广东省阳春市双滘镇大榜村泥石流危险性评价

林毅

(广东省地质局第四地质大队，湛江 524049)

广东省阳春市双滘镇大榜村泥石流危险性评价

林毅

(广东省地质局第四地质大队，湛江 524049)

阳春市双滘镇大榜村背靠丘陵山坡，山体由寒武系的混合岩组成，表层风化岩土厚度较大，山势陡峭且发育有冲沟坳谷，岩土稳定性较差。本文通过充分分析评价区地质环境条件，通过采用定量计算及定性分析方法进行泥石流参数计算和危险性分析评价，为下一步对泥石流治理设计提供地质科学依据。

泥石流;危险性;评价

1 前言

2010年9月21日，受台风“凡亚比”带来的连日暴雨作用下，阳春市双滘镇大榜村发生了泥石流地质灾害。泥石流发生后，阳春市各级政府和有关部门高度重视，及时采取了抗灾防灾应急处理措施。

大榜村泥石流灾害已造成4幢房屋被冲毁，受灾人口32人，冲毁农田和农作物约3.33 hm2，直接经济损失65万元。潜泥石流灾害威胁人口达180人，农田8 hm2，财产约606万元。一旦发生泥石流灾害可能造成的灾害损失将大大超过2010年，危害程度较大，对双滘镇大榜村泥石流整治迫在眉睫。

由于潜在地质灾害隐患较严重，为了保障居民生命财产安全，保证社会和谐稳定，本着以人为本的原则，阳春市国土资源局委托地勘部门对该泥石流地质灾害进行勘查。目的是通过地面调查、钻探和测试等工作，查明泥石流地质灾害特征及地质环境条件，为评价泥石流危险性和对泥石流治理设计提供地质科学依据。

2 评价区地质环境条件

2.1 自然地理

评价区位于北回归线以南，属南亚热带季风气候，具有雨量充沛、季风气候明显、夏长冬短等特征。多年平均降雨量约1 920 mm，降雨季节变化明显，4～9月份为雨季，占全年降雨总量83%，最大日降雨量达440.4 mm；2010年9月20日20时～24时，双滘镇一次性(历时4 h)最大降雨量214.6 mm。易引发水土流失、滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害。如2010年9月21日,受台风“凡亚比”强降雨影响，溪水暴涨，并引发泥石流灾害，沟口附近泥水最高曾冲至二层民屋窗口，在泥石流肆虐下，造成沟口附近4幢房屋被冲毁、村前大片农田掩埋。同时，东侧双滘河水位暴涨5.0 m，并混有大量树木及砂石，造成大榜村村前大片农田及进出桥梁被冲毁的严重灾害。

2.2 地形地貌及地层岩性

2.2.1 地形地貌

评价区以丘陵地貌为主，次为洪冲积平原。丘陵区斜坡地形坡度较陡，一般为35°～55°，局部达65°。地面高程206～326 m，高差大达120 m。表层覆盖层为第四系残积层等，岩性主要为砂质粘性土为主，透水性较好，遇水易软化崩解，其构成的边坡稳定性较差。植被发育较好，以松树、灌木丛及杂草为主。丘陵区中部发育有一条沟谷，沟谷呈“V”字型，沟谷底部呈阶梯状递降，宽0.50～1.50 m，沟内冲积物较少，植被发育一般。大榜村座落于斜坡东侧坡脚及沟口处。洪冲积平原位于大榜村东侧，以沟口为中心呈扇形展布，地形平坦开阔，坡度一般为2°～5°，地面高程197～200 m，表层岩性以粉质粘性土为主。总体上评价区地形地貌较复杂。

2.2.2 地层与岩石

评价区分布的地层岩性较简单，主要有第四系残积层(Qel)：岩性以粉质粘性土为主，土黄-灰黄色，厚度4.70～14.00 m；洪冲积层(Qpal)：岩性以粉砂、细砂为主，土黄色、灰黄色、黄白色等，厚度0.30～1.20 m；坡积层(Qdl)：岩性粉质粘性土为主，土黄-灰黄色，厚度0.50～1.20 m。

