汶川震區(qū)哈爾木溝堵河型泥石流災(zāi)害特征與防治方法

黃 海, 謝忠勝, 石勝偉, 佘 濤

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 探礦工藝研究所, 四川 成都 611734; 2.中國地質(zhì)調(diào)查局 地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心, 四川 成都 611734)

汶川震區(qū)哈爾木溝堵河型泥石流災(zāi)害特征與防治方法

黃 海1,2, 謝忠勝1,2, 石勝偉1,2, 佘 濤1,2

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院 探礦工藝研究所, 四川 成都 611734; 2.中國地質(zhì)調(diào)查局 地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心, 四川 成都 611734)

摘要：[目的] 分析汶川震區(qū)哈爾木溝堵河型泥石流災(zāi)害特征，為堵河型泥石流災(zāi)害防治提供借鑒。[方法] 通過震后歷次泥石流跟蹤調(diào)查，分析哈爾木溝地質(zhì)環(huán)境演變過程。利用雨洪法等計(jì)算了泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)，并采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算了不同頻率的泥石流堵河可能性。[結(jié)果] 哈爾木溝泥石流流體特性、交匯條件和主河水文條件均有利于泥石流堵河，4個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算均顯示,P=1%(100年一遇泥石流)以上規(guī)模的泥石流有嚴(yán)重堵河風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)哈爾木溝治理工程運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過3個(gè)水文年共7次泥石流災(zāi)害的檢驗(yàn)，治理工程防災(zāi)效果明顯，但同時(shí)還存在攔擋工程平面布局不合理、壩肩滲流、溢流口淤積、排導(dǎo)槽沖刷損毀等問題，影響了防治工程的安全可靠度及防災(zāi)效果。[結(jié)論] 針對(duì)哈爾木溝泥石流發(fā)育特征，應(yīng)通過增設(shè)攔擋工程，修復(fù)加固排導(dǎo)槽等方法進(jìn)行治理。

關(guān)鍵詞：泥石流; 堵塞主河; 活動(dòng)特征; 防治方法

哈爾木溝為雜谷腦河中游左岸的一級(jí)支流，地處薛城S型構(gòu)造中部核心區(qū)域，溝內(nèi)次級(jí)斷裂發(fā)育，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計(jì)，共發(fā)育3條次級(jí)斷裂。受構(gòu)造及溝道切割影響，溝域內(nèi)巖層破碎，高陡臨空面發(fā)育，溝岸兩側(cè)滑坡、崩塌及坡面泥石流發(fā)育，形成豐富的松散固體物源，具備了泥石流發(fā)育的所有條件[1-2]。近40 a來，哈爾木溝泥石流災(zāi)害頻發(fā)[3]，曾于1989年6月16日暴發(fā)特大規(guī)模泥石流，淤埋溝口農(nóng)田2.33 hm2，沖毀房屋3間，并堵斷主河雜谷腦河形成堰塞湖，回淹區(qū)淹沒農(nóng)田6.70 hm2，沖毀主河右岸國道G317路基300 m，中斷道路30 d，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[4]?！?·12”汶川地震后，哈爾木溝泥石流暴發(fā)頻率進(jìn)一步增高，每年雨季均暴發(fā)2～3次規(guī)模不等的泥石流災(zāi)害，嚴(yán)重危害了木堆羌寨和G317國道的安全。

本文通過震后歷次泥石流跟蹤調(diào)查，綜合分析溝域地質(zhì)環(huán)境演變過程，查明溝域內(nèi)松散物源分布及穩(wěn)定性，分析高位滑坡進(jìn)入溝道形成壅塞體及災(zāi)害鏈的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)哈爾木溝泥石流啟動(dòng)機(jī)理、動(dòng)力過程、運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)和震后泥石流災(zāi)害特征進(jìn)行研究，利用4種判別指數(shù)對(duì)堵河風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)防治工程近3個(gè)水文年的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)分析，提出基于工程損壞情況及防治目標(biāo)優(yōu)化方法，以期為汶川震區(qū)堵河型泥石流災(zāi)害防治提供借鑒。

