贵州望谟县田坝沟泥石流灾害特征及防治建议

王 涛，余 斌，亓 星，马 煜

（1.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059；2.成都理工大学工程技术学院，四川 乐山 614000）

0 引言

2011年6月6日，贵州省黔西南州望谟县因连续强降雨引发特大山洪泥石流，使境内打易镇、乐旺镇、打尖乡、郊纳乡等乡镇严重受灾，人民的生命和财产受到威胁。6月6日凌晨的暴雨使郊纳乡田坝沟暴发泥石流，造成全村6户共27人受灾，约3.4hm2田地被淤埋；沟口10栋房屋被淤埋，邮亭村电力、通讯设施中断。经现场调查，田坝沟在近百年内未发生过泥石流灾害，为典型的低频泥石流沟。本文着重对田坝沟泥石流的形成条件，流域特征，活动趋势进行分析，并在此基础上提出切实有效的防治建议。

1 自然环境概况

田坝沟位于贵州省黔西南州望谟县东北部郊纳乡境内，为邮亭河右岸支沟，流域面积约1.34km2，流域内有一条主要支沟。主沟长1.6km，沟口高程985m，沟最高点位于海拔1325m分水岭处，相对高差为340m，平均纵坡降213‰，沟口与邮亭河近于直角交汇。主沟左侧支沟在海拔1095m处汇入，支沟汇水面积0.23km2，长0.4km，海拔高程1095～1210m，沟床平均纵坡降287‰（图1）。

田坝沟地质构造复杂，属于南岭东西复杂构造带西翼，褶皱发育，形成多处背斜和向斜。该地区后期地质构造受前期燕山运动的影响，使境内地表大幅度抬升，原地表被强烈切割，形成中山—峡谷地貌，故沟谷多发育。田坝沟岸坡陡峻，沟道强烈下切，横断面多为U型，跌水陡坎较多；沟内汇水面积大，坡度陡，这些都为泥石流的形成提供了有利的地形和动力条件。

图1 田坝沟流域平面示意图Fig.1 The Basin of Tianba Gully Layout plan

望谟县位于贵州南部，地处云贵高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，属亚热带湿润季风气候，正好处于贵州省三个暴雨区之一的黔西南分散暴雨区边缘，暴雨山洪频发［1］。田坝沟位于“6.6特大暴雨”降雨中心区域内，由于没有该泥石流流域内的降雨资料，参考附近郊纳乡降雨资料（图2）。6月5日20时到6月6日0时40分，郊纳乡降雨量达到80.9mm。根据实地调查，暴雨主要集中在6月5日晚11点到12点，到后期呈逐渐减弱的趋势，而泥石流发生时间为6月7日0点到0点30分左右，因此，较高强度的降雨是此次泥石流暴发的重要条件。

图2 望谟县2011年6月6日降雨资料Fig.2 Rain fall data of precipitation station on Jun.6，2011

与地震形成的典型泥石流沟不同，田坝沟受地震影响小，流域内并没有因受地震强烈破坏产生的大量滑坡、崩塌堆积体。该地区褶皱经过多期的构造活动改造，岩体节理裂隙发育，流域范围内岩体破碎，主要为第四系全新统坡洪积层（），残坡积层（）及泥盆系碳酸盐岩沉积；部分地区基岩裸露，松散堆积体上层是约1m厚的土层，下层是2～3m厚的泥砂岩混合堆积的松散岩体（图3）。在强降雨作用下沟道内汇流产生的洪水迅速揭底并掏蚀沟道两侧松散堆积物，使大量固体物质补给进入沟内，整个补给一直持续至沟口，泥石流的主要物源为沟道两侧的松散坡积物；另外田坝沟地区人类活动频繁，村民到山上开挖沟渠饮水灌溉；沟道两侧，山坡都不同程度的被改造成农田，从沟口（高程985m）到分水岭都分布有较大范围的耕地，导致土坡坡脚失稳，表层土体稳定性下降，在强降雨的条件下容易产生小规模的滑坡，为泥石流暴发提供了次要物源。

