瀘定縣高能泥石流溝治理研究

瀘定縣高能泥石流溝治理研究

高家溝泥石流溝位于四川省甘孜州瀘定縣新興市。在1987年8月、1996年7月、2005年8月11日、2008年7月爆發(fā)過4次泥石流災害,其中2005年為規(guī)模最大的,一次沖出固體物質量達0.45萬m3,共造成12戶居民房屋120畝耕地及100m公路被沖毀,由于人員撤離及時,所幸無人員傷亡。泥石流災害給當?shù)卮迕裨斐闪瞬煌潭葥p失,特別是大面積耕地被沖毀,破壞了原本較為脆弱的農村經(jīng)濟基礎,加重了他們的生活負擔,特別是引起了當?shù)卮迕駥δ嗍鳛暮Φ目只?。因?該泥石流溝治理對促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和維護社會和諧方面有著重要意義。1地質地理環(huán)境高家溝地理坐標:東經(jīng)101°49′~102°27′,北緯29°28′~30°06′。區(qū)內山高坡陡,河谷幽深,峰巒重疊,溝壑交錯,高差起伏大,地勢西高東低,新構造運動強烈,形成典型的高山峽谷地貌。1.1成巖構造單元—地質概況高家溝地處青藏高原向四川盆地的過渡地帶,地跨揚子陸塊區(qū)與羌塘—三江山系兩大一級構造單元。高家溝主要出露地層為第四系崩、殘、坡堆積層(Q4col+el+dl)、第四系泥石流堆積層(Q4sef)、第四系沖洪積層(Q4al+pl)及二疊系(P2)(見圖1)。1.2地球形態(tài)1.3氣象氣象資料高家溝地處四川盆地至青藏高原過渡帶,受ES、WS季風和青藏高原冷空氣雙重影響,氣候垂直差異明顯,大渡河河谷及其支流河谷,海拔1800m以下地區(qū)屬熱帶季風氣候,為有名的干熱河谷區(qū),貢嘎山區(qū)屬大陸季風高原性氣候。從谷地到山脊具有從山地亞熱帶到極高山永久冰雪帶的完整氣候垂直帶譜。由于雨水集中,故常出現(xiàn)春伏旱和7、8月的夏洪秋澇,屢有暴雨、冰雹、山洪等災情發(fā)生。多年氣象資料統(tǒng)計,年平均氣溫為15.4℃,境內地面溫度變化明顯,白天和夏季高,夜間和冬季低;低海拔的河谷地區(qū)地溫高;高海拔的高山地區(qū)低溫低。全年無霜期297天左右。最大日平均相對濕度為78%,最小濕度54%,最大風速為17m/s。根據(jù)工作區(qū)附近多年氣象資料統(tǒng)計,年均氣溫17.0℃;多年平均降水量650mm,主要集中分布在5~10月份,占全年降雨量的90%,12月最少為3mm,8月最多為148.7mm(見表1)。工作區(qū)年降雨豐沛、降雨時間和降雨量集中、短時強降雨量和連續(xù)強多日降雨量大等特點,大量降雨的作用易于引發(fā)滑坡、崩塌和泥石流等地質災害。根據(jù)氣象統(tǒng)計資料,境內50年一遇的最大年降雨量為950mm(1990年),20年一遇的最大年降雨量為850.5mm(1990年),10年一遇的最大年降雨量為750mm(2005年)。最大1日降雨量為290mm(2005年),最大1小時降雨量為19.5mm,最大10分鐘降雨量為7.5mm。2泥石流形成和災害特點2.1泥石流主要物源類型及其分配高家溝流域內的松散物補給源主要包括4個方面:溝岸滑坡堆積物源、溝岸坍塌物源、溝床堆積物源和坡面侵蝕4種物源(照片2、3、4、5),其中,發(fā)育在溝道兩岸溝岸滑坡堆積物和溝岸崩塌物源為泥石流主要補給源?？偣腆w松散物質儲量為滑坡堆積物緣、溝岸坍塌物源、溝床堆積物源、坡面侵蝕物源總和。經(jīng)計算高家溝流域內泥石流固體松散物質總量17.65×104m3,其中上述不同類型物源中,溝岸坍塌物源所占總物源儲量比重最大達到50.93%,其次為溝岸滑坡物源,比重為31.67%,然后坡面侵蝕物源為10.60%,溝床堆積物源最少為6.80%。在總物源中可轉化為一次泥石流最大動儲量為2.384×104m3,其中溝岸坍塌物源轉化率最高,占所有動物源的52.60%,溝岸滑坡物源為25.59%,溝床堆積物源為12.58%,坡面侵蝕物源轉化比重最低為9.23%。