山西省左权县芹泉镇西黄漳村泥石流成因探究及防治对策

郭磊
【摘要】左权县芹泉镇西黄漳村位于山西省东部山区,地质条件复杂,建国以来曾发生过3次泥石流,给该村村民带来了极大伤害,同时也严重制约着当地经济的可待续发展。本文是在实地调查和资料分析的基础上,对左权县芹泉镇西黄漳村泥石流地质灾害成因进行探究分析,并提出防治建议和对策。为实施工程治理提供依据。
【关键词】泥石流;成因;对策
西黄漳村位于山西省左权县芹泉镇南约12Km处,距左权县城约35Km,地处清漳东源河畔。建国以来曾发生过3次泥石流,尤其是1996年8月4日西黄漳村西部两条沟谷同时发生泥石流,给村庄和耕地造成毁灭性破坏。全村44户355间房屋被全部冲毁;85户210间房屋不同程度受损;220户居民院落进水淤泥;900余口人储备口粮被淹埋;有118人被泥石流冲出村外,其中死亡5人,受伤113人;1100亩耕地被冲毁,直接经济损失达6000余万元。通过对其成因进行探究分析,为实施工程治理提供了技术依据。
1. 流域自然环境
1.1流域位置。西黄漳村西发育两条泥石流沟,北部沟名为小江沟,南部沟名为张年沟,均为清漳东源一级支沟,主沟均发源于西部环状走向的基岩分水岭,由西向东,分别在沟口穿越西黄漳村北部与中部注入清漳东源主河。流域内原分布有石台、张家沟、西黄漳等10个自然村,1996年8月4日发生泥石流后,两条流域内村庄所有自然村均陆续搬迁到了西黄漳村,西黄漳即座落在两沟沟口较开阔的地带,一面依山,一面临水。
1.2流域形态。西黄漳小江沟泥石流沟流域总面积约为8Km2。主沟全长仅3Km,流域内共有大小毛沟10余条。整个沟域形态呈银杏叶形状(见图1)。流域形态对形成泥石流的暴雨径流影响较大,银杏叶形形态的沟域、分水岭环形主沟又较短,极有利于洪水迅速汇集,松散固体物质被运移起动,形成泥石流。张年沟泥石流沟流域总面积约为4.5Km2。主沟全长仅2.5Km,流域内共有大小毛沟5余条。整个沟域形态呈桃叶形状(见图1)。流域形态对形成泥石流的暴雨径流影响较大,桃叶形形态的沟域、主沟又较短,极有利于洪水迅速汇集,松散固体物质被运移起动,形成泥石流。
1.3地形地貌及植被。西黄漳泥石流沟流域区域地貌类型西部为褶皱断块侵蚀中山,东部为清漳东源山间河谷区。地势总体特征为西高东低,山高坡陡。小江沟最高点位于西部分水岭上,海拔高程1458.8m,最低点位于入主河道处,海拔高程872.4m,沟口至主河道约650m,最大相对高差586.4m,主沟纵坡降约70‰;张年沟最高点位于西南部分水岭上,海拔高程1300.8m,最低点位于入主河道处,海拔高程867.4m,沟口至主河道约600m,最大相对高差433.4m,主沟纵坡降约170‰。两沟沟坡坡度≥45°的占50%,25~45°的占40%,<25°的占10%。由于边坡坡度较大,后山区多为裸岩,植被不发育,覆盖率约20%,为泥石流的形成提供了有利条件。
(1)西黄漳泥石流沟流域属暖温带半干旱大陆性季风气候,四季变化比较明显,春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季凉爽宜人,冬季气候寒冷。多年平均气温为7.4℃,1月份最冷,平均气温-8.6℃,七月份最热,平均21.3℃。多年平均蒸发量为1589.7mm。多年平均风速1.8m/s,一般4月分平均风速最大,为2.7m/s;最大冻土深度1.04m。多年平均降水量537.5mm,降水的年际变化大,年最大降水量达863.4mm(1971年),年最小降水量仅318.0mm(1965年),相差545.4mm。年内降水分布极不均匀。降水主要集中在每年夏季(6~8月份),占年降水量的61.4%,冬季降水最少,仅占年均降水量的2.4%,春、秋季节降水量分别占年均降水量的13.4%、22.8%。降水是地质灾害的主要诱发或影响因素。
