茂县棉簇沟泥石流发展趋势预测及工程治理措施

(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)

一、泥石流形成条件分析

(一)地形地貌条件

棉簇沟系岷江右岸一级支流，流域面积64km2，流域周长38km，整个流域形态呈梨形。流域地形总体西北高东南低，境内最高峰为西北角的四梁子山，海拔为4230m，最低处位于棉簇沟与岷江交汇处的沟口，海拔1500m，相对高差达2730m。流域主沟长度约16km，主沟床平均纵坡比降为169.04‰。流域上游主沟高程2350m处，棉簇沟分为两大支沟，主沟为棉簇沟，在海拔2480m处的棉簇沟左岸有一条长度同棉簇沟几乎相同的支沟小沟，近乎南北向同棉簇沟直交，另外一条支沟为三道桥沟，其水系呈现梳状特征，右岸支沟明显多于左岸，常流水溪沟主要有4条，近乎平行排列。从棉簇沟流域形态来看，沟床高程2350m以上部分明显为集水区，面积约36.8km2。

(二)物源条件

棉族沟泥石流松散固体物源较丰富，且物源分布较为集中，从遥感解译和地表调查来看，主要分布于距离沟口1.3Km～7Km段之间。物源类型主要包括崩塌堆积物源、采矿弃土、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源等四类。“7.3”泥石流发生过后，沟内物源分布状态发生了较大改变，主要表现为：物源区原有2#堰塞湖位置往上游部分以冲为主，沟道内堆积物大部分被冲走，滑坡崩塌堆积物也大部分被冲走，“5.12地震”形成的最大的1#、2#堰塞湖已溃决消失。从1#堰塞湖往下游，由于沟道呈“U”形，沟底宽30～50m，且沟道坡降不大，故该段泥石流特征冲、淤皆有，多是沟床凹岸为冲，凸岸为淤。根据野外统计结果显示，沟域内物源总量为289.7×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为66.3×104m3。

(三)水源条件

棉族沟位于岷江右岸，总体流向由北西向南东，汇水面积约64Km2，沟谷幽深，大部分呈“V”字型沟谷，主沟长16Km，2260m高程以上“树枝状”冲沟发育，主要支沟有三道桥沟、小沟等三条支沟，沟谷谷底狭窄，沟床平均比降为60～180‰，具有短时间内地表水汇聚的水流条件，水流湍急，对沟床冲刷破坏严重，对两侧岸坡的掏蚀能力强。

二、泥石流发展趋势分析

根据现场访问得知，棉族沟在“7.3”泥石流发生前近几十年来未发生过泥石流灾害，暴雨时主要以洪水携带的泥砂和少量碎块石为主。“5.12”地震后，棉族沟内两侧山体产生了多处崩塌，在沟内汇集了大量的崩塌体堆积物，同时，沟内采石过程中放炮开山，将表层松散土弃之沟，为泥石流的形成提供了物源，从而大大增加了泥石流爆发的几率，据此推断该沟将由极低频泥石流转为中频泥石流。本次“7.3”泥石流正好说明该泥石流沟爆发频率增高。

棉族沟泥石流沟谷较峡窄，沟谷两岸尤其是集中物源补给区有大量的不稳定松散堆积体分布，这些松散堆积体稳定性较差，部分垮塌严重或处于失稳或潜在不稳定状态，在遇到暴雨甚至大暴雨的条件下，各物源向沟内运移，与沟心水流或泥石流体会合作为固体物源补给，或直接参与新的泥石流。棉族沟泥石流的发展趋势可概况为以下几个方面：①在连续超长降雨的情况下暴雨强度达到60mm以上或6小时以上的连续暴雨时，该沟暴发泥石流的可能性较大；②发生泥石流时，由于流通堆积区(工业园区段)沟槽较平缓，泥石流在此淤积的可能性较大；③发生泥石流时，由于流通堆积区(工业园区段)沟槽较窄，且已修建的园区涵洞过流截面小(截面2.5×3m)，泥石流满槽后外溢可能性较大，同时涵洞堵塞的可能性较大。

三、泥石流防治方案建议

目前泥石流防治工程常用的方法主要有：稳、拦、排、停、封等几种方法。从棉族沟泥石流实际情况来看，沟内崩塌众多，分布广泛、规模大，且山高路陡，棉族沟泥石流采用稳、封的方法基本不能实现治理的目的；因此对棉族沟泥石流的治理主要以拦、排为主。针对沟口3km沟域范围内物源大量分布的特征，宜在厂房至原堰塞湖沟道范围内多设拦挡坝，即能稳固三分之二左右的物源，又能提供一定的库容量，调节泥石流峰值流量。再结合适当的排导设施，拦、排结合，以治理该特大泥石流灾害。根据其具体情况现提出两套治理方案如下：

(一)拦挡坝+单、双面防护堤+桥底铺底

该方案从泥石流综合治理的角度出发，在流通堆积区修建6座拦挡坝，起到拦挡大部分物源作用，从而减少到达棉族沟下段的固体物质量，降低泥石流容重，并调节下游泥石流洪峰流量，减轻下游排导槽的压力；然后在棉族沟下游工业园区内修建单、双面防护堤，规整沟槽断面，减小弯道曲率，确保拦挡坝下游的泥石流物质顺畅地通过工业园区。在棉族中桥上下游70m范围内结合保护对象修建防护堤，桥底用C20毛石砼铺底，确保泥石流能顺利通过桥底，不对桥梁及桥台造成威胁。

(二)拦挡坝+护底工程+排导槽

该方案从泥石流综合治理的角度出发，在流通堆积区修建3座拦挡坝及8个护底肋槛，起到拦挡及防止揭底冲刷作用，从而减少到达棉族沟下段的固体物质量，降低泥石流容重，并调节下游泥石流洪峰流量，减轻下游排导槽的压力；然后在棉族沟下游工业园区内修建排导槽，规整沟槽断面，减小弯道曲率，将拦挡坝下游的泥石流物质顺畅地导入主河岷江，保护流通堆积区企业和居民及棉族中桥的安全。

结论

1.根据遥感解译、无人机航拍和地表调查，沟域内物源总量为289.7×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为66.3×104m3。可见，沟域内经过本次泥石流运动，流通区物源动储量有所减少，泥石流危险性也相应降低，而随着流通区滑坡、崩塌、不稳定斜坡等渐次堵塞、侵占沟道，泥石流危险性又会再次提高。

2.棉族沟泥石流沟谷较峡窄，沟谷两岸尤其是集中物源补给区有大量的不稳定松散堆积体分布，这些松散堆积体稳定性较差，部分垮塌严重或处于失稳或潜在不稳定状态，在遇到暴雨甚至大暴雨的条件下，各物源向沟内运移，与沟心水流或泥石流体会合作为固体物源补给，或直接参与新的泥石流。

3.棉簇沟治理措施：①拦挡坝+单、双面防护堤+桥底铺底；②拦挡坝+护底工程+排导槽。