茂县瓦窑沟泥石流动力学特征分析与防治对策研究

刘德兵

摘要：“5•12”地震引发了大量的次生地质灾害，对灾区人民的生命财产安全形成了严重威胁，为灾后重建工作遗留重大的安全隐患。本文通过对瓦窑沟形成泥石流的地形、水源、物源三个基本条件进行了深入论述，计算了泥石流的重度、流速、流量、冲出量等动力学参数，并分析了泥石流的发展趋势，最后根据泥石流危险性和被保护对象的重要性，提出了相应的防治对策。

关键词：瓦窑沟泥石流；动力学参数；防治措施；茂县

Analysis of the Maoxian Wayaogou kinetic characteristics of debris flow and some countermeasures

Liu De-bing

Abstract: 5•12 earthquake triggered a large number of secondary geological disasters form a serious threat to the safety of the lives and property of the people in the disaster areas, left behind a significant security risk for the reconstruction work. In this paper, the formation of debris flow Wayaogou terrain, water sources, provenance three basic conditions in-depth exposition, calculated mudslides severe, flow rate, flow, out of the amount of kinetic parameters, and analysis of the debris flow trends, Finally, according to the risk of debris and the importance of the protected object, the corresponding countermeasures.

Key words: Wayaogou mudslides; kinetic parameters; prevention measures; Maoxian

引言

“5•12”地震引发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害。截至2008年7月20日，42个重灾县(市)震后新增可统计地质灾害隐患多达8627处，其中泥石流837处[1]。这些次生地质灾害对灾区人民的生命财产安全形成严重威胁，对灾后重建工作有较大影响[2]。

瓦窑沟泥石流位于茂县富顺乡境内，属一条低频老泥石流沟。“5.12”地震后，沟域内发生了多处滑坡、崩塌现象，灾后重建筑路产生大量弃渣，形成了新的物源。目前，瓦窑沟泥石流所处发展阶段为小周期内的发展期（壮年期），在持续降雨或短时高强度暴雨的诱发下极易复活，暴发中频中～小型粘性弃渣泥石流[3]。瓦窑沟泥石流一旦再次暴发，将直接威胁到堆积区上富顺乡场镇21户居民约170人的生命财产安全，以及区内的S302省道的正常运营。因此，研究瓦窑沟泥石流的基本特征、形成条件、动力学参数，预测其暴发规模，提出切实可行的防治方案十分必要。

1．瓦窑沟泥石流流域发育特征

瓦窑沟沟域平面形态呈不规则的树叶状，纵向长约4.80km，主沟长4.62km，平均宽度0.68km，沟域面积3.23km2，其中汇水面积约3.05km2，约占沟域面积的94.1%。沟域内，地形最高标高约2182m，最低标高1198m，相对高差984m，沟谷平均坡降为178.1‰。

根据其沟谷变化特点，可将其分为四段，即沟源段、上游段、中游及下游段。其中，沟源段呈三面环山的漏斗状地形，植被茂密，利于汇水，主沟沟床纵坡沟谷纵坡大，平均362.6‰；上游流段沟谷宽缓，两侧羽状冲沟发育，主要的支沟仅一条，为位于主沟左岸的无名小沟，主沟沟道浅坦，沟床纵坡平均127.5‰；中游流段沟谷陡立，沿途分布有崩塌岩堆及弃土等，主沟沟道蜿蜒，沟床纵坡平均130.8‰；下游为泥石流堆积扇，下游至沟口呈堆积扇地貌，扇上人口密集，扇缘突出挤压土门河河道，主沟沟道在居民聚居区内浅坦，入河口处沟道深切。

1．1 泥石流清水区

该区为瓦窑沟沟源段，其分水岭最高标高约2182m，此段流域呈三面环山的陡坡地貌，区内斜坡坡度在40°以上，汇水面积约0.55km2，占流域总汇水面积的18.0%。主沟沟道宽1～3m，平均流向167°，沟谷坡降362.6‰；其沟水不仅来源于大气降水，还接受上游基岩裂隙水的补给，其中地下水排泄形成了该沟的常年性流量，本次实测流量为1.82L/s，另据访问，暴雨时水位一般上涨0.5～1.0m左右，涨落迅速。区段内植被茂密，水土保持较好，未见有集中物源。

1．2 泥石流形成—流通区

该区主沟沟床标高1680～1250m，高差430m，流段长度3.19km，汇水面积约2.50 km2。主沟蜿蜒呈反S形，流向150→180→135°，沟谷平均降129.0‰，沟道被公路弃渣堵塞严重。两岸谷坡变化大，其中上游沟谷宽缓，沟道浅坦，两侧岸坡坡度一般为25°左右，主要为耕地，乔木仅零星分布，局部存在水土流失现象，植被覆盖率仅为30～40%；中游急剧缩拢成V形峡谷，沟道深切，普遍生长有乔木及灌木（除公路弃渣毁坏沟段外），两侧谷坡坡度一般为40～50°，局部地段岸坡陡立，为茂密的乔木、灌木混合林地，植被覆盖率达80%以上。

按照泥石流物源的成因类型、补给途径等，可将瓦窑沟泥石流流域内的物源划分为人工弃渣、坡面坡残积物、崩塌岩堆及沟道坡洪积物等4类。

（1）人工弃渣 共18处，弃渣堆储量一般为0.05～0.15×104m3，最大约0.3×104 m3；大多堆积松散，堆积坡角一般40～50°，尚未达到天然休止角，在公路下边坡的弃渣在雨后时有溜滑现象发生。所有弃渣堆的静储量约2.3×104 m3，可参与泥石流活动的动储量约1.3×104 m3。

（2）坡面物源 广泛分布在瓦窑沟上游地区的斜坡地带，一般由碎石土组成，堆积厚度一般2～5m，局部达10m以上，分布面积约2.8×104m2，总储量不小于19.8×104 m3。

（3）崩塌岩堆 主要有5处，分布在中游的西岸陡坡上，堆积松散，但未引起堵沟。各堆积方量一般约0.05～0.10×104 m3，总方量约0.60×104 m3，采用坡率法估算其动储量约0.20×104 m3。

（4）沟道物源 主要由碎石土组成，表部松散堆积层普遍厚约0.5～2m，分布面积约4.2×104 m2，物质储量约6.3×104 m3；根据沟道的纵坡变化情况、访问到的历史洪水涨落情况分析，按沟道表层松散堆积物1/4可启动考虑，推断沟道堆积物的动储量约1.6×104 m3。

瓦窑沟泥石流的物源总量约28.95×104 m3，可启动的动储量总计约4.12×104 m3。

1．3 泥石流堆积区

堆积区地形相对低缓，扇面坡度约5～10°，总体扇长390m，扇缘宽约620m，扇体面积为0.191km2，扇体上为富顺乡场镇区，人口密集。瓦窑沟由扇体中部切割而过，沟道曲折，形成了两级沟岸。现沟床宽度5～10m，纵坡上缓下陡，一般67.8～202.4‰，平均119.8‰，沟道切割深度2～15m不等，局部侵蚀切割至基岩，部分沟段沟岸可见漂、卵石层出露；入河口见小堆积扇，严重挤压河道，扇体长80m，宽120m，由次棱角状的块、碎石土组成，已生长有茂密乔木，充分说明距前期泥石流的暴发时间久远，其后泥石流活动性减弱、规模变小，故地貌演变以侵蚀、切割为主。