(2)对泥石流有控制作用的主要是温度和降水量,日温差大导致流域内岩石风化崩解加剧,形成较丰富的松散固体物源,暴雨是泥石流形成的主要触发因素,从1963、1996年发生泥石流降雨资料分析,连续降雨量达73.4mm(1963年7月6日)即可触发中~特大型泥石流发生。
2. 西黄漳泥石流沟流域地质特征
2.1构造与地震。
(1)西黄漳两条泥石流沟流域内地质构造不发育,但新构造运动活动强烈,在相对高差大于50m的梁顶可见第四系冲洪积砂卵砾石堆积层,砂砾石磨圆度较差,分选性一般,说明流域区为强烈抬升区,清漳东源在此深切河谷也说明此点。
(2)左权位于控震的晋获断裂带内。据记载资料,建国后曾发生两次较大地震,即1969年8月10日发生的3.6级地震,1971年2月1日发生的4.3级地震。左权县地震动峰值加速度为0.05g,对应地震基本烈度为Ⅵ度。
2.2地层岩性。两沟域内分布广泛、易于风化破碎的较软岩层对泥石流的固体物质来源具有控制作用。西黄漳泥石流沟流域内出露地层岩性较为单一,主要以黄土状土、风化较强烈的软岩及节理裂隙发育的硬岩为主,第四系上更新统浅黄色黄土(Q3) 大面积分布于流域中下游缓坡上,大孔隙,垂直节理发育,具中等~强湿陷性,厚度5~60m不等,平均厚约30m;沟底堆积有全新统(Q4)冲洪积砂卵砾石、漂石,上游区山体及沟坡大面积出露长城系中统石英砂岩、页岩、砂砾岩互层,山顶上出露有寒武系下统紫红色页岩、泥灰岩互层,底部为砂岩、砂砾岩。石英砂岩与砂砾岩为硬岩,厚层~巨厚层,垂直卸荷节理发育,页岩、泥灰岩为软岩,薄层~中厚层,风化强烈,易形成凹腔,其上重负着节理发育的巨厚层石英砂岩等,易形成崩塌或危岩,在上游区山坡上危岩、危石遍布。
2.3松散固体物质来源。西黄漳两条泥石流沟流域松散固体物质以自然堆积物为主,岩性为长城系中统石英砂岩、砂砾岩及第四系上更新统黄土状土、全新统沟底堆积的砂卵砾石等,主要分布于流域中、上游区;人为堆积物主要为中游区山坡上人工梯田干砌石坝。这些松散固体物质主要受流水侵蚀、重力侵蚀作用而形成。流水侵蚀又分为面状侵蚀和沟壑侵蚀。
(1)面状侵蚀不仅导致黄土严重流失,而且对石英砂岩、页岩、砂砾岩坡体、泥灰岩等面蚀也极为强烈,山顶及山脊被侵蚀成浑圆、锥状、桌状,山坡陡倾,其上形成无数流网浅沟;页岩长期遭受风化松软、破碎,遇中~强降雨被冲刷带走,易形成凹腔,其上部硬岩易沿垂直卸荷节理裂隙落下散布于在山坡或沟中,成为松散固体物源,流域内基岩出露面积约占流域总面积的1/3,据调查1996年8月4日发生的泥石流,主要为水石流,从山上被搬运至沟中或沟口捣毁房屋的石头岩性主要为石英砂岩、石英砂岩,其最大粒径达2.5m×2m。
(2)面状侵蚀还有可能导致梯田干砌石坝溃塌。流域内梯田干砌石坝一般高1~3m,厚0.3m,均为直立坝,据调查1996年8月4日发生泥石流时,局部梯田坝曾垮塌,但没有被搬运至沟中成为泥石流的物源。因此若遇强降雨,梯田内形成的地表径流水动力集中,会导致局部梯田坝垮塌,对土地造成破坏,加重水土流失。
(3)沟壑侵蚀主要表现在河沟沟槽纵向下蚀和横向侧蚀,其作用是将面蚀、或重力侵蚀形成的堆积物和沟底物质再次搬运,同时横向侧蚀又可能诱发新的重力侵蚀形成滑坡、崩塌。
(4)重力侵蚀表现在流域内岩土体主要由于自身重力作用形成的滑坡、崩塌、垮坡等地质灾害,这些地质灾害在流域内较为发育,现代崩塌、滑坡均处于不稳定状态。崩塌主要发生于基岩区,由于地形陡峭,岩石节理裂隙发育,风化强烈,巨厚层石英砂岩临空失重,崩塌时有发生,或崩塌于沟底,或以危石状披于较缓坡面。土体滑坡多发生在沟两侧边坡,滑体多以重力侵蚀面滑动,均是泥石流的主要物源之一。
