貴州望謨縣田壩溝泥石流災害特征及防治建議

王 濤，余 斌，亓 星，馬 煜

（1.成都理工大學地質災害防治與地質環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059；2.成都理工大學工程技術學院，四川 樂山 614000）

0 引言

2011年6月6日，貴州省黔西南州望謨縣因連續(xù)強降雨引發(fā)特大山洪泥石流，使境內打易鎮(zhèn)、樂旺鎮(zhèn)、打尖鄉(xiāng)、郊納鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)嚴重受災，人民的生命和財產(chǎn)受到威脅。6月6日凌晨的暴雨使郊納鄉(xiāng)田壩溝暴發(fā)泥石流，造成全村6戶共27人受災，約3.4hm2田地被淤埋；溝口10棟房屋被淤埋，郵亭村電力、通訊設施中斷。經(jīng)現(xiàn)場調查，田壩溝在近百年內未發(fā)生過泥石流災害，為典型的低頻泥石流溝。本文著重對田壩溝泥石流的形成條件，流域特征，活動趨勢進行分析，并在此基礎上提出切實有效的防治建議。

1 自然環(huán)境概況

田壩溝位于貴州省黔西南州望謨縣東北部郊納鄉(xiāng)境內，為郵亭河右岸支溝，流域面積約1.34km2，流域內有一條主要支溝。主溝長1.6km，溝口高程985m，溝最高點位于海拔1325m分水嶺處，相對高差為340m，平均縱坡降213‰，溝口與郵亭河近于直角交匯。主溝左側支溝在海拔1095m處匯入，支溝匯水面積0.23km2，長0.4km，海拔高程1095～1210m，溝床平均縱坡降287‰（圖1）。

田壩溝地質構造復雜，屬于南嶺東西復雜構造帶西翼，褶皺發(fā)育，形成多處背斜和向斜。該地區(qū)后期地質構造受前期燕山運動的影響，使境內地表大幅度抬升，原地表被強烈切割，形成中山—峽谷地貌，故溝谷多發(fā)育。田壩溝岸坡陡峻，溝道強烈下切，橫斷面多為U型，跌水陡坎較多；溝內匯水面積大，坡度陡，這些都為泥石流的形成提供了有利的地形和動力條件。

圖1 田壩溝流域平面示意圖Fig.1 The Basin of Tianba Gully Layout plan

望謨縣位于貴州南部，地處云貴高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶，屬亞熱帶濕潤季風氣候，正好處于貴州省三個暴雨區(qū)之一的黔西南分散暴雨區(qū)邊緣，暴雨山洪頻發(fā)［1］。田壩溝位于“6.6特大暴雨”降雨中心區(qū)域內，由于沒有該泥石流流域內的降雨資料，參考附近郊納鄉(xiāng)降雨資料（圖2）。6月5日20時到6月6日0時40分，郊納鄉(xiāng)降雨量達到80.9mm。根據(jù)實地調查，暴雨主要集中在6月5日晚11點到12點，到后期呈逐漸減弱的趨勢，而泥石流發(fā)生時間為6月7日0點到0點30分左右，因此，較高強度的降雨是此次泥石流暴發(fā)的重要條件。

圖2 望謨縣2011年6月6日降雨資料Fig.2 Rain fall data of precipitation station on Jun.6，2011

與地震形成的典型泥石流溝不同，田壩溝受地震影響小，流域內并沒有因受地震強烈破壞產(chǎn)生的大量滑坡、崩塌堆積體。該地區(qū)褶皺經(jīng)過多期的構造活動改造，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，流域范圍內巖體破碎，主要為第四系全新統(tǒng)坡洪積層（），殘坡積層（）及泥盆系碳酸鹽巖沉積；部分地區(qū)基巖裸露，松散堆積體上層是約1m厚的土層，下層是2～3m厚的泥砂巖混合堆積的松散巖體（圖3）。在強降雨作用下溝道內匯流產(chǎn)生的洪水迅速揭底并掏蝕溝道兩側松散堆積物，使大量固體物質補給進入溝內，整個補給一直持續(xù)至溝口，泥石流的主要物源為溝道兩側的松散坡積物；另外田壩溝地區(qū)人類活動頻繁，村民到山上開挖溝渠飲水灌溉；溝道兩側，山坡都不同程度的被改造成農(nóng)田，從溝口（高程985m）到分水嶺都分布有較大范圍的耕地，導致土坡坡腳失穩(wěn)，表層土體穩(wěn)定性下降，在強降雨的條件下容易產(chǎn)生小規(guī)模的滑坡，為泥石流暴發(fā)提供了次要物源。

2 田壩溝泥石流特征

根據(jù)實際調查，田壩溝泥石流可分為較明顯的三個區(qū)域，即清水區(qū)、形成流通區(qū)、堆積區(qū)。

2.1 清水區(qū)

