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从藏东南扎木弄巴灾变特征看川藏公路防灾

2020-07-09 来源:客趣旅游网
第8卷第3期 V01.8 No.3 2 0 1 0年6月 水利与建筑工程学报 oumal of Water Resources and Architectural Jan.,201 0 从藏东南扎木弄巴灾变特征看川藏公路防灾 江 建,乐 瑜 (重庆市市政设计研究院,重庆400020) 摘要:西藏东南部由于受特殊的地质、地貌、地形、气候和水文等自然环境条件的影响,曾多次发生大 型滑坡泥石流事件,给川藏公路及其沿线造成了灾难性破坏。该文首先从扎木并巴流域所处的自然地 理环境及地质地貌条件、水文、气候等方面进行了分析,再结合扎木弄巴巨型滑坡从泥石流致灾原因及 灾害演变特征进行深入剖析。结果表明,扎木弄巴巨型滑坡经历了从高位滑动一碎屑流一土石水气浪 一堵塞坝一溃坝洪水一次生灾害等过程,这个过程类型具有典型的链式演化、反复叠加模式:不同类型 灾害在条件具备时会相互转化并诱发新的灾害,形成恶性循环。文末对川藏公路的防灾减灾提出了建 议。 关键词:藏东南;扎木弄巴;灾变特征;川藏公路;防灾减灾 中图分类号:U418.55 文献标识码:A 文章编号:1672—1144(2010)O3—01O6.__03 Analysis on Disaster Mitigation for Sichuan-Tibet Highway Based on Evolution Characteristics of Disasters in Zhamu Gully of Southeast Tibet JJANG Jian,LE Yu (Chougqing Municipal Design Institute,Chongqing 400020,China) Abstract:Due to the special geology,landform,topography,climate and hydrological conditions in Southeast Tibet,the large— scale landslide and debris flow events have taken place there frequently,and brought about the disastorus effects to the down. stream areas along the Sichuan—Tibet highway.1he evolution characteristics of the giant landslides in Zhamu guUy are analyzed here,which shows that the geological hazards and water damages in the area would evolve in the typical chains and repeated SU— eprposition model,and the diferent types of disaster could be transformed into each other when the conditions are ripe and give irse to flew hazards,forming a vicious cycle.Finally,the recommendations are put forward for disaster prevention and mitigation of the Sichuan-Tiebt highway accordingly. Keywords:Southeast Tibet;Zhamu gully;evolution characteristics of disasters;Sichuan-Tibet highway;disaster miti- gafion 川藏公路是西藏自治区交通大动脉之一,系西藏自治区 泥石流灾害成因并进行了定量化分区;王鹰I8J对川藏公路地 “三纵、两横、六通道”的公路主骨架中极其重要的“一横”,对 质灾害防御体系及防治对策进行了研究。