(云南地质工程第二勘察院有限公司,云南 昆明 650218 )
摘要:那勐小沙河泥石流泥石流沟中下游沟段留有大面积泥石流堆积体,部分农田无法正常耕种。沟内这些堆积体如果在极端天气作用下再次启动,将形成大规模的泥石流灾害,再次威胁下游附近的村民小组的安全,共威胁312户1543人的生命安全及7600万元的财产安全,以及沿线土地资源的安全。根据地质灾害隐患点险情划分等级表,地质灾害险情等级为特大型。现将那勐小沙河泥石流的形成成因、主要特征及防治思路等分述如下。
那勐小沙河泥石流为萝卜坝河一级支流,根据本次现场实地调查以及对以往资料较为详细的研究和总结,得出小沙河泥石流的形成与当地的地质条件、地形条件、气候条件、水源汇集条件和松散物源补给条件,以及人类活动有着密切的关系。现对泥石流的形成条件分述如下。
小沙河在区域上处于冈底斯-念青唐古拉褶皱系伯舒拉岭-高黎贡山褶皱带,腾冲-梁河弧形构造带的南段之固东~梁河东部断裂带,在区域上地质构造复杂,项目区附近断裂、褶皱不发育,地质构造相对较为简单。项目区出露地层主要有第四系全新统泥石流堆积(Q4sef)、第四系残坡积层(Q4el+dl)、第四系全新统冲积(Q4al)、上第三系上新统芒棒组下段(N2m1)、下古生界高黎贡山群(Pz1gl)及燕山晚期(γ53(2))等地层。由于降雨集中,雨量充沛,加之区内岩石风化强烈,风化带深厚,岩石全风化层多呈砂状,松散物储量较为丰富。
项目区及其周边区域新构造运动强烈,其形式主要以间歇式抬升、构造地震和火山活动为主。频繁的地震活动是新构造运动的重要表现。地震引起测区山体摇动,岩土体松动、变形、地面开裂,使古滑坡体复活,新的滑坡、泥石流灾害不断发生,对人民生命财产的威胁和危害不断增加。
(2)地形条件
小沙河泥石流发育于萝卜坝河左岸,流向为自东向西,流域形态呈不规则“芭蕉扇”状,那勐小沙河泥石流由一条主沟和一条支沟组成,总汇水面积11.39km2。主沟发源于茨竹园后侧山坡,自东向西流沿途流经茨竹园、兴隆寨、地平甸、红坡等村民小组。主沟长约7.5km,流域最高海拔为2009.5m(三尖坡),最低海拔1026m(沟口),相对高差983.5m,主沟平均纵坡达174‰。沟谷中上游段一般呈“V”字型,局部段相对宽缓呈“U”字型,两岸坡地形坡度一般为20~30°,局部为陡崖。沿岸有滑坡、沟岸坍塌体发育,岸坡耕种活动强烈,陡坡区段稳定性差,沟底和沟岸均存在丰富物源,岩体风化强烈,水动力条件好,利于降雨的汇集及排泄。支沟发源于尖坡,自东向西流沿途流经白马头、红坡等村民小组。支沟长约6.0km,流域最高海拔为1782m(尖坡),最低海拔1032m(沟口),相对高差756m,支沟平均纵坡达187‰。沟谷中上游段一般呈“V”字型,局部段相对宽缓呈“U”字型,两岸坡地形坡度一般为20~45°,局部为陡崖。沿岸有滑坡、沟岸坍塌体发育,岸坡耕种活动强烈,陡坡区段稳定性差,沟底和沟岸均存在丰富物源,岩体风化强烈,水动力条件好,利于降雨的汇集及排泄。交汇段往下沟床内存在大量松散堆积物。流通区下游及堆积物沟床纵坡较平缓,易于淤积,为泥石流的主要成灾区。
(3)物源条件
根据野外地质调查,主沟泥石流物源主要集中于中上游形成~流通区发育的H13滑坡、弃渣Z1、Z2及下游堆积区沟床内的松散堆积物;支沟泥石流物源主要集中于中上游形成~流通区发育的H15~H18、H23滑坡、沟岸坍塌CG1、CG2及下游堆积区沟床内的松散堆积物。
