瀾滄江巴迪溝泥石流災(zāi)害及防治對策

周洪福 聶德新 劉惠軍

（1.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，成都610081；2.地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室（成都理工大學），成都610059）

云南省迪慶州維西縣巴迪溝位于瀾滄江左岸、巴迪鎮(zhèn)下游0.5km處，溝口距里底壩址4.9 km（直線距離4.2km），有常年流水從溝內(nèi)流出，為瀾滄江上游較大的沖溝之一。

巴迪溝在歷史上發(fā)生過多次泥石流，其中以1986年8月份的一次最大。該次泥石流從爆發(fā)至消退歷時約1d，泥石流高峰期沖高約為2～3 m，沖深1～2m，對泥石流溝口的德欽—維西公路造成了較大的破壞。今后如果該溝繼續(xù)爆發(fā)較大的泥石流，不僅對溝口公路和行人的生命、財產(chǎn)造成破壞，而且還會嚴重威脅里底水電工程的建設(shè)和運營。

1 環(huán)境地質(zhì)背景

1.1 地形地貌特征

巴迪溝流域內(nèi)地勢東高西低，海拔高度1 780～4 200m，最大相對高差2 420m，為中高山分布區(qū)。主溝床全長約12.79km，主溝床彎曲系數(shù)1.083（主溝床實際長度與其直線長度之比），總體坡降比10%～12%。流域形態(tài)以巴迪河為界北寬南窄，總體呈北東東向不對稱帶狀展布，流域面積達24.82km2。完全具備泥石流孕育的地形、地貌條件。

1.2 水系特征

巴迪溝流域內(nèi)水系具梳狀特征（圖1），發(fā)育支溝32條，長度207～1 404m不等，平均為670 m左右，多為季節(jié)性流水沖溝。巴迪河為常年流水性河流，水源主要由高原融雪補給。冬季水流較小，現(xiàn)場實測資料表明，一般流量為0.765～0.816m3／s，平均為0.795m3／s；夏季較大，約為冬季的3～5倍。

圖1 巴迪溝流域水系分布圖Fig.1 Distribution of the water system in the Badi gully drainage area

1.3 地層巖性

研究區(qū)出露的地層主要是二疊系板巖、片巖、千枚巖和一些中酸性火成巖以及第四系松散堆積物。地層總體上呈南北向延伸，其走向與區(qū)域構(gòu)造線走向比較接近，巖層產(chǎn)狀為264°～280°∠60°～80°，總體較為穩(wěn)定。第四系松散堆積物主要分布在溝道兩側(cè)邊坡表部和溝口處，主要包括泥石流堆積物、滑積物和殘坡積物等。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

里底地區(qū)的斷裂較為發(fā)育，其中較大的斷裂一共有10條，大部分斷裂呈近南北走向，傾向北西西或南西西方向，并伴隨著少量近東西向的小斷裂。由于區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，導致斷裂及附近的巖體較為破碎，在暴雨情況下容易發(fā)生各種滑坡及山體崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，形成大量的松散堆積物，為各泥石流溝提供了豐富的物質(zhì)來源。

1.5 降雨條件

維西縣年降水量變化頻度較大，總體表現(xiàn)為雨熱同季，冬春干旱、夏秋多雨的特征。多年平均降雨量為968.4mm。每年雨季（4～10月份）降雨量為731.4mm，占全年降雨量的75.5%；特別是7～8月份降雨量為271mm，占全年降雨量的28%，近1／3（圖2）。旱季降雨量為236mm，占全年降雨量的24.5%。受地形影響，高山區(qū)降雨較河谷區(qū)要多。

圖2 維西縣歷年各月份平均降水量柱狀圖Fig.2 Annual rainfall statistics of Weixi County

2 泥石流特征

2.1 泥石流物源區(qū)

物源區(qū)大致位于干別溝以東（包括干別溝）海拔高度3.3km以上的地段，區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，主溝床長約5.58km，占總溝床長的43.63%。該段河床坡度6°～8°，坡降12.8%。河谷呈大致對稱的“V”形谷，溝谷高差500～700m，主溝床兩側(cè)坡面多為高大的樹木生長區(qū)，谷坡的坡度變化較大，接近源頭處一般為35°～40°；靠近流通區(qū)坡度變陡，一般為45°～60°。區(qū)內(nèi)除干別河與厄律齊溝的規(guī)模較大外，其他均為有植被覆蓋的小支溝。支溝與主溝床呈大角度相交（＞60°），部分近正交。

