泸定县五里村泥石流危害特征分析及防治建议

宋志,李宗亮,铁永波

(中国地质调查局成都地质调查中心,成都 610082)

泸定县五里村泥石流危害特征分析及防治建议

宋志,李宗亮,铁永波

(中国地质调查局成都地质调查中心,成都 610082)

泸定县五里村泥石流沟属于典型的高山峡谷地形,构造侵蚀地貌,地形地貌高差悬殊,地质构造复杂,岩石破碎,地质灾害频发,具备泥石流发生的条件。对五里村泥石流灾害的危害特征进行了分析,表现为五里村沟下游堆积区,泥石流流向明显,直冲工棚与居民点的低凹处,更由于过流量小的便桥阻塞,将加大泥石流能量向低凹处转移,一旦暴发泥石流,易造成重大经济损失和人员伤亡。针对泥石流的危害特征,建议扩大便桥过流量,低凹处工棚与居民点搬迁至右岸相对较高处,以避免泥石流灾害。

泥石流;形成条件;危害特征;地形地貌条件;过流量

四川省西南部泸定县属于典型的高山峡谷地形,构造侵蚀地貌,为构造强烈抬升区,地形地貌高差悬殊,地质构造复杂,岩石破碎,地质灾害频发,是地质灾害的高发区和易发区。近年来,全县每年均不同程度地发生泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害,例如,2005年“6.30”杵坭乡群发性泥石流灾害,“8.11”磨西河流域群发性泥石流灾害,2006年县城“7.14”泥石流灾害,特别是进入汛期后,沿大渡河河谷及支流地段及国道G318线、省道S211沿线、县乡道路广泛分布滑坡、泥石流、崩塌等地质灾害,具有类型多、规模大、危害严重等特点。

五里村沟位于泸定县大渡河上游左岸,流域内,崩滑较多,面积广,侵蚀地貌,高差悬殊,处于强烈抬升区,堆积区威胁着工矿、国道等对象,具有泸定县泥石流沟道的典型特点,研究其灾害评价与防治建议,为减灾防灾提供依据,并为工矿、弃渣等合理布局提供建议。

1 五里村沟泥石流现状

五里村沟位于泸桥镇团结村河坝头(图1),地理位置为E:102.222397;N:29.9542007。流域面积为40 km2,沟口高程1390 m,最大标高4070 m,高差悬殊,平均主沟纵坡为154‰,植被覆盖率为66%,沟口为泥石流与冲洪积,中下游出露闪长岩,上游形成区以混合质花岗岩、角砾状及条带状混合岩构成,具有较好的汇流条件。据成都地质矿产研究所2006年泸定县地质灾害详查评价结果[1],该沟为中等易发程度的潜在大型泥石流沟。

图1 五里村沟流域特征图Fig.1 Wulicun valley feature map

通过对当地居民的访问,五里村沟曾在民国时期(约100 a前)发生过一次大规模的泥石流灾害,淤埋了大量农田和民房;1975年,五里村沟再次暴发大规模泥石流,泥石流漫流到沟道两岸的山脚处,造成大范围淤积,农田大部分被淤埋,房屋也遭到严重破坏;2007年,五里村沟又发生较大规模的泥石流灾害,直径约1.5 m的白杨树被泥石流冲断,这次泥石流主要沿右岸的低凹处冲出,并在公路桥处造成堵塞,泥石流在此处冲到居民区,造成房屋破坏。

2 泥石流形成条件

(1)物源条件

五里村沟流域处于泸定县西北部,出露地层较多,岩土类型复杂,多为岩浆岩分布。通过对沟口附近调查,物源多为残坡积层浅层滑坡与河道冲洪堆积物,对全流域进行遥感解译,崩、滑补给仍然为本区主要泥石流沟的重要补给方式,其通过沿沟松散堆积物的失稳而引发或进入泥石流中(图2),尤其在五里村沟上游,大字口处,水土流失严重,提供了大量物源。五里村沟上游以宽谷地形为主,植被覆盖率较高,以灌木、新生林为主。由于五里村沟流域面积达40 km2,水系呈羽状,物源量平均储量较小,但总体物源量较多,并且易发生溃决型泥石流,使能量瞬间释放,左突右拐,不断接纳河流强烈冲刷形成的崩滑物,最终形成规模较大的泥石流运动。

