什邡市紅巖泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)

李從保，張 晉，劉 斐

（1.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059；2.浙江工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，杭州310014）

受2008年四川“5.12”地震的影響，四川省什邡市鎣華鎮(zhèn)瓦窯村五社（小地名紅巖）發(fā)生大規(guī)模的山體崩塌，山體崩塌破碎帶長約1 350m，大量崩塌體堆積于山坡沖溝中，斜坡中部地形陡峭地帶因山體滑坡崩塌植被大量破壞，大面積基巖裸露，區(qū)內(nèi)巖體破碎，地表裂縫發(fā)育，陡坡上形成大量的危巖，大量的松散崩坡積物堆積于沖溝內(nèi)。特別是遇特大暴雨，隨時(shí)有發(fā)生泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)，危及坡腳瓦窯村五社村民的生命財(cái)產(chǎn)安全以及夾縫巖煤礦、雙橋煤礦工業(yè)廣場、生產(chǎn)井的安全。因此對紅巖泥石流的研究有助于我們更清楚地認(rèn)識(shí)泥石流的形成條件、發(fā)育特征以及對其危險(xiǎn)性評價(jià)和發(fā)展趨勢的分析。

1 紅巖泥石流形成條件

1.1 氣象、水文條件

研究區(qū)屬盆緣山地型氣候，氣候溫濕，雨量充沛，年平均氣溫13.6 ℃，年平均降雨量為938.95mm，最高年降雨量1 259.5mm，最低年降雨量為529.1mm，每年降雨多集中在7月—9月，月最大降雨量為518.0mm，降雨分配極度不均勻，局部地段暴雨頻繁，且隨地勢增高，降雨量明顯增加。

區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，屬沱江水系，多為由北西流向南東，大致為一扇形，樹枝狀的支溝匯入南東側(cè)主沖溝中，沖溝均為季節(jié)性沖溝，主沖溝向南匯入中河，中河向東5km在鎣華鎮(zhèn)注入三叉河。調(diào)查期間兩條支溝有流水，流量分別約為0.30L／s和0.20L／s。地下水的主要類型為松散層孔隙水、基巖裂隙水和巖溶水，以松散層孔隙水和基巖裂隙水為主。紅巖泥石流地形圖如圖1所示，紅巖區(qū)域全貌如圖2所示。

圖1 紅巖泥石流地形圖

圖2 紅巖區(qū)域全貌

1.2 地形地貌條件

該區(qū)位于龍門山中段前緣，地勢北西高南東低，北部最高點(diǎn)位于斗米寺，高程1 830m，南邊瓦窯坪最低點(diǎn)高程約1 000m，最大相對高差約830m。溝谷切割強(qiáng)烈，屬低中山侵蝕地貌。區(qū)內(nèi)發(fā)育5條支溝，溝谷切割強(qiáng)烈，兩側(cè)岸坡較陡。紅巖溝溝床縱剖面圖如圖3所示。

圖3 紅巖溝溝床縱剖面圖

紅巖溝總體分為3段：1 006m以上為匯水—物源區(qū)，880～1 006m為流通區(qū)，880m以下至溝口（高程855m）為堆積區(qū)。匯水—物源區(qū)匯水面積大，平均坡降為411‰，在較大降雨情況下，對泥石流發(fā)生起到短時(shí)間匯水和提供部分物源的功能。流通區(qū)兩側(cè)陡壁發(fā)育，基巖裸露，沿溝谷多處堆積有積層物，為泥石流提供物源。溝谷相對較狹窄，并且順直，平均坡降為176‰，并且跌坎比較發(fā)育，起到加速功能，泥石流在該區(qū)受到的阻力較小，為搬運(yùn)大塊的石塊奠定了基礎(chǔ)。堆積區(qū)地形開闊、平緩，平均坡降為122‰，利于泥石流所搬運(yùn)的固體物質(zhì)堆積。

1.3 地質(zhì)及物源條件

該區(qū)位于龍門山推覆構(gòu)造帶中段，夾持于映秀—二王廟兩大斷層之間，倒轉(zhuǎn)向斜之西翼，主要構(gòu)造走向表現(xiàn)為北東—南西向，基本構(gòu)造形態(tài)表現(xiàn)為向北西傾斜之單斜構(gòu)造，巖層傾角多變，多為20°～45°，節(jié)理裂隙較發(fā)育?？刂萍t巖崩塌泥石流的巖性主要為三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）的中厚層粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾長石巖屑石英砂巖，多呈裸露分布，分布于沖溝邊坡區(qū)域，局部上覆第四系松散堆積層。

沖溝內(nèi)的固體松散物質(zhì)具有覆蓋厚、分布廣的特點(diǎn)，其分布及其穩(wěn)定性較差。崩塌危巖體、崩塌堆積體及積層物是泥石流固體松散物質(zhì)的主要來源。其中崩塌堆積物和積層物堆積松散，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其方量達(dá)到246 496m3。

2 泥石流發(fā)育特征

研究區(qū)歷史上曾發(fā)生過2次泥石流：1981年8月，發(fā)生較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害，毀壞溝邊居民房屋和土地，泥石流最后匯入中河。1992年7月該區(qū)連續(xù)降雨，溝內(nèi)崩塌形成的松散堆積物及礦井棄渣形成泥石流，沖毀了下游的公路，毀壞礦井工業(yè)廣場。瓦窯村村部的中河亦可見到泥石流活動(dòng)痕跡。通過調(diào)查，紅巖溝中下游即為老泥石流堆積體，面積為27 751m2，體積為14 708m3。堆積體主要由礫石組成，其中也有較大的塊石，礫石粒徑集中在3～10cm，最大塊石直徑達(dá)1.35m。

