王宝亮，陈洪凯，李辉良，韦 玮

（1.核工业西南勘察设计研究院有限公司 四川 成都 610061；2.西藏东南建设有限责任公司,西藏 林芝860100；3.枣庄学院城市与建筑工程学院,山东 枣庄 277160）

0 引 言

泥石流是产生在沟谷中或坡地上的一种饱含大量泥沙石块和巨砾的固液两相流体，它介于块体运动与水力运动之间，呈稀性紊流、粘性层流或塑性蠕流等状态运动，是各种自然因素和人类活动综合作用的产物[1]。刘希林对国外泥石流机理模型进行了梳理，为泥石流治理工程提供了设计依据[2]。陈洪凯等针对公路泥石流从形成环境、物源分析、泥石流动力学、防治技术等方面开展了系统性的研究和理论体系的建立[3-5]。作者曾采用地质调绘和理论计算的方法，对震后坍塌引发型坡面泥石流形成演化机制进行分析，提出截排水和植被防护治理措施[6]。

磨子沟位于泸定县泸桥镇，大渡河右岸，距大渡河约0.2 km，距泸定县城约6.5 km，沟口为咱里村1组，沟口地理坐标为102°12′29.53″E，29°57′25.39″N，行政区划上属甘孜州泸定县泸桥镇咱里村。沟口与大渡河之间有G318国道通过，通村公路（宽约3.0 m）通往咱里村1组，交通较方便。磨子沟为老泥石流沟，建国后曾分别于1958年、1980年、2001年、2008年、2013年暴雨时暴发过5次泥石流灾害，磨子沟泥石流威胁下游咱里村1组55户约640人及咱里村小学师生生命财产安全，可能造成G318国道淤埋断线。一旦该沟暴发泥石流，其直接经济损失将大于1 000万，灾害危害性等级为特大型（图1～2）。

图1 磨子沟泥石流平面图

图2 磨子沟泥石流特征图

1 地震破坏作用

地震破坏表现为与地震同步出现的同震破坏，震后因地质环境改变而导致的间接破坏。对于泥石流，主要表现为间接破坏的激活、加剧和新生。震后泥石流在启动模式程度、物源量统计方法、动储量实际参与泥石流活动等都与现行泥石流治理规范有较大偏差，表现为泥石流更加易发、泥石流所需雨量更小、参与泥石流活动的物质更多、运动危害更大、治理难度增加等。崔鹏等认为震后泥石流的容重约提高10%～30%，流量可增加约50%～100%[7-8]。唐川等认为震后区域泥石流启动雨量降低了14.8%～22.1%，小时雨强降低25.4%～31.6%[9]。

泸定县地处青藏高原地震区的鲜水河地震带、安宁河地震带及龙门山地震带交汇部位，鲜水河地震带地震活动性最强烈，对本区起主控作用（图3）。2008年“5·12”汶川地震和2013年“4·20”芦山地震引发了震区及周边地区大量的次生地质灾害[10-12]，使震区泥石流进入活跃期，在后期降雨作用下形成严重的泥石流灾害。

图3 反应谱特征周期区划图

2 泥石流形成条件分析

2.1 地质条件

磨子沟沟域地形总体上属深切割构造侵蚀中山地形，沟域内地形陡峻，地形临空条件发育，为崩滑、坡面侵蚀等不良地质现象的发育，以及泥石流松散固体物源的汇集提供了有利条件。沟域岸坡以陡坡地貌为主，一般坡度35°～45°，岸坡植被发育，乔、灌、草均有生长，生态环境较好。但由于斜坡较陡，地形临空条件发育，客观上具备不良地质现象发育的地形条件，沟域内出现的大量崩滑、坡面侵蚀等，为泥石流的发育提供了大量松散固体物源。

磨子沟总体上为V型谷地貌，上游各支沟沟谷较为狭窄，纵坡较陡，水流湍急，动态变化较大，具有陡涨陡落的山溪沟谷特征。下游段宽度略大，一般约20～30 m，但局部段沟谷较为狭窄，宽度仅10 m左右。沟口发育第四系宽缓堆积阶地，为咱里村1组，这些宽缓阶地成为人们相对集中的居住和耕作生产区。磨子沟泥石流没有典型的形成区，沟域主要由清水区、形成流通区和堆积区组成，堆积区主要分布于沟口场镇扇形地区。

2.2 物源条件

磨子沟泥石流松散固体物源较丰富，且物源分布较为集中，主要分布于磨子沟各支沟中上游-中下游段。作者共调查物源点12个，物源类型主要包括崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源3类。

据统计计算的结果，沟域内崩滑堆积固体物源总量为16.42×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为 5.48×104m3；沟道堆积固体物源总量为 57.0×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为13.4×104m3；坡面侵蚀固体物源总量为8.6×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为3.0×104m3。松散固体物源量共计82.02×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为21.88×104m3。动储量是根据沟道侵蚀深度、两侧边坡物质组成结构及边坡坡度等综合确定的（表1）。

表1 磨子沟物源特征统计表

2.3 水源条件

磨子沟所在泸定县5—10月受西南季风气流控制，空气暖湿，雨量逐渐增多，降雨量占全年总降雨量的90%以上，多年平均降雨量为600～700 mm（图4）。搜集到泸定县2013年的日降雨量资料，其中8月24—29日有一次较大的降雨过程，日降雨量达15.5 mm，降雨过程雨量达37.3 mm；8月31日—9月6日泸定县经历了本年度最大的一次降雨过程，日降雨量达35.6 mm，降雨过程雨量达90.5 mm。根据降雨资料计算，20年一遇（P=5%），R=7.9，泥石流发生机率为0.2～0.8。磨子沟流域降雨满足泥石流形成的临界降雨强度，并且超出区域的临界降雨值。