(5)总之,两条沟流域内崩塌、滑坡等地质灾害较发育,是泥石流主要物源之一。
2.4泥沙沿程补给长度比。一般泥石流运动规律在空间展布上可分为形成区、流通区、堆积区。西黄漳两条泥石流沟形成区与流通区在流域中上游界线较明显,泥石流物源沿程一直在补给,边形成边流通,一般沟底基本为流通区,两边坡均为物源形成区。泥沙沿程补给长度比>60%,在流域下游即沟口至主河道段(约0.6~0.65Km)为泥石流堆积区。距调查1996年8月4日发生泥石流时,在沟口形成了泥石流扇形地,由于受沟口人为建筑物影响,扇形地呈不规则,长轴方向(东南向)最长达500m,短轴方向(东北向)最长达300m。当时主河道也发生了山洪泥石流,洪水退去后,主河道於高约0.5~1m,西黄漳泥石流扇进入了主河漫滩区,但未挤压主河道。
2.5泥石流堵塞程度。
(1)西黄漳两条泥石流沟上游区河谷形态多呈“V”型,基岩崩塌较发育,堵塞程度一般;中游区河谷呈深“V”型,沟底狭窄且曲折,土质崩塌、滑坡较发育,沟中堵塞程度较严重;近下游区河谷呈窄“ U”型,宽度一般10~20m,较通畅,但在较宽沟谷沟底堆积有上次泥石流的堆积物。
(2)小江沟出沟口后沟道从村庄北部穿过,沟道被人工改造,该段至主河道长650m,原为排水明沟,2007年进行了改造,修成了宽为10m,长500m的排导槽,两侧护堤为浆砌石砌筑,高1.2m,去年一场大雨后於高0.2~0.6m,堵塞程度总体为轻微。
(3)张年沟出沟口后沟道从村庄中心穿过,沟道被人工改造,该段至主河道长600~650m,原为排水明沟,2007年进行了改造,前100m为梯形明渠,底宽5~10m,中间村庄中心区为250m的排导暗槽,断面4m×2.5m,浆砌石砌筑,现浇盖板,留有2个检查口,至村外又改变为底宽4m、高2.5m的梯形明渠,长250m,至主河道河床,出口标高高出河床不足1m,该段局部地段堆积有生活垃圾,河道排洪能力较低,一旦发生泥石流,危害极大,对村庄60%的人口的生命和财产又构成了新的威胁。
3. 西黄漳泥石流沟易发程度
根据前文所述流域内反映泥石流活动条件的诸因素,选择15项代表因素进行数量化评分,判别两条泥石流沟的易发程度。若15项因素得分之和≥114分为高易发;得分84~114分之间为中等易发;得分<84分为低易发。评分见表1,根据表1:总评分为90、93分,为中等易发泥石流沟。
4.1据调查1956、1963年西黄漳曾发生过泥石流,当时均仅造成土地破坏和大牲畜死亡。1996年7月左权县连绵降水达1个月之久,月降水量达164.1mm,8月3日晚上大雨下了整整一夜,日降水量达97.2mm,1小时最大降水量为26.5mm,半小时最大降水量为21.0mm,十分钟最大降水量为13.7mm,8月4日早晨7点左右,82处坡面型泥石流(俗称山扒皮)从山坡上直冲下来,短时间内汇集成沟谷型泥石流,冲向下游沟口西黄漳村(见图2照片1、2),由于村中沟道大桥被巨石与树木堵住,泥石流在村中肆虐横流,所向披靡。全村44户355间房屋被全部冲毁;85户210间房屋不同程度受损;220户居民院落进水淤泥;900余口人储备口粮被淹埋;有118人被泥石流冲出村外,其中死亡5人,受伤113人;1100亩耕地、300余株大核桃树被冲毁;7000余株用材林被冲走;3700m防渗渠、6000m沿河大坝、5眼大口井及机电设备、电力设施等严重破坏,直接经济损失达6000余万元。
