敬代昕,李必良

(1.綿陽(yáng)市河湖保護(hù)中心,四川綿陽(yáng),621000;2.綿陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,四川綿陽(yáng),621000)

北川縣白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)地處通口河一級(jí)支流青片河流域上游,青片河與白水溝匯流處,受特殊地理位置、地質(zhì)環(huán)境控制,北川白什2022年7月16日暴發(fā)了山洪泥石流災(zāi)害,致災(zāi)嚴(yán)重性超出預(yù)測(cè)。災(zāi)情發(fā)生后,國(guó)家、省、市水利工作組迅速趕赴現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)搶險(xiǎn)救災(zāi)工作,開展致災(zāi)成因調(diào)查。

1 災(zāi)害背景

1.1 地質(zhì)環(huán)境

1.1.1 地形地貌

北川境內(nèi)峰巒起伏,溝壑縱橫,屬中高山區(qū),大致以白什、外白為界,其西屬岷山山脈,其東屬龍門山脈,境內(nèi)最高海拔4769m,地勢(shì)西北高,東南低。

1.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

龍門山地槽褶皺帶自西向東發(fā)育汶川-茂汶斷裂、映秀-北川斷裂和彭縣-灌縣斷裂,并以斷裂為主滑面構(gòu)成大規(guī)模、多級(jí)次的疊加式?jīng)_斷推覆構(gòu)造帶[1],形成現(xiàn)狀復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造景觀。

區(qū)內(nèi)主要發(fā)育有:

(1)汶川-茂汶斷裂:又稱龍門山后山斷裂。斷裂向西北陡傾,地層方面,在汶川-茂縣斷裂沿線的草坡與汶川之間,主要是元古代花崗巖(雪隆包巖體)逆沖于志留系之上,志留系又逆沖于泥盆系或元古界彭灌雜巖之上[2];北東段在志留系茂縣群淺變質(zhì)巖系中穿過,南西段從志留系茂縣群和“彭灌雜巖體”之間穿過,在茂縣以東該斷裂終止于志留系茂縣群中,與一條東西向的弧形推覆構(gòu)造相交。

(2)一系列復(fù)背向斜:影響和控制區(qū)內(nèi)地層展布及構(gòu)造發(fā)育特征的主要構(gòu)造形跡是大魚口倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜、廟壩倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜、馬槽倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜、白什倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜等一系列后龍門山多期褶皺。

白什鄉(xiāng)位于龍門山地槽褶皺帶后山帶內(nèi),處于汶川-茂汶斷裂隱伏東端與東西向弧形推覆構(gòu)造區(qū)的交匯地段,該區(qū)域巖性主要由志留系茂縣群千枚巖構(gòu)成,其次為夾板巖、砂巖,千枚巖劈理特別發(fā)育,層理不明顯,巖體總體性狀較軟弱,易風(fēng)化、剝蝕,風(fēng)化后呈含少量塊石的碎石類土。

1.1.3 地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布情況

北川地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害非常發(fā)育,又受“5·12”地震影響,大部山體松動(dòng),巖石破碎,也為山洪泥石流災(zāi)害的發(fā)生創(chuàng)造了條件[3],歷史上也多次爆發(fā)崩塌、滑坡、泥石流,有加劇發(fā)育的趨勢(shì)。白什七星溝溝口至場(chǎng)鎮(zhèn)間白水河左岸上油坊滑坡(泥石流)2007年滑動(dòng)破壞,并形成泥石流堆積于白水河左側(cè),距離下游青片河匯口場(chǎng)鎮(zhèn)約550m,已采用新建梳齒壩(距匯口515m,混凝土結(jié)構(gòu),有效高度6m)、防護(hù)堤(梳齒壩下游左側(cè)282.7m,混凝土擋墻結(jié)構(gòu))等工程治理措施,于2018年主汛前完工,地災(zāi)隱患點(diǎn)已銷號(hào)。白什場(chǎng)鎮(zhèn)青片河下游1km處左岸草角壩滑坡,2020年進(jìn)行了削坡+抗滑樁工程治理,“7·16”災(zāi)害未發(fā)現(xiàn)有影響。

經(jīng)自然資源和規(guī)劃部門歷次排查和治理,北川現(xiàn)有地災(zāi)隱患點(diǎn)439處,白什鄉(xiāng)范圍內(nèi)尚有17處,主要位于青片河兩岸及其支溝,七星溝左岸1處(王麻子溝崩塌),白水溝兩岸4處(何家院子滑坡等),目前主要采取群測(cè)群防等非工程措施。

