恰甫其海水电站工程区融雪型山洪泥石流灾害成因分析与防治对策

王迎春，刘 晖，梁国成

（1.新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐830000；2.乌鲁木齐经济技术开发区建设工程质量安全监督站，新疆乌鲁木齐830000）

恰甫其海水电站工程位于高山融雪区，工程承担着下游灌溉、发电和防洪的任务，工程所在地区属地质灾害多发区，山洪泥石流、山体滑坡等地质灾害一直都是工程所在地区灾害防御的重点。5～8月雨季容易引发山洪泥石流灾害，每逢雨季，工程管理单位在雨前安排部署防御工作，2002年以来，工程区发生的各类地质灾害因发现及时、处置得当，均未给工程造成较大威胁和危害。2009年末至2010年初，工程所在地区遭遇了60年不遇的大雪，很多地区遭遇雪灾。2010年2月底，工程管理单位提前部署了春汛防御工作。2010年3月19日，工程区发生了突如其来的融雪型山洪泥石流灾害，泥石流阻断了工程区内道路交通，逼近发电厂房，危及厂内安全，这是自工程建设以来发生的最为严重的山洪泥石流灾害。

1 工程区地质情况

工程所在区域岸坡陡峻，岩层走向与河谷近正交，属横向河谷，河谷狭窄呈“V”型。由于岩性、岩体结构、结构面发育程度及风化程度的差异，岸坡顺河谷方向形成沟梁相间的梳状地形。工程区两岸较大的冲沟有18条，3～4月融雪季节和5～8月雨季冲沟内会间断性集洪、行洪。

工程区左岸山体雄厚，发育有1～7号冲沟，冲沟走向与岩层走向平行，间距40～75 m，切割深20～75 m。冲沟内堆积崩坡积块碎石层；山梁呈凸起的岩脊，宽15～40 m，由山梁形成的岸坡高陡，自然坡度60°～80°，局部直立。工程区各冲沟内分布有厚度不等的坡积物，其中左岸崩坡积物分布面积约9 000 m2，呈斜坡状，最大厚度20～30 m，崩坡积物体主要由块、碎石组成，含直径1～5 m的大孤石，呈棱角状，结构松散，多具架空现象，坑、孔壁垮塌严重，基本处于极限平衡状态。

工程区右岸岸坡相对较缓，发育有8～17号冲沟，切割深5～35 m，冲沟之间山梁岸坡坡度45°～65°。岩层以中厚层状为主，属中硬-坚硬岩，岩体呈镶嵌碎裂结构。

2 工程区山洪泥石流特征及危害

2010年3月18日，工程区普降春雨，19日，气温急剧上升，右岸山沟内山洪稳定，左岸山沟积雪融化加速，形成山洪，裹挟泥沙下泄。山洪引起两侧山体崩塌，浑浊的山洪沿着陡峻的山沟奔腾咆哮而下，地面为之震动，山谷声如雷鸣，在很短时间内将大量泥砂、巨石冲出沟外，横冲直撞，形成堆积，冲毁了原排洪渠拦砂挡墙、纳洪口及排水渠部分渠道。山洪裹挟巨石淤堵了纳洪口，洪水泥石流冲上2号进厂公路后冲落至3号进厂路（两路高程相差10余米），造成进厂公路全部阻断，厂房尾水平台区大量壅水，洪水逼近厂房，危及厂内安全。

3 工程区山洪泥石流形成过程

3月以来随着气温的回升，工程区两岸山体积雪逐渐消融，3月11日冲沟相继开始排洪，工程区两岸共计5处冲沟排水，左岸两处，右岸三处。因左右岸不同的地质地形条件，左右岸发生了不同期、不同规模的山洪泥石流。

右岸因日照时间长，积雪消融早于左岸，右岸冲沟3月13日开始涨洪，3月17日洪水洪量较大引发泥石流，吞没排洪沟冲至4号路，阻断了4号上坝公路。3月17日枢纽管理单位组织力量对4号上坝公路进行了抢通，疏通了排洪渠道，3月18日右岸山坡积雪基本消融，排洪沟山洪回落，4号路段冲沟山洪明显减小，水质清无砂石。3月22日冲沟内已无融雪汇流。右岸小规模山洪泥石流的抢险和治理工作共投入人力10余人、耗时1 d、大型机械2台。

左岸因大面积积雪分布于向阳面，两处山洪冲沟于3月15日开始汇洪，流量稳定。3月18日工程区普降中雨，18日山洪冲沟水量小、水质清，其中2号上坝路段山洪沟3月19日上午流量突减，19日下午16∶40工程管理单位巡检人员发现2号上坝路段排水沟山洪流量突增并伴有泥石流，瞬间大量山洪泥石流奔涌而下，推倒了原排洪渠拦砂挡墙，掩埋了纳洪口及排水渠部分渠道，山洪泥石流来势汹汹，阻断了2号进厂公路，冲落至3号进厂公路。16∶50管理单位抢险队伍赶赴抢险现场，抢险期间再次遭遇泥石流，此次泥石流来势凶猛，山洪裹挟巨石冲向2号上坝公路，阻塞段堆出了一座小山。泥石流冲落至3号进厂公路，山洪在电厂尾水平台恣意漫流，逼近厂房，危及厂内安全。处置及时所幸未造成厂房设备受灾及人员伤亡。3月21日山洪回落，3月22日山洪流量减小，3月23日～4月1日期间随气温变化山洪时断时续（气温回升山洪增，气温降低山洪断），4月4日左岸积雪消尽，停止汇流。左岸大规模山洪泥石流的治理和抢险工作共投入人力70余人、耗时7 d、大型机械5台，防洪编织袋2 200余条，外运石渣约2 500 m3。

