苡茨河泥石流地质灾害及防治

虞万霞刘军省张会芳王大林李建硕殷建伟

1 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院， 山东 济南 250101

2 中化地质矿山总局地质研究院， 河北 涿州， 072750

苡茨河泥石流地质灾害及防治

虞万霞*1刘军省2张会芳2王大林1李建硕1殷建伟1

1 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院， 山东 济南 250101

2 中化地质矿山总局地质研究院， 河北 涿州， 072750

据统计，1992～2013年苡茨河曾多次发生泥石流地质灾害，并造成村民生命财产巨大损失。2013年7月24日再次爆发泥石流，破坏农田71280m2(108亩)。因此在对苡茨河泥石流形成条件、活动特征分析基础上，分析其泥石流的形成机制及其造成巨大危害的原因，预测其发展趋势，在已有治理措施的基础上，提出两种防治对策进行对比，得出一个较为合理的防治方案。

泥石流 危害 形成机制 防治对策

1 泥石流活动及其危害

泥石流是山区特有的一种自然地质现象。它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成的一种夹带大量泥沙、石块等固体物质的特殊洪流。它暴发突然，历史短暂，来势凶猛，具有强大的破坏力【1】。泥石流主要危害是冲毁城镇、企事业单位、工厂、矿山、乡村，造成人畜伤亡，破坏房屋及其他工厂设施，破坏农作物、林木及耕地。此外，泥石流有时也会淤塞河道，不但阻断航运，还可能引起水灾【2】。

苡茨河位于云南省大理洱源县境内，为黑惠河的重要支流。研究区属中切割中山陡坡地貌，区内地层主要由元古界苍山群变质岩系、古生界二叠系基性火山岩建造和碳酸盐建造、中生界侏罗及白垩系红色碎屑岩含盐建造、新生界山间盆地内陆屑含煤建造组成，第四系主要分布在苡茨河主河道及河谷地段。研究区新构造运动强烈。

据 1992～2013年统计，苡茨河曾多次发生泥石流地质灾害，并造成村民生命财产巨大损失。最大的一次泥石流在2013年7月，直接影响下方村民约406人，并危害桥梁1座，危害村道数段，危害农用地约71280m2（108亩），直接损失资产500万元，潜在威胁资产超过1000万元。为了预防泥石流再次发生，应分析泥石流形成机制及活动规律，预测泥石流的演化趋势，制定相应的治理措施【3】。

2 泥石流的形成机制及趋势分析

受特定地质地貌、地理环境及气候条件的控制，在苡茨河上游左右岸均有大量泥石流堆积体，本区是泥石流多发区。

2.1 泥石流的形成条件

2.1.1 地貌条件 研究区属于中切割中山陡坡地貌，谷坡坡度多在40°～60°，对降雨迅速形成沟谷径流有利，而沟床纵坡降较大，达200‰～300‰，沟谷径流流速较高，具有较强的冲刷、裹挟能力，沟床纵坡降对降雨径流形成泥石流并在径流过程中使其规模迅速增大有利。

2.1.2 地质条件 研究区地层由老到新主要有：元古界苍山群变质岩系；古生界二叠系基性火山岩建造和碳酸盐建造；中生界侏罗、白垩系红色碎屑岩含盐建造；新生界山间盆地内陆屑含煤建造。第四系主要分布在苡茨河主河道及河谷地段、河漫滩及斜坡、山麓，主要由耕植土层（Q4pd）、冲洪积层（Q4al+pl）、残坡积层（Q4el+dl）、泥石流堆积层（Q4sef）成因类型卵砾石、块碎石、砂土及粘土组成，为泥石流的主要物源。研究区新构造运动强烈，主要断裂有三板桥断裂，研究区处于地震带中间部位，地震活动频繁。上述地层岩性及地质构造表明，本区岩体易产生碎屑物质。

2.1.3 气象水文条件 研究区地处低纬高原，属北亚热带高原季风气候类型，具有干湿季分明、光照充足的特点。年平均气温13.9℃，年均降雨量为1200mm。降雨集中在5～10月，占全年降水量的92.2%，7～9月连续降雨，一般连续降雨6～10天。研究区水资源丰富，大气降水为地表水补给的主要方式。苡茨河多年平均流量为7.3m3/s，夏季多发洪水。

2.1.4 人类活动及植被条件 研究区总体上地广人稀，人类工程活动强度较低。苡茨河流域地处黑惠江河谷东侧，水、热资源条件较好，植被垂直分带明显。在海拔2000m以下的地带，森林覆盖率在40%左右；海拔2000～2600m，森林覆盖率约50%；2600～3300m，森林覆盖率约60%；3300m以上，森林覆盖率达80%。