1泥石流發(fā)育特征

1.1　地質(zhì)環(huán)境背景

哈爾木溝處于青藏高原東部邊緣的邛崍山系,屬于侵蝕深切河谷地貌區(qū),以中、高山山地和峽谷地貌為主，所在區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要以抬升作用為主,溝道強(qiáng)烈下切，呈“V”字型，形成下部基巖陡立，上部緩坡滑坡發(fā)育的溝谷形態(tài)。溝域流域面積6.35 km2，主溝長4.646 km，溝口海拔1 665 m,流域最高點(diǎn)海拔3 610 m,相對(duì)高差達(dá)1 945 m，平均溝床縱比降332.8‰。溝谷以山地和峽谷地貌為主，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要以抬升作用為主,溝道強(qiáng)烈下切，呈“V”型，形成下部基巖陡立，上部緩坡滑坡發(fā)育的溝谷形態(tài)。流域形態(tài)呈樹葉狀，流域完整系數(shù)δ=0.300 9，相對(duì)切割程度h′=0.432，高程—面積積分值H=0.536 1，地貌信息熵S=0.159 5，表明該流域發(fā)育較完整，溝谷地貌處于壯年(偏幼)期[2]，具有良好的匯流條件，對(duì)泥石流的形成有利。

哈爾木溝溝域內(nèi)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)受薛城S型構(gòu)造控制，壓扭性弧形斷層較發(fā)育，褶皺緊密，地層巖性簡單，以泥盆系危關(guān)群和志留系茂縣群的千枚巖、砂巖為主，河谷兩側(cè)斜坡主要覆蓋有殘坡積層，左岸覆蓋層厚度約5—15 m，右岸覆蓋層厚度約10—35 m。受構(gòu)造和溝谷下切作用共同影響，溝域內(nèi)松散物質(zhì)儲(chǔ)量豐富，溝道泥沙補(bǔ)給長度56.5%。

據(jù)2009年調(diào)查，哈爾木溝泥石流形成區(qū)共有滑坡崩塌14處、坡面泥石流6條、堵塞溝道堰塞體1處，滑坡崩塌體積約4.61×106m3，坡面泥石流堆積2.72×104m3，溝道老泥石流堆積1.85×104m3，總計(jì)固體物源4.65×106m3,可能參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量約2.09×106m3。

1.2　地震對(duì)哈爾木溝的影響

“5·12”汶川大地震主要影響溝域內(nèi)的地表表生過程，表現(xiàn)為松散固體物質(zhì)增多、溝谷微地貌條件改變和溝域匯水條件變化[5]。哈爾木溝對(duì)地震的相應(yīng)主要表現(xiàn)為松散物源增多和溝道堵塞加劇。

物源增多是溝域內(nèi)最為直觀的地表變化，導(dǎo)致震后泥石流活動(dòng)激發(fā)臨界降雨條件降低，泥石流活動(dòng)頻率增大，災(zāi)害規(guī)模增大，活躍期限增長[6-9]。地震直接誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害是造成哈爾木溝內(nèi)松散物源急劇增加的最重要因素，哈爾木溝震后新增可參與泥石流活動(dòng)的松散物質(zhì)儲(chǔ)量1.19×106m3，占總物源的56.7%(表1)。

表1　哈爾木溝中型以上崩塌滑坡物源特征統(tǒng)計(jì)結(jié)果

同時(shí)地震造成坡面覆蓋層土體結(jié)構(gòu)更加松散，基巖裂隙擴(kuò)張，為后期滑坡、崩塌等災(zāi)害提供有利條件，哈爾木溝內(nèi)現(xiàn)堵溝風(fēng)險(xiǎn)最大的H03高位滑坡即為受地震影響，是在2008年7月在暴雨作用下形成的(如圖1所示)。溝谷地貌條件的變化改變了泥石流輸移過程中的運(yùn)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)。

a 典型高位滑坡　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　b 滑坡演化成的坡面泥石流

圖1泥石流形成區(qū)地震誘發(fā)的典型滑坡

哈爾木溝兩側(cè)受地震影響，發(fā)育大量崩塌、滑坡和坡面泥石流，松散堆積體進(jìn)入溝道后，造成溝道堵塞，完全堵塞溝道將抬高溝床面，減小淤積段溝床縱比降，塊石較多時(shí)還可能形成跌坎，對(duì)泥石流在溝道中運(yùn)動(dòng)時(shí)造成消能作用(圖2a)，半堵塞則擠占溝道過流斷面(圖2b)。此外受地震后泥石流暴發(fā)規(guī)模和頻率均增大的影響，泥石流運(yùn)動(dòng)過程對(duì)溝床沖刷淤積作用強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為泥石流堆積物在串珠狀溝道的寬緩段淤積嚴(yán)重，形成側(cè)積壟，抬高溝床侵蝕基準(zhǔn)面和減小溝道過流斷面。