本文在野外考察 西藏经济跨越式的发展和社会的长治久安、广大藏族同胞奔 和前人研究的基础上,考虑地质水毁灾害与下游公路防灾的 小康和巩固祖国西南边防均有着重要的保障和促进作用。 相互作用,分析藏东南扎木弄巴20世纪以来所发生的两次 然而,藏东南地区山高水深,冰川广布,地震等新构造活动强 大型滑坡灾害演变特征,对下游川藏公路的防灾减灾提出了 烈,松散堆积物储量大;降雨丰沛,气候温润,冰雪消融快,冰 相应的建议。 湖溃决和冰雪崩频繁,滑坡泥石流规模巨大。扎木弄巴在20 世纪发生了两次滑坡堵江事件,溃坝洪水给下游地区带来了 1扎木弄巴流域概况 巨大的灾难。而相关的研究有,汪阳春、吕儒仁等_lI2J对扎木 扎木弄巴位于易贡藏布左岸,易贡茶厂附近。扎木弄巴 弄巴地形地质特征和溃坝洪水演进进行了现场勘测和研究; 位于长青沸泉一兴凯陆缘岩浆弧前锋带与普拿一倾多弧背 殷跃平[。]对易贡高速巨型滑坡的成灾特征及减灾进行了研 冲断带的结合部,处于易贡藏布一帕隆藏布深断裂带与易贡 究;刘宁等[ ]在基于现场抢险救灾的成功经验,总结提出了 一鲁朗走滑断裂近于直交的部位。沟源头以上的纳雍嘎波 易贡巨型滑坡堵江灾害抢险处理方案。同时,吴积善、程尊 主峰海拔为6 388 ITI,易贡湖湖面海拔仅为2 200 m,总高差达 兰等[ J研究了扎木弄巴堵塞坝的形成机理;贾海兰l 6j立足川 4 188 m。扎木弄巴沟长9.7 km,主沟床平均纵比降34.3%, 藏公路沿线滑坡特点、形成条件,全面认识灾害的发生规律, 流域面积31.8 km2,其中冰川和永久积雪面积为2.20 km2,占 揭示它们的发育条件,是制定有效的防灾对策,确保公路维 流域总面积的6.92%_2’3 J。该支沟直接汇入的主河一易贡藏 护取得成效的基础;丁继新_7 J分析了川藏公路然乌一鲁朗段 布在汇入口下游约18 km处通麦镇和帕隆藏布合流,帕隆藏 收稿日期:2010-03-02 修回日期:2010.03.19 作者简介:江建(1974一),男(汉族),四川泸县人,工程师,从事道路桥梁的勘察设计工作。 第3期 江建,等:从藏东南扎木弄巴灾变特征看川藏公路防灾 1O7 布又在下游11.6 km处汇入雅鲁藏布江。易贡藏布系帕隆藏 布的最大支流,流域面积1.35×lO4 km2,占帕隆藏布流域面 积的47.3%,河长为286 km,发源于嘉黎县西北的念青唐古 拉山脉南麓E2,3 J。 该地区受印度洋暖湿气流沿雅鲁藏布江河谷北进的影 响,加之海拔较低,雨水丰沛,植被覆盖良好,气候温和湿润。 据易贡气象站1965年~1972年资料统计_2 J,年平均气温为 2000—04—09,经过连续数天的高温后,扎木弄巴上游发 生总体积为2.02×lO6 m3的雪崩_3],掀动沿途松散堆积体, 冲入主河及对岸,形成了波及长度2.6 km,堵塞长度1.5 km, 高130 m(含1902年未冲溃的30 m坝高)的堵塞坝_2.3 J。堰塞 湖水位蓄积猛涨,上游回水成湖长30 km,淹没了沿河两岸的 农田和村庄,著名的易贡茶厂也难逃厄运。虽然当时易贡藏 布的流量和流速达720 m3/s和4.56 m3/s,但对由雪崩激发的 特大滑坡型泥石流来讲作用甚微 J。该坝最深处达110余 米,在62 d后溃决,几乎一溃到底(图2),高而凶猛的涌波, 11.4℃,最高月为l8.1℃,最低月为3.3℃,年温差14.8 ̄C;历 年最高气温为32_8℃,历年最低气温为一10.7℃。年平均降 水量为960.5 toni,5月一9月的降水量占全年的78%,其中, 降水最多为6月份,约占全年的26%;11月至翌年2月为干 季,其降水量仅占全年的4%。年平均蒸发量1 458.3/n/n,年 水面蒸发量一般在900 rnlYl以内。 该区域水文资料匮乏,仅1967年~1969年在干流贡德 短期设过水文站,下距易贡湖口约3 km。结合水文资料分 析I4J,每年4月底或5月初开始涨水,7月份来水量最大,8月 底以后开始退水。年平均流量378 m3/s,实测最大流量1 780 rn3/s,统计涨水期4月~8月平均流量分别为:88.5 m3/s、261 m3/s、761 m3/s、1 160 m3/s、900 m3/s。