昭西高速东河泥石流发展趋势分析与危险性评价

昭西高速东河泥石流发展趋势分析与危险性评价

马文涛

(四川省公路规划勘察设计院研究院有限公司，四川 成都 610041)

摘要：昭西高速公路沿线地质灾害发育，对公路规划设计、建设及后期运营影响较大，通过对东河泥石流外业调查及内业资料整理分析，掌握了东河泥石流发育特征、发展趋势与危险性。结果表明：东河泥石流未来存在再次爆发的可能性；东河泥石流危险度，为中等危险度；建议公路工程针对泥石流爆发进行相应的设防。

关键词：昭西高速；泥石流；发展趋势；危险性分析

中图分类号：P642.22文献标识码：B

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东河为典型的泥石流沟，历史上曾多次爆发泥石流，泥石流冲毁农田、道路及民房，造成大量人员伤亡；拟建昭西高速公路沿东河两岸展布，分析评价该泥石流沟对拟建昭西高速公路的影响，对确保昭西高速建设施工及运行期间安全具有重要意义。同时本文在分析研究区泥石流形成条件及特征认识基础上，开展东河泥石流的危险性评价，可以为公路规划设计及减灾防灾提供地质依据，具有很好的理论和实际意义。

1研究区地质背景

研究区地处四川盆地和云南省中部高原之间，地势总体上西北高、东南低，为典型的构造侵蚀剥蚀中山峡谷地貌。东河流域主要位于西昌市东部，为安宁河左岸二级支流，流域内东北部高、西南部低，地势从东北向西南倾斜，整体流域形态为扇形，流域面积约216km2，主沟长约39.51km，流域内最高海拔3266m，最低海拔约1700m，高差约1566m，相应纵坡降为31.45‰。；流域内支沟众多，总体上为深切割“V”型谷，岸坡陡峻，切割深度较大，平均坡度多大于35°，沟域内主要支沟在空间上呈“树丫”状结构分布，包括一级支沟2条，2级支沟6条（见图1）。

研究区受康滇地轴控制，构造形迹以NNW—SN向线性展布为特征，印支以来的历次地质事件是造就测区现今构造格局的重要因素。测区的构造主要由小江深断裂（F1）、黑水河大断裂（F2）与则木河大断裂（F3）3条深（大）断裂带及其所围断块组成，各断块内均不同程度发育以南北向为主，北西、北东向次之的各类断层及褶皱。研究区内出露地层，主要有二叠系中统阳新组巨厚灰岩到晚期的峨眉山玄武岩及宣威组的火山碎屑岩；三叠系则由早期的砂泥岩到中期的砂泥岩夹灰岩至晚期的含煤砂泥岩，侏罗系及白垩系则主要为砂泥岩沉积；新近系主要为半成岩的砂泥岩夹煤，第四系为松散碎块石、砂砾、粘土等沉积。

研究区地下水类型主要有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水二类。松散岩类孔隙水含水岩组主要是第四系各种堆积物组成，主要赋存于崩坡积、冲洪积及泥石流堆积层块碎石或漂卵石层中，透水性较好，沟谷地段富水性较强，斜坡地段富水较弱。基岩裂隙水水量一般较差，多在沟岸坡脚以下降泉或渗水状形式补给溪沟。

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图1 拟建线路与泥石流沟关系图

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2东河泥石流沟发育特征

东河泥石流沟属溯源式沟谷，河流两岸基岩裸露，谷底赋存较为丰富的早期和现代泥石流堆积及坡洪、冲洪堆积物，以及位于斜坡崩坡、滑坡及残坡堆积物，可划分为斜坡崩滑类物源和沟床揭底冲刷物源。通过现场调查并结合无人机遥感影像解译结果，估算东河流域物源总量约1817.2万方，其中能直接参与泥石流活动的动储量为425.5万方，占物源总量的23.4%（见表1）。

根据主要物源集中分布与沟床冲蚀揭底程度、新泥石流形成过程，从现场调查及地形地貌入手，可将东河沟域划分为四个区：泥石流堆积区、流通区、物源区和清水区。其中泥石流堆积区为谷底海拔1700m以下流域，约占总流域面积的2.5%；流通区为谷底海拔1700～1900m流域，约占总流域面积的6.8%，物源区为谷底海拔1900m～2200m的流域，占总流域面积的40.6%，清水区为谷底海拔大于2200m的流域，占总流域面积的50.1%。

表1  东河泥石流物源统计表

东河泥石流的水源主要来源于大气降水，暴雨形成的地表径流是引发泥石流的主要水源，根据调查东河流域年降雨量和暴雨在四川境内属偏少地区，雨量虽少但降雨集中，常出现局地性暴雨和冰雹，降雨集中在5～9月，约占全年降雨量的75%，每年6月进入雨季，降水骤增月平均200～250mm，多暴雨，据统计历史日最大降雨量可达125.5mm，日降雨大于25mm的天数平均每年8.9日，大于50mm的天数1.6天，历年7月平均降雨量215.5mm，由此可知东河流域具备引发泥石流灾害的降雨条件。

3泥石流发展趋势分析

泥石流的发展趋势是多个因素综合影响的结果，主要包括地形地貌、土源（含地质条件）、水源、地震及干旱气候等，它可以通过各因数的综合分析和历史的调查访问而获得。

3.1从地形地貌分析泥石流的发展趋势

泥石流的发生和发展的能量汇集过程受地形地貌的影响较大。东河流域总体地势较为险峻，流域的最大高差达1566m，主沟及一级支沟沟道平均坡降31.45～58.00‰，二级支沟平均坡降70～212‰，东河流域山体坡度为25°~50°占总流域面积的58%、50～70°占流域面积的16%，＞70°占流域面积的8%，由此可见东河流域的产流、汇流条件较好，从地形坡降因素看，依然满足泥石流的发生条件。