a 左岸滑坡半堵塞溝道　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　b 左岸崩塌堵斷溝道

圖2哈爾木溝兩岸滑坡崩塌堵塞溝道

哈爾木溝溝域內(nèi)發(fā)育不良地質(zhì)現(xiàn)象共23處，造成溝道全堵塞7處，包含崩塌1處，滑坡5處，坡面泥石流1處，對(duì)溝道造成半堵塞的災(zāi)害點(diǎn)15處。溝內(nèi)的堵塞體急劇增加導(dǎo)致溝道內(nèi)松散物質(zhì)增加，泥石流“滾雪球”效益較震前更顯著，同時(shí)，堵塞體對(duì)溝內(nèi)泥石流輸移過程將產(chǎn)生堵潰放大效應(yīng)，增大泥石流峰值流量，因此，溝道條件的變化是震后哈爾木溝泥石流規(guī)模和頻率均增大的重要原因。

1.3　泥石流活動(dòng)情況

哈爾木溝泥石流形成的主要原因是：溝內(nèi)發(fā)育大量滑坡，前緣進(jìn)入溝道后在流水側(cè)蝕作用下解體，松散土體進(jìn)入溝道內(nèi)，堵塞溝道形成堵塞體,在上游暴雨洪峰流量作用下，堵塞體潰決形成泥石流，這種堵潰并非單一的，而是沿溝道發(fā)育，多次堵潰作用下，對(duì)泥石流峰值流量產(chǎn)生極大的放大作用[10]，形成大規(guī)模泥石流災(zāi)害。根據(jù)調(diào)查訪問，哈爾木溝曾于1989年6月暴發(fā)大規(guī)模泥石流。據(jù)中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所的調(diào)查記錄[4]，泥石流一次沖出量達(dá)2.50×105m3，重度達(dá)2.21 t/m3，溝口流速為2.79 m/s，具有典型黏性泥石流特征。泥石流體運(yùn)動(dòng)至溝口堆積扇后，沿溝道淤積，溝床一次抬高2～3 m，最大處淤積高度達(dá)5.0 m。泥石流進(jìn)入主河后，由于流體結(jié)構(gòu)性強(qiáng)，抵抗主河洪水稀釋能力強(qiáng)，從而逐步擠壓雜谷腦河過流斷面，直至全部堵塞形成堰塞湖，造成主河右岸G317國道300 m余的路基沖毀，道路中斷3個(gè)月，堰塞湖上游回淹長度約400 m。自此，哈爾木溝泥石流災(zāi)害進(jìn)入活躍期，每3～5 a暴發(fā)一次泥石流，規(guī)模不等。

汶川地震后，哈爾木溝泥石流暴發(fā)頻率進(jìn)一步提高，僅2008年7—9月就暴發(fā)了4次泥石流，2009—2013年共暴發(fā)了12次泥石流，泥石流活動(dòng)規(guī)模不等，最大為2012年7月，一次沖出固體物質(zhì)總量3.56×104m3。最小為2011年6月，一次沖出固體物質(zhì)總量約600 m3。

通過調(diào)查統(tǒng)計(jì)，震后參與泥石流活動(dòng)的固體物質(zhì)總量1.50×105m3，其中累計(jì)沖出固體物質(zhì)4.68×104m3，其他固體物質(zhì)沿溝道堆積，為下一次泥石流災(zāi)害提供溝床補(bǔ)給物源。

1.4　泥石流流體特征

哈爾木溝溝域內(nèi)地層巖性較為單一，主要為志留系和泥盆系的千枚巖、板巖，覆蓋層以殘坡積碎石土為主，含大塊石相對(duì)較少。為了確定哈爾木溝泥石流的性質(zhì)，對(duì)震后哈爾木溝暴發(fā)的最大規(guī)模的泥石流分別采集了堆積物樣品，顆粒分析結(jié)果如圖3所示。

圖3　哈爾木溝震后泥石流樣品顆粒級(jí)配

原始泥石流堆積物的顆粒分析表明，哈爾木溝泥石流堆積物中，黏粒(<0.005 mm)含量為3.84%～4.00%，含量較高，綜合震前震后的多次歷史泥石流調(diào)查，確定哈爾木溝發(fā)育的泥石流重度為1.95～2.25 g/cm3。