根据估算,小沙河主沟泥石流松散固体物储量达128.58×104m3,可移动方量为16.65×104m3,一次最大可移动方量为1.46×104m3。为泥石流的形成提供大量松散固体物源,按以上原则估算得松散固体物储量和可移方量(见表1)。
表1 小沙河泥石流松散固体物储量计算表
类型 松散固体物 | 滑坡、弃渣堆 | 沟床 | 坡面侵蚀(50年) | 合计 | ||
强度 | 中度 | 轻度 | ||||
面积(104m2) | 1.19 | 10.03 | 178.66 | 249.60 | 133.52 | 573.0 |
体积(104m3) | 2.03 | 20.06 | 52.70 | 46.18 | 7.61 | 128.58 |
可移方量(104m3) | 1.29 | 10.03 | 2.64 | 2.31 | 0.38 | 16.65 |
一次最大可移方量(104m3) | 0.43 | 0.5 | 0.26 | 0.23 | 0.04 | 1.46 |
小砂河泥石流物源较为丰富,以形成~流通区发育的7个滑坡体(H13、H15~H18、H23)、沟岸坍塌CG1、CG2及中下游沟床内分布的大量的松散堆积物为主要物源,主沟沟床纵坡降较大,在一定的水动力条件下,揭底冲刷启动沟床松散堆积物,侧蚀岸坡崩滑物源,易形成泥石流灾害。
(4)水源条件
小沙河泥石流汇水面积为11.39km2,年平均降水量1342.3 mm,月最大降雨量为457.9mm,日最大降雨量为121.8mm(1985年6月7日)。降雨是暴雨类泥石流形成的主要激发因素,特别在前期降水充沛的条件下,短历时降雨起控制性作用。短历时高强降雨特征为泥石流暴发提供充足水源,易激发泥石流。
(1)流体特征
据访问,小沙河泥石流流速大,来势猛,有石头滚动的声音,流体呈稀浆状。结合现场堆积物组分、大石块叠瓦堆积特征分析,具稀性泥石流特征。
(2)堆积物特征
沟口的泥石流堆积区呈“长条形”展布,长约2km,宽约15~50m,面积0.6km2,堆积物大块石多位于上部。堆积区地形坡度自上而下由陡变缓,堆积物颗粒粗细混杂,分选性差,大致具有从山前向萝卜坝河边颗粒由粗变细的规律。
(3)泥石流沟分区特征
小沙河泥石流发育于萝卜坝河左岸,流向为自东向西,流域形态呈不规则“芭蕉叶形”,泥石流主沟汇流面积5.73km2。主沟长约7.29km,流域最高海拔为2009.5m(三尖坡),最低海拔1026m(沟口),相对高差983.5m,主沟平均纵坡达174‰。各分区特征见表2。
表2 小沙河泥石流分区特征表
分区 特征 | 形成区 | 流通区 | 堆积区 |
面积(km2) | 4.26 | 0.98 | 0.49 |
最高点高程/ 最低点高程 高差(m) | 2009.5/1240 769.5 | 1240/1080 160 | 1080/1026 54 |
主沟长(km) | 3.75 | 1.61 | 1.93 |
沟床纵坡(‰) | 250 | 100 | 40 |
