震后G318 泸定段唐房沟泥石流治理研究

2022-07-24王宝亮李辉良

科学技术创新 2022年20期

王宝亮李辉良

(1、核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都 610061 2、西藏东南建设有限责任公司,西藏林芝 860100)

泥石流是产生在沟谷中或坡地上的一种饱含大量泥沙石块和巨砾的固液两相流体，它介于块体运动与水力运动之间，呈稀性紊流、粘性层流或塑性蠕流等状态运动，是各种自然因素和人类活动综合作用的产物[1]。刘希林对国外泥石流机理模型进行了梳理，为泥石流治理工程提供设计依据[2]。陈洪凯等针对公路泥石流从形成环境、物源分析、泥石流动力学、防治技术等方面开展了系统性的研究和理论体系的建立[3-5]。作者曾采用地质调绘和理论计算的方法，对震后坍塌引发型坡面泥石流形成演化机制进行分析，提出截排水和植被防护治理措施[6]。

唐房沟泥石流位于泸定县咱里村，大渡河右岸，沟域平面形态呈长扇形，沟域总面积3.5km2，主沟道长4.0km，发育1 条支沟（鹞子沟），呈树枝型分布于沟域西部，平均宽度0.88km。沟域最高点位于战斗山，海拔高度2775m，最低点位于咱里村2 组，海拔1390m，相对高差1385m，沟谷平均纵坡降252‰。

唐房沟泥石流由一条主要沟谷组成，仅在沟头位置有支沟鹞子沟，主沟与支沟在沟头段交汇，总体呈上窄下宽的倒箭头状。唐房沟为老泥石流沟，建国后根据气象科学部门及村志记录，曾分别于1956 年、1982 年、2001 年、2012 年、2013 年雨季时暴发过5 次较大规模的泥石流灾害，唐房沟泥石流威胁下游村寨50 户约800人，可能造成G318 国道公路以及通往望乡台、坟山坪、核桃坪的乡村公路断路。

1 地震破坏作用

地震对于泥石流的破坏表现同震破坏和间接破坏。与地震同步出现的同震破坏，主要是瞬间作用，造成物源量增加的抛射型破坏、崩滑体的启动致灾和已有治理工程的损害。震后因地质环境改变而导致的间接破坏，是泥石流主要破坏形式，表现为泥石流的激活、加剧和新生。震后泥石流在启动模式程度、物源量统计方法、动储量实际参与泥石流活动等都与现行泥石流治理规范有较大偏差，表现为泥石流更加易发、泥石流所需雨量更小、参与泥石流活动的物质更多、运动危害更大、治理难度增加等。崔鹏等认为震后泥石流的容重约提高10%～30%，流量可增加约50%～100%[7-8]。唐川等认为震后区域泥石流启动雨量降低了14.8%～22.1%，小时雨强降低25.4%～31.6%[9]。泸定县地处四川盆地向青藏高原的过渡带，新构造运动活跃。鲜水河地震带、安宁河地震带及龙门山地震带在此交汇叠加。根据分析鲜水河地震带地震活动性最强烈，对本区域起主控作用(图1)。2008 年“5.12”汶川地震和2013 年“4.20”芦山地震引发了震区及周边地区大量的次生地质灾害[10-12]，使震区泥石流进入活跃期，在后期降雨作用下形成严重的泥石流灾害。

图1 反应谱特征周期区划图

2 泥石流形成条件分析

2.1 地质条件

唐房沟沟域属于高山峡谷地貌，下伏元古代震旦系混合质花岗岩(γM2)，构造切割强烈，为v 型谷。

主沟和支沟两侧岸坡陡峭，崩塌、滑坡和坡面侵蚀等物源发育，参与泥石流活动的物源量丰富。唐房沟上流宽度20～30m，局部较窄仅10m。沟域内陡涨陡落，变化较大，为泥石流形成提供地形条件。

第四系全新统泥石流堆积物（Q4sef）分布于唐房沟和鹞子沟道内和沟口扇形区域，第四系全新统崩坡积物（Q4col+dl）分布于各沟沟床及两岸斜坡表面，第四系冲洪积物（Q4al+pl）分布于沟口扇形区靠近大渡河处，泥石流堆积物以下，元古代震旦系混合质花岗岩(γM2) 出露于沟谷两侧陡坡地带及沟道中部跌坎处。

泥石流活动形成的宽缓堆积区，土地肥沃、引水便利，成为咱里村2 组的生产生活区，同时亦受到后期泥石流活动的威胁。

2.2 物源条件

唐房沟物源类型主要包括崩滑堆积物源和沟道堆积物源两类。崩滑堆积物源为唐房沟泥石流的第一大类物源类型，呈点状分布的集中性物源，共物源点4 处，按规模划分共有小型崩滑1 处，中型崩滑2 处，大型崩滑1处，为泥石流提供物源量42.2×104m3，其中可参与泥石流活动的动储量为9.8×104m3。沟道堆积物源为第二大物源类型，共有沟道堆积物源4 处，沟道堆积固体物源总量为15.2×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为5.1×104m3详见表1。

