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凉山州宁南县鲁堵沟泥石流灾害成因及防治对策研究

2017-06-15李娟孔焱东

科技创新导报 2017年11期
关键词:防治对策泥石流

李娟++孔焱东

DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.152

摘 要:该文以凉山州宁南县鲁堵沟泥石流为研究对象,分析了鲁堵沟泥石流形成的地形地貌、沟道、物源及水源条件,论述了泥石流基本特征,包括规模、危害程度、冲淤特征及堆积物特征等,并对其发展趋势进行了分析预测,同时提出了相应的防治对策。

关键词:泥石流 鲁堵沟 形成条件 防治对策

中图分类号:P642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)04(b)-0152-02

凉山州是四川省泥石流灾害的重灾区,每年雨季均有不同规模的泥石流发生,严重威胁了当地居民的日常生产及生活。文章以凉山州宁南县鲁堵沟泥石流为研究对象,通过调查泥石流的沟域形态、形成条件、规模、类型、分区、活动规律、动力学特征、破坏力、发展趋势,以及危害程度等,论证对鲁堵沟泥石流进行综合防治的必要性和可行性,同时提出可靠的防治对策,对类似泥石流灾害的防灾减灾具有参考意义。

1 泥石流形成条件分析

1.1 地形地貌及沟道条件

鲁堵沟泥石流位于宁南县跑马乡菲鲁村三、四组境内,属于高中山地貌区,流向为由南向北偏东,沟内季节性流水,主要为大气降水补给。鲁堵沟沟长约4.1 km,汇水面积约6.5 km2,流域形似树叶状,支沟较发育。鲁堵沟中上游比降较大,下游相对较平缓,流域最高海拔约3 490 m,最低海拔为1 785 m,相对高差约1 705 m,主沟沟道平均纵坡比降为417.8‰,沟道中部至上部区段,地形陡峻,跌水陡坎十分发育,沟道两侧部分地段基岩出露。沟谷切割强烈,两侧岸坡地形陡峻,坡度40°~65°,局部区段近乎直立。沟谷呈典型深“V”字型,沟域内不良地质现象主要为崩塌体。威胁对象分布在出口段沟道两侧。

1.2 分区特征

根据鲁堵沟的沟道汇水特征、沟道形态及汇水条件等,将泥石流分为清水区、形成流通区及堆积区3个区。鲁堵沟沟床高程2 615 m以上沟域部分,汇水面积大,两岸岸坡植被繁茂,沟床坡降比降大,沟道内松散物源较少,部分区段基岩出露,沟道主要为清水流出,因此划分为清水区。沟床高程2 615~1 895 m段,沟道两侧植被覆盖率较高,地形较为陡峻,沟道内松散物源较多,沟道平均纵坡比降较大,两侧岸坡第四系堆积层及崩坡积层较厚,为该沟主要物源分布区域。沟道由上至下逐渐变宽,也为泥石流的流通区段,因此将该区段划分为形成流通区;沟床高程1 985 m至下部沟口处,沟道内堆积的松散物质多,两侧岸坡由陡变缓,坡脚处以居民耕地为主,两侧岸坡第四系覆盖层较厚,部分崩塌堆积体,沟道平均纵坡比降逐渐变缓,为泥石流的堆积区。出口段与主河依补沟相连,调查期间出口段泥石流堆积物较少,大部分堆积在堆积区沟道内。

1.3 固体物源条件

沟域内大量的松散固体物质是泥石流形成的重要条件之一。根据调查,鲁堵沟沟域内存在大量松散固体物源,可归纳为崩滑堆积物源、沟道堆积物源及坡面侵蚀物源3类。其中沟道堆积物源及崩滑堆积物源为泥石流发生的主要物源,分布长度大,堆积厚度大,以揭底冲刷的方式参与泥石流活动;沟域内大部分区域植被覆盖率较高,坡面侵蚀物源主要分布在坡体下部临近沟道区域,以坡表溜滑及坡脚冲刷的方式参与泥石流活动。此外,沟域内存在大量的崩塌堆积体及岸坡滑塌体,厚度大,分布广,对沟道产生了较大的挤压,崩滑堆积体以被表层冲刷+底部切脚的方式参与泥石流活动。据调查统计,鲁堵沟沟域内发育崩滑堆积物源总量约为12万m3,动储量约3万m3;沟道堆积物源总量约为15万m3,动储量约4万m3;坡面侵蚀物源总量约为117万m3,动储量约为8万m3;合计物源总量约为144万m3,动储量约15万m3。

1.4 水源条件

鲁堵沟泥石流的水源主要来源于大气降水。该沟域内没有水库、湖泊等集中的地表水体,暴雨形成的地表径流是引发泥石流的主要因素。尤其是集中强降雨,短时间即可引发大规模泥石流。鲁堵沟属于暴雨型泥石流沟,流域处于宁南县北部,多年平均降雨量为1 024.2 mm,最大年降雨量为1 302.1 mm,最大日降雨量106.4 mm,最大時降雨量59.0 mm。降雨主要集中在5~10月份,占全年降雨量的91%。加之较陡的坡降,具备引发泥石流的降雨及水动力条件。

此次鲁堵沟暴发泥石流,则是由于2015年“7.15”暴雨引发,当日降雨量达71.5 mm。据谭万沛等对四川泥石流发生的临界雨量进行的研究表明,凉山州地区泥石流发生的临界雨量为50~80 mm[2]。可见“7.15”降雨量足以引发鲁堵沟泥石流的形成。且此类短时强降雨在地表无法形成渗流,而是迅速形成地表径流,汇集至沟道,冲刷沟道及两侧坡脚的松散固体物质,形成泥石流灾害。