對(duì)比震前可知，溝內(nèi)泥石流土力條件變化極大，震后泥石流重度相對(duì)震前略高。重度變大與溝內(nèi)松散物源量增多密切相關(guān)，主要原因是地震誘發(fā)了多處崩塌，增加了流域內(nèi)大塊石補(bǔ)給，同時(shí)松散物質(zhì)中細(xì)顆粒含量增多，導(dǎo)致泥石流的粘度系數(shù)和侵蝕搬運(yùn)能力劇增[11-12]。

2泥石流運(yùn)動(dòng)特征分析

2.1　不同降雨頻率下泥石流流量

利用雨洪法計(jì)算泥石流的流量：

QC=(1+φ)QP×DC

(1)

式中：QC——頻率為P的泥石流峰值流量(m3/s);QP——頻率為P的暴雨洪水流量(m3/s);φ——泥石流泥沙修正系數(shù),φ=(γC-γW)/(γH-γC);γC——泥石流重度(kN/m3);γW——清水的重度(kN/m3);γH——泥石流中固體物質(zhì)比重(t/m3);DC——泥石流堵塞系數(shù)。下同。

泥石流重度是影響泥石流峰值流量的關(guān)鍵因素，從泥沙攜帶能力考慮，重現(xiàn)期越長，泥石流溝的水力條件越好，攜帶大塊石能力越強(qiáng)，泥石流重度越高。泥石流的流量計(jì)算結(jié)果見表2。

表2　雨洪法泥石流計(jì)算結(jié)果

2.2　一次泥石流活動(dòng)總量預(yù)測

泥石流歷時(shí)T和泥石流流量Qc是決定泥石流一次活動(dòng)總量的關(guān)鍵，按泥石流暴漲暴落的特點(diǎn)，將其過程概化“三角形”狀[13]，通過斷面一次泥石流的總量Wc由下式計(jì)算：

WC=19×T×QC/72

(2)

一次沖出固體物質(zhì)的總量Ws由下式計(jì)算：

WS=WC(γC-γW)/(γH-γW)

(3)

據(jù)公式(2)和(3) ，可計(jì)算該溝一次泥石流總量和相應(yīng)的固體物質(zhì)總量(表3)。

表3　哈爾木溝全流域不同降雨頻率一次泥石流暴發(fā)總量預(yù)測

3泥石流堵河風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1　泥石流與主河交匯條件

(1) 入?yún)R角。泥石流入?yún)R主河一般有3種形式：銳角入?yún)R、直角入?yún)R、鈍角入?yún)R，尤以前兩種形式為多見[14]。據(jù)張金山等[15]的研究，3種交匯形式堵塞主河可能性為：銳角入?yún)R≤直角入?yún)R≤鈍角入?yún)R。銳角入?yún)R時(shí),主河水流與入?yún)R后的泥石流體運(yùn)動(dòng)方向一致，主河增加泥石流運(yùn)動(dòng)動(dòng)能,并減小匯合后流體內(nèi)部能量損耗，增大泥沙輸移力，泥沙沉降形成堆積體體積較小，即堵塞主河的可能性相對(duì)較小。另外兩種情況則相反，泥石流出溝口后順河向流速分量為負(fù)值或?yàn)榱?增加了主河流體內(nèi)的能量耗散，減小泥沙輸移力，泥沙沉降速度加快[16]，較易形成堆積體，增加堵塞主河可能性。哈爾木溝自然溝道與雜谷腦河的交匯角為85°，近似直角交匯，屬較易堵塞主河情況。汶川地震后，已對(duì)哈爾木溝泥石流進(jìn)行工程治理，溝口修建排導(dǎo)工程，現(xiàn)狀排導(dǎo)槽的入?yún)R角為70°，入?yún)R條件較天然溝床有所改善，但仍屬較易堵塞主河的入?yún)R條件。

(2) 流量比。流量比指匯入口泥石流流量與主河洪水流量之間的比值，有文獻(xiàn)也稱為匯流比[17]。流量比(R)主要影響泥石流進(jìn)入主河后的堆積形態(tài)和規(guī)模，是泥石流堵河的關(guān)鍵因素之一。哈爾木溝泥石流堵河預(yù)測計(jì)算中，泥石流峰值流量與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)密切相關(guān)，擬采取泥石流重現(xiàn)頻率為1%，2%和5%進(jìn)行計(jì)算；主河雜谷腦河的洪水流量采取主河汛期多年平均流量。計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4　流量比計(jì)算統(tǒng)計(jì)

