以礼河电站大水沟流域泥石流灾害特征分析

蔡伟，熊朝正

（1.浙江华东建设工程有限公司，杭州 310014；2.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059）

1 引言

西南地区是我国规划水电基地的重心【1】，大型水利水电工程绝大部分都修建在深山峡谷中，不仅建造规模大，而且建设费用高。近年来，地质灾害问题在水利水电建设工程的推进中日趋严峻。以雅砻江、岷江、金沙江、大渡河等流域的泥石流活动最为强烈【2】。泥石流灾害对水电工程建设及工作人员的生命财产安全构成了非常严重的威胁。各国学者在泥石流启动机制及危险性评价等方面做了不懈的探索和研究，并已取得了不少成果【3~5】。

以礼河是金沙江的一条支流，全长122km，共有4 座梯级电站。白鹤滩水电站水库正常蓄水位825m，水库蓄水后，将淹没以礼河四级电站的运输洞、进风洞、开关站等建筑，必须对其部分设施进行改造或复建。作为必选厂址之一的大水沟为泥石流沟，因此，需要对大水沟泥石流活动特点及工程影响进行调查分析。

2 流域概况及地质环境

2.1 流域概况

大水沟流域地处云南省会泽县娜姑镇境内，西部与昆明市东川区隔江相望，流域面积约190km2，流域内水系呈树枝状发育，主沟长约23.76km，沟源处位于娜姑镇那红山，高程约2 679.6m，沟口处高程约715m，沟床平均纵比降约82.69‰。

2.2 地质环境条件

大水沟流域位于小江右岸，地势东高西低，属高中山侵蚀、剥蚀地貌类型。流域源头处发育娜姑和干海子2 个盆地。

大水沟流域范围内，地层除缺失侏罗系、白垩系和三叠系地层外，从震旦系到第四系均有出露。流域内大面积分布的二叠系峨眉山组玄武岩，岩石风化强烈，岩体破碎，也易构成大水沟泥石流物源。

3 泥石流形成条件

3.1 地形条件

大水沟流域主沟沟床平均纵比降约82.69‰，具有明显的分段特征。沟源至新合乡段约155.63‰，沟谷狭窄，两岸地形较陡，坡度30°～40°，植被较发育；新合乡至四级电站调节池段，沟谷纵比降较小，约22.27‰，两岸地形较缓，坡度15°～25°，局部30°～40°；四级电站调节池至沟口段，沟谷比降较大，约 127.41‰，两岸地形陡峻，坡度 30°～50°，局部达 60°～70°。

综合流域内的水系、松散堆积物等，大水沟流域可划分为4 个区，即泥石流清水区、形成区、流通区和堆积区。清水区位于A 区和B 区高程约2 000m 以上植被较发育区域；形成区位于B 区高程约2 000m 以下，及C、D、E、F 区坡面植被覆盖较差，松散固体物质裸露区域；自沟底高程约1 000m 以下，两岸基岩裸露，物源补给量少，为大水沟泥石流流通区；自沟底高程约800m 以下，大水沟沟谷宽阔，沟底坡度3°～5°，泥石流流经此处时，流速变小，大部分泥石流物堆积于此，为大水沟泥石流堆积区。

3.2 物源条件

大水沟流域松散堆积物分布较广泛，可能成为大水沟泥石流潜在物源的主要位于B～F 区的松散堆积物，总方量约28 772×104m3，为两岸分布的崩塌堆积物（见图1）和滑坡堆积物（见图2），总方量约1 186×104m3。另外，大水沟流域内出露玄武岩，风化强烈，多呈强风化状，岩体破碎，易受坡面流冲刷，汇入沟内形成泥石流物源。正在修建的S303 省道小江至娜姑段，开挖边坡，弃渣堆积于盐水沟两岸及沟底，也为泥石流形成提供了物源。通过分析可知，大水沟流域泥石流物源丰富。

3.3 降雨条件

降雨量是泥石流爆发不可或缺的条件。泥石流的爆发有一临界雨强值，超过这一雨强值时泥石流容易发生，低于该雨强泥石流难以发生。对云南地区已经发生的泥石流进行统计，24h 临界雨强纪录的泥石流沟有17 条，雨强变化在4.5～74.9mm，其中，雨强≥9mm 的有11 条，占总数的64.7%。根据会泽县气象局娜姑镇降雨观测资料，2007 年8 月，日最大降雨极值达到99.0mm，因此，大水沟具备泥石流启动的临界雨强条件。

图1 崩塌堆积体物源

图2 滑坡堆积体物源

4 泥石流发展趋势及工程影响

4.1 现状泥石流发展趋势

根据现场调查及访问分析，大水沟沟口无泥石流堆积台地发育，历史上没有发生过大规模的泥石流，每年雨季时，固体物质进入堆积区或随洪水进入小江，沟道发生改变，该泥石流沟为处于发展期的稀性大型低频泥石流。经前述分析，大水沟具备泥石流形成的条件，有发生大规模泥石流的可能。但由于在盐水沟马脖子处，修建有以礼河四级电站调节池，该调节池兼有防洪拦砂的作用，会降低大水沟泥石流暴发的规模和频率。

4.2 白鹤滩水电站蓄水后发展趋势

泥石流多形成于雨季的6～8 月，根据白鹤滩水电站水库运行方式，水库6 月从死水位765m 附近开始蓄水，蓄至防洪限制水位785m 后，在6～8 月水库按汛期分期水位控制运行，即在6～7 月水库水位维持防洪限制水位785m，8 月上旬开始每旬抬高10m 的方式控制蓄水。水位变化会淹没大水沟泥石流的部分堆积区或流通区，部分流通区会变为堆积区，但对泥石流的清水区和形成区无影响，不会改变大水沟泥石流的规模和频率。

4.3 泥石流工程危害分析

大水沟泥石流主要堆积于沟底高程约785m 以下的沟底，堆积坡度3°～5°。厂址区沟底高程约810m，位于大水沟泥石流流通区的左岸坡，尾水洞出口高程约822m，泥石流活动对施工期无影响，但不得侵占大水沟的行洪通道。

运行期时，因尾水洞出口高程822m，其下的沟谷断面面积约623m2，经计算大水沟泥石流流速可取1.38m/s，该处高程约822m 以下断面的泥石流流量为860m3/s，大于大水沟50a和30a 一遇泥石流峰值流量，与大水沟100a 一遇泥石流峰值流量相差不多。说明大水沟若发生100a 一遇泥石流时，对尾水洞出口会有影响，若发生50a、30a 一遇泥石流时，对尾水洞出口影响不大。

5 结语

1）大水沟流域面积约190km2，主沟长约23.76km，沟床平均纵比降约82.69‰；大水沟流域松散堆积物中潜在物源约28 772×104m3，可能滑动的堆积物量约 1 186×104m3；流域最大日降雨量可达99mm。具备发生泥石流的地形、物源及降雨条件。

2）大水沟泥石流目前是处于发展期的易发大型稀性低频泥石流，在调节池的作用下大水沟泥石流爆发的规模和频率会降低。

3）泥石流活动对施工期无影响，在运行期时100a 一遇泥石流会对尾水洞出口产生影响，而50a、30a 一遇泥石流对尾水洞出口影响不大。

4）白鹤滩水电站水库蓄水后，泥石流对以礼河四级电站复建大水沟侧厂址尾水洞出口影响不大。