圖3 溝道兩側的物源Fig.3 The source in both sides of gully

清水區(qū)位于支溝與主溝交匯處上游，溝谷狹窄，寬度不足1m，呈“U”字形，該溝段長約0.3km，相對高差110m，平均縱坡降367‰。清水區(qū)主溝最上端為一處20m×12m×2m的順層滑坡體，坡度為20°，但崩滑體的體積不足以提供泥石流啟動所需要的物源條件，故不屬于順層滑坡啟動的泥石流。清水區(qū)內坡度較大，平均坡度為20°，局部坡度達到了 50°，降雨后，雨水迅速以坡面流形式匯聚于溝道中，并在陡峭的坡道中儲存巨大的水能揭底并卷走溝道底部松散堆積物，將其搬運至下游。清水區(qū)主溝溝道內分布的兩處跌水陡坎進一步為泥石流的暴發(fā)增加了動力條件。

2.2 形成流通區(qū)

從溝口堆積區(qū)后緣至主支溝交匯處為形成流通區(qū)，溝長約1.1km，溝床高程996～1215m，平均縱坡降199‰，區(qū)內固體物質呈現(xiàn)沿程補給特點。根據(jù)調查，田壩溝之前僅僅是一條寬約1m、深約1m的淺沖溝，泥石流暴發(fā)后，溝道被嚴重拓寬下切，流通區(qū)內部分溝道下切至基巖，溝道平均下切2～3m（圖4），流通區(qū)上游由于溝道坡度較大，沖刷強烈，溝道下切至基巖；下游溝道坡度逐漸減小，泥石流在此逐漸產(chǎn)生淤積，大量碎、塊石和砂礫石堆積在溝道內，細顆粒則被帶至下游沖出，分選性良好。流通區(qū)內淤積物主要為塊石和巨石，直徑從10cm～2m不等，磨圓度較差，多現(xiàn)棱角，與溝道上游兩側掏蝕的松散堆積物石塊性質相同；部分溝道內溝壁坡腳被掏蝕失穩(wěn)，形成巨大的臨空面，有再次發(fā)生崩滑的趨勢（圖5）。

2.3 堆積區(qū)

圖4 主溝形成流通區(qū)溝道剖面Fig.4 Profile of channel in formation area

圖5 潛在滑坡體Fig.5 Potential landslide

堆積區(qū)位于溝口與郵亭河交匯處（圖6），堆積扇前緣延伸至河道右側，下覆為早期河漫灘地改造的農(nóng)田，前緣部分長約130m，寬約100m，平均厚度0.5m，地勢寬闊平坦，坡度僅1°左右，為泥石流的停淤提供了有利的場所；后緣止于溝口村支書新建三層小樓上游20m處，長200m，寬度為30m，平均厚度0.6m，坡度5°，經(jīng)估算，整個堆積扇淤積量為 1×104m3，加上被洪水沖走的部分（約占堆積扇的20％），整個泥石流沖出量為1.2×104m3。堆積扇呈現(xiàn)良好的分選性，后緣坡度較大，淤積物以粒徑較大的塊石為主，粒徑30～200cm，層間夾雜碎石，粒徑5～30cm，前緣受到地勢和后期洪水影響，淤積物以細小角礫和砂土為主，粒徑多為1cm以下細顆粒。

泥石流暴發(fā)后，包括村支書家在內的5戶居民住房由于正好處于溝口堆積區(qū)而被嚴重淤埋，最大淤埋深度達到2m，同時造成一戶居民住房被沖出的巨石擊穿破壞；村中通往郊納鄉(xiāng)的唯一一條公路也被淤埋約100m，使通訊、電力等基礎設施受到不同程度破壞，給災后救援造成了困難。

圖6 堆積區(qū)全貌Fig.6 Full view of deposition area

3 靜動力學參數(shù)

3.1 泥石流類型判斷

田壩溝泥石流堆積體呈現(xiàn)出石線構造，礫石支撐等特征（圖7），其分選性良好，上層為塊石碎石層，下層為砂土層，大塊石間并無砂土角粒夾雜現(xiàn)象，故判斷此次田壩溝泥石流為一稀性泥石流。

3.2 泥石流流速

此次泥石流為稀性泥石流，流速計算公式［1］采用

式中：R——水力半徑；

S——斷面坡度正切值；

g——重力加速度。

斷面選?。焊鶕?jù)調查，選取了流通區(qū)下游溝道內一處較典型斷面，斷面參數(shù)和計算結果如表1所示。

表1 堆積扇后緣斷面參數(shù)Table 1 The parameters of trailing edge in deposition area

計算得到泥石流在測得的斷面處流速為V=2.86m/s。

3.3 斷面流量［3］

采用形態(tài)調查法計算斷面流量

式中：Qc——泥石流斷面峰值流量（m3/s）；

Wc——泥石流過流斷面面積（m2）；

Vc——泥石流斷面平均流速（m/s）。

采用泥石流災害防治工程勘察規(guī)范泥石流一次沖出量

Κ取0.264。經(jīng)對當?shù)卮迕竦恼{查詢問，此次泥石流歷時約 30min，T=1800s。

由公式（3）、（4）求得Q=13934m3，與實際調查的堆積扇淤積量和被洪水沖走量總和1.2×104m3基本一致，故使用式（1）、（2）、（3）計算田壩溝泥石流特征值較為準確。