图2 五里村沟松散物源分布图Fig.2 Wulicun groove loose material distribution

(2)水源条件

泸定县地处四川盆地与青藏高原的过渡带上,受东南、西南季风和青藏高原冷空气双重影响,气候垂直差异明显。泸定县境内降雨量有明显的时空差异,一般5月至10月受西南季风气流控制,空气暖湿,雨量逐渐增多,降雨量占全年的90%以上。其中6、7、8三个月占这一时期的64%以上,称为湿半年。11月至次年4月受南支西风的气流控制,空气干冷,雨量稀少,降水量仅占全年10%左右,连续无雨日达100 d,称干半年。据泸定县气象站资料统计,多年平均相对湿度为65.8%,历年最大降雨量为72.3 mm/d,多年平均降水量为643.1 mm/a,降水主要集中于每年5～9月份,多为大雨或暴雨,是地质灾害的诱发因素(图3)。

图3 泸定县多年月平均降雨量统计图Fig.3 Luding County fo r many years the average monthly rainfall charts

(3)地形地貌条件

地形地貌对泥石流的发生发展主要有两方面的作用:①通过沟床地势条件为泥石流提供位能,赋予泥石流一定的侵蚀、搬运和堆积的能量;②沟槽在一定演变阶段内,能够提供足够数量的水体和土石体[2]。

五里村沟地势东高西低,地形起伏大,山高坡陡,近10条支沟自东向西流域主沟,再由五里村沟汇入大渡河。五里村沟为溪流深切中山峡谷地貌,沟谷下部多呈“V”形峡谷,中上部多呈“U”形宽谷;谷缘到谷底的相对高差大,最高达1500 m,沟道平均主沟纵坡为154‰,局部纵坡达到223‰,在易发评分中,其单因素指标判别属于中等-高易发,这种较高的纵坡比为泥石流运动提供强大的势能。

3 五里村沟泥石流危害特征分析

五里村沟泥石流为中易发程度的泥石流沟,在强降雨作用下易发生泥石流,对其危险特征,主要表现在五里村沟下游堆积区。根据调查情况分析,该沟的危险主要存在以下两个方面:

(1)五里村沟沟道的自然弯曲特征造成的潜在风险。根据调查结果显示,在沟口处,五里村沟主沟流向为260°,而在沟口段约200 m处的下游,沟道流向为210°,沟道在此形成一个自然的大幅转向。而在沟口处泥石流的流向正对着堆积区右岸地势相对低凹的区域,该区域有居民住宅,也是目前水电站的料场,且在靠近下游的公路边有临时工棚,一旦发生大规模泥石流,具有直进性的泥石流很容易直接冲入料场和工棚区,造成灾害(图4)。

图4 五里村沟沟道转弯处特征图Fig.4 W ulicun Gou Road,co rner feature map

(2)沟口转弯处的临时施工便桥的桥涵过流量较低,对泥石流的排泄具有阻挡作用。通过调查,在沟口转弯处下游约100 m处,有一座新建施工便桥(图5),但由于该桥桥涵净空不大,且在桥下游约20 m处做了基础处理,使得便桥处段沟道纵坡较小,沟道坡度约2°,使得沟道冲积物在桥下沉积。由于该便桥的存在和沟道纵坡变缓,使得便桥桥涵的过流断面大幅度减小,如果发生大规模泥石流,极有可能在此造成堵塞,使泥石流沿右岸低凹处冲出,进入料场和工棚区,造成灾害(图6)。

图5 五里村沟便桥与沟道及威胁对象关系图Fig.5 Wulicun ditch temporary bridge w ith the channel and the threat of object-relation diagram

图6 五里村沟新建施工便桥横剖面图Fig.6 Wulicun ditch cross-section of the new construction of temporary bridge plan

根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》,查阅四川省水文手册,选取该区域1 h、6 h、24 h可能最大降雨量等基本数据,结合主沟长度、纵坡等参数,选取1.5的堵塞系数,得出不同频率下泥石流流量(表1)。五里村沟新建施工便桥横剖面面积大约为90 m2,不能满足所计算的20 a一遇102 m3/s的最小过流量,存在着隐患。

表1 不同频率下五里村沟洪峰流量表Table 1 Effect of different frequencies,peak flow meter ditch W ulicun

