西南某泥石流溝發育特征及致災效應研究

■劉瑩 蘇遠東

（核工業西藏地質調查院 四川成都 610081）

西南某泥石流溝發育特征及致災效應研究

■劉瑩 蘇遠東

（核工業西藏地質調查院 四川成都 610081）

該溝歷史上曾暴發多次泥石流，對下游居民人身和財產安全造成嚴重的威脅，有關部門也采取了有效的治理措施，但是，隨著人類工程活動的日益加劇和強降雨的影響，溝內多處垮塌、堵塞和堆積較明顯，該泥石流溝再次暴發可能性較大。本文在現場調查和遙感解譯的基礎上分析溝谷的溝道條件、物源條件和水源條件，初步判斷泥石流的規模、性質和頻率，并借助于室內計算，準確得出泥石流的動力特征，在此基礎之上分析泥石流的致災效應，為泥石流的防治提供依據。研究表明：該溝屬于小型暴雨型黏性高頻泥石流；泥石流重度1.71g.cm-3，洪峰流量104.06m3/s，一次泥石流固體總量1.06×104m3，安全隱患較大。

泥石流發育特征危險性致災效應

該溝位于災后重建居民安區域尾部，距阿壩州黑水縣縣城約42.2km，溝口地理坐標為 N 31°55′35.52",E 103°24′00.79",H 2550m。溝口堆積扇區是5.12地震后災后重建居民安置點的范圍，前緣有省道302線通過，交通較為便利。

2010年來至今暴雨作用下演變發展成了新的泥石流溝，溝內多處垮塌、堵塞和堆積較明顯，該泥石流溝再次暴發可能性較大。據調查訪問，該泥石流溝最近爆發活動便是在2011年5月中旬，對范圍內8戶居民40人的生命及相關財產安全構成嚴重威脅，同時還威脅到在溝口附近的鄉村公路和橋梁等基礎設施，上述規劃工程均建在沙拉溝泥石流極危險區或危險區內，如不進行泥石流防治，工程建設可能受到泥石流災害的威脅。因此，研究該溝泥石流的發育特征及致災效應具有失分重要的現實意義。

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

溝流域總體上屬中切割侵蝕中高山地貌，平面上呈較規則羽毛狀，整條沙拉溝流域縱向長約4.38km，平均寬度1.12km，上游段溝域相對開闊，中段稍寬，而下游段，特別是溝口處溝道狹窄，總體地形地貌見圖1。

本次擬勘查的沙拉溝泥石流二期工程溝域為沙拉溝中上段，為原有泥石流流域清水區，平面上呈扇形，縱向長度3.23 km，溝域寬度0.70~1.55 km，流域面積約3.14km2，溝源最大高程為3770m，本次調查影響范圍內最低高程為2250m，前后相對高差為1520m，溝谷內中心溝道縱坡降551‰。溝域內坡度較陡，20°~50°，坡面上植被較茂密、多位灌木、針葉林和闊葉林且分帶明顯，通行困難。

1.2 地層巖性

工作區出露的地層為第四系人工堆積層（Qml）、崩積層（Qcol）、滑坡堆積層（Q4del）、殘坡積層（Q4dl+el）、泥石流堆積層（Q4sef）；下伏基巖在溝谷源頭附近及溝谷下游出露為三疊系中統雜谷腦組（T2z），溝谷中部帶狀分布為三疊系下統波茨組（T1b）變質長石石英砂巖、鈣質細粒石英砂巖夾粉

第四系松散堆積體厚度較大，溝口泥石流堆積扇區域厚度一般在3.5m，基巖在溝岸及兩側山脊多有出露，區域分布厚度較大。

工程區內基巖零星出露于溝谷源頭附近及溝谷下游出露為三疊系中統淺灰色、灰色變質長石石英砂巖夾千枚巖、灰巖的波茨組（T1b），溝谷中部帶狀分布為三疊系雜谷腦組（T2z）淺灰色、灰色變質長石石英砂巖、千枚巖偶夾灰巖分布以灰色、灰黃色為主。礦物成分主要為石英、云母、長石，砂狀結構，層狀、板狀構造，節理裂隙極為發育，是控制區內崩塌產生的主要巖性條件。埋深較淺，大部分為地表裸露，局部地段上覆第四系松散層，埋深為0～3m。其強風化帶深度一般為2～4m。分布于斜坡體大部分地區。