3.2　堵河可能性判別

泥石流堵河與否取決于泥石流與主河的交匯條件，包括泥石流運(yùn)動(dòng)物理特征、主河水文條件以及交匯處的空間狀態(tài)等。前人對(duì)堵河判別的公式開展了大量工作(表5)，張金山等[15]和唐川等[18]通過分析川西地區(qū)堵河型泥石流總結(jié)出經(jīng)驗(yàn)公式[15]：

(4)

(5)

式中：R——泥石流堵塞度；P——泥石流暴發(fā)頻率；Kz——堆積區(qū)主河寬度(km)；Qn——泥石流流量(m3/s)；Qz——主河流量(t/m3)；Jn——泥石流溝比降；Jz——主河比降；Z——泥石流堵河判別值；K——修正系數(shù)(取值范圍1.0～1.5)；γn——泥石流容重(t/m3)；β——石流溝與主河順流方向夾角(°)。

崔鵬等[19]通過室內(nèi)試驗(yàn)分析了堵河條件中動(dòng)量比和流量比，得到了泥石流堵河的動(dòng)量CM和流量CF判別式：

(6)

(7)

式中：QB——泥石流流量(m3/s)；QM——主河流量(m3/s)；VB——泥石流表面流速(m/s)；VM——主河洪水流速(m/s)；θ——交匯角(°)；γw——清水容重(t/m3)；γm——泥石流容重(t/m3)；β——石流溝與主河順流方向夾角(°)。

表5　4種堵河判別公式計(jì)算分析

計(jì)算結(jié)果表明，天然溝床條件下，P=1%的頻率的泥石流堵河可能性大，而小于100 a的重現(xiàn)期的泥石流堵斷主河的可能性均較小。計(jì)算結(jié)果與哈爾木溝泥石流暴發(fā)歷史基本吻合，哈爾木溝泥石流最近一次完全堵塞主河雜谷腦河為1989年，該次泥石流暴發(fā)頻率超過100年一遇，而此后多次爆發(fā)的泥石流災(zāi)害均未完全堵塞主河，主要表現(xiàn)為堆積區(qū)擠占主河過流斷面，雜谷腦河河床寬度由1989年的15.9 m演變?yōu)?013年的8.9 m。

同時(shí)，對(duì)比分析工程治理前后的泥石流堵塞主河可能性計(jì)算結(jié)果，工程治理后的堵河參數(shù)下降20%～30%，堵河可能性均由堵塞主河下降為堵河可能性較小(張金山公式堵塞度仍然較大)。結(jié)合哈爾木溝泥石流暴發(fā)情況，工程竣工后，共經(jīng)歷6次泥石流災(zāi)害，對(duì)主河影響較小，工程治理效果明顯。

4泥石流防治對(duì)策及工程運(yùn)行情況

4.1　防治工程概況及效果

“5·12”汶川地震后，在相關(guān)主管部門主持下，對(duì)哈爾木溝泥石流進(jìn)行了工程治理，共布設(shè)了四道實(shí)體攔砂壩，350 m長的排導(dǎo)槽。

哈爾木溝泥石流治理工程對(duì)泥石流災(zāi)害的影響主要表現(xiàn)為：攔擋泥沙、調(diào)節(jié)峰值流量、加大溝口輸移能力、調(diào)節(jié)泥石流入?yún)R角度等。工程竣工后的7次泥石流災(zāi)害對(duì)溝口未造成危害，對(duì)雜谷腦河主河影響較小，未造成堵塞，主河淤積高度僅0.15 m。