2 田坝沟泥石流特征

根据实际调查，田坝沟泥石流可分为较明显的三个区域，即清水区、形成流通区、堆积区。

2.1 清水区

图3 沟道两侧的物源Fig.3 The source in both sides of gully

清水区位于支沟与主沟交汇处上游，沟谷狭窄，宽度不足1m，呈“U”字形，该沟段长约0.3km，相对高差110m，平均纵坡降367‰。清水区主沟最上端为一处20m×12m×2m的顺层滑坡体，坡度为20°，但崩滑体的体积不足以提供泥石流启动所需要的物源条件，故不属于顺层滑坡启动的泥石流。清水区内坡度较大，平均坡度为20°，局部坡度达到了 50°，降雨后，雨水迅速以坡面流形式汇聚于沟道中，并在陡峭的坡道中储存巨大的水能揭底并卷走沟道底部松散堆积物，将其搬运至下游。清水区主沟沟道内分布的两处跌水陡坎进一步为泥石流的暴发增加了动力条件。

2.2 形成流通区

从沟口堆积区后缘至主支沟交汇处为形成流通区，沟长约1.1km，沟床高程996～1215m，平均纵坡降199‰，区内固体物质呈现沿程补给特点。根据调查，田坝沟之前仅仅是一条宽约1m、深约1m的浅冲沟，泥石流暴发后，沟道被严重拓宽下切，流通区内部分沟道下切至基岩，沟道平均下切2～3m（图4），流通区上游由于沟道坡度较大，冲刷强烈，沟道下切至基岩；下游沟道坡度逐渐减小，泥石流在此逐渐产生淤积，大量碎、块石和砂砾石堆积在沟道内，细颗粒则被带至下游冲出，分选性良好。流通区内淤积物主要为块石和巨石，直径从10cm～2m不等，磨圆度较差，多现棱角，与沟道上游两侧掏蚀的松散堆积物石块性质相同；部分沟道内沟壁坡脚被掏蚀失稳，形成巨大的临空面，有再次发生崩滑的趋势（图5）。

2.3 堆积区

图4 主沟形成流通区沟道剖面Fig.4 Profile of channel in formation area

图5 潜在滑坡体Fig.5 Potential landslide

堆积区位于沟口与邮亭河交汇处（图6），堆积扇前缘延伸至河道右侧，下覆为早期河漫滩地改造的农田，前缘部分长约130m，宽约100m，平均厚度0.5m，地势宽阔平坦，坡度仅1°左右，为泥石流的停淤提供了有利的场所；后缘止于沟口村支书新建三层小楼上游20m处，长200m，宽度为30m，平均厚度0.6m，坡度5°，经估算，整个堆积扇淤积量为 1×104m3，加上被洪水冲走的部分（约占堆积扇的20％），整个泥石流冲出量为1.2×104m3。堆积扇呈现良好的分选性，后缘坡度较大，淤积物以粒径较大的块石为主，粒径30～200cm，层间夹杂碎石，粒径5～30cm，前缘受到地势和后期洪水影响，淤积物以细小角砾和砂土为主，粒径多为1cm以下细颗粒。

泥石流暴发后，包括村支书家在内的5户居民住房由于正好处于沟口堆积区而被严重淤埋，最大淤埋深度达到2m，同时造成一户居民住房被冲出的巨石击穿破坏；村中通往郊纳乡的唯一一条公路也被淤埋约100m，使通讯、电力等基础设施受到不同程度破坏，给灾后救援造成了困难。

图6 堆积区全貌Fig.6 Full view of deposition area

3 静动力学参数

3.1 泥石流类型判断

田坝沟泥石流堆积体呈现出石线构造，砾石支撑等特征（图7），其分选性良好，上层为块石碎石层，下层为砂土层，大块石间并无砂土角粒夹杂现象，故判断此次田坝沟泥石流为一稀性泥石流。

3.2 泥石流流速

此次泥石流为稀性泥石流，流速计算公式［1］采用

式中：R——水力半径；

S——断面坡度正切值；

g——重力加速度。

断面选取：根据调查，选取了流通区下游沟道内一处较典型断面，断面参数和计算结果如表1所示。

表1 堆积扇后缘断面参数Table 1 The parameters of trailing edge in deposition area

计算得到泥石流在测得的断面处流速为V=2.86m/s。

3.3 断面流量［3］

采用形态调查法计算断面流量

式中：Qc——泥石流断面峰值流量（m3/s）；

Wc——泥石流过流断面面积（m2）；

Vc——泥石流断面平均流速（m/s）。

采用泥石流灾害防治工程勘察规范泥石流一次冲出量

Κ取0.264。经对当地村民的调查询问，此次泥石流历时约 30min，T=1800s。

由公式（3）、（4）求得Q=13934m3，与实际调查的堆积扇淤积量和被洪水冲走量总和1.2×104m3基本一致，故使用式（1）、（2）、（3）计算田坝沟泥石流特征值较为准确。