评价区岩石主要为加里东期混合岩，地表多风化为残积层和全-强风化岩所覆盖，岩石具花岗结构，块状构造，矿物成分主要为长石、石英和少量其他暗色矿物。

2.3 地质构造与区域地壳稳定性

评价区在区域地质构造位置上处于华南褶皱系云开大山隆起南部。根据1∶20万阳春幅区域地质资料，在评价区东南侧外围约4 km处有一推测断裂经过，该断裂呈北东-南西向延伸。野外调查未见断层构造痕迹出露，区内地质构造简单。区内岩石裂隙发育，以北西向和北东裂隙为主，分别发育有6组和5组，次为南北向和东西向，各有3组。评价区处于低震级地震多发影响区，据《中国地震烈度区划图(1990)》评价区处于地震基本烈度6度区，区域地壳稳定性为稳定。

2.4 水文地质条件

2.4.1 地下水类型及其特征

评价区地下水类型有基岩裂隙水和松散岩类孔潜隙水。其中，基岩裂隙水贮存于加里东期混合岩强风化层及中风化层中。水位埋深0.60～3.60 m，沟谷底见有地下水渗出，流量为0.125 l/s，富水性贫乏。松散岩类孔潜隙水贮存于评价区东部洪冲积平原粉砂、细砂中，富水性贫乏-中等。

2.4.2 地下水的补、径、排条件及动态变化特征

评价区地下水主要接受大气降雨入渗补给。地下水径流主要沿地形从高处往低处径流，由于地形较陡，因此水力坡度相对较大，地下水的排泄主要以渗流的形式排出地表(坡脚)和溪流。地下水动态变化主要与区内降雨量密切相关，具有季节性明显变化的特点，据访问，评价区地下水水位年变化幅度约2～3 m。总体上，边坡区地下水的补、径、排条件基本保持自然状态。属水文地质条件简单区。

2.5 工程地质条件评述

评价区岩土体自上而下共分5个工程地质层：①层人工填土层，褐黄-灰黄色，稍湿，软塑-硬塑，厚度0.00～6.40 m；②层粉质粘性土，由混合岩风化残积而成，土黄色-灰黄色，稍湿，硬塑，遇水易软化崩解，揭露厚度4.70～14.00 m；③层为强风化混合岩，为寒武系浅变质14.00 m ；③层为强风化混合岩，为寒武系浅变质岩层。花斑杂色，以灰黄色、浅灰色为主，原岩结构清晰，岩石破碎，岩芯呈碎块状，大部分已风化成土状，手捏碎散，遇水软化崩解。揭露厚度1.15～5.30 m；④层中风化混合岩，为寒武系浅变质岩层。灰色、暗灰色为主，局部深灰色等，岩石较破碎，岩芯呈短柱状，风化裂隙发育，裂隙表面多被铁锰质侵染。揭露厚度1.30～4.40 m；⑤层微风化混合岩，为寒武系浅变质岩层。灰色、暗灰色为主，局部深灰色等，斑状结构，块状构造，岩石致密坚硬, 岩芯呈长柱状，风化裂隙不发育，锤击声音清脆，反弹。揭露厚度4.20～14.80 m。

3 地质灾害发育特征

3.1 泥石流的形成条件

3.1.1 地形条件

大榜村泥石流沟域平面形状呈“S”形。沟域平面面积为10.8×104m2，最高海拔高程326 m，沟口海拔高程206 m，相对高差120 m。沟长268 m，纵坡降78‰～160‰，主沟剖面呈“V”型，沿主沟发育有二级跌水陡坎，坎高1.80～3.10 m，两侧山坡坡度35°～55°。沟口为大榜村村民居住地，往东为扇形堆积区，沟道出山后向东延伸至双滘河。