综上所述，受构造环境和气候条件的影响，研究区岩石较破碎，风化程度强，侵蚀作用强烈，为泥石流提供大量的物源。

2.2 泥石流基本特征

2.2.1 泥石流堆积体分布及基本特征 泥石流堆积区位于主沟海拔1915～1950m区域，面积0.87km2，主沟长约1.38km。沟床较浅缓，切深1～4m，宽10～20m，堆积特征明显。堆积扇扇面较完整，坡度5°～7°，堆积物较丰富，以卵砾石和碎石土为主，磨圆度差，分选性差。

2.2.2 泥石流物源分析 苡茨河泥石流松散固体物来源主要为滑坡、泥石流沟床堆积物和坡面侵蚀。通过估算，该泥石流沟域内各种松散固体物源总量约为1373.88×104m3，可移动方量21.47× 104m3；苡茨河一次最大冲出量6.43×104m3(表1)。

表1 泥石流松散固体物质储量估算表Table 1 Estimated reserves of loose material of debris flow

2.2.3 泥石流形成分区特征 根据泥石流沟谷的形态特征、水流的汇集条件、松散堆积物的分布，将研究区划分为水源区、形成区、流通区和堆积区四个区。

苡茨河位于黑惠江左岸，总体流向由西向东，苡茨河流域面积13.40km2，最高点高程2550m，最低点高程1915m，高差635m，主沟长度6.28km，主沟标高1915～2335m，沟谷幽深，为“V”型谷，谷底狭窄，主沟沟床比降约为241‰，具有短时间内地表水汇聚的水流条件，水流湍急，对岸坡的淘蚀能力强，沟床冲刷破坏严重，尤其是物源区滑坡体物质。

形成区水源亚区分布高程为2550m以上区域，面积为6.06km2，占流域总面积的45.23%，沟床纵坡降相对较大，平均坡降280‰，此段沟谷沟床较顺直。该区总体地貌特点是地形坡度较陡，两侧坡度60°～70°，植被发育较好，沟床宽约10～15m，沟床基岩出露，岩性主要为砂岩及泥岩。

形成区物源亚区分布高程为2000～2550m，面积为5.56km2，占流域总面积的41.50%，沟床平均坡降260‰，此段沟谷沟床较顺直，该区中上游已建有固床坝。该区总体地貌特点是地形坡度较陡，两侧坡度60°～70°，坡体表面堆积物主要为残坡积物以及冲沟冲洪积物和泥石流堆积物，植被以草本植物和乔木为主，沟床宽约10～15m，堆满块碎石和漂卵砾石，岩性主要为砂岩、泥岩，平均粒径为0.15m，磨圆度较差，偶见1m以上的漂石，呈棱角状-次圆状。沟两岸坡体不良地质体发育，已经形成滑坡体6个，边坡垮塌19处；第四系泥石流残坡积层厚度0.4～1.2m，最大近1.5m；植被覆盖率近60%。

流通区分布高程为1950～2000m，面积为0.91km2，占流域总面积的6.79%。沟床平均坡降220‰，沟谷呈上陡下缓的“U”形，谷坡坡度25°～45°，沟床宽度10～15m；该区出露岩层主要为白垩系上统紫红色泥岩夹砂岩、第三系下统云龙组紫红色泥岩粉砂岩，岩石风化强烈，倾角在30°～40°。第四系残坡积层厚度0.5～1 m，最大近1.5m；植被覆盖率近50%以上。

堆积区位于主沟海拔1915～1950m区域，面积0.87km2，主沟长约1.38km；沟床较浅缓，切深1～4m，宽10～20m；堆积特征明显，堆积扇扇面较完整，坡度5°～7°，堆积物较丰富，以卵砾石和碎石土为主，磨圆度差，分选性差。

2.3 泥石流活动评估及预测

根据《泥石流灾害防治工程勘察规范》，该泥石流易发程度综合评判等级为易发、大型、属中度危险泥石流沟。

泥石流流域地貌发育阶段处于发展期，地震作用诱发的滑坡和崩塌等重力侵蚀强烈，泥石流活动处于发展期。因此，在一个相当长的时期内泥石流的发展趋势不会减弱。

3 泥石流的治理

借鉴已有的工程治理的经验和方法，本次泥石流治理的主要思路为：采用植物措施和工程治理措施相结合的治理方案，突出以拦挡为主的工程措施，提高防止标准，在上游水源区继续采取封山育林为主的植物措施。根据苡茨河河沟中上游（形成区）的现场勘查，沟谷坡度在200‰～280‰，沟道堆积了大量堆积体，堆积最厚的地方有2.5m左右，且堆积体以碎块石为主，粒径最大达0.8m，因此在不良地质体发育的下游处设置修建拦渣坝和谷坊坝，以达到稳沟固源的目的。以上治理措施一方面起到削峰减势，调节流量，另一方面通过回淤，达到稳坡固源的目的。在下游沿岸可能威胁到乡村公路及农田的位置设置防护墙可以有效的防洪。