图4 月降雨量统计图

3 泥石流灾害史和危害性

据调访村民尤其是老人，查阅村志等材料（图5，表2），该沟于1958年、1980年、2008年分别发生过大小不一的泥石流灾害，“4·20”地震后流域内物源增加，并于2013年8月底暴雨时暴发泥石流灾害，此次泥石流冲毁沟道下游村民自发修建的公路，冲毁房屋3处，田地约5亩，幸未造成人员伤亡，但是泥石流灾害造成的直接损失惨重，这次泥石流为特大暴雨（据泸定县2013年的日降雨量资料），呈稠粥状，冲出固体物质约2.5×104m3，泥石流持续时间约1 h。

图5 泥石流灾害调查

表2 泥石流灾害发生历史调查

根据磨子沟泥石流的灾害史，该泥石流为低频泥石流，但随着沟域内物源量的增多，引发泥石流的激发雨量可能减小，发生频率可能加密，泥石流的发展阶段为发展期（壮年期），2008年泥石流频率为50年一遇，规模等级为中型。2013年8月底泥石流规模为中型，根据雨洪法和气象资料，判定泥石流频率为20年一遇。

“5·12”、“4·20”地震后沟域物源量增加，沟内崩滑等不良地质现象和泥石流松散固体物质较多，泥石流暴发的危险性增大，一旦遇到暴雨等不利情况，其发生较大规模泥石流的可能性较大，只要雨量足够，再次暴发泥石流的规模可能达到甚至超过2013年泥石流的规模，如不及时治理，可能会对沟口1组聚居区及G318国道形成严重威胁。

4 运动特征计算

由于磨子沟前期未监测，泥石流基本特征值的计算主要参照和利用野外调查和访问获取的泥位、沟道断面特征等进行，计算指标的确定主要根据拟设泥石流治理工程的需要，除对泥石流流体重度、流速、流量、一次冲出量、一次固体冲出物质总量等常规指标计算外，还结合拟建工程部位特点，对拟设拦挡工程部位泥石流整体冲压力、爬高和最大冲起高度，拟设排导槽弯曲段的弯道超高等进行计算和校核。

泥石流重度通过配方法和查表法来确定，为1.70 t/m3。采用雨洪法P=5%与2013年8月底泥石流相匹配，按20年一遇暴雨强度的设计标准，泥石流主要运动特征参数统计如表3。

5 治理措施

5.1 既有防治工程评述

针对磨子沟流域，交通部门修建国道G318时在沟口扇形区域修建有一座钢筋混凝土简支箱梁桥跨越泥石流，板桥桥下净宽27.0 m，高度10.0 m，断面约270.0 m2，根据20年一遇综合确定泥石流峰值流量为139.91 m3/s，能够满足20年一遇泥石流过流要求；板桥至大渡河针对保护对象修建有不连续的浆砌块石单边防护堤，高度2.0 m，槽顶宽0.5 m，长度约0.1 km，沟道宽度约20 m，单边防护堤排导能力有限，2013年发生泥石流停滞在沟道内，最远到达大渡河岸边，并未排入大渡河内，因此修建排导能力较大排导槽是必要的（图6）。

图6 既有防治工程

5.2 治理措施建议

根据磨子沟泥石流的特点，结合已经治理工程资料，在深入分析该泥石流沟的沟谷特征、活动特性、危险性、发展趋势、影响因素、危害特征以及大渡河输砂量等的基础上，建议采用以拦挡固源为主的措施，在中游至中下游段修建3座拦砂坝，起到稳拦物源和削峰减流的作用，减少到达磨子沟下游的固体物质量，降低泥石流容重，并调节下游泥石流洪峰流量，减轻下游排导槽的压力；针对保护对象设置单边或双边防护堤，规整沟槽断面，减小弯道曲率，将拦挡坝下游的泥石流物质顺畅地导入大渡河，保护下游村民及国道的安全。

6 结论

1）“5·12”、“4·20”震后破坏作用严重，泥石流地质地貌条件发生变化，磨子沟泥石流发生所需临界降雨强度值降低，参与泥石流活动的物源量增多，为21.88×104m3，泥石流容重升高，表现为较现行规范计算更大的破坏力，最大计算断面泥石流冲击力达123.9 kPa，所以对于磨子沟应采用适用于震后超常规的防治措施。

2）根据磨子沟泥石流灾害特征研究和运动特征计算结果，中下游采用拦砂坝拦挡固源，保护对象采用设置防护堤的综合治理方法。磨子沟为老泥石流沟，交通部门采取过一定措施，所以同时开展震后既有泥石流治理工程的分析和评价，对治理结构防治效益进行系统的科学评价和总结，提出保养、加固、修复的治理措施，对指导下一步震后泥石流的防治工作意义重大。

3）磨子沟泥石流采用震后治理措施，取得了良好的效果，对保护人民生命财产安全和G318的安全通畅，提供了重要保障。服务国家战略围绕川藏线雅安至林芝段进行泥石流治理研究是下一步工作的重点。