3.1.2 固体物质补给条件

泥石流沟流域地形陡峻，岩性软硬相间，节理裂隙发育，风化强烈，滑坡地质灾害十分发育，为泥石流的形成提供了丰富的松散固体物质。

经现场调查，大榜村泥石流沟域内发育有滑坡6处(编号H1～H6，见表1)。

这6处滑坡堆积物为泥石流流域内重要的固体物质来源。可为泥石流提供固体物质量1.08×104m3。

流域内主要分布寒武系混合岩及其风化坡残积层，岩石风化强烈，坡面上分布有大量碎屑，它们在水流侵蚀下以面状形式补给泥石流。据估算，沟道堆积与坡面风化物总量约0.54×104m3。

“9.21”泥石流灾害发生后，由于汇水面积大，在后期降雨冲刷侵蚀作用下，沟域内的松散物基本上已被后期沟流带走，沟域内上次泥石流形成的松散物极少。

表1 滑坡基本情况一览表

综上所述，大榜村泥石流沟域内有形成泥石流所需要的松散物质储量约为1.625×104m3，单位面积储量为25.82×104m3/km2。

3.1.3 降水条件

据阳春市气象局资料，双滘镇大榜村附近区域多年平均降雨量1 920 mm，降雨量的年际变化较大，降雨季节变化明显，4～9月份为雨季，占全年降雨总量83%，常出现雷雨集中降水。10月至次年3月为旱季，仅占全年降雨量的17%。降水集中，暴雨多是区内降水的主要特点，为地质灾害的形成提供了有利条件。

3.2 泥石流特征

3.2.1 泥石流发育历史

由于该地区古泥石流记录资料严重缺失，据调查访问，双滘镇大榜村在2010年9月前未发生过小型以上泥石流地质灾害。但村后沟谷微型泥石流(稀性泥流)及斜坡上的微型滑塌比较活跃，每年都要发生2～3次。沟谷泥石流流量一般小于3 m3/s，总体持续时间一般不长，一般在降雨结束后3～4 h内便会消退，固体物质一般都随水流去，泥石流堆积物很少。因此，该泥石流的形成与古泥石流的活动关系不大，泥石流的形成主要是由“9.21”引发的持续强降雨所引起。

3.2.2 泥石流规模

双滘镇大榜泥石流区沟床比降大、山坡陡峻，固体物质较为丰富，具有汇流快，泥石流流速大的特点。据调查，该沟泥石流活动较活跃，每年都要发生1～2次泥石流(主要为稀性泥石流)，流量多在3 m3/s以下。调查期间未发现明显的泥痕。

据本次勘查，“9.21”泥石流分布面积7.5×104m2。其中，形成区分布面积5.4×104m2，流通区分布面积0.9×104m2，堆积区分布面积约1.2×104m2。流量约为12.03 m3/s。

3.2.3 泥石流重度和性质

泥石流重度反映了流体中含沙量的多少，而泥石流性质决定于含沙量和粒度。据调查，沟谷内发育有多处滑坡，固体物质较多，泥石流重度在13.0～18.0 kN/m3，按泥石流的流体性质，已发泥石流均属稀性泥石流。

3.2.4 粒度特征

大榜村沟道中植被发育，地表表层多为混合岩风化产生的残坡积物，粒径较小，粗颗粒粒径一般为0.25～0.50 mm，占总重的54.9%～80.4%左右，偶见有少量石块分布，粒径多为2.5～50 cm。

3.3 泥石流成因分析

泥石流的形成，必须具备有三个条件：有利的汇流地形地貌、丰富的松散固体物质和充足的水源条件，另外与人为因素影响密切相关。

双滘镇大榜村后背山体发育有“S”谷，两侧山坡陡峻，坡度一般35°～55°，山谷出口为漏斗型，地形高差120 m。为泥石流的形成提供了有利的汇流地形条件。同时，当地山坡被强风化混合岩及其坡残积土层覆盖。坡残积土岩性为粉质粘性土为主，厚度4.70～14.00 m不等；强风化混合岩厚度1.50～5.30 mm。风化岩与坡残积土遇水易软化崩解，抗侵蚀、冲刷能力弱，在暴雨作用下，会发生崩滑现象，水土流失现象明显，为泥石流的形成提供丰富松散的固体物质。加上2010年9月21日，在双滘镇大榜村发生的持续强降雨，日降雨量达440 mm，4 h降雨量达215 mm，为泥石流的形成提供充足的水源。同时，谷内人类工程及经济活动较频繁，开垦耕地、不合理种植现象较突出。因此，有利的汇流条件、丰富物质来源及持续强降雨是引发本次泥石流地质灾害的主要原因。但人为因素也加剧了泥石流的发生和发展。

