典型的稀性泥石流。從堆積物平面分布特征看,整個(gè)堆積扇在粒度分布上總體相近,但塊石具有一定的架空結(jié)構(gòu),基本無粘粒,粉粒組份含量也很少。從剖面上看,叫吉溝泥石流具有多期單側(cè)向疊置的特點(diǎn),疊置邊界均傾向下游側(cè)。同時(shí),從歷次泥石流堆積的疊置關(guān)系來看,均呈現(xiàn)出疊式,這表明該泥石流演變逐漸呈衰退趨勢。

1.5 水源

根據(jù)調(diào)查,該溝歷史上暴發(fā)的泥石流均是在暴雨或長時(shí)間降雨后形成的。從溝道內(nèi)現(xiàn)有松散碎屑物質(zhì)條件和植被狀況分析,一般暴雨僅能形成山洪或小支溝泥石流,只有在大暴雨或特大暴雨條件下,才能在大支溝或主溝形成泥石流。據(jù)瀘定氣象站資料,叫吉溝河流域附近日最大降水量為72.3mm。叫吉溝流域降雨多以地表徑流的形式流入溝中,在溝源由冰川形成的海子及積雪提供水源,水量豐富,因此,叫吉溝一年四季水流不斷,且雨季溝內(nèi)水量很大。由此可見,該溝和該區(qū)域激發(fā)泥石流形成的暴雨條件是充分的。

2 叫吉溝泥石流危險(xiǎn)性分析

2.1 泥石流的類型

①叫吉溝的形成區(qū)包括清水匯流區(qū)和物源區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)分區(qū)明顯,且流通區(qū)溝道順直,呈“V”型谷,是典型的溝谷型泥石流溝。

②松散物質(zhì)、坡降較大、溝谷狹窄、20世紀(jì)頻繁采礦活動是20世紀(jì)泥石流頻繁發(fā)生的原因,由于只有在大暴雨和特大暴雨條件下,才能在大支溝及主溝形成泥石流可以判斷叫吉溝屬于降雨型泥石流溝。

③泥石流發(fā)生時(shí),直接性特征明顯,據(jù)上述沉積物特征及流態(tài)特征可以判斷叫吉溝屬于稀性泥石流溝。

2.2 泥石流的危險(xiǎn)性分析

泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)是目前國內(nèi)外災(zāi)害科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一,也是災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)的重要內(nèi)容,其研究方法較多,本次研究采用易發(fā)程度和泥石流危險(xiǎn)度2種方法判斷。

①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程中起著提供位勢能量、固體物質(zhì)和發(fā)生場所三大主要作用。水不僅是泥石流的物質(zhì)組成部分,而且是泥石流的誘發(fā)因素。因此,圍繞地形、松散堆積物質(zhì)、水源3個(gè)主要方面,選擇有代表性的15個(gè)因素進(jìn)行數(shù)量化處理,并依據(jù)《泥石流防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》中的泥石流易發(fā)程度數(shù)量化評分表,來界定泥石流溝和對泥石流溝易發(fā)程度進(jìn)行評價(jià)(表2)。

②泥石流危險(xiǎn)度的評價(jià)方法很多,本次研究采用成都山地所劉希林于1996年提出的單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)方法。改進(jìn)單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)方法采用7個(gè)評價(jià)因子,除主要內(nèi)在因子泥石流規(guī)模m和發(fā)生頻率f外,其他次要環(huán)境因子分別是流域面積s1、主溝長度s2、流域相對高差s3、流域切割密度s6和不穩(wěn)定溝床比例s9(表3)。這5個(gè)次要因子可從流域地形圖上比較準(zhǔn)確地獲取。次要因子是采用雙系列關(guān)聯(lián)度分析方法篩選的,所以其判定結(jié)果應(yīng)該可靠。

表2 叫吉溝泥石流易發(fā)程度評判表

單溝泥石流危險(xiǎn)度計(jì)算公式為:

式(1)中,M、F、S1、S2、S3、S6、S9分別為m、f、s1、s2、s3、s6、s9的轉(zhuǎn)化值。按照單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)因子的轉(zhuǎn)換函數(shù)(表3),計(jì)算可得出相應(yīng)的轉(zhuǎn)換值(表4)。

根據(jù)上述計(jì)算公式,叫吉溝泥石流的危險(xiǎn)度為H為0.462,按照分級標(biāo)準(zhǔn):極低危險(xiǎn)(0

叫吉溝泥石流易發(fā)程度評價(jià)結(jié)果為中等易發(fā),危險(xiǎn)度評價(jià)為危險(xiǎn)性中等偏大的泥石流溝。綜合以上評價(jià)結(jié)果,可以認(rèn)為:叫吉溝是一條典型的低頻泥石流溝,中等易發(fā),危險(xiǎn)性中等。

