九寨溝縣巖米家溝泥石流發(fā)育特征及防治措施研究

厲成武 臧立超

[摘? 要]：巖米家溝泥石流匯水面積約37.5 km2，主溝長約9.8 km，平均溝道縱比降為238.7‰。據(jù)估算統(tǒng)計(jì)，流域內(nèi)共計(jì)約有松散固體物源130萬m3，可能參與泥石流活動(dòng)的不穩(wěn)定物源量約18.5萬m3。通過地質(zhì)調(diào)查、現(xiàn)場試驗(yàn)及對溝谷特征等綜合分析，該溝屬為低頻、黏性、中型泥石流溝。該溝目前處于發(fā)展期，暴雨條件下有爆發(fā)較大規(guī)模泥石流的可能。

[關(guān)鍵詞]：巖米家; 泥石流; 發(fā)育特征; 防治措施

P642.23A

泥石流這一特別的自然災(zāi)害經(jīng)過各國學(xué)者系統(tǒng)而深入的研究認(rèn)為，泥石流的形成必須具有3個(gè)基本條件：一是有利于泥石流暴發(fā)的地形地貌特點(diǎn);二是充足豐富的物源條件;三是適當(dāng)?shù)慕涤炅空T發(fā)條件。泥石流的孕育條件、啟動(dòng)機(jī)理以及運(yùn)動(dòng)過程特性長期以來都是國內(nèi)外學(xué)者重點(diǎn)研究方向[1-2]。泥石流對公路的危害也是一個(gè)不容忽視的問題[3-5]。

巖米家泥石流溝位于九寨溝縣巖米家，G544線設(shè)中橋跨該泥石流溝。該溝每年雨季均會有一定松散物質(zhì)沖出，個(gè)別年份雨量較大時(shí)，有較大塊石或枯枝亂木沖至溝口公路橋梁處，并在橋下形成淤堵，致使少量物質(zhì)沖上公路路面，嚴(yán)重威脅公路行車安全。

1 泥石流形成條件

1.1 地形地貌

巖米家溝溝域內(nèi)地貌主要以構(gòu)造侵蝕中高山及構(gòu)造侵蝕峽谷地貌為主，流域匯水面積約37.5 km2，最高點(diǎn)海拔3 850 m，最低點(diǎn)海拔1 510 m，最大高差約2 340 m，主溝長約9.8 km，平均溝道縱比降為238.7 ‰。在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，溝道切割強(qiáng)烈，中上游溝道呈深“V”字型，谷底寬5～10 m，下游溝道呈寬“V”字型，局部為“U”字型，谷底寬20～50 m，最寬處可達(dá)100 m，兩側(cè)谷坡坡度40～60°，局部達(dá)70° 以上;溝道高程1780 m處右岸發(fā)育一較大支溝，該高程以下至堆積區(qū)，溝道整體較寬緩，為泥石流主要停淤場所。

1.2 物源條件

該泥石流溝松散物源較為豐富，以溝道兩岸崩坡堆積體、溝床堆積物以及坡面侵蝕物源為主。崩坡堆積體主要分布于溝道中上游溝道高程1 950～2 490 m段兩岸，松散—稍密，易在暴雨沖刷及溝水淘蝕下失穩(wěn)滑塌進(jìn)入溝道;溝道下游兩岸堆積體連續(xù)發(fā)育，具一定膠結(jié)，溝道左側(cè)堆積體易在溝水淘蝕下失穩(wěn)垮塌。溝道物源主要集中于下游溝道寬緩處，溝道中游兩岸堆積體發(fā)育段物源也較為豐富。坡面侵蝕物源主要分布于右岸支溝左側(cè)邊坡中上部，支溝左側(cè)邊坡整體上緩下陡，坡面植被覆蓋較少，雨水沖刷作用下可攜帶細(xì)粒物質(zhì)進(jìn)入溝道最終匯入主溝;溝道高程2 500 m以上，溝道兩岸及后緣植被較發(fā)育，有少量坡面侵蝕物源發(fā)育。