3.4 泥石流参数计算

3.4.1 泥石流重度

泥石流的容重反映了流体的含沙量，它受到流域泥沙补给条件和沟床输沙能力的共同影响。泥石流重度按地区的经验公式计算：

式中,AC为单位面积可补给泥石流的固体松散物质量(×104m3/km2)。

经计算，泥石流重度为15.73 kN/m3。

3.4.2 泥石流流量

流量设计采用配方法：

α=(γHφ+1)1/2;QC为与Qp相同重现期的泥石流流量(m3/s)；D为 堵塞系数，取1.0～1.2；Wp为泥石沟过水面积(m2)；Ip为泥石沟平均水力坡度；φ为泥石流固体物质修正系数。

γc为泥石流重度(kN/m3)；γw为清水重度(kN/m3)；γH为泥石流颗粒重度，取26.72 kN/m3。

通过以上计算，泥石流沟谷的清水流量为7.19 m3/s，泥石流流量为12.03 m3/s。

3.4.3 泥石流冲出量计算

(1) 泥石流年冲出量计算

WH=1 000 kHαFφ

式中，WH为泥石流年平均冲出量(m3)；k为泥石流形成系数，取0.2；H为引起泥石流的雨季期间平均降雨总量，取1 536 mm；α为径流系数，取0.3；F为 流域面积(km2)；φ为系数，按式φ=(γc-γw)/( γH-γc)计算。

根据上式计算，泥石流沟泥石流年均冲出量为3 150 m3/a。

(2) 泥石流最大一次冲出量

泥石流最大一次冲出量采用下式计算：

Qw=0.278QcT

式中,Qw为次最大冲出量(×104m3)；Qc为泥石流流量(m3/s)；T为泥石流过程时间，该区取30 min，即1 800 s。

根据上式计算，大榜村泥石流沟最大一次冲出量为6 020 m3。

4 泥石流灾害危险性评价

4.1 泥石流危险性分析评价

4.1.1 泥石流地质灾害概况

2010年9月20～22日，受11号台风“凡亚比”带来的强降雨影响，阳春市连降特大暴雨，双滘镇大榜村附近日降雨量达440 mm(500 a一遇)。暴雨造成山洪泛滥成灾，导致流经大榜村东侧的双滘河溢满，洪水冲垮河堤和农田。与此同时，大榜村背后沟谷也发生泥石流地质灾害。山洪挟带大量泥砂、石块、树木等物质沿沟床倾泻而下，汇聚后形成泥石流，从沟口喷涌而出，直接冲毁沟道附近砖瓦4幢，部分泥石流物质直接涌至一幢楼房的二楼，毁坏农田和农作物约3.33 hm2。幸好人员及时撤离，未造成人员伤亡，直接经济损失达65万元。经估算，泥石流固体物质冲出量约6 000 m3。

4.1.2 泥石流灾害危害特征

据本次勘查，大榜村泥石流灾害主要威胁对象为大榜村村民及农田，其危害特征主要有以下几方面：

(1) 淤埋沟口建筑、农田、道路。

(2) 诱发发生山体崩塌、滑坡等不良地质现象，造成生态环境恶化。

(3) 引起河流改道、加剧河床淤高，降低沿河防洪能力。

4.1.3 泥石流灾害危险性分析

如前所述，该泥石流灾害区沟谷谷床坡降大，两侧边坡坡度陡，岩土体稳定性较差，滑坡发育。谷口外地形平坦开阔，雨量充沛。具备了引发泥石流地质灾害所需的一切自然条件。潜在泥石流地质灾害危害的危险性。

