恰甫其海水電站工程區(qū)融雪型山洪泥石流災(zāi)害成因分析與防治對(duì)策

王迎春，劉 暉，梁國成

（1.新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊830000；2.烏魯木齊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，新疆烏魯木齊830000）

恰甫其海水電站工程位于高山融雪區(qū)，工程承擔(dān)著下游灌溉、發(fā)電和防洪的任務(wù)，工程所在地區(qū)屬地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)，山洪泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害一直都是工程所在地區(qū)災(zāi)害防御的重點(diǎn)。5～8月雨季容易引發(fā)山洪泥石流災(zāi)害，每逢雨季，工程管理單位在雨前安排部署防御工作，2002年以來，工程區(qū)發(fā)生的各類地質(zhì)災(zāi)害因發(fā)現(xiàn)及時(shí)、處置得當(dāng)，均未給工程造成較大威脅和危害。2009年末至2010年初，工程所在地區(qū)遭遇了60年不遇的大雪，很多地區(qū)遭遇雪災(zāi)。2010年2月底，工程管理單位提前部署了春汛防御工作。2010年3月19日，工程區(qū)發(fā)生了突如其來的融雪型山洪泥石流災(zāi)害，泥石流阻斷了工程區(qū)內(nèi)道路交通，逼近發(fā)電廠房，危及廠內(nèi)安全，這是自工程建設(shè)以來發(fā)生的最為嚴(yán)重的山洪泥石流災(zāi)害。

1 工程區(qū)地質(zhì)情況

工程所在區(qū)域岸坡陡峻，巖層走向與河谷近正交，屬橫向河谷，河谷狹窄呈“V”型。由于巖性、巖體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度及風(fēng)化程度的差異，岸坡順河谷方向形成溝梁相間的梳狀地形。工程區(qū)兩岸較大的沖溝有18條，3～4月融雪季節(jié)和5～8月雨季沖溝內(nèi)會(huì)間斷性集洪、行洪。

工程區(qū)左岸山體雄厚，發(fā)育有1～7號(hào)沖溝，沖溝走向與巖層走向平行，間距40～75 m，切割深20～75 m。沖溝內(nèi)堆積崩坡積塊碎石層；山梁呈凸起的巖脊，寬15～40 m，由山梁形成的岸坡高陡，自然坡度60°～80°，局部直立。工程區(qū)各沖溝內(nèi)分布有厚度不等的坡積物，其中左岸崩坡積物分布面積約9 000 m2，呈斜坡狀，最大厚度20～30 m，崩坡積物體主要由塊、碎石組成，含直徑1～5 m的大孤石，呈棱角狀，結(jié)構(gòu)松散，多具架空現(xiàn)象，坑、孔壁垮塌嚴(yán)重，基本處于極限平衡狀態(tài)。

工程區(qū)右岸岸坡相對(duì)較緩，發(fā)育有8～17號(hào)沖溝，切割深5～35 m，沖溝之間山梁岸坡坡度45°～65°。巖層以中厚層狀為主，屬中硬-堅(jiān)硬巖，巖體呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)。

2 工程區(qū)山洪泥石流特征及危害

2010年3月18日，工程區(qū)普降春雨，19日，氣溫急劇上升，右岸山溝內(nèi)山洪穩(wěn)定，左岸山溝積雪融化加速，形成山洪，裹挾泥沙下泄。山洪引起兩側(cè)山體崩塌，渾濁的山洪沿著陡峻的山溝奔騰咆哮而下，地面為之震動(dòng)，山谷聲如雷鳴，在很短時(shí)間內(nèi)將大量泥砂、巨石沖出溝外，橫沖直撞，形成堆積，沖毀了原排洪渠攔砂擋墻、納洪口及排水渠部分渠道。山洪裹挾巨石淤堵了納洪口，洪水泥石流沖上2號(hào)進(jìn)廠公路后沖落至3號(hào)進(jìn)廠路（兩路高程相差10余米），造成進(jìn)廠公路全部阻斷，廠房尾水平臺(tái)區(qū)大量壅水，洪水逼近廠房，危及廠內(nèi)安全。

3 工程區(qū)山洪泥石流形成過程

3月以來隨著氣溫的回升，工程區(qū)兩岸山體積雪逐漸消融，3月11日沖溝相繼開始排洪，工程區(qū)兩岸共計(jì)5處沖溝排水，左岸兩處，右岸三處。因左右岸不同的地質(zhì)地形條件，左右岸發(fā)生了不同期、不同規(guī)模的山洪泥石流。