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在流域內(nèi)溝道兩側(cè)崩塌堆積物發(fā)育6 處，坡面侵蝕物發(fā)育5 處，溝道堆積物發(fā)育2 處。通過估算，其中溝道堆積固體物源總量約為85萬m3，可能參與泥石流活動(dòng)的不穩(wěn)定物源量約為15萬m3;溝道兩側(cè)崩坡堆積物源總量約為25萬m3，可能參與泥石流活動(dòng)的不穩(wěn)定物源量約為2.5萬m3;坡面侵蝕物源總量約為20萬m3，可能參與泥石流活動(dòng)的不穩(wěn)定物源量約為1萬m3。流域內(nèi)共計(jì)約有松散固體物源130萬m3，可能參與泥石流活動(dòng)的不穩(wěn)定物源量約18.5萬m3。

1.3 水動(dòng)力條件

巖米家泥石流溝的水源主要來源于大氣降水和地下水補(bǔ)給。溝域內(nèi)植被較發(fā)育，地下水補(bǔ)給形成的地表徑流比較穩(wěn)定，但其水量一般較小，枯水期實(shí)測流量為0.5 m3/s，不構(gòu)成引發(fā)泥石流的主要水源。此外，溝域內(nèi)沒有水庫、湖泊等集中的地表水體，僅春季有少量冰雪融水。因此暴雨形成的地表徑流是引發(fā)泥石流的主要水源。

2 泥石流基本特征

2.1 泥石流災(zāi)害史及已有治理工程

根據(jù)現(xiàn)場訪問，該溝1964年雨季發(fā)生過一次較大規(guī)模泥石流，該次泥石流致使溝口村莊遭受一定程度的損壞，近幾年內(nèi)未發(fā)生過大規(guī)模泥石流，但每年雨季均會有一定松散物質(zhì)沖出，個(gè)別年份雨量較大時(shí)，有較大塊石或枯枝亂木沖至溝口公路橋梁處，并在橋下形成淤堵，致使少量物質(zhì)沖上公路路面，但未造成堆積區(qū)人員傷亡或房屋損毀。

目前該溝內(nèi)設(shè)置有一道攔擋壩，壩體長50 m，有效高度6～7 m，壩體及壩體上游溝道內(nèi)有大量松散物質(zhì)堆積，當(dāng)?shù)匾矊误w內(nèi)的物質(zhì)定期進(jìn)行清淤，一定程度上緩解了泥石流的危害。堆積區(qū)至白河江段，沿溝道左岸沿鄉(xiāng)村道路內(nèi)側(cè)修筑有排導(dǎo)槽，對小規(guī)模稀性泥石流及水石流有一定的疏導(dǎo)作用。

2.2 泥石流爆發(fā)頻率及規(guī)模

通過地質(zhì)調(diào)查、訪問及對溝谷特征等結(jié)合分析，得出在自然狀況該溝屬為低頻泥石流溝，規(guī)模多為中型，流體性質(zhì)以黏性為主。

2.3 泥石流成因機(jī)制及引發(fā)因素

該泥石流溝的水源補(bǔ)給主要靠大氣降雨和地下水補(bǔ)給，而地下水補(bǔ)給水量不足以啟動(dòng)溝道中的松散物源，暴雨為泥石流的引發(fā)因素。

該溝松散固體物源較豐富，以溝道堆積物源和兩岸崩滑堆積物源為主。溝道兩岸堆積體在強(qiáng)降雨條件下易發(fā)生坍塌進(jìn)入溝道，坍塌物及源溝道物在勢能及徑流作用下率先啟動(dòng)，同時(shí)在向下游運(yùn)動(dòng)過程中不斷掏蝕溝床物質(zhì)和攜帶溝岸物質(zhì)，流體含砂量進(jìn)一步增大，最終發(fā)展成為具一定規(guī)模的泥石流。

