—以元江县南溪河地质灾害调查为例

（昆明市水利水电勘测设计研究院，昆明  650231）

  摘要：本文从泥石流的形成条件入手，对形成泥石流的物质来源进行分析，以元江南溪河地质灾害调查为例，分析泥石流物质来源的形成机理、分布情况、形态特征等，从而提出对泥石流的有效预防措施，从源头上预防泥石流的发生，减少泥石流灾害对人民群众生命财产的损害。

关键词：泥石流  固体来源物 形成机理  治理建议

1 概述

泥石流，是山区特有的一种自然地质现象。它是由于降水（暴雨、融雪、冰川）而形成的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。它具有爆发突然、历时短暂、来势凶猛、具有强大破坏力的特点。

泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动。泥石流由于其高速前进，携带巨大的石块，具有强大的能量，因而破坏性极大。而泥石流流动的全过程一般只有几个小时，短的只有几分钟。它与一般洪水的区别是洪流中含有足够数量的泥沙石等固体碎屑物，其体积含量最少为15%，最高可达80%左右，因此比洪水更具有破坏力。

我国山区面积较大，泥石流灾害频生，对人民生命财产造成重大损失，因此，对泥石流的有正确的认识及积极的预防，能有效保护人民群众的生命财产安全。

典型的泥石流流域，从上游到下游一般可分为三个区：即泥石流的形成区、流通区和堆积区。对泥石流的预防，就要对泥石流的分区有正确的认识，并针对各区进行相应的措施处理。而要对泥石流从根本上进行预防，则要从泥石流的形成区入手。从源头制止泥石流的发生。

根据泥石流的机理分析，泥石流形成的条件有：

1. 有陡峭便于集水、集物的地形；

2. 有丰富的松散物质；

3. 短时间内有大量水的来源；

以上三者缺一便不能形成泥石流。

因此，针对泥石流的源头防止，则应针对泥石流频发地区的地形、地貌及水文条件进行分析。

本次泥石流源头预防分析以元江县南溪河发生的泥石流为例，从泥石流的固体碎屑物来源，即条件（2）进行分析。

1.1  工程概况

元江县南溪河位于云南省玉溪市元江县曼来镇，我院对该条河道进行河道堤防整治勘察设计，该工程于2013年10月开工对河道进行堤防整治施工。工期尚未结束，于2014年6月6晚日至7月6日及7月20号晚至21号晚，遭受两次单点暴雨，暴雨引发南溪河泥石流型洪灾事故。特别是7月20号晚至21号晚，暴雨受“威马逊”台风影响，所引发的泥石流规模较第一次大。这两次的洪灾事故受灾范围广，冲击性强，给南溪河防洪治理工程建设区域造成了极为严重的后果。事故发生后，经实地勘察，工程发生水毁严重，治理防洪堤防冲毁倒塌1348.69m，防洪堤掉脚1165.26m，河道填埋1774m，其余挡墙虽未发生倒塌和堤脚破坏，但迎水面受泥石流强烈冲击，已变得凹凸不平，墙面受损严重。所有已施工完的河堤均受到不同程度的破坏。因此，需对受破坏的河堤进行修复，同时查明泥石流产生的原因。从根本上预防泥石流。

图1   堤防被冲毁

图2    堤防被冲毁

图3   河道内淤积严重

1.2  区域工程地质概况

根据区域地质测绘，工程区处于哀牢山地区，山高谷深，水系发育，山势险峻，地形复杂。南溪河源头分水岭高程约为2205.0m，汇入元江河口高程约375.0m，相对高差为1830m。区内主要分布构造侵蚀地貌，山体地表冲沟发育。

区内地层主要分布下元古界、中生界和新生界地层，岩性变质石英砂岩、黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、角闪斜长变粒岩、大理岩及少量斜长角闪岩、斜长方柱透辉岩、砂岩、粉砂岩、泥岩、石英砂岩等。河谷内堆积第四系全新统冲洪积粉细砂、砂卵砾石层、块石、漂石等。

南溪河流域处于区域性大断裂红河断裂和哀牢山断裂所挟持地块上，属变质岩分布区，岩体破碎，岩浆活动强烈。测区根据1：400万《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001），工程区地震动峰值加速度为0.15g，动反应谱特征周期为0.45s，对应地震基本烈度为Ⅶ度，区域构造稳定性较差。