(1) 潜在泥石流流量及冲击力估算

从上述计算可知，大榜泥石流沟最大一次冲出量估算为5 876 m3。同时，根据砂砾泥石流冲击力计算公式：

δ=4.72×106Vc2d

式中,δ为泥石流冲击力(Pa)；Vc为泥石流流速(m/s)；D为泥石流石块粒径(m)，取d=0.1 m。

经计算，大榜村后沟泥石流冲击力为427.6 kPa，可见，大榜村泥石流对下游建构筑物具有较强破坏力。

(2) 潜在泥石流危险性评估

从上述泥石流灾害的发育特征、流量及冲击力可知。评价区内泥石流活动频率。估算该泥石流最大一次冲出量为6 020.2 m3，其流量达12.03 m3/s，规模小型；泥石流冲击力为427.6 kPa，具有较强的破坏力。同时，泥石流威胁对象为村民、民房、农田、乡村道路及双滘河等，受威胁人数达180多人，危害性大，潜在的危险性大。

4.2 地质灾害危害程度分区

根据泥石流沟危害程度、危害方式及危害对象等，将该流域泥石流的危害程度划分为极危险区、危险区、影响区和安全区四区(图1)。

图1 评价区危险性分区图Fig.1 Evaluation of risk zoning Figure

(1) 极危险区(Ⅰ)

分布于泥石流沟域出口、滑坡、崩塌前缘及居民居住区地带，分布面积3.8×104m2。受威胁民房30户180人，农田8 hm2及双滘河河堤200 m。潜在财产超过606万元。

(2) 危险区(Ⅱ)

分布于泥石流沟域两侧斜坡地带及极危险区外围，分布面积10.3×104m2。受威胁对象主要为耕地、农作物及经济林地，耕地、农作物约4 hm2，经济林地约66.67 hm2。潜在财产超过50万元。

(3) 影响区(Ⅲ)

分布于泥石流沟域两侧斜坡顶部及危险区外围，分布面积5.9×104m2。受影响对象主要为耕地、农作物及经济林地，耕地、农作物约2 hm2，经济林地约33.3 hm2。

(4) 安全区(Ⅳ)

分布于泥石流极危险区、危险区、影响区外围，分布面积5.3×104m2。

4.3 泥石流灾害防治现状及发展趋势

大榜村泥石流发生后，仅对泥石流沟及堆积于村中及农田的泥石流堆积物进行清理，沟渠损毁处及沟谷内崩塌的斜坡均未进行加固和防护，抵御泥石流灾害能力较差。

据本次调查，泥石流沟内斜坡滑坡较发育，新发滑坡稳定性较差，形成的松散土体绝大部分还堆积于斜坡坡面及沟道内，可为泥石流的形成提供源源不断的固体物质来源。同时，该沟谷汇水条件较好，斜坡坡度陡，有利于降水的汇聚；若不进行有效治理，泥石流灾害发生的频率将不断增加，其灾害损失仍将不断扩大，大榜村村民生命及财产安全将得不到有效保障。

5 地质灾害综合治理规划

5.1 治理目的及原则

双滘镇大榜村泥石流治理主要任务是保护泥石流威胁区30户房屋、180名村民、120亩农田及双滘河河堤等不受泥石流直接危害。其主要任务有：控制可补给泥石流的松散固体物质的数量和方式；减缓地表径流速度、延长和削减形成洪峰的时间和流量；改变泥石流的流动条件，使其不能通畅顺利出山；降低泥石流重度，减小泥石流流速，削弱其冲刷力；控制泥石流出山后肆意漫流，使其归槽并安全排泄到下游非建构筑物及农田区。

根据前人对泥石流的治理方案及防治效果，结合参考我国对该类泥石流的治理经验以及取得的良好效果，对该沟谷泥石流治理可采取沟内修建拦挡坝拦砂，稳坡减少固体物质补给来源，在沟口修建排导沟，同时在沟流域内种植树木以保护坡面，防治水土流失等措施。