4.2由于松散固体物源储量较丰富,流通区沟谷狭窄,纵坡降大,堆积区沟道存在较大隐患,一旦连续降雨量达73.4mm (1963年7月6日触发泥石流发生的一次性降水量;1996年8月4日前期7月份持续降水量达164.1mm, 8月3日一次性降水量达97.2mm,触发泥石流发生),即可能诱发泥石流形成。对座落在流域沟口规模越来越大的西黄漳村613户1774人生命和财产构成威胁,其后果不堪设想。
5. 泥石流防治对策
针对泥石流发生的机理及其主要影响因素,结合治理泥石流的成功经验,采取上游区拦挡、中游区疏通、下游区排导、全流域生物措施等综合治理工程相结合的治理设计思路,体现安全、有效的治理思想,以提高治理工程的科学性、经济性和可靠性。
5.1物源形成区。不同地质环境、地形地貌采用不同方法。
5.1.1基岩区。由于流域内基岩区地形陡峭,山体裸露,风化较强烈。泥石流中“石”的物源基本来源于此。因此,在该区禁止人为采矿、采石,清理坡体上散落的危石用于治理工程,实行自然丰郁。
5.1.2黄土区。
(1)主要以生物措施为主,辅以少量工程措施。在缓坡段,地形开阔,面积较广,目前已建设为梯田,一要搞好地表径流,在保护修复好原有梯田坝防治被冲毁的同时,还需在地梗上栽植金银花和枣树生物带,将地表径流就地拦截,形成第一道工程防线。
(2)沟沿线以上10~20m地段,绕山布设防护地埂,同期栽植箭杆杨和拧条混交,拦截梯田以下坡面的地表径流,控制沟沿下切。形成第二道沟沿生物防护林防线。
(3)沟沿线以下黄土层带,坡度陡面积广,水土流失最严重,沿等高线布设水平沟或鱼鳞坑,同期栽植林草混交的侧柏、芨芨草,达到稳定坡面,美化荒山,减少冲刷,防止滑坡的目的。形成第三道坡面生物防护林防线。
5.2流通、堆积区。即沟谷地带,依据不同地段采取不同治理措施。主要以工程措施为主。
5.2.1拦石坝工程。为了拦截泥石流携带的固体物质,过滤大颗粒物质,以减少泥石流对下游村庄及防护、排导工程的撞击、磨蚀,增加下游村庄和工程的安全度,在坡度较缓,口小肚大的沟内布设拦砂坝工程,让泥石流在中游区即转化为泥流或洪流,大大降低了泥石流的动能与势能。
5.2.2疏通沟道、护坡工程。在沟中零星或集中堆积有上次泥石流的残积物,成为了沟底再搬运的物源,因此,对泥石流沟谷内的松散堆积物要进行清理疏通,以减少泥石流的物源。另外在流通区段的沟坡均为土质边坡,尤其在侵蚀凹岸坡体均较直立,且不稳定,有的局部地区还发育滑坡和崩塌,需对其进行浆砌石挡墙或护坡工程。
5.2.3排导工程。
(1)西黄漳两条泥石流沟沟口至清漳东源河为泥石流堆积区,村庄即位于堆积区,目前在村北小江沟已修有排导明渠,但护堤较低,据调查一场较大洪水过后就於高20~60cm,如果发生泥石流,显然不能达到防灾目的。需对排导明渠进行加高、加固。
(1)面状侵蚀不仅导致黄土严重流失,而且对石英砂岩、页岩、砂砾岩坡体、泥灰岩等面蚀也极为强烈,山顶及山脊被侵蚀成浑圆、锥状、桌状,山坡陡倾,其上形成无数流网浅沟;页岩长期遭受风化松软、破碎,遇中~强降雨被冲刷带走,易形成凹腔,其上部硬岩易沿垂直卸荷节理裂隙落下散布于在山坡或沟中,成为松散固体物源,流域内基岩出露面积约占流域总面积的1/3,据调查1996年8月4日发生的泥石流,主要为水石流,从山上被搬运至沟中或沟口捣毁房屋的石头岩性主要为石英砂岩、石英砂岩,其最大粒径达2.5m×2m。
(2)面状侵蚀还有可能导致梯田干砌石坝溃塌。流域内梯田干砌石坝一般高1~3m,厚0.3m,均为直立坝,据调查1996年8月4日发生泥石流时,局部梯田坝曾垮塌,但没有被搬运至沟中成为泥石流的物源。因此若遇强降雨,梯田内形成的地表径流水动力集中,会导致局部梯田坝垮塌,对土地造成破坏,加重水土流失。