4 山洪泥石流形成机制

4.1 复杂的地质地形条件是诱发山洪泥石流的基础因素

工程区左右岸差异性松散地质是发生山洪泥石流的物质基础和潜在条件，影响着山洪泥石流灾害的特性和规模，左岸崩坡积物分布范围大、孤石多，右岸崩坡积物分布范围相对较小。工程区两岸起伏变化的地形为山洪泥石流提供了动力条件。左岸山体高、坡度大，处于高势能、低阻力的水体和土体极不稳定，可以快速启动，高速运动，迅速成灾。然而这种特殊的地质条件并非山洪泥石流成灾的唯一因素，左岸山洪源头为一凹地，似一天然的积雪库，春季气温回升这一天然的积雪库自然就成了山洪供给库，工程区电站厂房犹如“头顶一盘水”。右岸山体相对坡度小，山体低而缓，启动、成灾慢，泥石流灾害规模小。

4.2 异常的积雪是引发山洪泥石流的前提因素

2009年冬至2010年春，坝址所在地区遭遇60年不遇的大雪，2009年11月下旬到2010年1月中旬，降雪量异常偏多，其中工程区积雪量较常年偏多200%，降水量为近40年第一位。积雪深度较常年偏深16 cm，积雪覆盖率达到95.7%，雪深大于20 cm的积雪面积占总积雪面积的80.5%，雪深大于30 cm的积雪面积占总积雪面积的37.3%。异常的积雪为形成较大山洪蓄积了水源和洪量。

4.3 高温融雪是山洪泥石流爆发的直接因素

2010年1～3月，工程区气温冷暖交替变化，且变化幅度较大，月内温差最大达25.3℃，平均气温较常年明显偏高（偏高3℃左右），降水较常年偏多。3月以来工程所在地区气温回升较快，气温较同期偏高、降水偏多，降雨如催化剂加速了工程区积雪融化，3月16～17日气温明显升高（由最低1.5℃升至最高15.1℃），3月18日工程区降中雨，3月19日气温迅速回升，进一步加速了积雪融化，降水偏多，山体土壤含水量过饱和，半山坡松散岩体崩塌，在山洪沟中形成堆积坝，堆积坝溃决发生泥石流。

5 防治对策

5.1 险前措施

融雪季节、雨季定时进行巡视检查，监测山洪沟排洪流量变化情况，监测发现山洪沟突然断流，立即组织对山洪沟上游进行进一步检查，以断定上游是否存在岩体崩塌、堰塞体淤堵等诱发山洪泥石流的前兆。检查发现上游山洪沟中形成堆积坝，应及时组织排险，以免发生堰体溃决。检查排洪沟是否畅通，及时疏通排洪沟，使排洪沟发挥其正常的排洪、分流作用。必要的险前巡视检查有利于及时发现隐患，为抢险争取最佳时机。

5.2 险时措施

山洪泥石流发生后组织开展抢险工作，首先做好山洪预警监测，保证抢险人员、机械、设备安全，以防抢险过程中发生次生灾害。险情发展过程中开展抢修工作要遵循“先导后疏再清”的原则，因原排洪沟已被山洪泥石流掩埋，洪水漫过泥石流堆积区肆意漫流，在没有确定是否再次发生泥石流前，不宜立即开展堆积区清理和排洪沟疏通工作，在做好预警监测工作的前提下，由泥石流堆积区边缘开展导水工作，组织机械或人力在泥石流堆积边路开沟，一方面分流山洪，一方面控制山洪。监测确定没有再次发生泥石流的潜在威胁，且山洪流量呈回落趋势时开展泥石流堆积区的疏通工作，待排洪沟完全疏通，山洪回落开展泥石流清理工作。

5.3 险后措施

由于枢纽工程左右岸的地质、地形现状，工程区仍然存在引发山洪泥石流的潜在威胁。根据枢纽工程区的地质地形特点，山高坡陡一方面采取生态措施，考虑采用生长速度快且易于在高坡生长的草本植物护坡，以防水土流失造成泥石流滑坡威胁；另一面采用“导、固、拦、排”的工程措施从山洪形成的上、中、下游段分别修建工程，解除诱发泥石流灾害的潜在威胁。从山洪源头积雪库挖掘出一条通道，从源头分流融雪型山洪，以减轻原山洪沟的排洪压力，达到“导”水的目的；对不稳定的、易产生泥石的斜坡进行稳固，对达到极限平衡状态的孤石进行清理或固定，防止滑坡、孤石阻塞洪流，避免山洪沟内形成堰塞体；“拦”是在山洪沟中游段修建梯级拦挡堤坝用以控制组成泥石流的固体物质和雨洪径流，逐级削弱泥石流的流量、下泄总量和能量，减少泥石流对下游排洪、导洪工程的冲刷、撞击和淤积等；“排”是在下游修建排洪渠，改善山洪及泥石流流势，使山洪及泥石流按设计意图顺利排泄。

[1]徐曙光.奥地利泥石流治理技术措施[J].国土资源情报，2001(12).

[2]徐永年.山洪灾害特性及其防治对策[J].中国水利水电科学研究院学报，2004,2(2).