5.2 地质灾害防治措施

(1) 挡土墙

在坡脚设置重力式挡土墙。挡土墙地面高度约4～5 m，墙体须设置排(泄)水孔，泄水孔间距2～3 m，墙后填土应选择透水性较强的砂性土填料。墙体内外应设置阶梯状人行步阶。挡土墙作用一方面稳固坡脚岩土，另方面起导流堤排导作用，用来改变洪水和泥石流方向，防止直接冲击危害。

(2) 拦碴坝

在大榜村后沟谷中部及沟谷出口处设置两道拦碴坝，坝身连成一体成弧形，弧顶指上上游，坝高7～10 m，采用钢肋混凝土坝，排水导流段采用钢肋混凝土栅格坝。坝上游建设成储淤场。其作用是拦蓄洪水和泥石流固体物质，使其在坝上游储淤场内淤积，从而减少泥石流固体物质下泄量并抵制其危害。

(3) 消力槛

消力槛的主要功能是防止沟床下切，保护主坝基础，布置于坝体下游10～30 m 处，槛高1～3 m。

(4) 排导渠

利用原有沟岸，修建单侧排导渠，尽量使沟道顺直，排泄畅通，防止翻越。下游排导渠宽2.0 m，高2.5 m，长约202.8 m，把泥石流沟水直接排导入双滘河。

(5) 排水沟

主要设置于挡土墙墙脚和沟谷斜坡顶部、中部，主要起排水作用，减弱雨水对山体斜坡的冲刷作用。

(6) 生物措施

在沟谷中、上游泥石流形成区和流通区植树造林，最好按上矮下高的方式进行种植，禁止砍伐和开荒种地，以增加地表植被、涵养水分、减缓暴雨径流对坡面的冲刷，增强坡体稳定性，消减泥石流的物质来源和地表径流的迅速聚集，抑制水土流失，控制泥石流的形成和发展。

5.3 治理规划方案

通过在沟道有利地段设置两道拦碴坝、消力槛，拦蓄松散物质，防止洪水冲刷沟道和沟床下切，在沟口修筑排导渠将泥石流排入双滘河。

6 结论与建议

(1) 该泥石流地质灾害区，估算潜在泥石流年均冲出量约3 149.6 m3，泥石流最大一次冲出量为6 020.2 m3，规模小型；泥石流冲击力为427.6 kPa，具有较强的破坏力。泥石流地质灾害危害大，潜在的危险性大。必须尽快开展治理工作。

(2) 根据泥石流的危害程度、危害方式及危害对象等，将该流域泥石流的危害程度划分为极危险区、危险区、影响区和安全区四区。

(3) 建议采用拦碴坝、消力槛、排导渠和设置排水沟系统等工程措施，结合生物措施进行综合治理，具体施工在枯水期进行，以保证工程质量。

[1] 工程地质手册编写委员会.工程地质手册[M].中国建筑工业出版社,2007.

[2] 李铁锋.灾害地质学[M].北京：北京大学出版社，2002.

[3] 国土资源部.泥石流灾害防治工程勘查规范(DZ/T0220-2006)[S].2006.

[4] 广东省地质局水文工程地质一大队.广东省阳春市双滘镇大榜村泥石流地质灾害勘查报告[R].2012.

YANGCHUN CITY, GUANGDONG PROVINCE, SHUANGJIAO TOWN OF DABANG VILLAGE DEBRIS FLOW HAZARD ASSESSMEN

LIN Yi

(No.1 Hydrologic and Engineering Geologic Brigade Under Guangdong Provincial Geologic Bureau Zhanjiang,Guangdong 524049，China)

Yangchun City, Shuangjiao town of Dabang Village proximity to the hills hillside,mountain by cambrian migmatite,surface layer thickness of the weathered rock,steep mountains and developed gullies Pass Valley,poor geotechnical stability.This article by the full analysis Evaluation area of geological environmental conditions，debris flow parameters through the use of quantitative calculation and qualitative analysis methods and risk analysis and evaluation.

debris Flow；hazard; evaluate

1006-4362(2014)01-0037-06

2013-08-03 改回日期： 2013-11-08

P642.23

A

林毅(1977- )，男，广东遂溪人，大专学历，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面研究。