图3  坡度统计表

3.2从物源条件分析泥石流的发展趋势

经统计，东河流域物源主要分为斜坡崩滑类物源及沟床揭底类物源，东河主沟及各支沟物源整体分布范围相对广泛、数量较大，主沟及各支沟再次发生泥石流的物源条件依然满足，但其中动储量占总储量比例较小，约23%，爆发泥石流规模有限。 

3.3从水源条件分析泥石流的发展趋势

据统计四川地区泥石流暴发临界雨强的统计结果表明，泥石流暴发的10分钟临界雨量为4mm，1小时临界雨量为10mm，24小时的临界雨量为25mm，东河流域10分钟最大雨量为10mm，1小时最大雨量28mm，24小时最大雨量可达125.5mm以上（见图），远大于该临界值，所以降雨来看，满足泥石流暴发的临界降雨量出现频率较高。

图4  日最大降雨量统计表

3.4从人类活动分析泥石流的发展趋势

整个东河流域内人类活动比较频繁，主要为斜坡开荒造地和修筑山区简易公路。流域内居民以彝族为主，在部分缓坡地段开荒造地导致的水土流失严重，沟域内较为普遍，这也是近几十年来东河泥石流及山洪频发的一个重要原因。由于上游彝族农牧生产方式落后，限于生存需要，毁林开荒，致使地质环境逐渐恶劣，松散土层较厚的地方大量被垦伐，且两岸斜坡坡度较大，一般大于25°，由于植被破坏造成了一定程度的水土流失，易于泥石流的形成。喜德县东河乡为了修筑通村公路，2007年起从东河乡场镇沿东河河谷左岸修建了长约20km的乡村简易土路，其路堑边坡开挖，其产生的弃渣直接进入沟道，且未对路堑边坡做任何防护措施，局部边坡高差达15m以上，因此沟岸上简易公路的修建开挖，是该泥石流重新活跃发育的又一触发因素。

3.5从地震分析泥石流的发展趋势

场区属地震基本烈度为Ⅷ～Ⅸ度的强震区，工程区及其外围由仪器测定和资料记载的自1917年以来的70年中，共发生过破坏性地震20余次，其中8度以上6次，在强震及暴雨叠加的不利条件下，泥石流的爆发规模可能呈数倍增加。同时未来如暴发破坏性强震，使得沟谷内崩塌、滑坡现象普遍发生，物源量大大增加，植被受到明显破坏，由于沟内发生泥石流的环境条件发生了重大改变，泥石流爆发的频度将加大，规模在同等暴雨下亦将加大。

表2  东河泥石流物源统计表

综上所述，东河流域未来均存在爆发泥石流可能性，爆发泥石流概率相对较高。

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4泥石流危险性评价

采用刘希林等提出的单沟泥石流评价模型对东河泥石流进行评价。单沟泥石流危险度评价方法共采用七个评价因子：泥石流规模m，发生频率f，流域面积s1，主沟长度s2，流域相对高差s3，流域切割密度s6，不稳定沟床比例s9，具体公式为：

H单= 0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9            （7.2-1）

式中M, F, S1, S2, S3, S6, S9分别为m, s1, s2, s3, s6, s9的转换值。

各参数的转换值按刘希林转换函数确定，其转化值见下表。

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表3  单沟泥石流危险度评价因子实际值及其转换值

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刘希林评价模型将单沟泥石流危险度分级为五级：0.0＜H单＜0.2为极低危险，0.2≤ H单＜0.4为低度危险，0.4≤ H单＜0.6为中度危险，0.6≤ H单＜0.8为高度危险，0.8≤ H单＜1为极高危险。

根据刘希林评价模型计算得出东河泥石流单沟危险度为0.53，按照危险度分级标准为中度危险，与现场实际调查结果相符，表明评价方法的合理性。

拟建高速公路主线K136+000～K156+000段多次跨越主沟及支沟，主要以桥梁形式通过，据调查桥梁标高均大于泥痕高度，桥下净空大于泥石流排泄断面面积，桥梁净高及净空有一定的安全储备，但泥石流爆发时携带众多块石，冲击力较大，设计时应考虑对墩柱设置防撞设施。

5结论

（1）东河流域物源总量约1817.2万方，其中能直接参与泥石流活动的动储量为425.5万方，占物源总量的23.4%，具有爆发泥石流的物源条件；东河泥石流的水源主要来源于大气降水，流域内降雨量丰沛，具有爆发泥石流的水源条件。

（2）东河泥石流未来发生发展受地形地貌、物源条件、水源条件、人类活动及地震的综合影响，未来存在再次爆发泥石流的可能。

（3）通过对泥石流危险性进行评价，泥石流单沟危险度为0.53，为中度危险。

（4）建议拟建公路桥梁工程，在桥梁跨越沟谷上游适当位置设置拦挡坝，并对桥梁墩柱设置防撞措施，减少泥石流对桥梁墩柱的冲击。

参考文献

［1］ 王川.美姑河柳洪沟泥石流物源稳定分析及危险度评价[J］．科学技术创新，2019:111-112．

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作者简介：马文涛（1987.01），男，河南开封人，工程师，研究生学历，主要从事岩土工程勘察设计。E-mail：574854524@qq.com