3 泥石流防治

3.1 防治原則

根據(jù)叫吉溝泥石流特征、危害、防治工作現(xiàn)狀及減災(zāi)要求,確定防災(zāi)工程規(guī)劃原則為:以防為主,防治結(jié)合,全面規(guī)劃,綜合治理;防災(zāi)減災(zāi)與當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)相結(jié)合;防治措施與社會措施和行政管理措施相結(jié)合;治理工程與布局規(guī)劃相結(jié)合。通過防災(zāi)工程,減輕和控制泥石流的危害。參照有關(guān)規(guī)范與規(guī)定,綜合考慮該溝泥石流的特征、危害狀況、危害對象的重要性以及目前治理泥石流的經(jīng)濟(jì)能力,確定防災(zāi)土木工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),50年一遇的校核標(biāo)準(zhǔn)。

表3 危險(xiǎn)度評價(jià)因子和轉(zhuǎn)換函數(shù)

表4 危險(xiǎn)度評價(jià)因子轉(zhuǎn)換值

3.2 泥石流防治措施

泥石流防治應(yīng)從兩個(gè)方面著手:①保護(hù)生態(tài)環(huán)境。叫吉溝目前流域生態(tài)環(huán)境總體良好,要采用人工措施恢復(fù)局部被破壞的植被,以種植灌木為主,同時(shí)注意今后工程建設(shè)中的水土保持工作。②管理措施。今后每年雨季前應(yīng)做好防汛的準(zhǔn)備工作,在有條件情況下,地方政府應(yīng)做好泥石流災(zāi)害預(yù)報(bào)警報(bào)工作,加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)宣傳,作好防災(zāi)預(yù)案,采取相應(yīng)預(yù)防措施,提高當(dāng)?shù)卮迕駥?zāi)害的認(rèn)識;今后嚴(yán)禁當(dāng)?shù)卮迕裆?、建筑垃圾堆放在溝道?nèi)堵塞溝道,一旦堆放,要及時(shí)清除。泥石流治理工程措施完工后,每年雨季前,要定期檢查維修,排導(dǎo)槽尾部勢必會發(fā)生泥砂的淤積并逐漸往上游擴(kuò)展。如果發(fā)生淤積堵塞,應(yīng)及時(shí)采取人工措施進(jìn)行清淤。

4 結(jié) 語

叫吉溝是一個(gè)中等規(guī)模的泥石流溝,一條典型的低頻泥石流溝,中等易發(fā),危險(xiǎn)中等。隨著溝內(nèi)植被的改善及采礦活動的減少,泥石流發(fā)生總體呈減弱趨勢,但由于溝內(nèi)物源豐富,啟動水源充足,仍有發(fā)生泥石流的可能性,其危害最為直接的是叫吉溝溝口村民的生命安全及其財(cái)產(chǎn),對大渡河的輸砂量不大,對上下游大型水電工程影響小。

[1] 四川省水利電力廳.四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊[S].1986.

[2] 泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S].2006.

[3] 劉希林,唐川.泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)[M].北京:科學(xué)出版社,1995.

[4] 周必凡,李德基,羅德富,等.泥石流防治指南[M].北京:科學(xué)出版社,1991.

[5] 吳積善,田聯(lián)全,康志成,等.泥石流及其綜合治理[M].北京:科學(xué)出版社,1993.

[6] 游勇,歐國強(qiáng),呂娟,等.四川九寨溝縣關(guān)廟溝泥石流及其防治對策[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2003,23(4): 50-55.

Development properties and fatalness analysis ofmud-rock fall in Jiaojigou along Daduhe River

HAN L i-fang1,LUO Bing2
(1.State KeyLaboratory of GeologicalDisaster Prevention and Geological Environment Protection,Chengdu University of Technology, Chengdu 610059,China;2.Zhongji Geotechnical Engineering Investigation Design Institute,Chengdu 610066,China)

Located within the province of Sichuan,Jiaojigou is a first class branch along the left bank of Daduhe River,historical mud-rock fall activitywas obvious and the roads and villageswere broken by the mud-rock fall.Solo channelmud-rock fall fatalness evaluation was adopted in combination with remote sensing interpretation and field investigation;the authors conducted the analysis on the formation conditions,types and fatalnessof themud-rock fall.Based on the occurrence characteristicsof themud-rock fall in Jiaojigou,the authors analyzed the effect of the mud-rock fall engineering.It was concluded that Jiaojigou was restricted to low frequency and medium liable mud-rock fall,ofmild influence to the reservoirs both upper and lower reaches of the Daduhe River.

Mud-rock fall;Fatalness analysis;Jiaojigou;Kangding,Sichuan

book=3,ebook=218

P642.23

A

1674-3636(2010)03-0314-05

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.03.314

2010-01-12;編輯:侯鵬飛

韓麗芳(1978—),女,碩士,主要從事地質(zhì)工程研究.