1.2 水系環(huán)境

北川域內(nèi)河流屬涪江水系,面積100km2以上的支流支溝有10條,50km2以上的有14條。年均降水量28.76億m3,年均地表徑流量23.26億m3?！?·16”災(zāi)害涉及支流主要有:

(1)青片河(白什場(chǎng)鎮(zhèn)以上):發(fā)源于北川縣青片鄉(xiāng)西插旗山,經(jīng)白什、馬槽、壩底、墩上、禹里等場(chǎng)鎮(zhèn),白什場(chǎng)鎮(zhèn)以上集雨面積561km2。

(2)白水溝:青片河一級(jí)支流支溝,自西向東于白什場(chǎng)鎮(zhèn)右岸匯入青片河,在匯口上游約2.3km左岸處收納七星溝。

(3)七星溝:同白水溝于白什場(chǎng)鎮(zhèn)匯口上游約2.3km處交匯形成白水溝下段。

2 “7·16”雨情、水情分析

2.1 雨情分析

2.1.1 降雨時(shí)空分布

2022年7月15日夜間至16日上午,北川縣出現(xiàn)了一次較強(qiáng)降雨天氣過程,白什鄉(xiāng)及相鄰青片、桃龍、小壩、馬槽等地局部出現(xiàn)暴雨和大暴雨。

白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)設(shè)有白什雨量站,結(jié)合周邊雨量站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(見表1),大寨、青片、雙溪、白什、壩底及石板關(guān)站5min雨量本次總降雨量分別為38.5mm、97.5mm、71.5mm、70.5mm、100mm、129mm。7月16日0-8時(shí),青片河流域雙溪站8時(shí)時(shí)段雨量較大,其他站點(diǎn)降雨時(shí)段主要集中在3時(shí)-5時(shí);從地理分布看,上游降水量基本小于下游。

表1 白什鄉(xiāng)鄰近區(qū)域雨量站7月16日降雨特征值 單位:mm

2.1.2 降雨重現(xiàn)期

本次白什雨量站(見圖1)最大10min降雨量為7mm(7月16日4時(shí)10分至20分),重現(xiàn)期小于5年一遇;最大1h降雨量為23mm(7月16日4時(shí)至5時(shí)),重現(xiàn)期小于5年一遇;最大6h降雨量為69mm(7月16日2時(shí)至8時(shí)),根據(jù)白什站1964年-2020年已有的年最大6h、24h暴雨系列資料,并查《四川省暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)等值線圖冊(cè)》(2010年),考慮到圖冊(cè)綜合考慮了地區(qū)多站成果,進(jìn)行頻率分析,重現(xiàn)期約為15年一遇。綜合確定本次降雨重現(xiàn)期約為15年一遇,超過了七星溝防洪治理工程10年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 白什雨量站7月16日降雨量過程

2.2 水情分析

2.2.1 青片河(白水溝匯口以上)

白什鄉(xiāng)上游場(chǎng)鎮(zhèn)6km處設(shè)有雙溪水文站,7月16日4時(shí)該站流量為10.7m3/s,隨后水位開始上漲,5時(shí)55分流量為204m3/s。設(shè)備于6時(shí)數(shù)據(jù)中斷。17日恢復(fù)水位數(shù)據(jù)的采集和傳輸,洪水調(diào)查16日雙溪水文站洪峰流量為279m3/s,推算白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)上游處青片河洪峰流量為284m3/s,重現(xiàn)期小于2年,未超過該處10年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 白水溝

白水溝在河坪村處有七星溝匯入,在青片河右岸白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)匯入青片河。七星溝匯口至源頭河長(zhǎng)為12.3km,流域平均比降為136‰;白水溝至分水嶺河長(zhǎng)為15.6km,流域平均比降為140‰。

七星溝、白水溝無水文測(cè)站,按照白什站7月16日最大6h實(shí)測(cè)暴雨,采用《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》(1984年6月)計(jì)算,匯口處的洪峰流量為243m3/s。

2.2.3 青片河(白水溝匯口以下)

7月17日白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)下游1.2km處青片河洪水調(diào)查,根據(jù)實(shí)測(cè)洪痕水位、比降與大斷面資料,采用曼寧公式推算該斷面洪峰流量552m3/s,重現(xiàn)期小于5年,未超過該處10年一遇的防洪標(biāo)準(zhǔn)。

