茂縣瓦窯溝泥石流動(dòng)力學(xué)特征分析與防治對(duì)策研究

劉德兵

摘要：“5?12”地震引發(fā)了大量的次生地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)災(zāi)區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全形成了嚴(yán)重威脅，為災(zāi)后重建工作遺留重大的安全隱患。本文通過對(duì)瓦窯溝形成泥石流的地形、水源、物源三個(gè)基本條件進(jìn)行了深入論述，計(jì)算了泥石流的重度、流速、流量、沖出量等動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并分析了泥石流的發(fā)展趨勢(shì)，最后根據(jù)泥石流危險(xiǎn)性和被保護(hù)對(duì)象的重要性，提出了相應(yīng)的防治對(duì)策。

關(guān)鍵詞：瓦窯溝泥石流；動(dòng)力學(xué)參數(shù)；防治措施；茂縣

Analysis of the Maoxian Wayaogou kinetic characteristics of debris flow and some countermeasures

Liu De-bing

Abstract: 5?12 earthquake triggered a large number of secondary geological disasters form a serious threat to the safety of the lives and property of the people in the disaster areas, left behind a significant security risk for the reconstruction work. In this paper, the formation of debris flow Wayaogou terrain, water sources, provenance three basic conditions in-depth exposition, calculated mudslides severe, flow rate, flow, out of the amount of kinetic parameters, and analysis of the debris flow trends, Finally, according to the risk of debris and the importance of the protected object, the corresponding countermeasures.

Key words: Wayaogou mudslides; kinetic parameters; prevention measures; Maoxian

引言

“5?12”地震引發(fā)了大量的滑坡、崩塌、泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。截至2008年7月20日，42個(gè)重災(zāi)縣(市)震后新增可統(tǒng)計(jì)地質(zhì)災(zāi)害隱患多達(dá)8627處，其中泥石流837處[1]。這些次生地質(zhì)災(zāi)害對(duì)災(zāi)區(qū)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全形成嚴(yán)重威脅，對(duì)災(zāi)后重建工作有較大影響[2]。

瓦窯溝泥石流位于茂縣富順鄉(xiāng)境內(nèi)，屬一條低頻老泥石流溝。“5.12”地震后，溝域內(nèi)發(fā)生了多處滑坡、崩塌現(xiàn)象，災(zāi)后重建筑路產(chǎn)生大量棄渣，形成了新的物源。目前，瓦窯溝泥石流所處發(fā)展階段為小周期內(nèi)的發(fā)展期（壯年期），在持續(xù)降雨或短時(shí)高強(qiáng)度暴雨的誘發(fā)下極易復(fù)活，暴發(fā)中頻中～小型粘性棄渣泥石流[3]。瓦窯溝泥石流一旦再次暴發(fā)，將直接威脅到堆積區(qū)上富順鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)21戶居民約170人的生命財(cái)產(chǎn)安全，以及區(qū)內(nèi)的S302省道的正常運(yùn)營。因此，研究瓦窯溝泥石流的基本特征、形成條件、動(dòng)力學(xué)參數(shù)，預(yù)測(cè)其暴發(fā)規(guī)模，提出切實(shí)可行的防治方案十分必要。

1．瓦窯溝泥石流流域發(fā)育特征

瓦窯溝溝域平面形態(tài)呈不規(guī)則的樹葉狀，縱向長約4.80km，主溝長4.62km，平均寬度0.68km，溝域面積3.23km2，其中匯水面積約3.05km2，約占溝域面積的94.1%。溝域內(nèi)，地形最高標(biāo)高約2182m，最低標(biāo)高1198m，相對(duì)高差984m，溝谷平均坡降為178.1‰。

根據(jù)其溝谷變化特點(diǎn)，可將其分為四段，即溝源段、上游段、中游及下游段。其中，溝源段呈三面環(huán)山的漏斗狀地形，植被茂密，利于匯水，主溝溝床縱坡溝谷縱坡大，平均362.6‰；上游流段溝谷寬緩，兩側(cè)羽狀沖溝發(fā)育，主要的支溝僅一條，為位于主溝左岸的無名小溝，主溝溝道淺坦，溝床縱坡平均127.5‰；中游流段溝谷陡立，沿途分布有崩塌巖堆及棄土等，主溝溝道蜿蜒，溝床縱坡平均130.8‰；下游為泥石流堆積扇，下游至溝口呈堆積扇地貌，扇上人口密集，扇緣突出擠壓土門河河道，主溝溝道在居民聚居區(qū)內(nèi)淺坦，入河口處溝道深切。