4.2　防治工程存在問題及對(duì)策

泥石流治理工程竣工后，歷經(jīng)3個(gè)水文年，共7次泥石流災(zāi)害的考驗(yàn)。工程措施目前存在3方面問題。

(1) 上游1#攔砂壩和2#攔砂壩間距過小，2#攔砂壩的回淤高度高于1#攔砂壩溢流口，其攔擋效益全部失效。主要原因?yàn)樵O(shè)計(jì)回淤縱比降比實(shí)際回淤縱比降小。(2) 2#攔砂壩壩肩滲流造成坡體變形。2#攔砂壩右岸為基巖山坡，右岸為松散堆積體。攔砂壩修建運(yùn)行后，庫區(qū)黏性泥石流堆積物滲透性差，將壩體的泄水孔堵塞。泄水孔與溢流口之間蓄滿深2.1 m的靜水，蓄水從左岸坡體內(nèi)產(chǎn)生滲流，造成坡體變形。(3) 排導(dǎo)槽工程沖刷破壞，主要集中在急流槽的中心。為保證對(duì)黏性泥石流的輸移能力，排導(dǎo)槽斷面設(shè)計(jì)為“V”型槽。經(jīng)實(shí)踐證明，排導(dǎo)槽對(duì)黏性泥石流的排導(dǎo)能力滿足設(shè)計(jì)要求，但同時(shí)造成了常年流水及高含沙水流流速過快，沖刷能力超出混凝土的抗磨蝕能力，水流集中地中心線沖刷嚴(yán)重。

基于哈爾木溝的危害特征及泥石流物理特性，可對(duì)哈爾木溝泥石流防治體系進(jìn)行調(diào)峰、防沖刷等優(yōu)化。具體優(yōu)化措施為：① 中游滑坡集中段溝道設(shè)置谷坊群固源，減小泥石流發(fā)生堵潰產(chǎn)生放大效益增大峰值流量；② 溝谷寬緩段增加開放式攔擋工程對(duì)泥石流消能，減小流體動(dòng)能；③ 排導(dǎo)槽優(yōu)化槽底防沖刷設(shè)計(jì)，增加防沖肋檻、換填抗磨能力強(qiáng)的材料等。

5結(jié) 論

(1) 哈爾木溝自1989年進(jìn)入泥石流活躍期，多次暴發(fā)泥石流堵塞主河，主河河床寬度由15.9 m減小為8.9 m，縮減幅度達(dá)44%，多年觀測結(jié)果表明，哈爾木溝輸沙量遠(yuǎn)大于主河雜谷腦河的輸沙能力。

(2) 受“5·12”汶川地震影響，可參與泥石流活動(dòng)的固體物源增加了1.19×106m3，占總物源的56.7%。岸坡失穩(wěn)造成大量土體進(jìn)入溝道，嚴(yán)重堵塞溝道，降低了泥石流啟動(dòng)的臨界條件，并對(duì)泥石流峰值流量的放大效應(yīng)明顯，表現(xiàn)為震后泥石流暴發(fā)頻率和活動(dòng)規(guī)模大大增加。

(3) 計(jì)算分析顯示，哈爾木溝暴發(fā)P=1%以上規(guī)模的泥石流將嚴(yán)重堵塞甚至堵斷主河，P=2%以上規(guī)模的泥石流部分堵塞主河，擠壓主河行洪斷面。對(duì)泥石流進(jìn)行“以排為主，攔擋調(diào)峰”工程治理后，堵河可能性降低20%~30%，治理工程有效減小了堵河風(fēng)險(xiǎn)。

(4) 通過3個(gè)水文年7次泥石流檢驗(yàn)，哈爾木溝泥石流的“以排為主、輔以攔擋工程調(diào)峰”的治理思路可行，工程達(dá)到了預(yù)期治理效果。在泥石流作用下，工程結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了局部損毀的現(xiàn)象，可通過優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)型式、更換建筑材料等方式進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)，可基于現(xiàn)有的治理思路，在工程地質(zhì)條件較好的溝道段增設(shè)調(diào)峰、固坡工程，增大泥石流的安全儲(chǔ)備，以應(yīng)對(duì)日益頻繁的極端天氣。

[參考文獻(xiàn)]

[1]孟國才,王士革,謝洪,等.岷江上游泥石流災(zāi)害特征分析[J].災(zāi)害學(xué),2005,20(3):94-98.

[2]陳曉清,崔鵬,趙萬玉.汶川地震區(qū)泥石流災(zāi)害工程防治時(shí)機(jī)的研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào):工程科學(xué)版,2009,41(3):125-130.

[3]黃海,石勝偉,謝忠勝.雜谷腦河下游坡面泥石流發(fā)育特征及防治對(duì)策[J].水土保持研究,2013,20(6):111-116.

[4]謝洪,韋方強(qiáng),鐘敦倫.哈爾木溝泥石流形成剖析[C]∥第四屆全國泥石流學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集.蘭州:甘肅文化出版社,1994:214-220.

[5]黃海,石勝偉,謝忠勝,等.雜谷腦河流域暴雨型泥石流溝地貌特征分析[J].水土保持通報(bào),2012,32(3):203-207.

