延庆果树园村泥石流形成条件及易发性评价

2020-12-26赵建强王铎道

新疆有色金属 2020年6期

赵建强王铎道

（天津华北地质勘查总院天津 300170）

0 引言

果树园村泥石流灾害位于延庆区井庄镇果树园村东，果树园村位于山区，是生态涵养区，自然景观优美。

果树园村泥石流沟谷内有大量的阶地，村民为方便日常生产、生活，自发在主沟下游修建土坝方便通行和拦截沟内的雨水。该土坝一方面为泥石流提供丰富的物源，另一方面造成沟道严重堵塞，遇到极端暴雨天气，一旦溃坝，将会对下游的民房和户主带来生命、财产的损失。

果树园村村庄主要建于沟口，地势较低，民房紧靠沟道一侧修建，最近处约3m，村庄容易受潜在泥石流灾害威胁。

1 地形地貌与沟道条件

项目区三面环山，地形较陡，利于水流汇集，主要发育三条沟谷，一条主沟，两条支沟，上游主要为V字型，中下游为U 字型，中下游汇合后，沿沟口道路向下排泄。

其中，主沟起点位于东侧坡顶，高程633m，纵向长度约0.425km，宽度3～15m，高差43m，平均纵坡降100‰。

G01支沟：

沟道长86m，相对高差7m，沟口走向217°，流域面积0.01km2，沟道两侧山坡平均坡度40-50°左右，沟宽一般在10-20m，植被覆盖率约70%，主要为农作物。沟道整体形呈U形谷，沟道纵坡较缓，平均坡降80‰。

G02支沟：

沟道长54m，相对高差2.83m，沟口走向322°，流域面积0.003km2，沟道两侧山坡平均坡度45-55°左右，沟宽一般在5-13m，植被覆盖率约70%，主要农作物。沟道整体形呈U形谷，沟道纵坡较缓，平均坡降50‰。

果树园村泥石流是由清水区、物源区和流通堆积区组成。根据泥石流形成条件和运动机制及泥石流松散固体物源的分布，将沟域划分为三个区域：沟道上游山体植被发育良好，大部分为基岩区，表层第四系覆盖物较薄，物源分布较少，因此划为泥石流形成区（清水区）；沟道中游为山前风积黄土丘陵地带，沟床堆积物丰富，为沟域内泥石流松散固体物源的主要分布区域，划为泥石流形成区（物源区）；主沟沟道下游至沟口处，纵坡变缓，汇水量较大，水流冲刷能力强，划分为流通堆积区[1]。

（1）形成区（清水区）地形地貌条件

形成区（清水区）主要分布于山脊两侧及上游沟道内，总面积0.12km2，主要地貌特征为地形陡峻，斜坡坡度多为40°～50°以上，且森林植被发育良好，松散堆积层覆盖较薄，主要为基岩斜坡，岩体较完整，不良地质现象很少，大多不会参与泥石流活动，主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。

（2）形成区（物源区）地形地貌条件

泥石流的形成区（物源区）分布于各支沟沟道、主沟中下游及两侧斜坡处，物源区面积0.1km2。该区沟谷岸坡陡峻，两岸山坡坡度40～50°，沟道狭窄，利于水流的汇集，为泥石流形成提供了有利地势。两侧山坡为黄土坡，含碎块石，竖向节理较发育，局部稳定性较差，该段为泥石流松散物的主要补给区。

（3）流通堆积区地形地貌条件

泥石流的流通区、堆积区主要位于下游至沟口处，面积约0.08km2，沟道狭窄，沟道宽5-10m，平均纵坡较缓，平均坡降70‰，通道较顺直，利于水流向下游的宣泄。堆积区位于沟口处，地形较宽阔平缓，有利于泥石流物质的淤积。现沟道内堆积少量第四系人工填土，根据钻孔、探槽揭露，堆积厚度1-2m 左右。

2 物源条件

果树园村泥石流沟松散固体物源较少，物源类型主要包括沟道堆积物源、坡面物源两类，其中沟道堆积物源分布于主沟沟道；坡面物源主要分布在沟道两侧斜坡和山前坡积斜坡处[2]。本次勘查共调查物源5 处，据勘查统计计算的结果，果树园村物源总储量为1260m3，可能参与泥石流活动的动储量为735m3，物源统计表见表1。

表1 果树园村泥石流物源汇总统计表

（1）沟道堆积物源

沟道堆积物源一处，是村民为阻断雨季沟内雨水进入沟口居民区自发修建的土坝，物源总量450m3，其中可参与泥石流活动的物源量为375m3，为果树园村泥石流沟的主要物源类型。见表2。

沟道堆积物源参与泥石流活动的方式主要为被水流掏蚀，其可参与泥石流活动的物源量主要为人工沟道堆积物源。

表2 果树园村泥石流沟道堆积物源量统计表

（2）坡面物源

果树园村泥石流主沟下游受人类活动影响，部分坡面岩土裸露，结构松散，稳定性较差，在暴雨作用下受冲刷容易发生滑塌，堆积在沟道内，成为泥石流的物源。主要坡面滑塌物源共分布4处，物源量约810m3，动储量约360m3。见表3。

（3）泥石流物源转换关系

表3 果树园村泥石流坡面物源量统计表

如前所述，目前果树园村泥石流沟域内可能参与泥石流活动的松散固体物源动储量为735m3，这些物源并非同时参与一次泥石流活动，也并非都会全部冲出泥石流沟进入主沟[5]。

3 水源条件

果树园村所在区域的气候属温带大陆性季风气候区。水源条件是泥石流活动的物质基础之一，果树园村泥石流的水源主要是大气降水，由于泥石流均发生于雨季，春节冰雪融水一般不会成为引发泥石流的水源，此外，沟域内地下水不丰富，不构成引发泥石流的主要水源，沟域内没有水库、湖泊等集中的地表水体，因此暴雨形成的地表径流是引发泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激发因素。项目区地处太行山山脉北段，中低山区，受气候与地形影响，降水量具有年际变化大，地区差异显著、季节分配不均、汛期降水集中等特点。降雨多集中在夏季（7-8 月），占全年降雨量的72%以上，年平均降雨量为500毫米。汛期多暴雨，且暴雨强度大。降水量集中和降水强度大是引发泥石流灾害的激发因素。

根据延庆区气象局提供的延庆区井庄镇50年一遇降水资料，井庄镇24h 最大降水量为93.2mm、60min 最大降水量为34.3mm、10min 最大降水量为19.5mm。

根据《北京市水文手册》计算项目区二十年一遇（P=5%），五十年一遇（P=2%）暴雨强度分别为30mm/h、55mm/h。

因水文手册计算结果大于气象观测数据，泥石流特征参数按照水文手册计算结果取值。采用五十年一遇（P=2%）暴雨强度55mm/h。

4 泥石流易发程度

4.1 易发性评判方法

泥石流易发程度是指泥石流发生的可能性，可根据泥石流沟谷或潜在泥石流沟谷的地形、地质及降水等环境因素综合评判。通常对影响泥石流发育的各因子，按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220—2006）附录“泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准”逐项打分，然后根据综合评分结果按表4对易发程度进行评价[3]。