1．1 泥石流清水區(qū)

該區(qū)為瓦窯溝溝源段，其分水嶺最高標(biāo)高約2182m，此段流域呈三面環(huán)山的陡坡地貌，區(qū)內(nèi)斜坡坡度在40°以上，匯水面積約0.55km2，占流域總匯水面積的18.0%。主溝溝道寬1～3m，平均流向167°，溝谷坡降362.6‰；其溝水不僅來源于大氣降水，還接受上游基巖裂隙水的補(bǔ)給，其中地下水排泄形成了該溝的常年性流量，本次實(shí)測(cè)流量為1.82L/s，另據(jù)訪問，暴雨時(shí)水位一般上漲0.5～1.0m左右，漲落迅速。區(qū)段內(nèi)植被茂密，水土保持較好，未見有集中物源。

1．2 泥石流形成—流通區(qū)

該區(qū)主溝溝床標(biāo)高1680～1250m，高差430m，流段長度3.19km，匯水面積約2.50 km2。主溝蜿蜒呈反S形，流向150→180→135°，溝谷平均降129.0‰，溝道被公路棄渣堵塞嚴(yán)重。兩岸谷坡變化大，其中上游溝谷寬緩，溝道淺坦，兩側(cè)岸坡坡度一般為25°左右，主要為耕地，喬木僅零星分布，局部存在水土流失現(xiàn)象，植被覆蓋率僅為30～40%；中游急劇縮攏成V形峽谷，溝道深切，普遍生長有喬木及灌木（除公路棄渣毀壞溝段外），兩側(cè)谷坡坡度一般為40～50°，局部地段岸坡陡立，為茂密的喬木、灌木混合林地，植被覆蓋率達(dá)80%以上。

按照泥石流物源的成因類型、補(bǔ)給途徑等，可將瓦窯溝泥石流流域內(nèi)的物源劃分為人工棄渣、坡面坡殘積物、崩塌巖堆及溝道坡洪積物等4類。

（1）人工棄渣 共18處，棄渣堆儲(chǔ)量一般為0.05～0.15×104m3，最大約0.3×104 m3；大多堆積松散，堆積坡角一般40～50°，尚未達(dá)到天然休止角，在公路下邊坡的棄渣在雨后時(shí)有溜滑現(xiàn)象發(fā)生。所有棄渣堆的靜儲(chǔ)量約2.3×104 m3，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量約1.3×104 m3。

（2）坡面物源 廣泛分布在瓦窯溝上游地區(qū)的斜坡地帶，一般由碎石土組成，堆積厚度一般2～5m，局部達(dá)10m以上，分布面積約2.8×104m2，總儲(chǔ)量不小于19.8×104 m3。

（3）崩塌巖堆 主要有5處，分布在中游的西岸陡坡上，堆積松散，但未引起堵溝。各堆積方量一般約0.05～0.10×104 m3，總方量約0.60×104 m3，采用坡率法估算其動(dòng)儲(chǔ)量約0.20×104 m3。

（4）溝道物源 主要由碎石土組成，表部松散堆積層普遍厚約0.5～2m，分布面積約4.2×104 m2，物質(zhì)儲(chǔ)量約6.3×104 m3；根據(jù)溝道的縱坡變化情況、訪問到的歷史洪水漲落情況分析，按溝道表層松散堆積物1/4可啟動(dòng)考慮，推斷溝道堆積物的動(dòng)儲(chǔ)量約1.6×104 m3。

瓦窯溝泥石流的物源總量約28.95×104 m3，可啟動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量總計(jì)約4.12×104 m3。

1．3 泥石流堆積區(qū)

堆積區(qū)地形相對(duì)低緩，扇面坡度約5～10°，總體扇長390m，扇緣寬約620m，扇體面積為0.191km2，扇體上為富順鄉(xiāng)場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)，人口密集。瓦窯溝由扇體中部切割而過，溝道曲折，形成了兩級(jí)溝岸?，F(xiàn)溝床寬度5～10m，縱坡上緩下陡，一般67.8～202.4‰，平均119.8‰，溝道切割深度2～15m不等，局部侵蝕切割至基巖，部分溝段溝岸可見漂、卵石層出露；入河口見小堆積扇，嚴(yán)重?cái)D壓河道，扇體長80m，寬120m，由次棱角狀的塊、碎石土組成，已生長有茂密喬木，充分說明距前期泥石流的暴發(fā)時(shí)間久遠(yuǎn)，其后泥石流活動(dòng)性減弱、規(guī)模變小，故地貌演變以侵蝕、切割為主。