3 災(zāi)害情況和致災(zāi)過程

白什“7·16”山洪泥石流災(zāi)害造成死亡8人,失蹤10人,緊急轉(zhuǎn)移安置1744人;倒塌房屋4戶21間,嚴(yán)重?fù)p壞房屋39戶113間,一般損壞房屋35戶94間;電站嚴(yán)重受損4座、一般受損9座,河堤損毀約3.486km;沖毀橋梁5座,受損橋梁3座,沖毀路基路面11km;直接經(jīng)濟(jì)損失5.25億元。致災(zāi)過程分為四個(gè)階段。

3.1 斜坡及溝谷兩側(cè)、溝底沖刷、侵蝕

白水溝中上游雙溝交匯、溝道縱坡降較大,兩岸地形坡度陡峭,坡面侵蝕嚴(yán)重,溝壑縱橫。坡面巖土堆積物構(gòu)成了泥石流的主要物質(zhì)來源。這其中一些體積巨大的塊石、粗大樹木來源于沖溝上游較高海拔地帶。

白水溝中下游至白水河一級(jí)電站之間,溝谷相對(duì)寬緩,溝底淤積,堆積大量碎塊石土,溝底松散體堆積區(qū)范圍大,物質(zhì)儲(chǔ)量豐富,構(gòu)成泥石流物質(zhì)重要來源。

兩河口以下溝段,沿溝兩側(cè)新生的小規(guī)模崩塌、滑坡、泥石流較常見,進(jìn)一步為泥石流的形成提供了物源。

3.2 泥石流形成后自峽谷快速?zèng)_擊下游

白水溝、七星溝匯口以上水源條件、地形條件及物源條件都有利于泥石流的形成和活動(dòng),當(dāng)降雨量達(dá)到或超過爆發(fā)臨界值造成泥石流爆發(fā)。

泥石流經(jīng)白水溝和七星溝匯口以上一段狹窄、平直河段后快速?zèng)_出,沖毀溝口白水溝橋。這一段溝谷還保留較明顯的泥石流痕跡。

白水溝泥石流匯集七星溝山洪及裹挾物,沿白水河順直河道向下游運(yùn)動(dòng),至上油坊滑坡(泥石流)梳齒壩,受該壩攔阻,開始停淤、堆積,隨下泄物源繼續(xù)增多,梳齒壩壩頂及左壩肩發(fā)生破壞,損毀,山洪泥石流物質(zhì)迅速向下游流動(dòng),匯入青片河。

3.3 泥石流物質(zhì)淤塞河道

泥石流流通區(qū)的溝道內(nèi)沿途均有淤積,主要集中在白水溝白石橋至青片河鎖龍橋河段。淤積物主要為碎石、碎屑及卵石、漂石,多呈次棱角狀,分選性較差,砂礫及粉質(zhì)粘土充填。白什場(chǎng)鎮(zhèn)外德州橋上游淤塞面積2.4萬(wàn)m2,估算淤積量約6.6萬(wàn)m3;德州橋至鎖龍橋淤塞面積1.3萬(wàn)m2,估算淤積量2.6萬(wàn)m3;合計(jì)淤積量9.2萬(wàn)m3。計(jì)入兩岸街道淤積,一次性淤積總量超10.0萬(wàn)m3。

3.4 洪水漫溢成災(zāi)

泥石流淤積抬高原河床,導(dǎo)致泥石流和洪水漫過堤頂迅速淹沒街道和居民房屋,沖入房屋,造成人員傷亡。

4 原因分析

4.1 沖溝條件

七星溝匯口至源頭分水嶺處河長(zhǎng)為12.3km,流域平均比降為136‰;白水溝至分水嶺河長(zhǎng)為13km,流域平均比降為140‰。流域內(nèi)總體地勢(shì)西高東低,西面群山的最高海拔達(dá)到3768m,一般山峰海拔也都在2000m以上,溝谷深切,相對(duì)高差一般都在700m以上。白水溝在匯口以上狹窄、順直,有利于泥石流物質(zhì)快速運(yùn)移。

4.2 物源

白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)上游白水溝收納七星溝沖出的大量塊石、泥沙、漂木順溝而下,沖入青片河,沖毀河心處德州公園后,堵塞河道上德州橋,原河道河床淤積抬高,導(dǎo)致泥石流和洪水漫過堤頂迅速淹沒街道和居民房屋。