區(qū)內(nèi)物理風化作用強烈，主溝床與支溝內(nèi)總體上均以侵蝕作用為主，但在部分支溝內(nèi)有坡體垮塌后的松散堆積物殘留體。比較有代表性的支溝是厄律齊溝與干別溝，它們?yōu)槟嗍鞯闹匾镔|(zhì)來源區(qū)。

厄律齊溝長約1.4km，寬5～8m，呈NE12°方向延伸，溝內(nèi)植被不發(fā)育，堆積了大量泥沙石塊，堆積物中塊石直徑0.5～3m，最大見有6m左右，其中淹埋有直徑約為0.3～0.5m的大樹（圖3）。干別溝為常年流水性沖溝，水流量約為5～10L／s，溝長1.2km左右，上部寬5～6m，下部較窄，僅2～4m，總體呈南北向延伸，平均坡降41.73%，近坡腳處＞60%。因坡降比大，水流速度較快，尤其在洪峰期，洪水攜帶的溝床中的塊石對溝床的磨蝕、沖蝕作用強烈，溝床不斷侵蝕下切，基巖大范圍出露，形成槽狀河道。

圖3 厄律齊溝內(nèi)的松散堆積體Fig.3 Loose materials in the Elüqi gully

圖4 巴迪溝物源區(qū)堆積物固體顆粒級配曲線Fig.4 Loose materials grading curve of the source region in Badi gully

為研究巴迪溝泥石流堆積物中的固體顆粒的級配特征，在物源區(qū)取了4組樣進行粒度分析試驗。結(jié)果表明，4組樣品的級配特征較為接近，其級配曲線的總體趨勢也較為一致（圖4）。由計算可知，4組樣品的不均系數(shù)（Cu）為10～50，平均為33.167；曲率系數(shù)（Cc）為0.805～4.379，平均為2.153；離散度為15～35.714，平均為25.928（表1）。可以看出，巴迪溝泥石流堆積物具有顆粒級配良好、離散度較大的特點。the Badi gully source region

表1 巴迪溝物源區(qū)堆積物固體顆粒特征粒徑Table 1 Characteristic particle sizes of loose materials in

2.2 泥石流的流通區(qū)

流通區(qū)大致為干別溝與巴迪洛村之間的地段，海拔高度介于2.2～3.3km，段內(nèi)主溝床長約4.34km，占總溝長的33.9%，溝谷寬12～30m。河谷形態(tài)總體呈現(xiàn)為“V”形，局部較寬段具“U”形特征。“U”形與“V”形的交替變化，造成河谷時寬時窄，平面上呈串珠狀分布。但從整體來看，左側(cè)谷坡相對較陡，坡度50°～64°；右側(cè)谷坡稍緩，坡度40°～52°?？傮w上向下游河谷呈變寬趨勢。段內(nèi)主溝床坡度變化不大，為12°～15°，坡降比25%～28%。

該段內(nèi)主溝床既有沖刷侵蝕，又有淤填堆積，明顯受季節(jié)性控制。總的來講是旱季以淤填堆積為主，雨季以沖刷侵蝕為主。淤填堆積與沖刷侵蝕常常交替進行，早期的淤填物堆積體在后期沖刷侵蝕作用下被切穿，之后又被泥石流淤填堆積。尤其在溝谷較寬的“U”形段，常常是半邊淤積堆填，半邊侵蝕下切。淤填堆積物中，主要為直徑大小懸殊、分選較差的塊石堆，塊石的塊徑從數(shù)十厘米到數(shù)米均可見到，在部分地段還保留有形態(tài)殘缺的“石埂”（圖5）。

圖5 巴迪溝流通區(qū)內(nèi)殘留的“石埂”Fig.5 Residual“rock rail”in the drainage region of the Badi gully

2.3 泥石流堆積區(qū)

堆積區(qū)主要位于巴迪洛村以西至溝口，海拔高度1 780～2 200m，段內(nèi)主溝床長約2.87km，河谷總體變寬，約為20～40m，局部＞50m。主溝床坡度較緩，約為7°～9°，縱坡降為15%～17%。主溝床兩側(cè)谷坡的坡度為40°～50°，溝谷呈明顯的不對稱“U”形，左側(cè)坡面較陡，右側(cè)坡面較緩，均有一定的植被分布；但右側(cè)坡面植被相對稀疏，且分布有大片農(nóng)田。

