汶川县安夹沟泥石流特征与形成条件实验研究

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安夹沟位于汶川县绵虒镇,属“5.12”特大地震震中地区,构造上位于龙门山断裂的中心地带,也是地震灾害重灾区。特大地震不权造成了一定的人员伤亡和严重的经济财产损失,同时还诱发了为数众多的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害。这些重大地质灾害隐患点险情紧迫、危害巨大、危险程度高,不仅严重危及周边居民生命财产安全,更严重的影响到危险区内灾后恢复重建工作的顺利实施。该泥石流为一条老泥石流沟,受地震的影响,安夹沟沟域内新发生了大量的滑坡、崩塌、不稳定斜坡等次生地质灾害,沟域不良地质现象加重,松散固体物源增多,泥石流易发程度大大提高,危险性加剧,暴发大规模泥石流灾害的可能性大。目前,该泥石流沟对沟口高店村1组的86余户301余人的生命、财产安全以及国道213线和都汶公路等重要交通干线的安全构成严重威胁。是汶川县重大地质灾害隐患点之一。因此,对该泥石流沟的研究在为保护当地居民生命财产和国家国有经济方面具有现实意义,也可以为该地区的泥石流灾害治理提供可靠的参考依据。本文主要从一下几个方面对安夹沟的特征和形成条件进行研究:1)统计了研究区的物源,沟道情况,降雨情况,结合研究区的历史灾害情况,认为安夹沟泥石流为暴雨沟谷型泥石流。在泥石流形成过程中,沟域内地形陡峻,沟谷纵坡降大,两岸多悬崖、陡坎分布,沟道狭窄、纵坡降大,多跌水分布。特殊的地形地貌条件为水源和泥沙的汇聚提供了有利的地形地貌条件;“5·12”地震后,沟域内的大量的滑塌、不稳定斜坡等不良地质现象发育,为该泥石流沟提供了大量的崩滑类物源。主沟与支沟沟床内分布大量的松散堆积物源。而暴雨则是泥石流形成的主要引发因素。2)研究安夹沟的运动特征,计算了包括5年,10年,20年,100年一遇的暴雨情况下泥石流沟内的流量,流速,冲击力等运动特征值,为以后的治理提供了较为可信的依据。对安夹沟的堵江可能性进行分析,认为安夹沟泥石流的水源条件优于物源补给条件,主沟应属稀性泥石流,再加上通过比较泥石流沟出口段的流速和岷江的流速,初步判断不会造成堵江。3)对堆积扇体的形态的研究表明,堆积扇体具有多期性,安夹沟泥石流至少经历过一次从形成期-发展期-衰退期-停歇期的周期。对不同位置泥石流的颗粒级配关系研究表明,不同沟段位置的水动力条件和冲淤特征。安夹沟中上游段沟谷纵坡降大,且冲淤特征表现为以冲刷为主,在安夹沟下游段沟谷纵坡较缓,沟谷冲淤特征均表现出以淤为主的特点。4)通过进行二维物理实验模拟泥石流形成条件,模拟研究区的沟道条件,降雨情况,建立了泥石流启动临界坡度的判别公式,实验结果显示泥石流的启动坡度受综合摩擦系数的影响较大,且理想情况下摩擦系数为0.2时,沟道启动坡度为0。以及适用于安夹沟的流速经验公式,最后通过实验与现场所计算的流量对比,判断两者的流量差随着坡度增加而持续增大,研究结果显示安夹沟已经具备形成泥石流的沟道和降雨条件。5)根据对安夹沟泥石流的计算统计结果提出了防治工程方案建议,建议在安夹沟沟道下游的流通堆积区段修建排导槽,规整沟槽断面,减小弯道曲率,将拦挡坝下游的泥石流物质顺畅地导入主岷江河,保护流通堆积区居民的安全。最后综合分析认为:5.12地震后,安夹沟沟域内崩塌、滑坡等不良地质现象增多,可参与泥石流活动的松散固体物源量也大幅增加,目前累积的松散固体物源量已超出1976年泥石流爆发前的物源量,一旦遭到较大暴雨的作用,势必引发大规模的泥石流灾害,其在大的暴雨作用下发生泥石流灾害的危险性较大。并且通过实验模拟了安夹沟遇到强降雨时候的情况,研究结果再一次肯定了研究区形成泥石流的可能性,建立的一系列判别公式为以上观点提供了较为可靠的理论依据。
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