北京市北部山區(qū)石城鎮(zhèn)泥石流溝松散物特點(diǎn)及儲(chǔ)量計(jì)算模型

王海芝

（北京市地質(zhì)研究所，北京 100011）

北京市北部山區(qū)石城鎮(zhèn)泥石流溝松散物特點(diǎn)及儲(chǔ)量計(jì)算模型

王海芝

（北京市地質(zhì)研究所，北京 100011）

總結(jié)了石城鎮(zhèn)泥石流溝松散堆積物的特點(diǎn)，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查泥石流一次沖刷的深度，推導(dǎo)出泥石流溝內(nèi)松散堆積物動(dòng)儲(chǔ)量的計(jì)算公式，對(duì)已調(diào)查的泥石流溝內(nèi)動(dòng)物質(zhì)儲(chǔ)量進(jìn)行了計(jì)算，為泥石流的預(yù)警和治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

松散物質(zhì)靜儲(chǔ)量;松散物質(zhì)動(dòng)儲(chǔ)量；計(jì)算公式；預(yù)警和防治

1 北部山區(qū)石城鎮(zhèn)泥石流溝的基本情況

石城鎮(zhèn)發(fā)育泥石流溝59條，流域面積115km2，占石城鎮(zhèn)面積的45%。泥石流溝分布于白河兩側(cè)，集中分布于石城鎮(zhèn)的北部及西部地區(qū)（圖1），高程200～1000m。

圖1 石城鎮(zhèn)泥石流溝分布圖

2 北部山區(qū)石城鎮(zhèn)泥石流溝松散堆積物的特點(diǎn)

石城鎮(zhèn)內(nèi)泥石流溝在地形上一般呈圈椅狀（照片1），匯水能力強(qiáng)，溝床縱坡較大，溝床展布較直，易于松散物質(zhì)起動(dòng)。兩側(cè)山坡坡度較陡，一般大于35 。松散物多來源于兩側(cè)山坡基巖風(fēng)化、崩落堆積物，以粗粒土或巨粒土為主，其中的卵礫石呈棱角狀或次棱角狀，無分選。植被一般覆蓋率大于80%，以喬木或灌木為主。

照片1 石城鎮(zhèn)小皂樹溝溝頭照片

石城鎮(zhèn)內(nèi)泥石流堆積區(qū)段人類活動(dòng)較多，原有地貌一般多改造成梯田。

石城鎮(zhèn)內(nèi)坡腳松散物質(zhì)儲(chǔ)量較大。石城鎮(zhèn)內(nèi)變質(zhì)巖廣泛分布，北西向斷裂極其發(fā)育，巖石極度破碎，坡腳的松散物質(zhì)堆積相對(duì)較多（照片2）。

照片2 石城鎮(zhèn)云蒙峽主溝坡積物

溝道兩側(cè)山體存在多處崩塌隱患，崩塌時(shí)有發(fā)生，因此溝床內(nèi)無論在溝谷下游還是上游，都覆有屬漂石甚至是巨石級(jí)別的崩塌塊石（照片3）。

照片3 石城鎮(zhèn)云蒙峽主溝溝床堆積

3 松散物質(zhì)儲(chǔ)量的探測(cè)及結(jié)果

本次松散物質(zhì)儲(chǔ)量的探測(cè)使用的方法是探地雷達(dá)，（Ground Penetrating Radar,簡(jiǎn)稱GPR）,該方法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的廣譜(1MHz----1G MHz)電磁波技術(shù)。探地雷達(dá)利用主頻為數(shù)十兆赫(MHz)至千兆赫波段的電磁波，以寬頻帶短脈沖形式，由地面通過天線發(fā)射器(T)發(fā)送至地下，經(jīng)地下目的體或地層的界面反射后返回地面，由雷達(dá)天線接收器(R)接收，根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間(亦稱雙程走時(shí))、幅度與波形等資料，可探測(cè)介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與埋設(shè)物。其工作原理見圖2。