由于溝谷總體變寬，泥石流流至該段時驟然散開，流體的動能降低，所攜帶的塊石、泥沙的固體物質(zhì)很容易在溝床中淤填堆積下來，淤填厚度3～10m，局部在15m以上，溝床被逐步淤高，在出口處形成泥石流堆積扇。堆積扇在平面上呈不對稱扇形（圖6），向瀾滄江凸出，扇長95m左右，前緣扇寬130～140m，最大堆積厚度15～20m，堆積扇體積約為4.275×104m3。堆積物中可見有板巖、片巖、灰?guī)r、砂巖、閃長巖及輝綠巖等多種巖性的塊石（＞10cm）。其中以板巖、片巖為主，約占60%左右，磨圓度相對較差，多呈棱角狀或半棱角狀，塊徑0.1～1.5m，差異較大，平均為0.3～0.4m；灰?guī)r、砂巖約占25%，有一定磨圓度，塊徑多為0.1～0.3m；閃長巖、輝綠巖占15%左右，磨圓度較好，塊徑一般＜0.3m。

圖6 巴迪溝口泥石流堆積扇Fig.6 The debris flow accumulation fan in the mouth of the Badi gully

3 泥石流危害及成因分析

3.1 泥石流危害

巴迪溝泥石流物質(zhì)來源豐富，溝床比降大，在歷史上曾經(jīng)發(fā)生過多次較大規(guī)模的泥石流。對巴迪溝居民的訪問調(diào)查表明，自20世紀40年代以來，共發(fā)生過4次較大的泥石流，分別為1945年1次（大概時間）、1986年2次（5月份1次，8月份1次），2004年7月份1次。其中以1986年8月份的最大，該次泥石流從爆發(fā)至消退歷時約1d，其物源主要來自厄律齊溝，其次是干別溝，為受暴雨激發(fā)后山體垮塌所致。泥石流峰期沖高約為2～3m，沖深1～2m。對溝床結(jié)構(gòu)調(diào)查時發(fā)現(xiàn)溝床內(nèi)殘留的泥石流的泥跡、泥痕高度與峰期沖高值基本吻合（圖7，圖中泥跡高度2.2m），表明調(diào)查資料比較可靠。

從調(diào)查資料可以看出：①巴迪溝內(nèi)幾次大的泥石流均發(fā)生在降水量較大的暴雨季節(jié)（5～8月份），時段相對集中，具有明顯的時控特征。②巴迪溝一次大型泥石流發(fā)生時的沖高一般為2～3 m，在主溝床內(nèi)的沖深大約為1～2m。③巴迪溝的大型泥石流具有較強的破壞性，往往可以摧毀樹林，沖蝕農(nóng)田和溝口的公路，并且泥石流物質(zhì)淤積在水電站庫區(qū)將減少水庫容量。由于泥石流溝距離大壩較近，如果一次性下來的泥石流物質(zhì)較多，可能淤積在壩前并且堵塞發(fā)電進水口，造成較大的危害。

圖7 巴迪溝1986年泥石流淤填堆積被2004年泥石流沖開后的泥痕Fig.7 Mud marks of the Badi gully debris flow in 1986burst by the debris flow in 2004

3.2 泥石流成因分析

泥石流物源的形成要受到氣候條件、地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等多個方面的影響。調(diào)查表明，巴迪溝具備了良好的泥石流形成條件：

a.巴迪溝所在區(qū)域在每年雨季（4～10月份）降雨量為731.4mm，占全年降雨量的75.5%，特別是7月份和8月份的降雨量為271mm，占全年降雨量的28%，近1／3。這種集中降雨對于巴迪溝泥石流的啟動具有激發(fā)作用。

b.巴迪溝的溝口海拔高度1 780m，溝底4 200m，相對高差2 420m。主溝床全長約12.79km，總體坡降比10%～12%，這種地形條件對于溝床松散物質(zhì)的啟動非常有利。

c.處于海拔高度3km以上的地段，由于日溫差變化較大，巖石熱脹冷縮較為強烈，尤其是雪線附近，在冬、春季節(jié)交替過程中，凍融作用強烈，巖石頻繁的張弛有利于物理風化作用的進行，特別是在植被較少或基巖祼露的溝床、山崖等地段，這種物理風化作用更為明顯。

d.坡體結(jié)構(gòu)與物源的形成有緊密的聯(lián)系，巴迪溝主溝為與巖層走向近于垂直的橫向谷，板巖、片巖的層理與節(jié)理裂隙及坡面的組合較為有利（受斷層帶影響的除外），一般難以形成大的崩、滑體，因而不會產(chǎn)生大量的固體物源；支溝為與巖層走向近于平行的縱谷，板、片巖的層面與節(jié)理裂隙及坡面的組合極為不利，這樣的溝谷中特別容易形成巖層傾向與坡面傾向一致的順向坡，各類結(jié)構(gòu)面的密集交切容易造成坡體結(jié)構(gòu)的破壞而形成崩、滑體，從而產(chǎn)生大量的固體物源。該類物源在流域內(nèi)較為豐富，但集中分布在各個支溝中，這也是巴迪溝幾次泥石流物質(zhì)均來源于支溝的原因。

