张家口市崇礼县小梨沟泥石流地质灾害基本特征及防治措施

2016-02-23宫凤梧

西部探矿工程 2016年6期

关键词：堆积物物源泥石流

宫凤梧

（河北省地矿局第三地质大队，河北张家口075000）

张家口市崇礼县小梨沟泥石流地质灾害基本特征及防治措施

宫凤梧*

（河北省地矿局第三地质大队，河北张家口075000）

崇礼县地处冀西北中低山区，山高沟深、地质灾害发育，尤以泥石流为甚。严重威胁崇礼县城人民的生命和财产安全，并制约着崇礼县城市建设的发展。通过对崇礼县小梨沟泥石流沟基本特征的研究并制定治理方案，对崇礼县的减灾和城市建设具有重大意义，同时也必将为申奥工程做出重大贡献。

地质灾害；地质环境；基本特征；防治措施

1　概述

崇礼县地处河北省张家口市东北部，为坝上坝下过渡地带，其自然环境优美、气候宜人，非常适合旅游度假，尤其是最近与北京联合申奥更使其名声大振，游客成倍增加。但崇礼县城坐落在清水河东、西两岸，东、西两侧山高坡陡，地质灾害极为发育，尤其是泥石流灾害，故研究崇礼县泥石流地质灾害的特征及防治措施，对崇礼县的经济发展以及申奥工程意义重大。

2　地质环境条件

2.1地形地貌

小梨沟位于崇礼县城东侧，沟谷汇水面积1.01km2，沟谷走向为东西向。总体趋势东高西低，属于中低山区，海拔在1225～1662m之间，相对高差在437m，沟域形态呈树叶形状。山脊走向以北东向为主，沟谷切割中等。上游呈“V”型谷地貌，两岸岸坡20°～35°，中下游呈“U”字型陡坡狭谷，两岸岸坡20°～30°。

2.2地层与构造

小梨沟流域范围主要出露地层为太古界崇礼群涧沟河组片麻岩（Arclj）、第四系上更新统坡洪积层、第四系冲洪积层、第四系残坡积层、人工弃渣地层组成。

区域构造线方向大都呈近东西向，尚义—平泉大断裂东西横贯崇礼县城［1］，区内次生断裂、褶皱发育。新构造活动以来，尚义—平泉大断裂北侧不断隆起，以侵蚀、风化为主，南侧表现为山区不断上升，盆地相对沉降。新构造运动主要继承了老构造活动特征。其主要表现为地壳的隆起与沉降，基性、超基性玄武岩的喷发、地震发生等。

3　泥石流形成条件

3.1地形地貌及沟道条件

崇礼县小梨沟泥石流沟主沟长2.46km，沟域面积1.01km2，沟槽平均纵比降在175.94‰左右，两侧自然山坡坡度为20°～40°，局部被人工切坡使坡体近直立。流域内有2条较大的支沟，呈“V”型，沟域面积较小，呈自然沟道状态，植被覆盖较好。

崇礼县小梨沟泥石流沟域主要为形成区、流通区和堆积区组成［2］，堆积区主要分布于沟口下游清水河扇形地区。

（1）形成区特征。根据泥石流沟床纵比降、地形地貌及物源分布特征，形成区可分为两段：形成区上游段（海拔1500m处以上至沟源1662m），该段沟床比降为465.69‰，沟道地形起伏较大，为V型谷地貌，沟道宽度20～100m，沟道岸坡两侧山坡植被覆盖率30%左右，主要为灌草类植物和桦树，固体物源较少；形成区下游段（海拔1500m处以下至张承高速），该段沟床比降为140.75‰，沟道地形起伏不大，为U型谷地貌，沟道宽度40m，靠近沟口附近较窄，宽10m左右，沟道右侧岸坡坡度较缓，基岩出露，沟道左侧岸坡坡度较陡，局部近似直立，两侧山坡植被覆盖率10%左右。

（2）流通区特征。流通区位于张承高速至清水河间，沟谷宽约10m，纵坡降为112.44‰，沟床堆积物较少，两侧岸坡坡度较缓，流通区局部区段已修建了排导槽。

（3）堆积区特征。堆积区位于主河清水河东侧，为泥石流冲洪积物堆积形成，呈扇型近南北向展布，轴长20m，前缘宽45m，扩散角约60°，面积约645m2，前缘清水河相接，大部分堆积物被洪水期的主河河水冲走。

3.2物源条件

泥石流松散固体物源较丰富，物源类型主要包括沟道堆积物源、坡面侵蚀物源、人工堆积物物源3种。其中沟道堆积固体物源总量为10.35×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为0.52×104m3；坡面侵蚀固体物源总量为21.83×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为0.91×104m3；人工堆积物物源总量为1.87×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为0.37×104m3。共计有松散固体物源总量34.05×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为1.80×104m3。

3.3水源条件

该区域气候高寒，属东亚干旱大陆性季风气候，多年平均降雨480.9mm，最大降雨656.9mm。降雨量主要集中在6～8月，约占全年降雨量的70%，且多地域性暴雨。从10月下旬至次年4月上旬降水为固体降水（降雪），次年4～5月缓慢融化，为冲沟补给地表水源。这些降水形式和过程不仅为泥石流形成提供了充足水源，也易使沟床两侧松散堆积物及破碎岩体形成崩塌体，为泥石流形成创造了条件。崇礼是有名的滑雪胜地，冬季积雪不化，属于小气候条件下的降雨量多，故夏季也比周围地区的降雨量大。