年平均入湖径流量 1.192×10m m3,枯水期一般出现于11月下旬至翌年4月下 旬,最枯流量约55 rn3/s。 该地区冰川属海洋型冰川,冰川消融主要在夏季,春末 和秋初也有些消融。径流补给形式以融雪(冰)为主。 2扎木弄巴灾变特征 2.1易贡滑坡泥石流致灾情况 该地区历史上即为滑坡多发区,位于右岸的易贡茶厂亦 坐落在古老的泥石流堆积体上。据文献[3]记载,1902年7 月~8月间,经过长期的连续大雨后,沟道突然断流,很可能 中游发生大滑坡阻断沟道,形成滑坡坝,15 d后沟水充满了 堰塞湖,浸润了坝体,并突然失稳溃决,呈粘性或塑性泥石 流,以53 m~60 m的厚度,大于13 m/s的速度,约5.86×lO4 m3/s的流量冲出沟道,越过易贡藏布,爬上对岸山坡,并迅速 向两侧扩散,几小时后形成厚75 m~140 m,宽3.2 km~3.6 km,长2.7 km的堵塞坝。其最低处高出原河床面约80 m(即 坝高),总体积达5.13×1O6 m3。堰塞湖深达50 m,坝体约1 月后局部溃决,留下的30 m坝高,构成了风景秀丽的易贡湖 (图1),其水源主要来自易贡藏布。 图1易贡湖形成时 沿易贡藏布进入帕隆藏布,汇入雅鲁藏布江,直泻我国的墨 脱和邻国印度,荡净了两岸耕地和建筑物,在我国境内损失 达2.8×lO8元人民币。 图2堰塞湖坝体残体 2.2灾害演化特征 据文献[4],滑坡堆积体形成的天然坝体积庞大,其底宽 达2 200 m~2 500 m,轴线长约1 000 m,估计堰塞湖溃决前的 有效坝高为6om左右,坝体平面面积约2.5 krn 。坝顶宽阔, 顺水流方向鞍部宽200 m以上,高出堰塞湖水面55.1 m,高 出下游坡脚约90 m,上、下游面十分平缓。坝体各部分物质 组成不同,大致其左侧与上游侧块石相对较多,其余部分以 沙性土夹碎块石为主。沙性土分选性差,各部分的含量不 一,估计为50%一70%,表部土质较松散。2OO6—06—21于易 贡藏布江下游的通麦测量断面资料计算表明E23,洪峰时最大 水深57.0 1I"1,洪痕宽336.0 in,最大流速11.0 m/s,洪峰流量达 1.26×105 m3/s,是正常洪水流量3.50×lO3 m3/s的36倍。 易贡湖的形成不是偶然的,巨型山体滑坡产生是由受区 域性地质构造、地貌、地形条件、岩土体物理力学性质、丰富 的降水以及冻融作用影响等多种因素共同激发。该区在地 貌上属于高山峡谷区。扎木弄巴所在的断裂交汇部位有南 迦巴瓦构造楔随着印度板块的持续向北推挤,使得易贡一鲁 朗、扎木~马尼翁两条走滑断层一直处于活动状态。而在扎 木弄沟一带在沟两侧走滑推挤不同向,导致区域构造应力非 常集中,沟两侧岩层非常破碎,沟东侧软弱结构面十分发育。 沟源头高海拔陡立的花岗岩体在强烈的物理风化作用下,临 空侧的岩石块体极易发生崩塌滑移,这就为巨型滑坡的形成 提供了必要的物源条件。同时,扎木弄巴源头与湖面4 188 rfl的高差为山体崩塌创造了临空崩落速滑的势能条件。扎 木弄巴34.3%的沟床平均纵比降,是泥石流极易形成的地形 条件,为高速远程滑坡提供了有利的远滑通道。 l08 水利与建筑工程学报 第8卷 结合水文气象资料分析,流域内径流补给形式以融雪 (冰)为主,而当地4月份气温已经开始转暖,2000年连续高 温数天后,海洋型冰川和积雪融化加剧。雨雪融水渗入山体 裂隙后结冰发生膨胀,天气回暖冰体消融导致裂隙面润滑, 出现周期性的冻融循环。这样,爆发巨大的动能激发高速远 程滑坡的内外因条件已经具备,位于扎木弄巴海拔高达 是当支沟流域内陡峻的沟床纵坡、大量以冰碛物为主的松散 固体物质、持续高温暴雨及大型的冰湖溃决、冰雪崩、地震等 激发条件具备时,灾害的演化形式具有相当大的可变性。对 上下游将造成不可估量的损失。从图1、图2堰塞湖溃决前 后的遥感图片对比中可以看出,堰塞湖虽然已经不复存在, 但狭窄的溃坝口和多发的扎木弄巴泥石流一旦耦合再次堵 5 520 m以上雪峰的上亿方滑坡体在冰雪融水的润滑作用下 抗剪强度急剧降低,松散堆积体整体失稳,并沿陡倾岩层(倾 塞,对下游的川藏公路仍是巨大的潜在威胁。地质水毁灾害 的威胁不在于灾害点距离公路的远近,而是要关注它可能的 波及范围和致灾程度。近年来川藏公路沿线的古乡沟泥石 角约7o。~80 ̄)呈楔形高速下滑,铲动两侧山体,猛烈撞击下 部由冰水作用和崩滑形成的巨厚松散堆积物构成的相对缓 流、102大滑坡、索通曲冰雪崩灾害,更是给我们敲响了警钟。 