2 泥石流基本特征

2.1 泥石流规模及危害程度

(1)鲁堵沟泥石流综合类型为暴雨激发、沟谷泥石型、规模为中型、中-高频、形成发展期、稀性泥石流。

(2)危害程度:据访问鲁堵沟早在50年前发生过较大规模泥石流活动,损毁了居民房屋及大量耕地。此后,随着沟道内堆积的松散物质逐渐增多,每年雨季均有不同程度的泥石流或者水石流发生。其中“7.15”泥石流为规模最大的一次,暴发强度相当于50年一遇。冲毁居民房屋2户7间,临沟测居民房屋进水,大量的泥石流冲出物堆积在沟道出口处,阻断公路通行,损毁了两侧居民耕地20余亩。此次泥石流冲出物主要沿着沟道逐渐堆积,堆积长度约275 m,平均厚度约1.5 m,堆积方量约5 000 m3。堆积物为含块石碎石土,块石含量少,最大粒径约1.5 m。启动物源主要为出山口上部区段及出山口下部约100 m区段沟道物源,以揭底冲刷的方式参与泥石流活动,危害的方式为临沟测冲刷坡脚以及坡体上部漫流冲入居民房屋。该沟直接威胁菲鲁村三组、四组32户130人、居民耕地180亩及通乡公路等,经济损失约1 200万元,危险性大,危害程度大。

2.2 泥石流冲淤特征

根据前述泥石流分区,清水区沟道平均纵坡比降约640‰,沟道坡度陡峻,呈深“V”字型谷,汇流面积大,陡峻的地形有利于大气降水和地表水的汇流,同时提供较大的水动力条件。冲淤特征表现为以冲为主。

形成流通区沟道平均纵坡比降约379‰,沟床宽度逐渐增大,沟道坡度约为15°~21°。两岸地形陡峻,沟道切割较深,两侧岸坡冲刷明显,由此判定,该区域沟道冲淤特征为以冲为主。

堆积区沟道平均纵坡比降约133‰,沟床宽度8.0~15 m,沟道坡度约为8°~10°。由于主河雨季水流量较大,以往泥石流冲出物绝大部分被带走,出口处无明显堆积痕迹。历史泥石流冲出物主要堆积在该区段,可见该区段大部分时期以淤为主,存在冲淤平衡的情形。

2.3 泥石流堆积物特征

鲁堵沟泥石流堆积物主要沿着沟道堆积,呈长条状分布。出山口以上区段,沟道跌水陡坎发育,堆积物主要以块石土为主,块石粒径大于1.0 m的含量约占10%,块径20~1.0 m区段比例较大,约占35%,粒径20~6 cm区段,约占35%,粒径小于6 cm含量约占20%;出山口下部区段,物质组成为块碎石土,块石巨大粒径块石含量较小,粒径大于20 cm块石含量较上部明显变少,约占25%,粒径10~20 cm区段所占比例较多,约占35%,6~10 cm区段粒径含量约约占25%,粒径小于6 cm含量约占15%;越往下部区段,粒径小的含量所在比例逐渐增加。这也与泥石流现场颗粒级配试验结果相吻合,总体上土石比较小,且从上游至沟口段呈逐渐增大趋势。可见鲁堵沟沟域水动力条件较大,细小颗粒大部分被洪水带走,而将粗颗粒物质留于沟道内。

3 鲁堵沟泥石流发展趋势预测

根据前述鲁堵沟泥石流形成条件分析,该沟目前正处于发展期,易发程度属于易发。发生水石流或泥石流的频率较高,每年均有一定规模的泥石流活动发生,属于高-中频泥石流。现状沟域内仍有大量的松散物源,当降雨强度满足泥石流暴发的临界条件时,再次生较大规模泥石流活动的可能性大。因此,对鲁堵沟泥石流进行治理是十分必要的。

4 泥石流防治对策研究

鲁堵沟泥石流的治理须坚持“预防为主、骨干工程控制”的原则,结合泥石流灾害的发育状况、物源分布及特征、威胁对象分布位置等,建议采取“以防为主、拦防结合”的治理思路,布设如下治理方案:缝隙坝2~3座+下游双边防护堤+局部区段沟道清淤。

(1)在鲁堵沟中上部区段根据地形及库容条件修建2~3座缝隙坝,目的为拦粗排细,将大颗粒物质拦固在沟道内,细粒物质排出,减缓下部防护工程的压力。下部区段针对威胁对象分布设置双边防护堤,同时进行局部区段沟道清淤,确保泥石流顺利排出,从而达到治理目的。

(2)工程防治的同时应嚴格控制沟域开垦及树木砍伐,防止水土流失,适当区域可采取造林种草等生物措施,加强山体土壤的抗侵蚀能力,保护沟域生态环境。

(3)可结合水利部门建立雨量监测点(站)等,对上游降雨量进行监测预警,及时观测分析降雨情况,当降雨量达到一定程度可引发泥石流灾害时,发出警报,让危险区内居民做好防灾准备。

参考文献

[1] 卢铖昀,王士革,汪阳春,等.四川省宁南县石洛沟泥石流灾害及防治对策[J].水土保持研究,2008,15(3):239-241.

[2] 谭万沛,韩庆玉.四川省泥石流预报的区域临界雨量指标研究[J].灾害学,1992,7(2):37-42.

[3] 铁永波,唐川,苏小琴.四川省九龙县石头沟泥石流动力学特征及其危险性评价研究[J].水土保持研究,2008(5):168-

170.

[4] 高波,任光明,王军,等.四川汶川高家沟泥石流形成条件与启动机理研究[J].中国地质灾害与防治学报,2014(4):1-5.

[5] 李娟,孔焱东.凉山州宁南县跑马乡鲁堵沟泥石流治理工程勘查报告[R].2016.

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