白水溝、七星溝兩岸分布千枚巖,夾板巖、砂巖等,巖體破碎,巖體較軟弱,易風(fēng)化、沖蝕。近年來,受地震、暴雨洪水影響,巖土體更加破碎,溝谷兩側(cè)山體小型崩塌、滑坡時(shí)有發(fā)生,坡面堆積物質(zhì)松散。兩河口以上溝道縱坡降較大,兩岸地形坡度陡峭,坡面侵蝕嚴(yán)重,降雨作用沖刷、裹挾沖溝兩側(cè)及坡面巖土體至溝底,沿溝谷兩側(cè)及河床分布有一定厚度的沖、洪積砂礫卵石夾漂石,受沖刷側(cè)蝕較強(qiáng),易產(chǎn)生垮塌,構(gòu)成了泥石流形成的重要物源。調(diào)查分析,白水溝、七星溝未見大的滑坡、崩塌現(xiàn)象,但不連續(xù)、小規(guī)模的崩滑現(xiàn)象較普遍。

4.3 短時(shí)降雨

本次白什雨量站最大6h降雨量為69mm(7月16日2時(shí)至8時(shí)),重現(xiàn)期約為15年一遇。經(jīng)計(jì)算,七星溝出口處的洪峰流量約為243m3/s,重現(xiàn)期約為15年一遇。

短時(shí)強(qiáng)降雨為山洪泥石流暴發(fā)提供充足的水源條件。據(jù)白什站降雨監(jiān)測(cè)資料,估算的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)>3.1,是可能發(fā)生泥石流的雨情。前期降雨使土體飽水、重度增大,強(qiáng)度降低,短時(shí)強(qiáng)降雨是構(gòu)成泥石流的動(dòng)力條件,洪水強(qiáng)烈沖蝕地表、侵蝕溝谷,夾帶沿溝松散堆積物。

4.4 啟動(dòng)和傳遞

上游溝床比降大,形成較高的沖擊勢(shì)能,啟動(dòng)沿線較平緩堆積區(qū)正處于臨界狀態(tài)的物源再次啟動(dòng),集中爆發(fā)向下游推移至白什鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)堆積致災(zāi)。

白水溝下段攔渣壩被泥石流淤堵,最大庫(kù)容約50000m3,已大大超出攔渣壩設(shè)計(jì)庫(kù)容9400m3,造成1號(hào)至11號(hào)梳齒上部潰決約2.2m～2.4m,12號(hào)至14號(hào)梳齒壩及連接壩潰決。攔渣壩前期積蓄了更多的泥石流物源和能量,在攔渣壩潰決后致使大量石塊、混凝土塊、漂木等快速進(jìn)入下游河道,繼續(xù)增大河道淤堵風(fēng)險(xiǎn)。

5 預(yù)防

(1)地質(zhì)災(zāi)害隱患排查。突出排查重點(diǎn),以支溝、沖溝為單元,突出人員居住、重要建筑等重點(diǎn)防范區(qū)域,達(dá)到“坡要到頂、溝要到頭”的排查效果。

(2)強(qiáng)化技術(shù)支撐研判預(yù)防。水利、地質(zhì)技術(shù)單位持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè),充分利用如無人機(jī)航攝等成熟和創(chuàng)新的技術(shù)方法,在群測(cè)群防基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)群專結(jié)合、人技結(jié)合、點(diǎn)面結(jié)合,科學(xué)評(píng)估。

(3)強(qiáng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警。加強(qiáng)高山峽谷區(qū)域氣象雷達(dá)的應(yīng)用,加強(qiáng)地面雨量站、水文站、監(jiān)測(cè)站點(diǎn)增設(shè)建設(shè),跨區(qū)域、跨部門信息共享,提升山區(qū)局部短歷時(shí)強(qiáng)降雨監(jiān)測(cè)能力和山洪災(zāi)害綜合監(jiān)測(cè)能力。對(duì)高程差較大的地區(qū)分高程段監(jiān)控,以及雨量地區(qū)與人口、村鎮(zhèn)分布情況的關(guān)系,有風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的情況及時(shí)預(yù)警。

(4)強(qiáng)化避險(xiǎn)轉(zhuǎn)移。嚴(yán)格落實(shí)“降低閾值、超前預(yù)警、提級(jí)響應(yīng)、早撤快跑”措施,全面壓實(shí)“包保”和“村、組、點(diǎn)”一線責(zé)任,山洪災(zāi)害預(yù)警發(fā)布后“包?！必?zé)任人必須立即下沉至具體點(diǎn)位組織群測(cè)群防和轉(zhuǎn)移避險(xiǎn),避免或減少人員傷亡。