地形条件 | 沟谷呈V型,多跌坎、沟道弯曲、乱石堆叠、杂草丛生,沟宽3~5m,沟深5~20m,谷坡坡度40°~45°。 | 沟谷呈V型或“U”型,多卡口、沟道弯曲、乱石堆叠,沟宽5~8m,沟深3~10m,沟两岸间夹宽缓台地,谷坡坡度35°~40°。 | 沟谷呈 “U”型,沟宽3~12m,沟深1~5m,上段沟道弯曲、乱石堆叠,下段沟道顺直,沟两岸外为宽缓台地,坡度5°~10°。 |
地质条件 | 燕山晚期(γ53(2))花岗岩,岩体风化强烈,风化程度不均;下古生界高黎贡山群(Pz1gl)片岩、变粒岩,节理裂隙发育。 | 下古生界高黎贡山群(Pz1gl)片岩、变粒岩,节理裂隙发育;下游为上第三系(N2m1)砂岩、砂砾岩夹粘土岩。 | 主要为第四系泥石流堆积物(Q4sef)漂石、卵石,含碎石、砾石、砂。 |
土壤植被 | 黄棕壤、棕壤、腐殖土层,植被以林地为主。有木锦、麻栎、旱冬瓜等。植被覆盖率80%。 | 黄棕壤、棕壤、腐殖土层,植被以林地、草地、坡耕地为主,零星有水田分布。植被覆盖率65%。 | 黄棕壤、棕壤、和冲积土,植被仅有零星乔木、竹丛,多为水田及建筑区。 |
不良物理地质作用 | 小型滑坡10个,弃渣堆1个。 | 小型滑坡3个。 | 弃渣堆1个。 |
松散固体物储量(104m3) | 95.18 | ||
可移方量(104m3) | 18.82 | ||
一次最大可移方量(104m3) | 3.48 | ||
降雨特征 | 年均降雨量为1342.3mm。月最大降雨量为457.9mm,日最大降雨量为121.8mm。 |
主沟在沟底标高1240m以上,山高坡陡,沟底纵坡250‰,泥石流对沟底和松散堆积物以切割、冲蚀为主;在沟底标高1080m~1240m沟段,沟底相对较缓,纵坡200‰,泥石流冲蚀和淤积相互交替,以冲蚀为主;在沟底标高1026m~1080m沟段,沟底较缓,纵坡187‰,泥石流以淤积为主;支沟在沟底标高1130m以上,山高坡陡,沟底纵坡175‰,泥石流对沟底和松散堆积物以切割、冲蚀为主;在沟底标高1080m~1130m沟段,沟底相对较缓,纵坡163‰,泥石流冲蚀和淤积相互交替,以冲蚀为主;在沟底标高1032m~1080m沟段,沟底较缓,纵坡152‰,泥石流以淤积为主。
梁河县芒东镇那勐村那勐小沙河泥石流穿村而过,主要威胁茨竹园、兴隆寨、地平甸、红坡等村民小组,共威胁312户1543人的生命安全及7600万元的财产安全,以及沿线土地资源的安全及部分交通等基础设施,潜在危险性属特大型。那勐小沙河泥石流为沟谷暴雨型、发展期、易发、中频、大型稀性泥石流。
通过野外踏勘,根据项目区交通、地层、地形地貌,物源分布情况以及工程地质条件,结合已有工程治理效果。经过分析论证,提出以下防治思路:
(1)对泥石流上游形成~流通区加以拦挡工程,可以控制并提高沟床局部地段泥石流的侵蚀基准面,最大程度减缓泥石流侧蚀淘刷作用,拦蓄较大块径的泥石流固体物质,抑制泥石流的启动形成,同时达到固床护坡效果。
(2)流通区中下游及堆积区上游,沟道弯曲,且沟道浅,且村寨较为密集,通过实施护岸工程,顺直泥石流通道,一旦泥石流暴发时,以水砂、砾石等为主的细碎流能快速通过,防止冲刷沟岸发生坍塌。
(3)下游过村段,村寨密集,Q2桥涵上下段淤积严重,2016年8月5日泥石流在此段淤积漫灌两岸农田及居民房屋,通过实施清淤+局部铺底工程,疏通泥石流通道,一旦泥石流暴发时,以水砂、砾石等为主的细碎流能快速通过,从而确保村寨安全。