泥石流综合评价：根据勘查规范，对苡茨河泥石流灾害的15项易发因素综合评分统计分析。苡茨河泥石流沟易发程度评价结果为易发，危险性指数评价为中度危险～极度危险，危害性等级评价为特大型。设计主要根据勘查提供的“泥石流主要动力学参数计算”为标准（表2）。

表2 泥石流主要动力学参数表Table 2 The main dynamical parameters of debris flow

3.1 防治方案

（1）方案一（5座拦渣坝+5个谷坊坝）

在泥石流形成区滑坡较发育的下段设置4座拦渣坝和4个谷坊坝，在流通区内设置1座拦渣坝和1个谷坊坝，以达到稳沟、固源、抬高沟床、提高侵蚀基准面，反压坡脚，增强山坡和沟床的稳定性的作用，减少对物源对下游的排泄量。

（2）方案二（3座拦渣坝+10个谷坊坝）

苡茨河上游的形成区设置2座拦渣坝、7个谷坊坝；流通区内设置1座拦渣坝和3个谷坊坝，以达到稳沟、固源、保护下游居民区不受泥石流侵害的目的。

3.2 方案比选

（1）技术可靠性的对比

根据苡茨河泥石流的发育特征、形成机制及形成特点等因素，提出两种工程治理方案，生物防治措施基本相同。但在工程治理方面，侧重点不同，技术上都具有较强的可行性。方案一力求将物源拦挡在形成区内，减少堆积区的排导压力，通过自然回淤稳定坡脚，减缓泥石流对岸坡的侵蚀。方案二将大量的物源阻止在形成区内，力求减少泥石流携带的物源量，减少其对堆积区两岸耕地及民房的危害。方案一在形成区上游布设了拦渣坝，从源头治理，有效地拦挡了泥石流的物源，稳固泥石流两岸的不稳定坡体，保护了村民生命财产安全，达到治理的目标。方案二将大量的谷坊坝、拦渣坝设置在流通区和形成区下游，也起到了稳沟固床的作用，能达到一定的治理效果。

（2）施工难度及工期的对比

方案一和方案二的区别在于，方案一在形成区上游设置拦渣坝，而方案二的拦挡设施大多布置在形成区下段和流通区内。方案一可操作性强，相对工程量较小，施工难度小，工期短。方案二工程量相对较大，施工工期长。根据两种方案的施工难度和工期比较，方案一更加合理。

（3）估算投资的对比

根据两种方案的投资估算，方案一估算投资404.60万元，方案二估算投资484.41万元。方案一比方案二估算投资少79.81万元。

综合比较后，方案一较为合理，如果在施工工期及经费充裕的条件下，也可采用方案二。

4 结论

苡茨河泥石流属于暴雨激发、坡面侵蚀型、沟谷型、稀性大型中频发展期泥石流。根据苡茨河泥石流形成条件、运动和堆积特征结合泥石流危害对象等，确定防治工程以拦挡工程为主，工程防治思路为“稳+固”的防治思路。通过对苡茨河实施泥石流防治工程，可以有效减轻泥石流对下游406人的生命财产安全的威胁，可避免的直接损失初步估算将达1000万元以上。因此，苡茨河泥石流具有非常大的社会、经济效益【4】

1 常士骠，张苏民. 工程地质手册（第四版）[M]. 中国建筑工业出版社，558～567

2 李炜. 探讨泥石流地质灾害的成因和购过以及防治措施 [J]. 甘肃农业，2011（08），41～43

3 沈军辉，李永林，王小群，等. 二郎山公路隧道泥石流地质灾害及防治 [J]. 中国地灾灾害与防治学报，2005（16），58～62

4 张樑，梁凯.泥石流防治工程经济效益评价研究 [J]. 中国地灾灾害与防治学报，2005（16），48～53

Debris Flow hazards its prevention and control of Yici River

Yu Wanxia1Liu Junxing2Zhang huifang2Wang Dalin1Li Jianshuo1Yin Jianwei1
1.Geological Exploration Institute of Shandong Zhengyuan, China Metallurgical Geology Bureau. Ji nan 250101, Shangdong, China
2.Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau, Zhuozhou 072754，Hebei，China

According to the statistics from 1992 to 2013, Yici River has repeatedly suffered debris flow disasters, wich caused huge losses of lives and property of the villagers. The debris flow broke out again in July 24, 2013, and destroyed 108 mu of farmlands and several village roads. So it has a great significanche to research on the formation mechanism and prevention measures of debris flow. In this article taking Yici River flow for example, on the basis of its formation conditions and activity characteristics, we analyze its formation mechanism and reasons for its huge harm, predict its development trend, put forward two kinds of prevention and control measures for comparison on the basis of existing control measures, and finally get a reasonable prevention and control scheme.

debris flow, hazard, formation mechanism, prevention and control measures

P694

A

1006–5296（2017）02–0122–04

* 第一作者简介：虞万霞（1982～），女，主要从事地质灾害调查与治理工作，工程师

2017-04-09；改回日期：2017-04-26