圖2 探地雷達(dá)工作原理示意圖

采用上述方法對(duì)石城鎮(zhèn)的南皂樹溝、北皂樹溝、四合堂水泉溝、賈峪東溝分別進(jìn)行了探測(cè)。測(cè)線按平行溝床和垂直于溝床兩個(gè)方向布置；堆積體體積的計(jì)算方法是先將溝分區(qū)，根據(jù)堆積物的分布特點(diǎn)圈定不同的計(jì)算區(qū)域。根據(jù)探測(cè)結(jié)果，確定該計(jì)算區(qū)的平均厚度，保證平均厚度的代表性，計(jì)算出測(cè)量溝谷內(nèi)的松散物質(zhì)靜儲(chǔ)量數(shù)據(jù)（表1）。

表1 示范區(qū)內(nèi)典型溝谷松散堆積物靜儲(chǔ)量

根據(jù)計(jì)算類推方法，推算出石城鎮(zhèn)內(nèi)已調(diào)查35條泥石流溝中松散物質(zhì)靜儲(chǔ)量小于10萬m3的溝谷有9條，占調(diào)查總數(shù)的26%；10~20萬m3的溝谷有13條，占調(diào)查總數(shù)的36%；20~30萬m3的3條，占調(diào)查總數(shù)的9%；30~40萬m3的3條，占調(diào)查總數(shù)的9%；40~70萬m3的4條，占調(diào)查總數(shù)的11%；70~100萬m3的2條，占調(diào)查總數(shù)的6%；大于100萬m3的1條，占調(diào)查總數(shù)的3%（圖3）。

圖3 石城鎮(zhèn)已調(diào)查小流域松散物質(zhì)靜儲(chǔ)量分布餅狀圖

根據(jù)實(shí)地調(diào)查及數(shù)據(jù)分析，得出每條溝谷一次泥石流沖刷溝床深度，可按下式計(jì)算出每條溝谷動(dòng)物質(zhì)儲(chǔ)量。

式中：D 松散物質(zhì)動(dòng)儲(chǔ)量；

h 一次泥石流沖刷溝床深度；

H 溝床松散堆積物平均厚度；

S 實(shí)測(cè)松散物質(zhì)儲(chǔ)量。

根據(jù)李德基[2]分類標(biāo)準(zhǔn)：一次沖出物儲(chǔ)量小于1萬m3的為小型泥石流，1萬~10萬m3的為中型石流，10萬m3~100萬m3為大型泥石流，大于100萬m3的為特大型泥石流的劃分標(biāo)準(zhǔn)，確定石城鎮(zhèn)已調(diào)查的35條泥石流溝中，屬于小型泥石流的14條，占40%；中型泥石流的20條，占57%；大型泥石流的1條，占3%（圖4）。

圖4 已調(diào)查小流域松散物質(zhì)動(dòng)儲(chǔ)量分布餅狀圖

4 結(jié)論

通過物探和實(shí)地調(diào)查可查明泥石流溝松散物質(zhì)動(dòng)儲(chǔ)量及靜儲(chǔ)量，確定泥石流的規(guī)模，為泥石流溝預(yù)警、治理提供較準(zhǔn)確的可靠依據(jù)。

[1] 鐘敦倫、謝 洪、王愛英.四川境內(nèi)成昆鐵路泥石流預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)參數(shù)，山地研究，1990，8（2）：82~88.

[2] 李德基.試論青藏高原某些公路沿線泥石流及其防治原則，泥石流論文集（1），1981：101~107.

Characteristics of the Loose Mudf ow Gully Sediments in the North of Beijing and the Mudf ow Reserve Calculation Model: An Illustration for the Case of Shicheng Town

WANG Haizhi
(Beijing Institute of Geology, Beijing 100011 )

This paper surveys and summarizes the characteristics of the Loose mudf ow gully sediments of Shicheng Town in the north of Beijing. The static reserve of the loose sediments is measured by Ground Penetrating Radar. At the same time, the scour depth of primary mudf ow is measured in the f eld. The dynamic reserve of the loose sediments of the mudf ow gully is calculated by a model based on the static reserve and the scour depth, which can provide the precise fundamental data and thus have the great signif cance on the early warning and prevention of the mudf ow.

Loose sediments; Static reserve; Dynamic reserve; Mudf ow

P642.23

A

1007-1903(2011)03-0031-03