2.3 降雨条件

唐房沟所在泸定县受西南季风气流控制，主要降雨量集中在5 月-10 月(图2)。本次工作在泸定县国土资源局和泸定县气象局的大力协助下，搜集到了泸定县2013 年的日降雨量资料。其中8 年24 日-8 月29 日有一次较大的降雨过程，日降雨量达15.5mm，降雨过程雨量达37.3 mm；8 月31 日-9 月6 日泸定县经历了本年度最大的一次降雨过程，日降雨量达35.6mm，降雨过程雨量达90.5mm。根据降雨资料计算，20 年一遇（P=5%），流域的暴雨强度指标R=7.9，R=4.2～10 发生几率0.2～0.8。流域降雨超出可能发生泥石流的24h、1h、10min 的限界值。

图2 月平均降雨量统计图

3 泥石流灾害史和危害性

本次访问了村里80 岁以上的老人，该沟于1982 年8月发生过泥石流，冲毁土地约300～400 亩，民房4 户，牲畜60 余头，之后2001 年，2012 年分别发生过大小不一的泥石流灾害（表2）；“4.20”地震后流域内物源增加，并于2013 年8 月、9 月暴雨时暴发2 次泥石流灾害。

2013 年8 月28 日，连续几天暴雨后发生泥石流(8 月24 日-8 月29 日有一次较大的降雨过程，日降雨量达15.5mm，降雨过程雨量达37.3 mm)泥石流到达咱里村2组时，根目击者描述（沟口村民），泥石流呈稀粥状，速度比人跑的快，冲毁乡村道路300m，据估计有上万方，冲入大渡河库区；第二次在9 月5 日(8 月31 日-9 月6 日，唐房沟连续下雨7 天，据气象资料日降雨量35.6mm，过程雨量90.5mm)，根目击者描述（沟口村民）泥石流从晚上12 点开始，断断续续到早上9 点，在沟口看到泥石流呈稠粥状，泥石流上漂着大石头，速度比人跑的快，泥石流将原有沟道填满，沿着2004 年修建的水泥路（长约200m）冲到G318 国道上，G318 上淤埋厚度约90cm，沟口固体物质冲出约4m 高，冲出1～2t 的大石头，据估计固体物质量2.0×104m3，本次泥石流幸未造成人员的伤亡，但淤埋G318 造成交通堵塞和部分财产损失。

根据唐房沟泥石流的灾害发育史，判断其为低频泥石流。地震的破坏作用致使沟域内物源量的增多，导致唐房沟激发雨量减小、发生频率提高。根据调查研究唐房沟发展阶段为发展期（壮年期），研判1982 年泥石流频率为100 年一遇，规模等级为中型，2013 年泥石流频率为20 年一遇，规模为中型。

汶川“5.12”、芦山“4.20”地震后间接破坏作用，致使唐房沟两岸山体松动，崩滑物源量增加，为泥石流发育提供了丰富的物源基础。泥石流易发性强，遭遇强降雨，暴发大规模泥石流的可能性增高，规模可能达到甚至超过2013 年泥石流规模，威胁G318 保通和当地居民的生命财产安全（表1）。

表1 唐房沟泥石流运动特征计算表

4 运动特征计算

由于唐房沟前期未进行专项监测，泥石流参数的获得和选用，主要采用野外调访、野外试验、工程地质测绘、地质勘探、山地工程、理论计算和类比工程经验等方法确定。泥石流重度的通过采取泥石流堆积物配合沟水搅拌泥石流浆体配方法和泥石流流体重度查表法两种方法来确定为1.72t/m3。采用四川省中小流域暴雨雨洪法P=5%与灾害史调查2013 年8月31-9 月6 日发生的泥石流相匹配，根据气象资料当时为20 年一遇暴雨，根据此暴雨强度设计标准，泥石流主要运动特征参数统计如表2。

表2 唐房沟泥石流运动特征计算表

5 治理措施

5.1 既有防治工程评述

针对唐房沟泥石流在沟口扇形区域交通部门修建国道G318 时，修建有一座钢筋混凝土板桥跨越泥石流，板桥桥下净宽14.5m，高度4.4m，断面约63.0m2；板桥至大渡河修建有浆砌块石排导槽，高度2.6m，槽顶宽0.9m，排导槽宽约14.0m，断面面积约20m2，修建了长度约1km的排导槽，排导槽的平均纵坡约为150‰，沟底残留有泥石流堆积体。由于唐房沟下游段沟道弯曲狭窄，局部处仅为50cm，泥石流很难归流到排导槽内，2013 年泥石流沿沟边道路冲到G318 上，厚度约0.9m，因此下游沟道的整治归流工程十分必要的，并应与已有排导槽衔接好。

5.2 治理措施建议

根据唐房沟泥石流的特点结合已经治理工程资料，考虑沟谷摆动及人为改造等因素的影响，经过已有水电建设影响和G318 线改线修建桥梁和排导槽，现唐房沟主要由扇区中间流过并汇入大渡河。建议考虑在形成流通区两侧岸坡稳定、具备合理库容和回淤压脚等，设置4座拦砂坝(1#、2#、3#和4#)，直接拦截物源，消峰滞流，间接保护保护对象；针对保护对象设置防护堤结合排导槽，将泥石流快速顺畅地导入大渡河，直接保护下游居民及G318 的安全。