右岸因日照時(shí)間長(zhǎng)，積雪消融早于左岸，右岸沖溝3月13日開始漲洪，3月17日洪水洪量較大引發(fā)泥石流，吞沒排洪溝沖至4號(hào)路，阻斷了4號(hào)上壩公路。3月17日樞紐管理單位組織力量對(duì)4號(hào)上壩公路進(jìn)行了搶通，疏通了排洪渠道，3月18日右岸山坡積雪基本消融，排洪溝山洪回落，4號(hào)路段沖溝山洪明顯減小，水質(zhì)清無砂石。3月22日沖溝內(nèi)已無融雪匯流。右岸小規(guī)模山洪泥石流的搶險(xiǎn)和治理工作共投入人力10余人、耗時(shí)1 d、大型機(jī)械2臺(tái)。

左岸因大面積積雪分布于向陽面，兩處山洪沖溝于3月15日開始匯洪，流量穩(wěn)定。3月18日工程區(qū)普降中雨，18日山洪沖溝水量小、水質(zhì)清，其中2號(hào)上壩路段山洪溝3月19日上午流量突減，19日下午16∶40工程管理單位巡檢人員發(fā)現(xiàn)2號(hào)上壩路段排水溝山洪流量突增并伴有泥石流，瞬間大量山洪泥石流奔涌而下，推倒了原排洪渠攔砂擋墻，掩埋了納洪口及排水渠部分渠道，山洪泥石流來勢(shì)洶洶，阻斷了2號(hào)進(jìn)廠公路，沖落至3號(hào)進(jìn)廠公路。16∶50管理單位搶險(xiǎn)隊(duì)伍趕赴搶險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)，搶險(xiǎn)期間再次遭遇泥石流，此次泥石流來勢(shì)兇猛，山洪裹挾巨石沖向2號(hào)上壩公路，阻塞段堆出了一座小山。泥石流沖落至3號(hào)進(jìn)廠公路，山洪在電廠尾水平臺(tái)恣意漫流，逼近廠房，危及廠內(nèi)安全。處置及時(shí)所幸未造成廠房設(shè)備受災(zāi)及人員傷亡。3月21日山洪回落，3月22日山洪流量減小，3月23日～4月1日期間隨氣溫變化山洪時(shí)斷時(shí)續(xù)（氣溫回升山洪增，氣溫降低山洪斷），4月4日左岸積雪消盡，停止匯流。左岸大規(guī)模山洪泥石流的治理和搶險(xiǎn)工作共投入人力70余人、耗時(shí)7 d、大型機(jī)械5臺(tái)，防洪編織袋2 200余條，外運(yùn)石渣約2 500 m3。

4 山洪泥石流形成機(jī)制

4.1 復(fù)雜的地質(zhì)地形條件是誘發(fā)山洪泥石流的基礎(chǔ)因素

工程區(qū)左右岸差異性松散地質(zhì)是發(fā)生山洪泥石流的物質(zhì)基礎(chǔ)和潛在條件，影響著山洪泥石流災(zāi)害的特性和規(guī)模，左岸崩坡積物分布范圍大、孤石多，右岸崩坡積物分布范圍相對(duì)較小。工程區(qū)兩岸起伏變化的地形為山洪泥石流提供了動(dòng)力條件。左岸山體高、坡度大，處于高勢(shì)能、低阻力的水體和土體極不穩(wěn)定，可以快速啟動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)，迅速成災(zāi)。然而這種特殊的地質(zhì)條件并非山洪泥石流成災(zāi)的唯一因素，左岸山洪源頭為一凹地，似一天然的積雪庫，春季氣溫回升這一天然的積雪庫自然就成了山洪供給庫，工程區(qū)電站廠房猶如“頭頂一盤水”。右岸山體相對(duì)坡度小，山體低而緩，啟動(dòng)、成災(zāi)慢，泥石流災(zāi)害規(guī)模小。

4.2 異常的積雪是引發(fā)山洪泥石流的前提因素

2009年冬至2010年春，壩址所在地區(qū)遭遇60年不遇的大雪，2009年11月下旬到2010年1月中旬，降雪量異常偏多，其中工程區(qū)積雪量較常年偏多200%，降水量為近40年第一位。積雪深度較常年偏深16 cm，積雪覆蓋率達(dá)到95.7%，雪深大于20 cm的積雪面積占總積雪面積的80.5%，雪深大于30 cm的積雪面積占總積雪面積的37.3%。異常的積雪為形成較大山洪蓄積了水源和洪量。