(3)沟壑侵蚀主要表现在河沟沟槽纵向下蚀和横向侧蚀,其作用是将面蚀、或重力侵蚀形成的堆积物和沟底物质再次搬运,同时横向侧蚀又可能诱发新的重力侵蚀形成滑坡、崩塌。
(4)重力侵蚀表现在流域内岩土体主要由于自身重力作用形成的滑坡、崩塌、垮坡等地质灾害,这些地质灾害在流域内较为发育,现代崩塌、滑坡均处于不稳定状态。崩塌主要发生于基岩区,由于地形陡峭,岩石节理裂隙发育,风化强烈,巨厚层石英砂岩临空失重,崩塌时有发生,或崩塌于沟底,或以危石状披于较缓坡面。土体滑坡多发生在沟两侧边坡,滑体多以重力侵蚀面滑动,均是泥石流的主要物源之一。
(5)总之,两条沟流域内崩塌、滑坡等地质灾害较发育,是泥石流主要物源之一。
2.4泥沙沿程补给长度比。一般泥石流运动规律在空间展布上可分为形成区、流通区、堆积区。西黄漳两条泥石流沟形成区与流通区在流域中上游界线较明显,泥石流物源沿程一直在补给,边形成边流通,一般沟底基本为流通区,两边坡均为物源形成区。泥沙沿程补给长度比>60%,在流域下游即沟口至主河道段(约0.6~0.65Km)为泥石流堆积区。距调查1996年8月4日发生泥石流时,在沟口形成了泥石流扇形地,由于受沟口人为建筑物影响,扇形地呈不规则,长轴方向(东南向)最长达500m,短轴方向(东北向)最长达300m。当时主河道也发生了山洪泥石流,洪水退去后,主河道於高约0.5~1m,西黄漳泥石流扇进入了主河漫滩区,但未挤压主河道。
2.5泥石流堵塞程度。
(1)西黄漳两条泥石流沟上游区河谷形态多呈“V”型,基岩崩塌较发育,堵塞程度一般;中游区河谷呈深“V”型,沟底狭窄且曲折,土质崩塌、滑坡较发育,沟中堵塞程度较严重;近下游区河谷呈窄“ U”型,宽度一般10~20m,较通畅,但在较宽沟谷沟底堆积有上次泥石流的堆积物。
(2)小江沟出沟口后沟道从村庄北部穿过,沟道被人工改造,该段至主河道长650m,原为排水明沟,2007年进行了改造,修成了宽为10m,长500m的排导槽,两侧护堤为浆砌石砌筑,高1.2m,去年一场大雨后於高0.2~0.6m,堵塞程度总体为轻微。
(3)张年沟出沟口后沟道从村庄中心穿过,沟道被人工改造,该段至主河道长600~650m,原为排水明沟,2007年进行了改造,前100m为梯形明渠,底宽5~10m,中间村庄中心区为250m的排导暗槽,断面4m×2.5m,浆砌石砌筑,现浇盖板,留有2个检查口,至村外又改变为底宽4m、高2.5m的梯形明渠,长250m,至主河道河床,出口标高高出河床不足1m,该段局部地段堆积有生活垃圾,河道排洪能力较低,一旦发生泥石流,危害极大,对村庄60%的人口的生命和财产又构成了新的威胁。
3. 西黄漳泥石流沟易发程度
根据前文所述流域内反映泥石流活动条件的诸因素,选择15项代表因素进行数量化评分,判别两条泥石流沟的易发程度。若15项因素得分之和≥114分为高易发;得分84~114分之间为中等易发;得分<84分为低易发。评分见表1,根据表1:总评分为90、93分,为中等易发泥石流沟。
4.1据调查1956、1963年西黄漳曾发生过泥石流,当时均仅造成土地破坏和大牲畜死亡。1996年7月左权县连绵降水达1个月之久,月降水量达164.1mm,8月3日晚上大雨下了整整一夜,日降水量达97.2mm,1小时最大降水量为26.5mm,半小时最大降水量为21.0mm,十分钟最大降水量为13.7mm,8月4日早晨7点左右,82处坡面型泥石流(俗称山扒皮)从山坡上直冲下来,短时间内汇集成沟谷型泥石流,冲向下游沟口西黄漳村(见图2照片1、2),由于村中沟道大桥被巨石与树木堵住,泥石流在村中肆虐横流,所向披靡。全村44户355间房屋被全部冲毁;85户210间房屋不同程度受损;220户居民院落进水淤泥;900余口人储备口粮被淹埋;有118人被泥石流冲出村外,其中死亡5人,受伤113人;1100亩耕地、300余株大核桃树被冲毁;7000余株用材林被冲走;3700m防渗渠、6000m沿河大坝、5眼大口井及机电设备、电力设施等严重破坏,直接经济损失达6000余万元。