4　泥石流基本特征

4.1泥石流灾害史及灾情、危害性分析

据野外调查访问，小梨沟于1959年和1984年2次发生泥石流，冲毁多处房屋、农田及道路，对人民的生命财产安全造成严重威胁，对当地居民的生产生活造成一定影响。

1959年7月骤降暴雨，引发山洪泥石流，据调查当时的降雨量为60mm，持续时间大概18min，地势相对平缓处的庄稼全部为泥砂所覆盖；1984年7月泥石流发生时的降雨量约45mm，持续时间大概15min，携砂石洪流咆哮而下，县城至张家口的380m公路被冲毁，冲毁小桥1座，经济损失严重，直接经济损失达400多万元。

自1959年年第一次泥石流的发生至1984年第二次泥石流发生时间间隔为25年，而1984年第二次泥石流发生至今已有29年，同时近年来极端天气频繁，不排除最近有发生泥石流的可能。

4.2泥石流各区段冲淤特征

泥石流各区段的冲淤特征不尽相同，在形成区泥石流的侵蚀作用较为强烈，泥石流沟道表现为冲刷特征较为明显，一次冲刷的最大厚度可达0.8m，平均冲刷厚度约0.1m。在流通区由于纵坡降相对较小，泥石流的冲淤特征不太明显，上游表现为冲刷，下游表现为淤积，但厚度变化均较小。在堆积区地形显著变缓，泥石流表现为堆积的特征。

4.3泥石流堆积物特征

小梨沟泥石流沟堆沟堆积物主要以碎石、角砾等为主，本次勘查分别从上、中、下游做了3组颗分，从颗分曲线上看，泥石流沟堆积物的不均匀系数一般大于10，颗粒级配较好。堆积物一般为次棱角状，其中粒径大于2mm的占65%以上，粒径大于20mm的一般占50%以上，可见的最大块径为500mm。根据泥石流堆积物的特征判定小梨沟泥石流属于稀性泥石流。

4.4泥石流发生频率和规模

根据以往泥石流的灾害史，该泥石流为低频泥石流。

根据以往发生的泥石流资料，1984年发生过的泥石流流量约为22.14 m3/s，泥石流一次堆积总量约0.11×104m3，规模为小型。

4.5泥石流的成因机制和引发因素

泥石流形成的原因有自然因素和人为因素。自然因素包括地形地貌、地质构造、地层岩性、降雨、不良地质现象等，人为因素为人类工程活动等。

（1）地形地貌。泥石流流域位于中低山区，地势东高西低。泥石流流域内相对高差达437m，谷坡坡度多在20°～40°之间，主沟长度2.46km，流域面积1.01km2，平均纵坡降在175.94‰，较大的地形高差和较长的纵向沟谷，有利于松散固体物源、雨水及地下水的汇集，为泥石流的形成、运动提供了有利条件。

（2）地质构造和地层岩性。该沟谷两侧发育4条挤压破碎带，破碎带两侧节理裂隙发育，岩体破碎，部分地段可见较为疏松的断层角砾；位于破碎带外围的裸露基岩在强烈的风化作用下，风化裂隙发育，岩体完整性差；破碎的岩体在人类活动及其它地质外力作用下常常形成崩塌等地质灾害。泥石流主沟两侧沟岸坡大部分为第四系松散物构成，其坡脚处的松散堆积物在历次洪水的冲刷、掏蚀作用下形成陡立的临空面，稳定性明显降低。

（3）降雨。降雨是引发崇礼县小梨沟泥石流爆发的主要诱因，汛期6～9月降水占全年降水量的80%，多以大雨或暴雨的形式出现，并具有笼罩面积小、历时短、强度大等特点。该地区降水的形式和过程不仅为泥石流形成提供了充足水源，且降雨易于渗入沟床两侧松散堆积物及破碎岩体内，加剧了斜坡的失稳，为泥石流形成创造了条件。

（4）人类工程活动。人类工程活动主要是修建张承高速，在沟道内开采石材形成大量人工弃渣，为泥石流形成提供了物源。

5　泥石流灾害的防治措施

小梨沟泥石流物源丰富，主河清水河的携带能力有限，泥石流威胁对象是城区，基于以上因素，综合考虑，采取以拦挡为主的治理思路，将泥石流的固体物源拦截在沟内，避免对城区造成危害。治理可采取的措施主要为“拦挡+排导+防护+清淤”。

在小梨沟泥石流沟上游段修建一座谷坊坝，主要起到巩固沟道，防止泥石流下切沟道的作用；在中下游段拟建一座拦挡坝，该处坝址位于沟道弯道处，右岸基岩出露，左岸为松散层，坝肩两侧较为稳固，该处沟道狭窄，并且有较大的库容，是修建坝体最佳地段；将拦挡坝与沟道内居民之间地段进行沟道整饬，将人工弃渣集中堆放在露天采坑内，并修建挡土墙，避免其参与泥石流活动；在泥石流正冲的一户居民门前修建防护堤，避免泥石流冲入院内；在沟口高速公路附近修建明渠，下游与已建的明渠相衔接；桥梁至清水河这一区段进行清淤，以便洪水顺畅排至主河。