4.3 高溫融雪是山洪泥石流爆發(fā)的直接因素

2010年1～3月，工程區(qū)氣溫冷暖交替變化，且變化幅度較大，月內(nèi)溫差最大達(dá)25.3℃，平均氣溫較常年明顯偏高（偏高3℃左右），降水較常年偏多。3月以來工程所在地區(qū)氣溫回升較快，氣溫較同期偏高、降水偏多，降雨如催化劑加速了工程區(qū)積雪融化，3月16～17日氣溫明顯升高（由最低1.5℃升至最高15.1℃），3月18日工程區(qū)降中雨，3月19日氣溫迅速回升，進(jìn)一步加速了積雪融化，降水偏多，山體土壤含水量過飽和，半山坡松散巖體崩塌，在山洪溝中形成堆積壩，堆積壩潰決發(fā)生泥石流。

5 防治對(duì)策

5.1 險(xiǎn)前措施

融雪季節(jié)、雨季定時(shí)進(jìn)行巡視檢查，監(jiān)測(cè)山洪溝排洪流量變化情況，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)山洪溝突然斷流，立即組織對(duì)山洪溝上游進(jìn)行進(jìn)一步檢查，以斷定上游是否存在巖體崩塌、堰塞體淤堵等誘發(fā)山洪泥石流的前兆。檢查發(fā)現(xiàn)上游山洪溝中形成堆積壩，應(yīng)及時(shí)組織排險(xiǎn)，以免發(fā)生堰體潰決。檢查排洪溝是否暢通，及時(shí)疏通排洪溝，使排洪溝發(fā)揮其正常的排洪、分流作用。必要的險(xiǎn)前巡視檢查有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，為搶險(xiǎn)爭(zhēng)取最佳時(shí)機(jī)。

5.2 險(xiǎn)時(shí)措施

山洪泥石流發(fā)生后組織開展搶險(xiǎn)工作，首先做好山洪預(yù)警監(jiān)測(cè)，保證搶險(xiǎn)人員、機(jī)械、設(shè)備安全，以防搶險(xiǎn)過程中發(fā)生次生災(zāi)害。險(xiǎn)情發(fā)展過程中開展搶修工作要遵循“先導(dǎo)后疏再清”的原則，因原排洪溝已被山洪泥石流掩埋，洪水漫過泥石流堆積區(qū)肆意漫流，在沒有確定是否再次發(fā)生泥石流前，不宜立即開展堆積區(qū)清理和排洪溝疏通工作，在做好預(yù)警監(jiān)測(cè)工作的前提下，由泥石流堆積區(qū)邊緣開展導(dǎo)水工作，組織機(jī)械或人力在泥石流堆積邊路開溝，一方面分流山洪，一方面控制山洪。監(jiān)測(cè)確定沒有再次發(fā)生泥石流的潛在威脅，且山洪流量呈回落趨勢(shì)時(shí)開展泥石流堆積區(qū)的疏通工作，待排洪溝完全疏通，山洪回落開展泥石流清理工作。

5.3 險(xiǎn)后措施

由于樞紐工程左右岸的地質(zhì)、地形現(xiàn)狀，工程區(qū)仍然存在引發(fā)山洪泥石流的潛在威脅。根據(jù)樞紐工程區(qū)的地質(zhì)地形特點(diǎn)，山高坡陡一方面采取生態(tài)措施，考慮采用生長(zhǎng)速度快且易于在高坡生長(zhǎng)的草本植物護(hù)坡，以防水土流失造成泥石流滑坡威脅；另一面采用“導(dǎo)、固、攔、排”的工程措施從山洪形成的上、中、下游段分別修建工程，解除誘發(fā)泥石流災(zāi)害的潛在威脅。從山洪源頭積雪庫挖掘出一條通道，從源頭分流融雪型山洪，以減輕原山洪溝的排洪壓力，達(dá)到“導(dǎo)”水的目的；對(duì)不穩(wěn)定的、易產(chǎn)生泥石的斜坡進(jìn)行穩(wěn)固，對(duì)達(dá)到極限平衡狀態(tài)的孤石進(jìn)行清理或固定，防止滑坡、孤石阻塞洪流，避免山洪溝內(nèi)形成堰塞體；“攔”是在山洪溝中游段修建梯級(jí)攔擋堤壩用以控制組成泥石流的固體物質(zhì)和雨洪徑流，逐級(jí)削弱泥石流的流量、下泄總量和能量，減少泥石流對(duì)下游排洪、導(dǎo)洪工程的沖刷、撞擊和淤積等；“排”是在下游修建排洪渠，改善山洪及泥石流流勢(shì)，使山洪及泥石流按設(shè)計(jì)意圖順利排泄。

[1]徐曙光.奧地利泥石流治理技術(shù)措施[J].國土資源情報(bào)，2001(12).

[2]徐永年.山洪災(zāi)害特性及其防治對(duì)策[J].中國水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2004,2(2).