4.2由于松散固体物源储量较丰富,流通区沟谷狭窄,纵坡降大,堆积区沟道存在较大隐患,一旦连续降雨量达73.4mm (1963年7月6日触发泥石流发生的一次性降水量;1996年8月4日前期7月份持续降水量达164.1mm, 8月3日一次性降水量达97.2mm,触发泥石流发生),即可能诱发泥石流形成。对座落在流域沟口规模越来越大的西黄漳村613户1774人生命和财产构成威胁,其后果不堪设想。
5. 泥石流防治对策
针对泥石流发生的机理及其主要影响因素,结合治理泥石流的成功经验,采取上游区拦挡、中游区疏通、下游区排导、全流域生物措施等综合治理工程相结合的治理设计思路,体现安全、有效的治理思想,以提高治理工程的科学性、经济性和可靠性。
5.1物源形成区。不同地质环境、地形地貌采用不同方法。
5.1.1基岩区。由于流域内基岩区地形陡峭,山体裸露,风化较强烈。泥石流中“石”的物源基本来源于此。因此,在该区禁止人为采矿、采石,清理坡体上散落的危石用于治理工程,实行自然丰郁。
5.1.2黄土区。
(1)主要以生物措施为主,辅以少量工程措施。在缓坡段,地形开阔,面积较广,目前已建设为梯田,一要搞好地表径流,在保护修复好原有梯田坝防治被冲毁的同时,还需在地梗上栽植金银花和枣树生物带,将地表径流就地拦截,形成第一道工程防线。
(2)沟沿线以上10~20m地段,绕山布设防护地埂,同期栽植箭杆杨和拧条混交,拦截梯田以下坡面的地表径流,控制沟沿下切。形成第二道沟沿生物防护林防线。
(3)沟沿线以下黄土层带,坡度陡面积广,水土流失最严重,沿等高线布设水平沟或鱼鳞坑,同期栽植林草混交的侧柏、芨芨草,达到稳定坡面,美化荒山,减少冲刷,防止滑坡的目的。形成第三道坡面生物防护林防线。
5.2流通、堆积区。即沟谷地带,依据不同地段采取不同治理措施。主要以工程措施为主。
5.2.1拦石坝工程。为了拦截泥石流携带的固体物质,过滤大颗粒物质,以减少泥石流对下游村庄及防护、排导工程的撞击、磨蚀,增加下游村庄和工程的安全度,在坡度较缓,口小肚大的沟内布设拦砂坝工程,让泥石流在中游区即转化为泥流或洪流,大大降低了泥石流的动能与势能。
5.2.2疏通沟道、护坡工程。在沟中零星或集中堆积有上次泥石流的残积物,成为了沟底再搬运的物源,因此,对泥石流沟谷内的松散堆积物要进行清理疏通,以减少泥石流的物源。另外在流通区段的沟坡均为土质边坡,尤其在侵蚀凹岸坡体均较直立,且不稳定,有的局部地区还发育滑坡和崩塌,需对其进行浆砌石挡墙或护坡工程。
5.2.3排导工程。
(1)西黄漳两条泥石流沟沟口至清漳东源河为泥石流堆积区,村庄即位于堆积区,目前在村北小江沟已修有排导明渠,但护堤较低,据调查一场较大洪水过后就於高20~60cm,如果发生泥石流,显然不能达到防灾目的。需对排导明渠进行加高、加固。
(1)面状侵蚀不仅导致黄土严重流失,而且对石英砂岩、页岩、砂砾岩坡体、泥灰岩等面蚀也极为强烈,山顶及山脊被侵蚀成浑圆、锥状、桌状,山坡陡倾,其上形成无数流网浅沟;页岩长期遭受风化松软、破碎,遇中~强降雨被冲刷带走,易形成凹腔,其上部硬岩易沿垂直卸荷节理裂隙落下散布于在山坡或沟中,成为松散固体物源,流域内基岩出露面积约占流域总面积的1/3,据调查1996年8月4日发生的泥石流,主要为水石流,从山上被搬运至沟中或沟口捣毁房屋的石头岩性主要为石英砂岩、石英砂岩,其最大粒径达2.5m×2m。