坡段,促使其发生滑动,转化为“碎屑流”,高速下滑人易贡藏 布,并撞击右岸老滑坡堆积体,形成高约200多米的“土一石 一水一气”混合体E4,5 J。其中一部分体积约5.0×lo6 m3,翻越 高约150 m的老滑坡,摧毁滑坡体上高达数十米的茂密山 松,抵达易贡茶厂桥边,距民房约200 m。另一部分堆积于新 堆积的滑坡体上,很快堵断易贡藏布,并向下游和上游铺展。 当上部含水率丰富的固体物质下泄后,逐渐成为碎屑流,继 续堆高和拓宽堆积体,但由于堵塞坝大多部位以细粒物质为 主,较少的大粒径石块不足以形成稳定性相对较好的骨架密 实结构,坝体抗剪强度低,抗冲刷能力弱,因此在大量水流冲 刷作用下极易演变为泥石流体。滑坡体堵塞易贡藏布形成 的易贡湖,上游湖水淹没了周边大范围农田、茶厂、牧场、民 房及森林。经当年4月14日在人湖口(易贡电厂附近)实测 流量约100 m3/s,分析计算日入湖水量约8.64X lO6 m3,水位 以0.48 m/d的涨幅上升l3 J。堰塞湖经过快速水位上涨后溃 决,沿程冲毁易贡藏布、帕隆藏布、雅鲁藏布江及其两岸的所 有桥梁、交通及通信设施,并使下游沿江地区长达数百公里 范围内的居民深受其害。最终湖水淘刷河谷坡脚,造成下游 河谷地段发生不同程度的边坡失稳,并形成一系列滑坡泥石 流等次生地质灾害。 从总体上看,该滑坡发生及其致灾过程,大致可以归纳 为如下几个阶段:高位滑动一碎屑流一土石水气浪一堵塞坝 一溃坝洪水一次生灾害等过程,是典型的复合性链式灾害演 化模式(图3)。简言之,就是在地质、地形、地貌、水文和气象 等有利条件的耦合作用下,远程巨型滑坡快速冲出沟口,堵 塞其汇入的主河道形成堰塞湖,堰塞湖蓄水对上游造成淹没 灾害,待水位上涨到一定水位后溃坝,坝体土石等松散固体 物质和水流混掺形成规模巨大的泥石流和溃坝洪水,泥石流 和洪水泛滥横扫下游一切农田、村寨、交通和通信等设施,同 时造成边坡失稳并诱发一系列新的滑坡、泥石流、水土流失 灾害,甚至出现石海,造成植被退化、生态平衡遭到破坏,人 员伤亡和财产损失更是难以避免的。 ‘ 从扎木弄巴的滑坡泥石流灾害演化特质可以看出,在西 藏特殊而又脆弱的地质、地形和地貌等条件影响下,加以有 利的水文条件,这些灾害并不是孤立的,它们可以相互影响 相互转换。河流一旦被河道两岸的滑坡,或由两岸沟谷冲出 的泥石流堵断形成堵塞坝,在其上游水量蓄积形成堰塞湖。 滑坡在适当的条件下可以演变为泥石流,同时滑坡和泥石流 在适当地形地貌、水文等条件下可以再次产生更大的洪水。 同时,一个灾害点并不局限于某一种固定的灾害类型,特别 鉴于川藏公路在我国的重要地位,其长期的防灾减灾必须加 以重视。 环境盟要H襞 姥蔫 建鬈祷 象、水文等 然地理 冰雪崩、岩崩、滑坡、泥石流、地震、冰湖 溃决等 覆盖农【£=I.气浪摧毁植被等 堰塞湖淹没上游农田、村寨、浸润破坏 坡 稳定等 亘 蒜 磊馥 毁 游洪泛 农 、村察及 亟 到霾筵 棠 流煲 挚墓焚需銮毁火害'植 蚕面 鑫 暨 鐾 雀 囊震掼失小 图3滑坡泥石流堵江灾害链式演化模式 3川藏公路防灾减灾建议 在对扎木弄巴巨型滑坡灾害演化特征研究的基础上,认 为川I藏公路的防灾减灾不能局限于公路沿线,当地质、地貌、 水文及气象等条件具备时,灾害点会转移,灾害形式会相互 转化并诱发新的次生灾害。结合现场调研及对巨型滑坡堵 江灾害处治的经验_4, ,8J,对川藏公路沿线地质水毁灾害的 防治措施提出以下建议: (1)在川藏公路的山地灾害防治中,既要考虑滑坡、泥 石流、水毁、雪崩、溜砂、冰湖溃决等灾害的影响,又要综合考 虑资金来源、灾害易发程度及危害性大小等方面的不同,统 一规划,对灾害点分类分批进行整治。特别是对那些对公路 直接危害或存在重大隐患的滑坡、泥石流,在治理时应采取 针对性措施,以最大限度地降低灾害的不利影响。 (2)在预防和治理地质水毁灾害时,仅采取一种措施难 以起到长期的作用,需要工程措施、生物措施相结合,保障公 路畅通无阻。从图4可以看出,2 ITI多高的铁丝石笼导流堤 采用重力式挡墙形式,较好地约束了泥石流堆积扇在沟口的 扩展,使其限制在约50 nl的宽度内(该路段设计为过水路 面),而导流堤外侧的川藏公路通行基本不受泥石流的影响。 