“5.12”地震的影響，大量山體崩塌、滑塌，在溝中堆積了大量的松散物質(zhì)，且植被大面積破壞，巖體破碎，為泥石流的發(fā)生提供了充足的物質(zhì)來源，在大暴雨或特大暴雨條件下有發(fā)生泥石流的可能。

圖4 紅巖溝內(nèi)崩塌堆積體

3 泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)

采用張業(yè)成等對地質(zhì)災(zāi)害的評價(jià)方法，對紅巖泥石流溝流域范圍進(jìn)行分析，建立泥石流危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算模型，采用地質(zhì)調(diào)查研究方法分析影響泥石流潛在活動(dòng)強(qiáng)度的各種控制條件，由此確定泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征。

采用下面公式來確定泥石流危險(xiǎn)性指數(shù)（Zw）：

式中：Zl、Zq—— 分別為泥石流的歷史強(qiáng)度和潛在強(qiáng)度；

Al、Aq——分別為歷史強(qiáng)度和潛在強(qiáng)度的權(quán)重，分別取值為0.3和0.7；

a——修正系數(shù)，泥石流取值為0.46。

歷史強(qiáng)度（Zl）采用式（2）計(jì)算：

式中：G、P——分別為泥石流歷史活動(dòng)規(guī)模和活動(dòng)頻率的評判等級(jí)分值，根據(jù)紅巖泥石流調(diào)查結(jié)果G取值為5、P取值為2。

潛在泥石流危險(xiǎn)強(qiáng)度（Zq）采用式（3）計(jì)算：

式中：D、X、Q、R—— 分別代表著控制泥石流形成與發(fā)展的地質(zhì)條件、地形地貌條件、氣候植被條件、人為條件充分程度，并由表1的評判標(biāo)注進(jìn)行取值（※ 表示根據(jù)調(diào)查研究對紅巖泥石流各形成條件做出的判斷）；

Ad、Ax、Aq、Ar—— 泥石流形成的4大條件權(quán)重，由表2進(jìn)行取值；

K——修正系數(shù)，在泥石流危險(xiǎn)指數(shù)判定中取0.7，根據(jù)上述方法對紅巖溝的泥石流危險(xiǎn)程度進(jìn)行判別。

表1 泥石流潛在活動(dòng)強(qiáng)度控制條件的判別表

表2 各種影響條件對地質(zhì)災(zāi)害強(qiáng)度的作用所取權(quán)值

表3 劃分泥石流危險(xiǎn)性等級(jí)表

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)和紅巖溝的實(shí)際情況，危險(xiǎn)性指數(shù)計(jì)算參數(shù) D、X、Q、R 值分別為：14、16、3、2；G、P值分別為2、5；經(jīng)計(jì)算得出潛在危險(xiǎn)性Zq為6.419，歷史危險(xiǎn)性Zl為10，及其紅巖溝泥石流危險(xiǎn)性指數(shù)Zw為3.447。按照危險(xiǎn)性指數(shù)判別標(biāo)準(zhǔn)（表3）：紅巖溝泥石流為危險(xiǎn)性中等。

4 泥石流防治措施建議

根據(jù)調(diào)查研究，紅巖溝泥石流的形成主要和其流域的地形地貌以及氣候有關(guān)。松散的固體物質(zhì)較為豐富，局域的集中降雨是泥石流形成的關(guān)鍵因素。該地區(qū)夏季多雨且降雨量較大，極易引發(fā)泥石流、山洪等地質(zhì)災(zāi)害。因此根據(jù)泥石流形成的條件以及可能存在的危害，建議對紅巖泥石流溝進(jìn)行相應(yīng)的防治措施：

（1）根據(jù)泥石流的物源、地形等條件，在泥石流溝坡度較緩處設(shè)置攔擋壩，阻擋泥石流的固體物質(zhì)；

（2）在泥石流溝附近設(shè)置排導(dǎo)槽，有利于雨水的過流，使雨水及時(shí)地排除，防止其推動(dòng)及攜帶泥石流物源固體物運(yùn)動(dòng)；

（3）清除危險(xiǎn)巖體處及設(shè)置柔性防護(hù)網(wǎng)，用以防止大塊的巖石隨水流沖擊而下。

目前，該泥石流溝危險(xiǎn)性為中等。在上述防治措施及其對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)下，泥石流危險(xiǎn)性將向中等偏低發(fā)展或輕度方向發(fā)展，最終趨于安全。

5 結(jié)語

（1）通過對整個(gè)泥石流區(qū)域調(diào)查研究，紅巖溝整個(gè)流域匯水面積達(dá)3.394km2，主溝長達(dá)2.7km，平均縱坡坡降為194‰；

（2）紅巖各支溝溝谷較窄，坡降較大、物源區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)分區(qū)較明顯。根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析的方法，對紅巖泥石流溝進(jìn)行調(diào)查分析，得出紅巖泥石流溝危險(xiǎn)性指數(shù)是3.447，是一條中度危險(xiǎn)性泥石流溝。

（3）紅巖泥石流雖是中等危險(xiǎn)性泥石流，但若是根據(jù)其泥石流特征進(jìn)行相應(yīng)的治理措施，其危險(xiǎn)性等級(jí)會(huì)向低等級(jí)發(fā)展，并最終達(dá)到安全等級(jí)。

[1]劉希林，唐川.泥石流危險(xiǎn)性分析[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1995：1－93.

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[4]DZ／T 0239—2004，泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5]張春山，張業(yè)成，張立海.中國崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2004（3）：27－32.

[6]張晉，李滿意，袁屹章.映臥公路干溝泥石流發(fā)育特征及危險(xiǎn)性評價(jià)[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，9：72－74.