4 田壩溝活動趨勢分析與防治建議

4.1 物源分析

經(jīng)實地調查，田壩溝泥石流暴發(fā)后，淤積在溝道內的剩余堆積物約0.5×104m3左右，同時，清水區(qū)仍有約2×104m3左右的潛在崩滑體物源。由于清水區(qū)溝道坡度大且下切至基巖，表層堆積物與基巖形成軟弱接觸面，降雨后，土體吸水飽和造成內聚力下降從而順滑切面發(fā)生滑坡，不僅會為泥石流的暴發(fā)提供大量的物源，還可能堵塞狹窄的溝道而形成潰決型泥石流；在形成流通區(qū)，溝道下切劇烈，部分溝道下切深度達到5m，溝道兩側坡積物臨空面增大，遇到降雨易發(fā)生滑塌，因此田壩溝具備再次暴發(fā)泥石流的物源條件。

4.2 地形與降雨條件分析

田壩溝泥石流形成流通區(qū)中下段溝床坡度較上段平緩，僅8°左右，泥石流沖出的一部分堆積物在此減緩速度而淤積，主要為塊石和巨石，啟動較困難；在“6.6暴雨”暴發(fā)泥石流后田壩溝溝道下切，溝床拓寬，匯流對兩側的沖刷減弱，相比之前的溝道條件，需要更大的水力條件才能形成相同規(guī)模的泥石流。調查得知田壩溝此次降雨為20世紀60年代以來最大一次降雨，即超過50年一遇規(guī)模，若要形成同等規(guī)模大小的泥石流，則需要更大的降雨，即百年一遇降雨才能形成。

4.3 堵河可能性分析

田壩溝溝口與主河郵亭河幾近直角交匯，但它是一條稀性泥石流溝，此外，溝口多為農(nóng)田，地勢寬闊平坦，有利于停淤；泥石流沖出物具有良好的分選性，前緣堆積物主要是砂土；再加上主河河道坡降小，河面寬闊，流速快，此次暴發(fā)泥石流并沒有發(fā)生堵河現(xiàn)象，即使再次暴發(fā)同等規(guī)模的泥石流，也不會發(fā)生堵河現(xiàn)象。

4.4 防治建議

實際調查田壩溝在近100年內未發(fā)生過泥石流，可見田壩溝是一條低頻率泥石流溝，此次泥石流已帶走大部分溝床物質，新的溝床物質也需要很長的時間才能積累，只有百年一遇的降雨才可能再次暴發(fā)泥石流，因此相關防治措施應以避讓為主，位于溝口堆積扇上的受災住戶就地搬遷到公路左側地勢較高處；提高村民防范災害意識，切實完善群測群防體系；再者山區(qū)村民人均耕地少，糧食產(chǎn)量低，過度開墾坡地造成水土流失嚴重，相關生物防治工程不可缺少。

5 結論

（1）田壩溝泥石流共造成全村6戶共27人受災，10棟房屋，近3.4hm2田地被淤埋，一棟房屋被巨石完全擊穿，郵亭村電力、通訊設施中斷。

（2）田壩溝是一條低頻率稀性暴雨泥石流溝，近百年來從未發(fā)生過泥石流。流域內溝床比降大；溝道兩側坡積物厚度大，結構松散，在強降雨條件下迅速在溝道啟動是此次泥石流爆發(fā)的主要原因。

（3）基于對田壩溝泥石流的流量，流速，動力學等參數(shù)的計算，從物源、降雨和地形條件分析田壩溝再次爆發(fā)泥石流的可能性較小，相關防治措施應以避讓為主，另外相關的群測群防工作也必不可少。

［1］羅永前.望謨縣山區(qū)洪澇災害和防洪減災對策［J］.中國水運，2009，9（5）：142.LUO Yongqian.Wangmo mountain flood disaster and mitigation measures［J］.China Water Transport，2009，9（5）：142.

［2］余斌.稀性泥石流的平均運動速度研究［J］.防災減災工程學報，2009，29（5）：542-545.YU Bin.Study on mean velocity of thin viscous debris flows［J］.Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2009，29（5）：542-545.

［3］DZ/T 0220-2006，泥石流災害防治工程勘察規(guī)范［S］.DZ/T 0220-2006，Debris flow disaster prevention engineering investigation［S］.