(2)面状侵蚀还有可能导致梯田干砌石坝溃塌。流域内梯田干砌石坝一般高1~3m,厚0.3m,均为直立坝,据调查1996年8月4日发生泥石流时,局部梯田坝曾垮塌,但没有被搬运至沟中成为泥石流的物源。因此若遇强降雨,梯田内形成的地表径流水动力集中,会导致局部梯田坝垮塌,对土地造成破坏,加重水土流失。
(3)沟壑侵蚀主要表现在河沟沟槽纵向下蚀和横向侧蚀,其作用是将面蚀、或重力侵蚀形成的堆积物和沟底物质再次搬运,同时横向侧蚀又可能诱发新的重力侵蚀形成滑坡、崩塌。
(4)重力侵蚀表现在流域内岩土体主要由于自身重力作用形成的滑坡、崩塌、垮坡等地质灾害,这些地质灾害在流域内较为发育,现代崩塌、滑坡均处于不稳定状态。崩塌主要发生于基岩区,由于地形陡峭,岩石节理裂隙发育,风化强烈,巨厚层石英砂岩临空失重,崩塌时有发生,或崩塌于沟底,或以危石状披于较缓坡面。土体滑坡多发生在沟两侧边坡,滑体多以重力侵蚀面滑动,均是泥石流的主要物源之一。
(5)总之,两条沟流域内崩塌、滑坡等地质灾害较发育,是泥石流主要物源之一。
2.4泥沙沿程补给长度比。一般泥石流运动规律在空间展布上可分为形成区、流通区、堆积区。西黄漳两条泥石流沟形成区与流通区在流域中上游界线较明显,泥石流物源沿程一直在补给,边形成边流通,一般沟底基本为流通区,两边坡均为物源形成区。泥沙沿程补给长度比>60%,在流域下游即沟口至主河道段(约0.6~0.65Km)为泥石流堆积区。距调查1996年8月4日发生泥石流时,在沟口形成了泥石流扇形地,由于受沟口人为建筑物影响,扇形地呈不规则,长轴方向(东南向)最长达500m,短轴方向(东北向)最长达300m。当时主河道也发生了山洪泥石流,洪水退去后,主河道於高约0.5~1m,西黄漳泥石流扇进入了主河漫滩区,但未挤压主河道。
2.5泥石流堵塞程度。
(1)西黄漳两条泥石流沟上游区河谷形态多呈“V”型,基岩崩塌较发育,堵塞程度一般;中游区河谷呈深“V”型,沟底狭窄且曲折,土质崩塌、滑坡较发育,沟中堵塞程度较严重;近下游区河谷呈窄“ U”型,宽度一般10~20m,较通畅,但在较宽沟谷沟底堆积有上次泥石流的堆积物。
(2)小江沟出沟口后沟道从村庄北部穿过,沟道被人工改造,该段至主河道长650m,原为排水明沟,2007年进行了改造,修成了宽为10m,长500m的排导槽,两侧护堤为浆砌石砌筑,高1.2m,去年一场大雨后於高0.2~0.6m,堵塞程度总体为轻微。
(3)张年沟出沟口后沟道从村庄中心穿过,沟道被人工改造,该段至主河道长600~650m,原为排水明沟,2007年进行了改造,前100m为梯形明渠,底宽5~10m,中间村庄中心区为250m的排导暗槽,断面4m×2.5m,浆砌石砌筑,现浇盖板,留有2个检查口,至村外又改变为底宽4m、高2.5m的梯形明渠,长250m,至主河道河床,出口标高高出河床不足1m,该段局部地段堆积有生活垃圾,河道排洪能力较低,一旦发生泥石流,危害极大,对村庄60%的人口的生命和财产又构成了新的威胁。
3. 西黄漳泥石流沟易发程度
根据前文所述流域内反映泥石流活动条件的诸因素,选择15项代表因素进行数量化评分,判别两条泥石流沟的易发程度。若15项因素得分之和≥114分为高易发;得分84~114分之间为中等易发;得分<84分为低易发。评分见表1,根据表1:总评分为90、93分,为中等易发泥石流沟。