e.人類的耕種、砍伐等生產(chǎn)活動，對物源區(qū)的植被和坡體造成了一定程度的破壞，促進了地質(zhì)條件的惡化，也可以造成坡面的局部崩滑而產(chǎn)生松散的固體堆積物（圖8）。

4 防治對策

泥石流的防治是當前地質(zhì)災(zāi)害研究中的一個熱點問題，眾多的學者對各種類型泥石流的防治措施進行了大量的探討和研究，既有針對單條泥石流溝的防治措施研究［1－4］，也有應(yīng)對區(qū)域上泥石流災(zāi)害的防治措施研究［5－8］。這些研究均是在現(xiàn)場調(diào)查的基礎(chǔ)上，針對泥石流溝的特點和威脅對象，采取有針對性的防治措施，取得了較好的效果。

巴迪溝泥石流物質(zhì)來源主要是支溝內(nèi)邊坡表部風化破碎巖體以及人類工程活動造成的局部崩滑體，泥石流威脅的對象主要是公路和水電工程。因此，針對泥石流溝的地形地貌特征、物質(zhì)來源（松散堆積物）的分布特征、溝槽形態(tài)、威脅對象等情況，對巴迪溝泥石流的防治應(yīng)該采取“以防為主，防治結(jié)合”的總體原則，以監(jiān)測預(yù)警為主，輔以必要的工程措施和生物措施。

a.監(jiān)測預(yù)警措施：在泥石流物質(zhì)來源的2條主要支溝（干別溝和厄律齊溝）設(shè)置雨量計，在雨季，特別是暴雨季節(jié)嚴密監(jiān)視降雨量值。一旦降雨量較大，立刻發(fā)布預(yù)警信息，及時疏散泥石流可能威脅到的人員和財產(chǎn)。另外，在暴雨季節(jié)采用人工巡防排查的方法，對泥石流溝道兩側(cè)原有滑坡體物質(zhì)的穩(wěn)定情況以及下滑后堵塞溝道的情況進行及時的巡視，一旦發(fā)現(xiàn)滑坡堵塞溝道或者溝道內(nèi)流水顏色變黃等危險情況，應(yīng)及時通知有關(guān)部門并采取相應(yīng)的對策。

b.工程措施：在泥石流溝道內(nèi)較大滑坡體物質(zhì)處采用擋土墻的方式，固定滑坡體松散堆積物。在溝口修建排導槽和防護堤，防治泥石流物質(zhì)進一步?jīng)_刷溝道兩岸邊坡；并且擴大公路過水涵洞，避免泥石流物質(zhì)的堵塞。

c.生物措施：在海拔高度3km以上的物源區(qū)實行封山育林，嚴禁一切森林砍伐行為。在海拔高度1.8～3km之間的溝道兩岸邊坡地帶恢復植被，嚴禁開荒種地，并且種植喬木或者高大的經(jīng)濟林。通過生物措施改善流域內(nèi)的匯流條件，控制水土流失，從而從根本上減少泥石流的物質(zhì)來源。

5 結(jié)論

a.巴迪溝位于高山峽谷區(qū)，地形陡峻，構(gòu)造發(fā)育，巖體破碎，人類工程活動頻繁，加之集中的豐富降雨，使得該溝具備了爆發(fā)泥石流的條件。

b.調(diào)查表明，在最近幾十年，巴迪溝一共發(fā)生過4次較大規(guī)模的泥石流，其中以1986年8月份的最大，沖毀農(nóng)田和森林，并且阻斷溝口道路。泥石流具有活動頻率較高、規(guī)模大、危害嚴重等特點。

c.對巴迪溝物源區(qū)物質(zhì)進行的試驗結(jié)果表明，泥石流堆積物具有顆粒級配良好、離散度較大的特點。

d.結(jié)合巴迪溝泥石流的特點和危害對象，對泥石流的防治應(yīng)該采取“以防為主，防治結(jié)合”的總體原則，以監(jiān)測預(yù)警為主要手段，輔以必要的工程治理措施，結(jié)合造林和恢復植被等生物手段進行全面防治。

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