[6]崔鵬,莊建琦,陳興長,等.汶川地震區(qū)震后泥石流活動(dòng)特征與防治對(duì)策[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào):工程科學(xué)版,2010,42(5):10-19.

[7]余斌,謝洪,王士革,等.汶川縣泥石流溝在汶川“5·12”地震后的活動(dòng)趨勢[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2012,20(6):68-73.

[8]游勇,柳金峰.汶川8級(jí)地震對(duì)岷江上游泥石流災(zāi)害防治的影響[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào):工程科學(xué)版,2009,41(1):16-22.

[9]馬東濤,石玉成.試論地震在泥石流形成中的作用[J].西北地震學(xué)報(bào),1996,18(4):38-42.

[10]游勇,陳興長,柳金峰.汶川地震后四川安縣甘溝堵潰泥石流及其對(duì)策[J].山地學(xué)報(bào),2011,29(3):320-327.

[11]崔鵬,韋方強(qiáng),謝洪,等.中國西部泥石流及其減災(zāi)對(duì)策[J].第四紀(jì)研究,2003,23(2):142-151.

[12]謝洪,鐘敦倫,矯震,等.2008年汶川地震重災(zāi)區(qū)的泥石流[J].山地學(xué)報(bào),2009,27(4):501-509.

[13]康志成,李綽芬,馬藹乃.中國泥石流研究[M].北京:科學(xué)出版社,2004:32-38.

[14]郭志學(xué),曹叔尤,劉興年,等.泥石流堵江影響因素試驗(yàn)研究[J].水利學(xué)報(bào),2004(11) :39-45.

[15]張金山,沈興菊,謝洪.泥石流堵河影響因素研究：以岷江上游為例[J].災(zāi)害學(xué),2007,22(2):82-86.

[16]錢寧,萬兆惠.泥沙運(yùn)動(dòng)力學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社,1983:189-210.

[17]陳德明,王兆印,何耘.泥石流入?yún)R對(duì)河流影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].泥沙研究,2002,6(3):22-28.

[18]唐川,黃潤秋,黃達(dá),等.金沙江美姑河牛牛壩水電站庫區(qū)泥石流對(duì)工程影響分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2006,14(2):145-151.

[19]崔鵬,何易平,陳杰.泥石流輸沙及其對(duì)山區(qū)河道的影響[J].山地學(xué)報(bào),2006,24(5):539-549.

Characteristics and Countermeasures of River-blocking Debris Flow of Haermu Gully in Wenchuan Area After Earthquake

HUANG Hai1,2， XIE Zhongsheng1,2， SHI Shengwei1,2， SHE Tao1,2

(1.InstituteofExplorationTechnology,CAGS,Chengdu,Sichuan611734,China;

2.TechnicalCenterforGeologicalHazardPreventionandControl,CGS,Chengdu,Sichuan611734,China)

Abstract：[Objective] To provide reference for disaster prevention and control of river-blocking debris flow of Haermu gully in Wenchuan area after earthquake.[Methods] By in-situ investigation, the changes of geological environment was analyzed systematically based on the formation of debris flows after Wenchuan Earthquake. The possible size of the debris flow under different rain frequencies was studied. We used four experience formulae to evaluate the risk of debris flow.[Results] The characteristics of debris flow, confluence condition and hydrologic condition of main river were conducive to debris flow blocking the river. Calculated by the 4 empirical equations, it was indicated that there was risk of river blocking when P=1% and above. After the comprehensive treatment for 7 debris flows within 3 years, significant improvement have been achieved. However, issues such as project layout unreasonable, abutment seepage, overflow port siltation, erosion damage to drainage canal still existed. [Conclusion] To solve those issues, we suggested that more check dams need to be built and drainage canal need to be reinforced in the future.

Keywords:debris flow; blocking river; activity characteristics; countermeasures

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-288X(2015)01-0327-06

中圖分類號(hào)：P642.23

收稿日期：2014-02-26修回日期：2014-03-10

資助項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“西南山區(qū)重大泥石流災(zāi)害調(diào)查與防治”(12120113011000)

第一作者：黃海(1984—),男(漢族),湖南省醴陵市人,碩士，工程師,從事地質(zhì)災(zāi)害成災(zāi)機(jī)理和防治技術(shù)研究。E-mail:hhai84@163.com。