由此可判斷溝床坍塌物源和溝岸滑坡物源為高家溝泥石流主要補給物源。計算模型(見圖2)及統(tǒng)計計算結果(見表2)。高家溝流域面積為2.87km2,但單位面積儲量高達6.149×104m3/km2,動儲量達0.286×104m3/km2。由此可見,高家溝泥石流的物源條件十分豐富。2.2暴雨強度及限高值根據(jù)氣象資料,高家溝年降水量650mm,多集中在5月到10月,占全年的90%,多暴雨,最大日降雨量達72.3mm。根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》所附暴雨量等值線圖,據(jù)記載,高家溝流域內,10min平均降雨量7.5mm,1h平均降雨量20mm,24h平均降雨量60mm。求得50年一遇的雨強值分別為:16.87mm、41.6mm、115.2mm,據(jù)《泥石流災害防治工程勘查規(guī)范》(DT/T0220-2006),四川地區(qū)可能激發(fā)泥石流的雨量界限值為:10min雨強10mm,1h雨強20mm,24h雨強40mm。因此,區(qū)內其雨強完全可以滿足激發(fā)泥石流的條件,特別是短歷時暴雨是泥石流形成的主要激發(fā)因素和水源條件。2.3總體特征特性高家溝泥石流流域形態(tài)呈“樹枝狀”,地形陡峻,沿溝落差較大,物源補給區(qū)平均坡降達453.8‰,縱向坡降最大達557‰,總體呈上游較寬,中下游狹窄的特征。上游清水匯流區(qū)平均寬度1500m,中下游流通區(qū)平均寬度800m,流域面積2.87km2,溝域最高點位于西側山脊,高程3295m,最低點位于高家溝泥石流溝東側正河,高程1950m,相對高差1345m,溝床平均縱坡降399.3‰,約21.8°,為泥石流形成提供了有利地形條件。2.4地形地貌地貌根據(jù)現(xiàn)場詳細勘查,高家溝泥石流是一條典型的暴雨型泥石流溝,地貌特征明顯,物源區(qū)滑坡等不良地質現(xiàn)象發(fā)育,有泥石流活動跡象,是一個危害性較大的泥石流溝。從物源補給及溝谷形態(tài)方面出發(fā),可將泥石流溝劃分為清水匯流區(qū)、溝道物源補給流通區(qū)、堆積區(qū),將上述3區(qū)內沖淤特征進行分別闡述。清水匯流區(qū)主要分布于溝道兩側高陡坡體上,分布范圍較大,流域面積占全流域的48%以上。坡面第四系殘坡積層覆蓋厚度較薄,在0.5~1.0m之間,局部大面積基巖出露。崩塌、滑坡不發(fā)育,植被覆蓋率好。因此,坡面松散層參與泥石流活動的可能性較小,以清水匯流為主。溝道物源補給流通區(qū)溝谷兩岸相對高差較大,溝岸坡度大,一般45°~55°,局部可達70°,同時溝床縱坡降較大,溝底下切作用明顯,溝谷形態(tài)呈“V”字型峽谷狀,谷坡植被發(fā)育,部分基巖出露;下游溝谷兩岸坡度一般為40°~50°,呈“V”字型,但由于溝道下游兩岸物源發(fā)育,堵塞溝道嚴重,因此溝道下游以淤積為主,淤積厚度在2.6~4.4m之間,為泥石流主要補給物源。堆積區(qū)洪積扇界限較為明顯,整體呈長扇形,(圖1)出溝口后迅速向兩側擴散,擴散角約60°,主要表現(xiàn)為溝床下切、溝岸坍塌。溝口處溝道已被當?shù)鼐用窀脑鞛楦?。實地考察和老鄉(xiāng)證實,這條溝道常有流水,可用于維護幾家的生活用水,2005年泥石流爆發(fā)后,水量劇增,一次沖出固體物質量達0.45萬m3,共造成數(shù)間居民房屋、120畝耕地及100m公路被沖毀,由于人員撤離及時,所幸無人員傷亡。3泥石流易性評價依據(jù)《泥石流防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220-2006)規(guī)范性附錄G—泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標準,根據(jù)反映泥石流活動條件的各種要素,選擇15項代表因素進行數(shù)量化處理(見表3),并依據(jù)表4標準對高家溝泥石流易發(fā)性進行評價,易發(fā)程度數(shù)量統(tǒng)計結果為106分,易發(fā)性評價均為易發(fā)。