2.4 泥石流沖淤特征

（1）溝道上游沖淤特征。上部溝道呈“V”，下部溝道呈“U”字型，谷底寬10～15 m，溝谷坡降較大約200‰～260‰，該區(qū)溝床大多表現(xiàn)為以沖為主的特點(diǎn)。

（2）溝道中下游沖淤特征。溝床相對較為平緩，因降雨量及溝道內(nèi)洪水（或泥石流）流量的差異，其沖淤現(xiàn)象會出現(xiàn)一定的差異，在具備很強(qiáng)的水動(dòng)力條件時(shí)，泥石流下蝕作用通常大于堆積作用，其沖淤特征表現(xiàn)為以沖為主的特點(diǎn)。但在較小的洪水或泥石流條件下，其淤積的速度大于侵蝕的速度，其沖淤特征表現(xiàn)為以淤為主的特點(diǎn)。

（3）堆積區(qū)沖淤特征。該溝堆積區(qū)位于寬谷地段，地勢平坦，溝口開闊，前部直抵白河左岸。這種條件決定該溝段沖淤特征仍為以淤為主的特點(diǎn)，在但大規(guī)模暴雨洪水或稀性泥石流作用下，其沖刷作用將加劇。

2.5 泥石流堆積物特征

該溝堆積區(qū)長約750 m，寬約1 000 m，范圍較廣。通過對堆積區(qū)的泥石流堆積物分別進(jìn)行了配漿法測算泥石流物質(zhì)容重和對粒徑小于200 mm的顆粒進(jìn)行了顆粒級配試驗(yàn)確定堆積物特征。試驗(yàn)方法是將探槽表層0～50 cm 的土樣采集進(jìn)行現(xiàn)場篩分試驗(yàn)，得出顆粒大小為0～0.075 mm、0.075～0.5 mm、0.5～1 mm、1～2 mm、2～20 mm 、20～40 mm、>40 mm等粒級的顆粒重量及所占百分比。根據(jù)不同等級顆粒重量百分比可知，該土樣屬于級配不良的非均粒土，土石比為3.89∶16.54，粉黏粒含量所占百分比相對較大為10.08%，表明該溝泥石流流體性質(zhì)為黏性。

3 泥石流發(fā)展趨勢預(yù)測及危險(xiǎn)性分析

3.1 泥石流發(fā)展趨勢預(yù)測

泥石流的發(fā)展受多種因素的影響，主要有地形地貌、土源（含地質(zhì)條件）、水源。所以泥石流的發(fā)展趨勢是多個(gè)因素綜合影響的結(jié)果，可以通過各因素的綜合分析和歷史的調(diào)查訪問而獲得。

該溝溝域內(nèi)物源豐富，溝內(nèi)人為對樹木的砍伐也使松散物質(zhì)進(jìn)一步增加，加之溝道中上游整體縱坡降較大，雨量較大時(shí)堆積于溝道內(nèi)的松散物質(zhì)易在溝水沖刷作用下徑流而下，同時(shí)淘蝕兩岸堆積體造成局部垮塌，在沿途不斷有松散物質(zhì)補(bǔ)給情況下發(fā)展形成泥石流，該溝目前處于發(fā)展期，且在大暴雨作用下有發(fā)生較大規(guī)模泥石流的可能。

3.2 泥石流危險(xiǎn)性分析

由前文所述，該溝溝域內(nèi)物源豐富，溝道中上游溝道整體縱坡降較大，暴雨條件下有爆發(fā)泥石流的可能，其易發(fā)程度為易發(fā)，目前處于發(fā)展期，泥石流規(guī)模以中型泥石流為主。目前該溝內(nèi)設(shè)置有一道攔擋壩，壩體長50 m，有效高度6～7 m，一定程度上緩解了泥石流的危害對泥石流危害，但壩體及壩體上游溝道內(nèi)有大量松散物質(zhì)堆積，需定期對其進(jìn)行清淤。堆積區(qū)至白河江段，沿溝道左岸沿鄉(xiāng)村道路內(nèi)側(cè)修筑有導(dǎo)流堤，對小規(guī)模稀性泥石流及水石流有一定的疏導(dǎo)作用。