1.3  工程地质概况

河道治理段为南溪河曼莱镇至元江县城段，河流由北西流向南东，治理段相对高差为328.0m。该段河谷属红河大断裂形成的断裂河谷，河谷两岸山坡冲沟发育。区内地势北西高南东低，河道蜿蜒曲折，呈“S”型展布，并于河湾地带形成一级阶地。河道治理分为上、下两段，上段和下段均处于狭窄河谷出口段，地形相对开阔，河床两岸普遍发育一级堆积阶地，河床上多分布河漫滩和心滩。

根据现场踏勘，河道两岸多为冲洪积堆积区，松散堆积层较厚，岩性主要为砂卵砾石、块石、漂石构成的土质岸坡，抗冲刷能力差，局部岸坡已产生失稳。

1.3.1  泥石流固体碎屑物分布

本次工作对南溪河上游及源头进行工地地质测绘，对河道上游发育的22条规模较大的冲沟进行进行了现场踏勘。通过对各冲沟口堆积物分布特征、沿河两岸冲刷、堆积特征进行实地调查。

通过对南溪河两岸22条冲沟调查，仅少数冲沟口可见泥砂、块石等堆积，大部沟口均不存在堆积物。见下表1。

表1  南溪河两岸主要冲沟口堆积物特征统计表

从调查结果分析，南溪河泥石流固体碎屑物分布具如下特征：

南溪河上段河道舒缓弯曲，河谷狭窄，河床比降较陡。河水冲刷两岸山脚，形成少量漂石、块石及卵砾石并冲向下游。两岸冲沟口仅有少量砂卵砾石及块石堆积。主河床上始出现少量漂石，主要为卵砾石、块石。主河床堆积量很少。

中段河道呈“S”型弯曲，河谷渐渐变宽狭窄，河床比降逐渐变缓。河床凹岸侧蚀作用强烈，形成少量漂石、块石及卵砾石，凸岸堆积成河湾地带，形成不连续的1级阶地。两岸冲沟口仅有少量砂卵砾石及少量块石堆积。主河床上始出现大量漂石及卵砾石、块石及卵砾石，堆积量逐渐增加。河湾区的1级阶地为堆积阶地，可见大量漂石、块石及卵砾石堆积，厚度1.0～3.0m。

下段河流逐渐流出相对狭窄山谷地带，进入开阔地带，至高寨桥一带山谷变窄，河谷形成“锁口”地形。该段河谷宽阔，河床比降较缓，水流减慢，导至大量固体碎屑物堆积下来，两岸形成连续分布的1级堆积阶地；两岸冲沟沟口形成巨大洪积扇（如7#、8#、9#、10#沟）。洪积扇与1级阶地相连，形成大量漂石、块石及卵砾石堆积。曼章那村桥～元江段，河流逐渐流出相对狭窄山谷地带，进入开阔地带。南溪河大桥至元江交汇口河段与元江河谷连成一片。两岸冲沟口仅有少量砂卵砾石及块石堆积。该段河谷宽阔，河床比降较缓，水流减慢，导至大量固体碎屑物堆积下来，两岸形成连续分布的1级堆积阶地，形成大量漂石、块石及卵砾石堆积，厚度1.0～6.0m。

1.4  泥石流固体碎屑物来源分析

南溪河流域呈狭长形，形成区不明显，松散物质主要来自于中游地段，泥石流沿沟谷有堆积也有冲刷搬运，形成逐次搬运的“再生式泥石流”，属于河谷型泥石流。

经调查，南溪河两岸及两岸分布的冲沟内近期未发现规模较大滑坡、山体坍塌等地质灾害，故不存在突发性的泥石流固体碎屑物发源区。

泥石流固体碎屑物主要来源于为河床两岸常期形成的松散堆积体，即河床两岸和河湾地带分布的1级阶地、两岸冲沟口洪积扇的堆积物。南溪河大曼旧桥以上河段两岸山体常年受河水冲刷侵蚀，不断产生砂卵砾石、块石、漂石，经河水搬运并堆积于下游河床两岸形成1级阶地；而两岸冲沟则在沟口形成洪积扇。少部分固体碎屑物量来源于两岸地表雨水冲刷、修路及采矿、采石所产生的泥土和石碴。