4加強山洪失坡防治現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn),高家溝溝床和溝谷兩側仍然有大量松散固體物質,當降雨再次來臨時,爆發(fā)泥石流的可能性很大,一旦再次發(fā)生大規(guī)模泥石流災害,必將造成無法挽回的損失,因此進一步加強防災管理,采取必要治理措施。(1)山梁下停淤場高家溝溝岸滑坡、崩塌發(fā)育,溝道內淤積大量固體物質,為泥石流主要補給源。本次治理工程在高家溝中下游溝段處擬布設潛壩工程,起到穩(wěn)固溝床及溝岸物源,在出溝口段溝床縱坡降較小,溝床較寬,且有開闊場地,泥石流出山口后順溝道直接沖向西側山梁,然后向下游淤積。本次利用南側山梁有利地形,在該段布設停淤場。停淤工程布置的主要目的在于消峰減流,減小泥石流峰值流量,并攔固泥石流固體物質,保護洪積扇溝道兩側居民房屋、耕地不被淤埋,保證下游排導槽正常使用和經(jīng)停淤后含砂洪水順利排泄。另在停淤壩下游起止位置段布設雙側排導堤,與停淤壩溢流口相接,將攔固后含砂洪水順利接入泄洪槽,防治其四散,保護兩側耕地及下游段居民房屋安全。綜上所述采用“攔、固、停為主,沖積扇上泄洪為輔”的治理思路。(2)森林植被作用說,主要說氣高家溝泥石流的爆發(fā),說明了森林覆蓋較好的溝谷也同樣能夠發(fā)生泥石流,但森林植被的作用并不應該完全否定。高家溝下游段巖石土體裸露,風化和水土流失嚴重;另外流域內土質較好,土體松散,樹木容易生長并且成活率高,說明植樹造林的生物措施是高家溝泥石流治理的有效措施。(3)當?shù)卮迕駥暮Φ恼J知不足,造成2005年重要的災難高家溝歷史上爆發(fā)的幾次泥石流災害造成一定程度的災難,然而沒有引起當?shù)卮迕竦闹匾?沒有真正樹立起防災意識,從而造成2005年重要的災難。長時間的強降雨和泥石流發(fā)生前的暴雨已經(jīng)為泥石流的爆發(fā)提供了有利的條件,然而當?shù)卮迕癫坏珱]有重視,經(jīng)濟活動照常進行,沒有意識到災害要發(fā)生,這也是造成人員傷亡的重要原因。因此當?shù)卣畱撨M行防災救災培訓,讓他們知道如何防范泥石流。(4)做好防患未然的準備,要善于自防未然建議當?shù)卣M一步加強災前管理。積極引導和培養(yǎng)當?shù)厝罕娮龊梅罏臏蕚?做到以防萬一,防患于未然的意識。當?shù)卣斜匾獙膮^(qū)的村落進行規(guī)劃,讓村民居住在相對安全的地方,并演練正確的逃生路線,同時也加強監(jiān)測和天氣預報工作,做好預報和預警工作,落實安全責任制度。5泥石流治理難度大,物源8-5民主危機(1)植被發(fā)育良好的溝谷同樣爆發(fā)泥石流,實地考察發(fā)現(xiàn),高家溝的植被覆蓋程度有所差異,有的地方土體松散,基巖裸露,植被遭到破壞。有的地方溝谷較深,人煙罕至,植被覆蓋率高。高家溝穿越村莊兩岸距離約40m范圍內房屋、耕地做為危害對象,總占地面積為0.069km2,占整個危害區(qū)面積的38.12%,一旦爆發(fā)大規(guī)模泥石流,將直接危害居民12戶,威脅人口50人,房屋60間,造成潛在經(jīng)濟損失達450萬元。(2)物源擠壓溝道是泥石流爆發(fā)的重要因素。高家溝坡面物源集區(qū)較為集中,部分滑坡規(guī)模最大,坡度較大,堆積體擠壓堵塞溝道嚴重,主要以前緣沖切補給和坡面表層沖刷補給為主,為泥石流爆發(fā)提供主要物源。高家溝溝長1.7km,流域面積2.87km2,流域相對高差1341m,地勢東低西高,最高點為西側分水嶺處,高程為3295m,最低點為泥石流溝東側正河,高程為1950m,相對高差13