該溝溝道高程1 780 m以下溝道較為寬緩，泥石流沿途停積，并且出山口至G544公路橋梁處離約600 m，小規(guī)模泥石流沿途停積并沿原始溝道運(yùn)動(dòng)，泥石流物質(zhì)流經(jīng)G544公路橋梁處造成堵塞、淤埋路面的可能性小;若該溝爆發(fā)較大規(guī)模泥石流，其運(yùn)動(dòng)路徑不可預(yù)測，該溝堆積區(qū)范圍較廣，大部分泥石流物質(zhì)可在堆積區(qū)停積，部分泥石流物質(zhì)可流至G544公路處，造成堵塞橋梁、淤埋路面，導(dǎo)致交通斷道，影響交通通行。

4 泥石流處治措施建議

由于川九路屬旅游公路，因而泥石流治理措施中應(yīng)堅(jiān)持綜合治理原則，既需要工程治理也需要生物防護(hù)相結(jié)合，由于條件的復(fù)雜性也需要養(yǎng)護(hù)相結(jié)合。

（1）建議定期對已有攔擋壩壩體內(nèi)的淤積物質(zhì)進(jìn)行清理。

（2）建議定期疏通堆積區(qū)至白河段溝道，尤其公路橋梁附近溝段，應(yīng)加大清理疏通力度，以增大泥石流過流斷面，減少泥石流淤堵、沖刷等對G544公路造成的危害。

（3）建議加強(qiáng)對該泥石流溝的監(jiān)測，雨季派專員加強(qiáng)巡視，遇到險(xiǎn)情及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

5 結(jié)束語

（1）該溝匯水面積約37.5 km2，最高點(diǎn)海拔3 850 m，最低點(diǎn)海拔1 510 m，最大高差約2 340 m，主溝長約9.8 km，平均溝道縱比降為238.7‰。

（2）該溝松散物源較為豐富，以溝道兩岸崩坡堆積體、溝床堆積物以及坡面侵蝕物源為主;根據(jù)估算統(tǒng)計(jì)，流域內(nèi)共計(jì)約有松散固體物源130×104 m3，可能參與泥石流活動(dòng)的不穩(wěn)定物源量約18.5×104 m3。

（3）通過地質(zhì)調(diào)查、訪問、現(xiàn)場試驗(yàn)及對溝谷特征等綜合分析，該溝屬為低頻、粘性泥石流溝，規(guī)模多在中型，流體重度綜合取值為1.628 t/m3。

（4）該溝易發(fā)程度屬易發(fā)，目前處于發(fā)展期，暴雨條件下有爆發(fā)較大規(guī)模泥石流的可能;該溝泥石流停淤場地范圍較廣，泥石流沿途停積，但部分泥石流物質(zhì)流經(jīng)公路橋梁處，可能堵塞橋梁、淤埋路面，造成交通斷道，影響交通通行。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉希林， 莫多聞. 論泥石流及其學(xué)科性質(zhì)[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào)， 2001， 10（3）：6.

[2] 崔鵬. 泥石流起動(dòng)條件及機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 科學(xué)通報(bào)， 1991， 36（21）：3.

[3] 楊晴雯， 裴向軍. 四川九寨溝縣雙龍溝泥石流發(fā)育特征及其防治對策研究[J]. 長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2013（4）：6.

[4] 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）：6.

[5] 唐川， 李為樂， 丁軍，等. 汶川震區(qū)映秀鎮(zhèn)"8·14"特大泥石流災(zāi)害調(diào)查[J]. 地球科學(xué)-中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2011（1）：172-180.