突泉縣楊家街屯北溝泥石流基本特征及危險性評價

姜慧琴　李丹　張國飛　姚威

摘要 分析了內蒙古自治區突泉縣楊家街屯北溝泥石流溝的地形地貌、物源、水源及動力學特征，采用劉希林推薦的單溝泥石流危險度評價法評價了該泥石流溝的危險性，并提出了防治建議。結果表明，該泥石流溝的形成條件充分，屬中度危險泥石流溝，建議在溝口兩岸修筑導流堤工程。

關鍵詞 泥石流；基本特征；危險性評價

中圖分類號 P642.23 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2016）05-202-04

Abstract Topography， provenance， water and dynamic characteristics in north ditch Yangjiajie， Tuquan County of Inner Mongolia was analyzed. The hazard of debris flow was evaluated with LIU Xilin recommended method. Several prevention advises were put forward. The results showed that the formation conditions of debris flow are sufficient. The hazard is medium. Constructing diversion dike project was suggested.

Key words Debris flow； Basic features； Hazard assessment

楊家街屯北溝位于蛟流河上游左岸一級支溝北岸，行政區劃隸屬于內蒙古自治區興安盟突泉縣寶石鎮寶合村楊家街屯。地理坐標：120°57′21″ E，45°50′02″ N。據調查，該溝曾發生2次泥石流。其中，1998年發生泥石流，沖毀農田13.33 hm2、道路100 m；2008年6月28日發生泥石流，沖毀房屋5間，死亡2人。目前，該溝威脅居民9戶27人、房屋27間、農田20.00 hm2等，危害程度為中型。泥石流的發生不僅造成了很大的經濟損失，也危及到當地人民的生命和財產安全[1]。為此，筆者分析了該泥石流的形成條件、動力學特征及危險性，并提出了相應的防治措施，以期為該泥石流溝的工程治理提供理論依據。

1 泥石流形成條件

1.1 地形地貌

楊家街屯北溝泥石流流域呈柳葉狀，地勢東北高，西南低，流域內最高海拔高程為903.5 m，最低海拔高程為620.0 m，相對高差283.5 m。該泥石流為溝谷型，主溝長2.4 km，溝道較彎曲，流域面積為3.2 km2，呈北東-南西向分布，溝口向南西，溝道中上游段縱坡降75‰，中下游段縱坡降33‰，平均縱坡降54‰。這樣的地形有利于雨水的集中[2]，為泥石流的形成提供了水動力條件，也為松散固體物質的搬運和參與泥石流活動提供了地形條件。

1.2 物源

楊家街屯北溝泥石流溝分為上游形成區、中游流通區和下游堆積區，該溝的平面示意見圖1。

形成區（上游段）：上游形成區坡度較大，根據地形條件，其沖淤特征以沖為主。該段長0.9 km，橫斷面呈“V”字型，溝底寬0.5～2.5 m，切割深度為1.0～2.5 m，溝底為斷續出露基巖，節理裂隙發育將巖石切割成碎塊狀，為泥石流提供了物源，溝底砂礫石層，平均厚0.8 m，礫石含量占總量的50%左右，分選及磨圓較差，粒徑最大可達40.0 cm。溝道兩側為砂土夾礫石層，土體松散，坍塌發育。左岸發育一較大支溝（支溝1），溝底寬度為0.5～1.0 m。切割深度為1.0～1.5 m，溝底松散物厚約0.6 m。該段松散物主要包括主溝及支溝的溝道淤積松散物和溝岸已經坍塌及潛在坍塌松散物，松散物總量約為5 610 m3。

流通區（中游段）：中游流通區較上游坡度減緩，溝道形態逐漸由“V”字型向“U”字型轉變，該區段沖淤特征表現為以沖為主，有沖有淤。該段長0.9 km，溝底寬3.0～6.0 m，切割深度為1.0～2.0 m，溝道內礫石增多，粒徑減小，以1.0～5.0 cm粒徑的礫石為主，10.0～15.0 cm粒徑的礫石占少數，含量約占總量的50%。溝道兩側坍塌較發育，左岸發育一較大支溝（支溝2），溝底寬2.0 ～3.0 m，溝深0.5～1.5 m，溝底砂礫石層，該段松散物儲量主要為主溝及支溝的溝道淤堵及溝岸坍塌的松散物，松散物總量約為9 480 m3。

堆積區（下游溝口段）：堆積區地形較緩，溝道形態逐漸向寬緩轉變，該段沖淤特征表現為以淤為主，抗沖刷能力較強。該段長0.6 km，溝底寬8.0～10.0 m，切割深度為0.5～1.0 m，溝底砂礫石層，礫石粒徑減小，為1.0～10.0 cm，磨圓及分選一般，平均厚度為1.6 m。溝底淤堵嚴重，坍塌不發育，該段松散物儲量主要為溝道淤積松散物，總量約為8 640 m3。溝口扇形地發育不完整，扇長約為100 m，扇寬約為80 m，擴散角為60°，完整程度達40%。

綜上所述，該泥石流溝內的物源豐富，松散物總儲量為23 730 m3。流域內的松散固體物質是泥石流形成的必備條件之一[3]。物源總量不僅決定著泥石流的性質，也在一定程度上決定著泥石流的規模及成災能力。