图4   上段河道内固体碎屑物

图5   中段河道内采石所产生的泥土和石碴

图6   中段河岸的松散堆积物

图7    下段岸坡的堆积物

沿河流两岸冲刷侵蚀形成的固体碎屑物质主要为漂石、块石及卵石，夹杂大量砾砂，形成阶地堆积。漂石直径大者可达3m以上。河流两岸冲沟内所产生的固体碎屑物质主要为块石、卵砾石及泥砂，形成洪积扇堆积。漂石、块石磨圆度较差，卵砾石磨圆度较好，所有堆积物几乎均无分选性，随机堆积于河谷内。

通过对河流地貌特征调查和固体碎屑运移规律进行综合分析发现，泥石流各区段功能往往相互交叉，流通区和堆积区同时也能产生固体碎屑物，河水先堆积的物质被冲走，后运移来的物质又形成新的堆积。南溪河流域降水量少时，河床两岸以堆积作用为主，多年逐渐形成大量堆物。当突发大雨时，河水流量突然增大，河床宽度无法容纳下泄水量，河水漫出河床淹没1级地、洪积扇，大量堆积物被河水冲起并带入下游河道，并于河道由宽入窄处堆积。形成下一次泥石流的物质来源。

因此，南溪河泥石流的固体物质来源，主要为河道长年堆积搬运及历年不断形成的阶地和洪积扇堆积。

2、针对物质来源对预防泥石流灾害发生的措施建议

根据对南溪河泥石流的源头调查及形成机理综合分析。对泥石流的预防提出以下措施建议：

1. 在流域内多处采取环境保护措施，即降低由冲沟汇入河道的固体碎屑物量；同时降低流域内人工产生的固体碎屑物量。

（2）对泥石流流通区两岸进行护堤措施工程，防止泥石流对堤岸的破坏及产生新的固体碎屑物。导流护岸型式原则上应考虑重力挡墙。墙高应高出两岸1级阶地。

（3）由于部分泥石流各区段功能往往相互交叉，流通区和堆积区同时也能产生固体碎屑物。因此，过流断面要考虑泥石流的流量、流速，不光是洪水的流量流速，堤线位置原则上应该退到阶地位置或河槽边缘，不占河滩。让河滩区成为泥石流自然消能区。

（4）应考虑为泥石流留出较开阔的停淤场所，不考虑河滩上的农田保护，堆积区河段可以划定范围作为当地枯季采砂场，如不采，可能过一段时间又淤满，治理工程又失效。

（5）泥石流整理属一个系统工程，难于短期内完成，建议采取拦挡工程、排导工程相结合的措施进行综合治理。

1）拦挡工程：在流通区尾段设置拦碴坝，构筑过水不过碴的拦挡工程，有效分离泥石流中的水和固体碎屑物。拦截上游泥石流所携带的固体碎物屑。同时取缔沿河分散的挖砂取石场，集中在上述拦挡工程储淤区内取砂取石，既能及时清除堆积的砂石来增大拦挡容量，又能满足当地建筑需要。

2）排导工程：主要对主河道流水和两岸冲沟来水进行导流，保证流水归槽流动。修筑河堤与拦挡工程及两岸冲沟口形成无缝连接，使上游来水顺利归入主河槽而向下游排泄，从而防止河水泛滥，把阶地和洪积扇所堆积的固体碎屑物冲起带走而形成泥石流。

（5）加强河流疏通工程，及时清除治理河段上游和两岸冲沟内冲入的碎屑物质，确保河道内流水通顺。

参考文献：

[1]  昆明市水利水电勘测设计研究院。元江县南溪河河道治理工程初步设计报告。昆明：昆明市水利水电勘测设计院，2009。

[2]  昆明市水利水电勘测设计研究院。云南省玉溪市元江县南溪河河道治理工程水毁修复及变更设计报告。昆明：昆明市水利水电勘测设计院，2009。

[3] 《工程地质手册》编委会。工程地质手册（第四版）。北京：中国建筑工业出版社，2007。

[4] 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）。

[5] 《堤防工程地质勘察规程》（SL188-2005）。

[6] 《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287—99）。

[7] 《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）。

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