鉴于以上两个主要方面的分析,综合目前料场和工棚分布区,五里村沟一旦暴发泥石流,极易造成重大经济损失和人员伤亡。

4 五里村沟泥石流防治建议及对策

根据目前五里村沟泥石流的危险性分析和潜在威胁对象特征,结合对当地村民的调访情况,不管是1975年还是2007年暴发的大规模泥石流均对右岸的低凹区域(现今的民房区、料场和工棚区)造成灾害(图7)。

图7 五里村沟历史泥石流危害范围图(据铁永波等现场访问绘制)Fig.7 Wulicun Gully range of historical debris flow hazard map(such ason-site visits,according to Tie Yongbo draw ing)

针对五里村沟泥石流发生的历史特征及泥石流危险性分析,提出如下防治建议及对策:

(1)监测预警:受搬迁限制等条件的制约,可在居民区安装次声监测仪器,避免在发生泥石流时,造成严重的人员伤亡和财产损失。泥石流次声警报器可以接收流域源地崩塌物进入沟床,泥石流在沟床流动,出山口,进入堆积扇和进入主河道全过程的次声信号。因而,能判断泥石流发生和流动,主动地确定何时报警。根据已有资料表明,其警报提前量至少10 min以上,尽可能的避免伤亡。

(2)搬迁避让:由于右岸地势相对低凹处,也就是现在有部分居民住宅、料场和工棚区是五里村沟泥石流最易于淤埋的区域,是风险相对较高的区域,建议将工棚迁移到沟道左岸(五里村沟的对岸)的泥石流低风险区。

(3)工程措施:建议清挖便桥桥涵下的沟道堆积物,以增大桥涵的过流量,使泥石流能顺利排出弯道处,减少泥石流冲入右岸料场和民房区的风险,从而进入下游沟道。在沟口右岸修建排导槽,根据其过流断面确定其工程高度,能减少物源的侵蚀。

5 结论

(1)泸定县地质灾害频发,泥石流是重要的灾种,通过对五里村沟泥石流形成条件分析,得出该沟具备泥石流发生的三大要素:丰富的物源、强大的水动力、地形陡峭,易发生泥石流灾害。

(2)五里村沟下游堆积区,泥石流流向明显,直冲工棚与居民点的低凹处,更由于过流量小的便桥阻塞,将加大泥石流能量向低凹处转移,一旦暴发泥石流,易造成重大经济损失和人员伤亡。

(3)针对五里村沟潜在危险性,建议监测预警、搬迁避让、工程措施等不同方式,以避免泥石流灾害。

[1]中国地质调查局成都地质调查中心,四川泸定县地质灾害详细调查报告[R].成都:成都地质矿产研究所,2008.

[2]李宗亮,魏伦武,杨全忠,等.四川泸定县冷碛镇黑沟泥石流发育特征与危害初探[J].沉积与特提斯地质,2008,28(4):88-92.

[3]谭炳炎.泥石流活动评估与防治[R].北京:国土资源部地质环境司,2004.

[4]吴积善,田连权,等.泥石流及其综合治理[M].北京:科学出版社,1993.

[5]田连权,吴积善,康志成,等.泥石流侵蚀搬运与堆积[M].成都:成都地图出版社,1993.

[6]周必凡,李得基,吕儒仁,等.泥石流防治指南[M].北京:科学出版社,1993.

[7]殷跃平.中国地质灾害减灾战略初步研究[J].中国地质灾害与防治学报,2004,15(2):1-7.

WUL I VILLAGEM UD-ROCK FLOW HARM CHARACTERISTIC ANALYSISAND PREVENTION SUGGESTION,LUD ING COUNTY

SONG Zhi,L IZong-liang,TIE Yong-bo
(Chengdu Institute of Geology and M ineral Resources,Chengdu 610082,China)

The Luding county Wuli Village mud-rock flow would be put a direct impact on the heavy economic loss and the personnel casualty.In view of the mud-rock flow harm characteristic,the paper suggested expanding the temporary bridge, moving the residential area to avoid themud-rock flow disaster and damage caused by potential damage risk.

mud-rock flow;form s the condition;harm characteristic;terrain landfo rm condition;overflow quantity

P694;P642.23

:A

1006-4362(2010)02-0011-04

宋志(1982- ),男,四川省宣汉人,学士,助理工程师,主要从事地质灾害(泥石流方向)研究。

2009-09-17改回日期:2010-03-09

中国地质调查局项目“典型泥石流防治关键技术及示范”(1212010814038)