1.3 水源

突泉縣屬中溫帶大陸性半干旱季風氣候，具有春季干旱多風、夏季炎熱多雨、秋季涼爽短促、冬季寒冷漫長的氣候特征。據1959～2013年氣象資料統計，年平均降水量達393.1 mm，但年際間降水分配不均，最大降水量為692.7 mm，出現在1998年，年最小降水量為229.7 mm，出現在1967年。年內降水強度時間上分布不均，降水主要集中在6～9月，降水量占全年降水量的85%左右。月最大降水量為387.3 mm，出現在1993年7月；日最大降水量為146.4 mm，出現在1990年7月2日；小時最大降水量為57.3 mm，出現在1991年7月21日；10 min最大降水量為28.0 mm，出現在1988年8月3日。高強度的降雨為泥石流的形成提供了足夠的水動力條件[4]。

2 泥石流動力學特征

2.1 泥石流重度

泥石流容重是確定泥石流性質的重要指標，泥石流流體重度的確定采用查表法[5]，楊家街泥石流易發程度數量化得分為91分，通過查表確定重度rc及修正系數（1+），其中γc為1.628，（1+）為1.624。

2.2 泥石流流速計算

根據楊家街北溝泥石流的流體性質，泥石流為稀性泥石流，所以流速的計算采用鐵二院稀性泥石流計算公式：

在上述計算中，泥石流過流斷面和平均泥深主要依據已發生泥石流的溝谷調查得到的平均泥深和斷面平均寬度確定。泥沙修正系數按查表法得到的結果確定。 最終求得Vc=4.03（m3/s）。

2.3 泥石流流量

泥石流流量對泥石流防治工程的規劃設計和災害評估都有重要意義。該泥石流流量按照形態調查法計算。在溝道中選取溝道順直、斷面變化不大、具有清晰泥痕的溝段，根據仔細調查泥石流過境后留下的痕跡及據此求得的泥石流流速求取泥石流斷面峰值流量QC。選用溝口處作為計算斷面，該處可見泥石流痕跡。

3 泥石流危險性評價

采取劉希林[6]推薦的單溝泥石流危險度評價方法判定泥石流的危險程度：

H=0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9

式中，M 為泥石流規模；F為泥石流發生頻率；S1為流域面積；S2為主溝長度；S3為流域相對高差；S6為流域切割密度；S9為不穩定溝床比例。其中M、F 為2個主要因子，其余為輔助性因子。評價因子轉換函數見表1，各項因子的實際值及轉換值見表2。

根據劉希林[6]推薦的單溝泥石流危險度評價方法計算得該泥石流溝的危險度：H=0.53。按照危險度分級標準：極低危險0

4 防治建議

根據寶合村楊家街屯北溝泥石流災害的威脅對象及危險性等，建議在溝口兩岸修筑導流堤。工程起點由下游村民房屋段按照泥石流流向向溝口處延伸，直接導入主河，終點為主河處。堤防工程總長達800.0 m，兩岸各400.0 m（圖2），堤型全部為漿砌石護堤，墻型為重力俯斜式路肩墻，在起始位置設弧形墻，轉角90°。由于擬修建導流堤上部均要修筑道路，考慮泥石流特征，設計堤身為梯形斷面，堤身頂寬0.5 m，底寬1.3 m，高2.0 m，迎水面坡度1∶0，背水面坡度1∶0.40；堤基礎為矩形斷面，基礎寬1.5 m，高1.2 m。

導流堤能有效地改變泥石流的流向，將泥石流與居民隔開，使溝岸兩側的居民免受泥石流危害。

5 結論

楊家街屯北溝流域內地形陡峻，物源、降水量豐富，具備了泥石流的形成條件。

該泥石流容重為1.628 t/m3，流速為4.03 m3/s，流量為43.52 m3/s，一次泥石流過流總量為13 187.77 m3，一次泥石流固體沖出物達13 665.17 m3，為泥石流的治理工程設計奠定了基礎。

根據劉希林[6]推薦的單溝泥石流危險度評價方法，該泥石流溝的危險度為0.53，屬于中度危險泥石流溝。

根據寶合村楊家街屯北溝泥石流災害的威脅對象及危險性等，建議在溝口兩岸修筑導流堤工程，以減少泥石流造成的損失。

參考文獻

[1]高晶，姜慧琴，杜超，等.內蒙古自治區大興安嶺山地南段地質災害高易發區地質環境調查（1∶5萬）（地質災害部分）[R].內蒙古自治區地質環境監測院，2015.

[2]高東.枇杷溝泥石流基本特征分析與評價[J].長春工程學院學報（自然科學版），2015，16（1）：77-81.

[3]崔鵬.泥石流起動條件及機理的試驗研究[J].科學通報，1991（21）：1650-1652.

[4]莊建琦，崔鵬，葛永剛，等.降雨特征與泥石流總量的關系分析[J].北京林業大學學報，2009，31（4）：77-83.

[5]中華人民共和國國土資源部.泥石流災害防治工程勘察規范：DZ/T0220-2006[S].北京：中國標準出版社，2006.

[6]劉希林.溝谷泥石流危險度計算公式的由來及其應用實例[J].防災減災工程學報，2010，30（6）：241-245.