导流堤外侧的老泥石流堆积体上通过植树恢复植被,既做到 水土保持,又美化了景观,对行车起到一定的视线诱导作用。 这是一较为成功的案例,值得今后借鉴。 (下转第121页) 第3期 王增欣,等:土石坝饱和非饱和渗流的数值分析 121 建立统一的渗流模型,通过饱和度的分布来自动捕捉渗透自 『5] Mualem.A new model for Prdeiction tlle hydraulic conductivity of an— 由面和确定逸出边界,迭代收敛速度快,证明是实用有效的。 saturatde Porous medialJ].Water Resources Res.,1976,12(3):513— 522. 参考文献: [6]吴梦喜,高莲士.饱和一非饱和土体非稳定渗流数值分析[J]. 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Jouma1.1980.44(1):892—898. k k — , 咖 , 山 , 一 , 一 ^ (上接第108页) 专业部门向当地政府和群众宣传地质水毁灾害的防治知识, 群策群防,积极开展临灾及灾后上下游移民安置及桥梁、道 路、通讯等设施的迁建、损毁恢复的准备工作。 4结语 西藏东南部地区如此特殊的自然环境条件,结合近年来 川藏公路沿线地质水毁灾害多发的趋势,今后仍可能诱发大 量的地质水毁灾害,威胁着沿江公路的通行能力。本文针对 扎木弄巴20世纪以来所发生的大型滑坡泥石流及其灾害演 化特征进行剖析,表明该滑坡的发生经历了高位滑动一碎屑 图4西藏某公路沿线泥石流沟口防护措施 流一土石水气浪一堵塞坝一溃坝洪水一次生灾害等过程,灾 (3)由于不同路段不同灾害形成的条件和机理不尽相 害类型呈现典型的复合性链式演化模式。在此基础上对川 同,因而其危害的方式、规模和程度也会有所不同。在灾害 藏公路沿线的地质水毁灾害的防治提出了相应的建议,因地 治理时,应针对性地研究灾害活动规律、特点,考虑到材料来 制宜,排除隐患,防治结合,对其它山区公路地质水毁灾害的 源和工程结构的特点,以及长期防护和应急抢险救灾的不同 防治亦具有一定的参考价值。 需要,因地制宜,合理布设防护建筑物。 参考文献: (4)加强公路规划勘测前期地质灾害调查工作,防患于 [1]汪阳春,梁光模,舒斌.西藏公路水毁研究[M].成都:四川科学 未然,重点监控大型灾害易发点及中小型灾害频发点。对于 技术出版社,2001. 公路沿线直接危害小、间接危害大、爆发突然且历时短的大 [2] 吕儒仁,唐邦兴,朱平一.西藏泥石流与环境[M].成都:成都科 型崩塌、滑坡、泥石流以及冰雪崩灾害,进行基于特大型泥石 技大学出版社,1999. 流危险区划和成灾预测,对重点危险区进行水文气象监测预 [3]殷跃平.西藏波密易贡高速巨型滑坡特征及减灾研究[J].水文 报工作。同时要落实重大地质灾害隐患的防灾预案,建立地 地质工程地质,2000,(4):8-11. 质灾害预警系统,通过监测逐步开展和完善灾前和临灾预报 [4]刘宁,蒋乃明,杨启贵,等.易贡巨型滑坡堵江灾害抢险处理方 工作。 案研究[J],人民长江,2000,31(9):10-13. (5)做好降雨、冰雪融水、地质、地貌、冰川、地震等资料 [5]吴积善,程尊兰,耿学勇.西藏东南部泥石流堵塞坝的形成机理 的收集和整理存档工作,建立可靠的流域数字化地形图及防 [J].山地学报,2005,23(4):399-405. 灾措施数据库。同时,还必须加大科研投入力度,提高防治 [6]贾海兰.川藏公路沿线灾害的类型与特点[J].公路交通技术, 2005,(6):13—16. 水平。 [7]丁继新,杨志法,尚彦军.川藏公路然乌一鲁朗段泥石流灾害成 (6)加强和健全抢险救灾组织机构,落实交通和通信应 因分析及定量化分区[J].地质力学学报,2006,12(2):203.210. 急措施,最大限度的保证抢险救灾工作有组织的进行。对于 [8]王鹰,陈炜涛,张昆,等.川藏公路地质灾害防御体系及防治对 已经有工农业设施和人口分布的重大地质灾害隐患,应当由 策研究[J].中国地质灾害与防治学报,2005,16(3):63.66. 

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