1.3 地質構造

工作區區域構造上屬東昆侖海西褶皺系的川西地槽區，位于秦嶺東西向構造帶、龍門山北東向構造帶與馬爾康北西向構造帶間的三角地帶，構成黑水褶皺束，東部、北部為石大關弧形構造，西部、西南部屬馬爾康北西向構造。

圖1 溝谷全貌

2 泥石流形成條件

2.1 地形地貌及溝道條件

清水區：根據物源分布和主溝溝域形態特征，主溝內標高3430m以上上游地段屬于清水區，由于此段溝域地處海拔較高，基本屬于山體上部-頂部地段，因此匯水面積小，流水全靠大氣降水，無常年性流水，溝心及兩側區域內植被茂盛，無明顯松散土層和物源分布，調查時期溝內干涸無流水，據訪問雨季時節流水清澈。

形成-流通區：該區在主溝溝床標高2460～3430m，前后高差970m，流域匯水面積約1.82km2，平均寬度約1.25 km，主溝長度為1.74 km。溝谷狹窄，溝床寬2.5～8.0m，縱坡坡降519～760‰，平均坡降約為677‰；兩側谷坡坡度陡峭，一般38～60°，植被茂密，以稀疏低矮灌木為主，沖刷現象明顯，雨季水土流失嚴重，物源豐富。在局部形成了小型堆積扇，并對居民集居地構成威脅。

堆積區：堆積區主要分布于標高2460m以下，其中2460m-2245m范圍在前期勘察時屬于流通形成區，但自2010年至今，此段范圍上游雨季沖刷至此堆積跡象嚴重，且植被破壞較嚴重，地形變化較大，因堆積堵塞形成了溝谷改道和分叉的現象，整個沙拉溝域堆積范圍向坡內推移，堆積巖土體結構松散，對下游8戶40口人的生命財產安全形成威脅

2.2 物源條件

根據溝谷物源的堆積及補給類型，溝內物源主要分為溝床松散堆積物和滑坡堆積物源。

2.2.1 溝床松散堆積類物源

區內溝床堆積的松散固體物源主要分布于主溝內，標高范圍2460～3430的溝段，溝床寬2.5～8.0m，平均寬約5.0m，溝段總長約1.74 km，物源總儲量約4.4×104m3（其中2460m以下標高的溝床不參與儲量計算），物源體結構特征表現為：粒徑0.5-50cm不等，最大塊徑達1.5m；潮濕，松散，土質不均，無分選，其中塊石含量約30%，碎石含量約40%，粗角礫含量約10%，細角礫含量約10%，砂粒含量約5%，粉粘粒含量約5%。

2.2.2 滑坡堆積物源

區內植被茂密，坡體穩定，該類物源在流域分布較少，且規模都較小，主要分布于主溝兩側的兩個滑坡即W1和W2。W1滑坡位于主溝左側，距離堆積區200m，標高范圍2550-2615m，滑坡為長條形狀，縱向長度為18m，沿主溝方向寬度50m，厚度3-5m，目前處于穩定狀態，靜儲量為0.3×104m3，推斷可參與泥石流的動儲量約為0.05×104m3，成分變質長石石英砂巖、板巖、千枚巖和少量灰巖；其中W2滑坡位于主溝右側，距離溝口堆積區距離約1.1Km，規模較W1更小，縱向長度為8m，沿主溝方向寬度60m，厚度約3-4m，目前處于穩定狀態，靜儲量為0.2×104m3，推斷可參與泥石流的動儲量約為0.03×104m3。

2.3 水源條件

該溝為常年性溪溝，勘查期間測得流量2.8L/s，洪水季節溝水位上漲近1.5m。水作為泥石流的組成部分，又是泥石流的搬運介質，泥石流的暴發時間和規模均受降雨的影響與控制。據氣象資料顯示，降雨集中在5-10月份，多年平均降雨量為835.8mm，為泥石流發生提供充足的水源條件。而泥石流的暴發是有一臨界雨強值，加之近五年來區域內10分鐘最大降水量21.2mm，1小時最大降水量：26.5mm，24小時最大降水量：66.8mm。區域內主溝和4條支溝的縱向坡度大，有利于地表水的匯集，溝床水動力條件將大大提高，在物源足夠豐富的情況下，泥石流的爆發的可能性很大。