(5)強(qiáng)化預(yù)案演練。在現(xiàn)有預(yù)案基礎(chǔ)上,強(qiáng)化常態(tài)、應(yīng)景式防災(zāi)避災(zāi)演練,強(qiáng)化鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)和具體點(diǎn)位的預(yù)案演練,每個(gè)山洪災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)每年至少要開展1次實(shí)戰(zhàn)演練,通過演練檢驗(yàn)預(yù)案的可操作性。

6 思考

6.1 認(rèn)識(shí)

長(zhǎng)期以來人類對(duì)山洪泥石流持續(xù)加強(qiáng)的關(guān)注和研究發(fā)現(xiàn),災(zāi)害的發(fā)生需要具備暴雨、固體物源、典型地形地貌等背景條件,具有漸進(jìn)性、規(guī)律性、可判性等特征。然而通過對(duì)白什“7·16”災(zāi)害災(zāi)后調(diào)查、地質(zhì)環(huán)境、水情雨情分析發(fā)現(xiàn),7月16日白什鄉(xiāng)降雨重現(xiàn)期約為15年一遇,而場(chǎng)鎮(zhèn)上游青片河洪水重現(xiàn)期小于2年,場(chǎng)鎮(zhèn)下游洪水重現(xiàn)期小于5年。可見,大量降雨已飽含于泥石流堆積物中;而白水溝中下游溝床較寬緩(如白水河一級(jí)電站段),比降較小,符合天然堆積停淤區(qū)條件,然后再次強(qiáng)烈啟動(dòng)向下游沖出,超出預(yù)測(cè),體現(xiàn)出明顯的“隱蔽性、突發(fā)性、啟動(dòng)—傳遞—再啟動(dòng)—再傳遞”非典型特點(diǎn)。

6.2 對(duì)策建議

歷史上總結(jié)出了各種有針對(duì)性的預(yù)防和防治措施,很大程度上保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全。但近年來我國(guó)西南部發(fā)生的山洪泥石流表現(xiàn)出新特點(diǎn),災(zāi)害的發(fā)生不一定需要持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的強(qiáng)降雨、大型規(guī)模的物源數(shù)量等成災(zāi)條件,體現(xiàn)出災(zāi)害發(fā)生前預(yù)防可判性差。受特殊地理環(huán)境和地質(zhì)條件控制,多年環(huán)境條件演進(jìn)、局部云團(tuán)強(qiáng)降雨和長(zhǎng)歷時(shí)小區(qū)域降雨,在山區(qū)往往表現(xiàn)為:山下艷陽(yáng)高照、山上半坡大雨連連,災(zāi)害隱患的突然爆發(fā)表現(xiàn)得極不可控,隱患極大?；趯?duì)白什“7·16”災(zāi)害的認(rèn)識(shí),提出如下對(duì)策建議:

(1)堅(jiān)持貫徹以人為本。一是對(duì)有人口居住的地帶,特別是鄉(xiāng)村、場(chǎng)鎮(zhèn),強(qiáng)化有針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別;二是加強(qiáng)人口密集區(qū)直線距離5km范圍內(nèi)的預(yù)警監(jiān)測(cè);三是風(fēng)險(xiǎn)過高有條件的地方,應(yīng)采取人員搬遷或汛期臨時(shí)撤離措施。

(2)強(qiáng)化排查。有安全隱患風(fēng)險(xiǎn)就納入,按“極高、高、中、低”4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分類,對(duì)有人員居住的區(qū)域,結(jié)合實(shí)際適當(dāng)提高一級(jí)納入優(yōu)先治理計(jì)劃,按崩塌、滑坡、泥石流等不同類型災(zāi)害及演變特征,有針對(duì)性地制定方案,根據(jù)資金情況合理制定治理規(guī)劃。

(3)技術(shù)層面。治點(diǎn)還需看面,應(yīng)系統(tǒng)看待每條沖溝的整體特性,不能割裂開,對(duì)沖溝常年漸進(jìn)發(fā)展保持持續(xù)監(jiān)測(cè)和關(guān)注,避免頭痛醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳的情況。

(4)用變化的角度看待災(zāi)害的演化。小隱患往往不引人關(guān)注,慢慢累積為大爆發(fā),至多因素、特殊工況共同作用下造成突發(fā)性災(zāi)難。