4.1据调查1956、1963年西黄漳曾发生过泥石流,当时均仅造成土地破坏和大牲畜死亡。1996年7月左权县连绵降水达1个月之久,月降水量达164.1mm,8月3日晚上大雨下了整整一夜,日降水量达97.2mm,1小时最大降水量为26.5mm,半小时最大降水量为21.0mm,十分钟最大降水量为13.7mm,8月4日早晨7点左右,82处坡面型泥石流(俗称山扒皮)从山坡上直冲下来,短时间内汇集成沟谷型泥石流,冲向下游沟口西黄漳村(见图2照片1、2),由于村中沟道大桥被巨石与树木堵住,泥石流在村中肆虐横流,所向披靡。全村44户355间房屋被全部冲毁;85户210间房屋不同程度受损;220户居民院落进水淤泥;900余口人储备口粮被淹埋;有118人被泥石流冲出村外,其中死亡5人,受伤113人;1100亩耕地、300余株大核桃树被冲毁;7000余株用材林被冲走;3700m防渗渠、6000m沿河大坝、5眼大口井及机电设备、电力设施等严重破坏,直接经济损失达6000余万元。
4.2由于松散固体物源储量较丰富,流通区沟谷狭窄,纵坡降大,堆积区沟道存在较大隐患,一旦连续降雨量达73.4mm (1963年7月6日触发泥石流发生的一次性降水量;1996年8月4日前期7月份持续降水量达164.1mm, 8月3日一次性降水量达97.2mm,触发泥石流发生),即可能诱发泥石流形成。对座落在流域沟口规模越来越大的西黄漳村613户1774人生命和财产构成威胁,其后果不堪设想。
5. 泥石流防治对策
针对泥石流发生的机理及其主要影响因素,结合治理泥石流的成功经验,采取上游区拦挡、中游区疏通、下游区排导、全流域生物措施等综合治理工程相结合的治理设计思路,体现安全、有效的治理思想,以提高治理工程的科学性、经济性和可靠性。
5.1物源形成区。不同地质环境、地形地貌采用不同方法。
5.1.1基岩区。由于流域内基岩区地形陡峭,山体裸露,风化较强烈。泥石流中“石”的物源基本来源于此。因此,在该区禁止人为采矿、采石,清理坡体上散落的危石用于治理工程,实行自然丰郁。
5.1.2黄土区。
(1)主要以生物措施为主,辅以少量工程措施。在缓坡段,地形开阔,面积较广,目前已建设为梯田,一要搞好地表径流,在保护修复好原有梯田坝防治被冲毁的同时,还需在地梗上栽植金银花和枣树生物带,将地表径流就地拦截,形成第一道工程防线。
(2)沟沿线以上10~20m地段,绕山布设防护地埂,同期栽植箭杆杨和拧条混交,拦截梯田以下坡面的地表径流,控制沟沿下切。形成第二道沟沿生物防护林防线。
(3)沟沿线以下黄土层带,坡度陡面积广,水土流失最严重,沿等高线布设水平沟或鱼鳞坑,同期栽植林草混交的侧柏、芨芨草,达到稳定坡面,美化荒山,减少冲刷,防止滑坡的目的。形成第三道坡面生物防护林防线。
5.2流通、堆积区。即沟谷地带,依据不同地段采取不同治理措施。主要以工程措施为主。
5.2.1拦石坝工程。为了拦截泥石流携带的固体物质,过滤大颗粒物质,以减少泥石流对下游村庄及防护、排导工程的撞击、磨蚀,增加下游村庄和工程的安全度,在坡度较缓,口小肚大的沟内布设拦砂坝工程,让泥石流在中游区即转化为泥流或洪流,大大降低了泥石流的动能与势能。
5.2.2疏通沟道、护坡工程。在沟中零星或集中堆积有上次泥石流的残积物,成为了沟底再搬运的物源,因此,对泥石流沟谷内的松散堆积物要进行清理疏通,以减少泥石流的物源。另外在流通区段的沟坡均为土质边坡,尤其在侵蚀凹岸坡体均较直立,且不稳定,有的局部地区还发育滑坡和崩塌,需对其进行浆砌石挡墙或护坡工程。
5.2.3排导工程。
(1)西黄漳两条泥石流沟沟口至清漳东源河为泥石流堆积区,村庄即位于堆积区,目前在村北小江沟已修有排导明渠,但护堤较低,据调查一场较大洪水过后就於高20~60cm,如果发生泥石流,显然不能达到防灾目的。需对排导明渠进行加高、加固。
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