3 泥石流動力學特征

3.1 泥石流重度

3.1.1 查表法

按照《泥石流災害防治工程勘查規范》（DZ/T0220--2006）附錄H填寫泥石流調查表并按附錄G進行易發程度評分 （詳見表表3.7.1-1），按表G.2查表確定八腳溝泥石流重度和泥沙修正系數，其重度為1.710t/m3，泥沙修正系數為0.361。

3.1.2 公式法

泥石流容重的經驗計算公式為：

式中：γC-----泥石流發生的最大容重（t/m3）；

A---坍方程度系數；

IC---坍方區平均坡度，‰。

計算得出泥石流重度為1.692。

出于安全的角度考慮，容重γC取經驗公式法所得1.710t/m3，容重γC取值具有較高的可信度，并且與地質宏觀判斷相吻合，主要體現在：溝內細顆粒物質較多，易發生粘性泥石流。

3.2 泥石流流量

本文采用雨洪法對泥石流動力特征進行計算分析，計算結果為：該溝百年一遇洪水峰值流量為54.05m3/s，百年一遇泥石流峰值流量為104.06m3/s，該溝百年一遇泥石流總量為2.472×104m3，輸沙量為1.06×104m3。

4 致災效應分析

該溝為一老泥石流溝，但近100年來為爆發過大的泥石流，溝口堆積扇特征明顯，現在是當地8戶40口人生活和居住區。地震后，沙拉溝內溝床堆積物源及滑坡堆積物源等不良地質現象發育，坡面侵蝕嚴重，為泥石流提供了物源，溝域環境受到較大影響。使沙拉溝存在發生泥石流的隱患，威脅恢復重建規劃區居民的生命和財產安全，并且影響進出沙拉村的村道和村民。

沙拉溝現狀條件下發生泥石流災害的可能性很大，泥石流災害將會對當地經濟的恢復發展以及當地災后恢復重建帶來重大安全隱患。地震災害使當地大量民房垮塌或成為危房，災民的安置重建是當地近幾年工作重點，泥石流災害的存在，對當地規劃安置點的建設將帶來巨大影響，會延緩當地的規劃重建進度，因此，必須對該溝泥石流進行工程治理，以保障當地居民的生命和財產安全，及當地經濟的恢復發展。

溝口緊鄰鄉村公路，公路為該地主要的交通道路，以上分析可以看出，泥石流流量較大，極易阻斷公路，給附近居民帶來較大的損失。

5 結論

（1）該溝斷層較發育，巖體破碎，溝內物源豐富，溝谷各個功能區功能顯著，有利于泥石流的暴發。

（2）該溝百年一遇洪水峰值流量為54.05m3/s，百年一遇泥石流峰值流量為104.06m3/s，該溝百年一遇泥石流總量為2.472×104m3，輸沙量為1.06×104m3。

（3）該溝危險性較大，嚴重威脅下游居民的人身和財產安全，建議及時采取治理措施。

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Study of Features and Impacts of Debris Flow in the southwest of China

LIU Ying，SU Yuan-dong
(Tibetan institute of Nuclear Geology,Chengdu,610081,China)

The outbreak of debris flow gully history has repeatedly,causing a serious threat todownstream residents personal and property safety,the relevant departments have taken effective measures, however,along with the effects of human engineering activities and increasing rainfall,in multiple collapse,blocking and accumulation is obvious,the debris flowhappened again the possibility of a larger. Analysis of gully channel condition,material sourceand water conditions in the field investigation and remote sensing interpretation in this paperbased on the preliminary judgment scale,the nature and frequency of debris flow,aThe outbreak of debris flow gully history has repeatedly,causing a serious threat todownstream residents personal and property safety,the relevant departments have taken effective measures,however,along with the effects of human engineering activities and increasing rainfall,in multiple collapse,blocking and accumulation is obvious,the debris flowhappened again the possibility of a larger.Analysis of gully channel condition,material sourceand water conditions in the field investigation and remote sensing interpretation in this paperbased on the preliminary judgment scale,the nature and frequency of debris flow,and with the help of the indoor calculation, accurate to get the dynamic characteristics of debris flow,based on the analysis of debris flow disaster effects,and provide the basis for debris flowprevention and treatment.Research shows that:the gully is a small storm viscous debris flowwith high frequency debris flow;1.71g.cm-3flow,the largest water 104.06m3/s,a total of 1.06 x 104m3solid debris, greater security risks.

debris flow;Features;risks;impact of engineering

P642.23[文獻碼]A

1000-405X（2015）-11-103-2