5·12震后映汶高速公路泥石流危险性评价

2012-02-23席呈虎阚艳伶

地下水 2012年2期

席呈虎，邓辉，阚艳伶

(成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都610059)

5·12地震不仅直接引发了大量的崩塌、滑坡，而且降低流域内岩土体的强度，使其更易于受到侵蚀，从而为泥石流的形成提供丰富的固体物质。灾区震后泥石流活动频繁，并造成了较大的损失。泥石流危险度的大小对跨越沟口公路桥梁的设计及其应采取的泥石流防治措施具有重要的作用，因此对上述4重要泥石流沟进行科学的危险性评价是十分必要的。

根据汶川地震灾区泥石流在地震前后的活动特点推测，其泥石流流域类型可能以物源控制型为主，物源控制型泥石流流域:随着物源量的显著减少，泥石流活动逐渐减弱，流域趋于稳定，活跃性随着时间逐渐衰减。最大规模的泥石流发生于地震过后的短时间内。泥石流规模和频率的关系与暴雨不一致，即5～20 a一遇的暴雨也可能引发100 a一遇的低频泥石流。因此用雨洪修正法来计算流域泥石流规模是存在问题的，直接影响到对泥石流沟危险性的评价。因此，我采用的方法是利用现有的较为成熟的方法进行评价计算出沟谷地震之前的泥石流危险度，然后用地震前的危险度乘以危险度增加系数就得到了震后沟谷泥石流的危险度。

1 泥石流沟的地质环境

映秀至汶川公路位于四川盆地西北侧，地形受龙门山中段九顶山及其支脉控制，总的地势呈西北高、东南低趋势。汶川—映秀段属典型的高山峡谷地貌，高山连绵，山体海拔高度一般在1 000～3 000 m，河谷深切，谷坡陡峻，相对高差1 000 m左右，坡度一般为50°～70°。受构造控制，山脉多呈北东—南西向，岷江横穿构造线，下切剧烈，河谷一般呈“V”型。基岩以岩浆岩和变质岩为主。岷江河谷的开阔地带发育四级阶地，洪积扇、崩积岩堆到处可见。七盘沟、登基沟、桃关沟、磨子沟位于汶川县城南侧的茂汶断裂的中断，分布在岷江两侧。茂汶断裂，走向北30°～45°东，倾向北西，倾角45°～80°，上盘(北西盘)向南仰冲，下盘相对向北俯冲，为压扭性逆冲断层，断裂挤压破碎带宽达100余米，并发育多条北东向分支小断裂。据地震局1977年5月至11月水准测量，茂汶断裂汶川场地南东盘(下盘)相对北西盘(上盘)一直上升，上升达1.06 mm，说明茂汶断裂一直处于活动状态。由于茂汶断裂的存在使得县城以南的地区岩体破碎，特别是5·12大地震后，使得大量山体松动，为泥石流的下一次爆发提供了大量的松散物源，据实际调查七盘沟、登基沟、桃关沟、磨子沟四条泥石流沟道内和沟道两侧的繁体上停留着大量的松散物质。

2 震前泥石流沟危险性评价

泥石流危险性评价是对泥石流致灾能力的评价，是泥石流规模和发生频率的综合体现。针对映汶路泥石流沟的特点，采用《泥石流危险性评价》［1］和《泥石流风险评价》［2］单沟泥石流危险度评价中推荐的如下计算公式计算:

式中:M、F、S1、S2、S3、S6、S9分别为 m、f、s1、s2、s3、s6、s9的转换值。m为泥石流规模(103m3);f为泥石流发生频率(次/100a);s1为流域面积(km2);s2为主沟长度(km)s3为流域相对高差(km);s6为流域切割密度;s9为不稳定沟床比例(%)。以上评价因子通过1:50 000地形图量取和现场调查和参考历史资料获得。4条沟的泥石流评价因子基础资料见表1。而 M、F、S1、S2、S3、S6、S9 可由转化函数换算求得(表2)。最终4条泥石流危险度评价结果见表3。

表1 泥石流危险度评价基础数据

3 地震后泥石流危险度增加系数的评价

本文主要采用沈兴菊等提出的地震后泥石流危险度增加系数公式:

其中：

式中:Ra为地震后泥石流危险度增加系数;As为地震后地震后泥石流危险度增加量;W1s为沟内固体物质总方量;Ws为设计频率泥石流固体物质总量;Ras为用地震烈度表示的岩土体松散影响下泥石流危险度的增加量;Si为设定的地震烈度影响系数;Ad为考虑堰塞坝后的泥石流危险度增加量;Wd为堰塞坝库容，可根据流域地形图和测量的堰塞体高度使用GIS的填挖功能计算;Qc为最大泥石流设计流量。