4 田坝沟活动趋势分析与防治建议

4.1 物源分析

经实地调查，田坝沟泥石流暴发后，淤积在沟道内的剩余堆积物约0.5×104m3左右，同时，清水区仍有约2×104m3左右的潜在崩滑体物源。由于清水区沟道坡度大且下切至基岩，表层堆积物与基岩形成软弱接触面，降雨后，土体吸水饱和造成内聚力下降从而顺滑切面发生滑坡，不仅会为泥石流的暴发提供大量的物源，还可能堵塞狭窄的沟道而形成溃决型泥石流；在形成流通区，沟道下切剧烈，部分沟道下切深度达到5m，沟道两侧坡积物临空面增大，遇到降雨易发生滑塌，因此田坝沟具备再次暴发泥石流的物源条件。

4.2 地形与降雨条件分析

田坝沟泥石流形成流通区中下段沟床坡度较上段平缓，仅8°左右，泥石流冲出的一部分堆积物在此减缓速度而淤积，主要为块石和巨石，启动较困难；在“6.6暴雨”暴发泥石流后田坝沟沟道下切，沟床拓宽，汇流对两侧的冲刷减弱，相比之前的沟道条件，需要更大的水力条件才能形成相同规模的泥石流。调查得知田坝沟此次降雨为20世纪60年代以来最大一次降雨，即超过50年一遇规模，若要形成同等规模大小的泥石流，则需要更大的降雨，即百年一遇降雨才能形成。

4.3 堵河可能性分析

田坝沟沟口与主河邮亭河几近直角交汇，但它是一条稀性泥石流沟，此外，沟口多为农田，地势宽阔平坦，有利于停淤；泥石流冲出物具有良好的分选性，前缘堆积物主要是砂土；再加上主河河道坡降小，河面宽阔，流速快，此次暴发泥石流并没有发生堵河现象，即使再次暴发同等规模的泥石流，也不会发生堵河现象。

4.4 防治建议

实际调查田坝沟在近100年内未发生过泥石流，可见田坝沟是一条低频率泥石流沟，此次泥石流已带走大部分沟床物质，新的沟床物质也需要很长的时间才能积累，只有百年一遇的降雨才可能再次暴发泥石流，因此相关防治措施应以避让为主，位于沟口堆积扇上的受灾住户就地搬迁到公路左侧地势较高处；提高村民防范灾害意识，切实完善群测群防体系；再者山区村民人均耕地少，粮食产量低，过度开垦坡地造成水土流失严重，相关生物防治工程不可缺少。

5 结论

（1）田坝沟泥石流共造成全村6户共27人受灾，10栋房屋，近3.4hm2田地被淤埋，一栋房屋被巨石完全击穿，邮亭村电力、通讯设施中断。

（2）田坝沟是一条低频率稀性暴雨泥石流沟，近百年来从未发生过泥石流。流域内沟床比降大；沟道两侧坡积物厚度大，结构松散，在强降雨条件下迅速在沟道启动是此次泥石流爆发的主要原因。

（3）基于对田坝沟泥石流的流量，流速，动力学等参数的计算，从物源、降雨和地形条件分析田坝沟再次爆发泥石流的可能性较小，相关防治措施应以避让为主，另外相关的群测群防工作也必不可少。

［1］罗永前.望谟县山区洪涝灾害和防洪减灾对策［J］.中国水运，2009，9（5）：142.LUO Yongqian.Wangmo mountain flood disaster and mitigation measures［J］.China Water Transport，2009，9（5）：142.

［2］余斌.稀性泥石流的平均运动速度研究［J］.防灾减灾工程学报，2009，29（5）：542-545.YU Bin.Study on mean velocity of thin viscous debris flows［J］.Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2009，29（5）：542-545.

［3］DZ/T 0220-2006，泥石流灾害防治工程勘察规范［S］.DZ/T 0220-2006，Debris flow disaster prevention engineering investigation［S］.