吉隆口岸美多當千泥石流基本特征及形成條件

劉曉欽，朱存金，陳世龍

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吉隆口岸美多當千泥石流基本特征及形成條件

劉曉欽，朱存金，陳世龍

（四川省地礦局成都水文地質工程地質中心，成都 610081）

受尼泊爾4.25地震的影響，西藏自治區吉隆口岸地區新增了大量的泥石流物源，成為該區嚴重的地質災害隱患，。美多當千泥石流即為發育于該區的一條較為典型的泥石流。對美多當千泥石流的溝域平面特征、縱坡降特征進行研究，對其形成條件進行分析，發現該泥石流的發與當地地形地貌、物源條件和水源條件關系密切。這一研究成果對該地區泥石流防治具有一定的理論指導意義和實用價值。

泥石流；基本特征；形成條件；美多當千

泥石流是一種常見的地質災害，常發生于多山地區[1]。突然發生的泥石流該區內的人民群眾生命財產有極大的威脅。隨著社會經濟的發展和科學技術的進步，越來越多的國內外學者和工程技術人員對泥石流分布規律，發育特征和運動速度進行了研究，建立區域性泥石流啟動模型[2~6]。泥石流的物相，運動過程，涉及許多相關學科，問題較為復雜，其內在機制還未研究明晰[7~10]。

西藏自治區吉隆口岸地區受尼泊爾4.25地震的影響，為泥石流的發育帶來了大量的物源，成為當地的地質災害隱患。美多當千泥石流是發育于該區的一條較為典型的泥石流，如發生強降雨，暴發險情，將直接威脅下游擬建的吉隆口岸規劃區。

對該泥石流通過工程地質測繪、鉆探、井探以及室內工程地質分析等手段，查明其基本特征，研究其形成條件，可以為該區泥石流的防治提供一定的參考。

圖1 美多當千泥石流溝域影像圖

1 美多當千泥石流發育特征

1.1 泥石流溝域平面特征

泥石流溝谷總長度13.1km，山口以下段發育長度2 100m，山口至溝谷源頭段長度10.9km，匯水區流域總面積45.0km2。溝為長條形，溝口最低點海拔標高2 716m（美多當千與吉隆臧布交匯點），主溝道出口處海拔標高2 842m（出口中尼公路），溝域源頭俄瑪湯最高海拔標高5 690m。主溝道總長度11.9km，發育2條支溝。

溝域源頭海拔4 100m，俄瑪湯段5 600m，該段長360m，最大寬度510m；溝道平面形態呈圍繞俄瑪湯主峰的環形。該段溝道發育海拔高度大，每年的10月至次年的3月，山體被冰雪覆蓋，至春季冰雪融化，形成冰雪融水，形成冰川，地貌發育有“U型谷”和“懸谷”。

溝域上游段上昂塘—昂塘段呈直線型，走向140°~150°，高程3 700~4 000m，寬度350~550m。溝谷兩岸斜坡對稱發育，冰川活動痕跡較為明顯,植被覆蓋率60%~70%。該段溝道發育有高度100~130m的花崗巖陡崖，有兩條斷裂。其中一條走向與溝道一致，另一條產狀與陡崖面基本一致，溝道流水從沿溝的斷裂通過。

溝道中游段昂塘—司瑪段海拔3 158~3 900m，上段寬度大。溝道總體走向150°~155°，上段走向150°，中部偏轉，至司瑪段走向155°，下段偏轉為210°。溝道內植被覆蓋率大于85%，多為高大喬木和灌叢。

溝谷下游段司瑪—中尼公路段海拔2 842~3 158m，形態呈上段寬度大，下段呈“漏斗”型。溝道總體走向215°，與上游段的155°走向夾角130°。溝道內植被覆蓋率大于85%。

表1 美多當千泥石流溝縱坡降計算結果表

1.2 泥石流縱坡降

泥石流溝源頭最大海拔5 690m，與主河道吉隆臧布交匯點處海拔高程2 716m，高差2 954m。主溝道長13.0km，溝谷平均縱坡降平均208.9‰。溝道出山口之前段長10.9km，高差2 858m，縱坡降平均值262.2‰。溝口堆積區段（山口中尼公路至吉隆臧布段）度2 100m，高差126m，溝道縱坡降平均62‰。

由于泥石流溝谷上游段發育兩處懸谷陡崖，其縱坡降平均分別為200.31‰和225.50‰。

圖2 溝谷源頭U型谷

圖3 海拔3630~3760m段懸谷陡崖

圖4 海拔3760~4000m段“Ｕ型谷”

圖5 海拔3480 ~3630m溝道崩落巨礫

圖6 海拔300~3320m段溝道

圖7 溝谷下游段溝道

綜合美多當千泥石流溝谷縱坡降特點，其呈“折線形”發育，總體來講“有上小、中大、下小”的“特點。

2 美多當千泥石流形成條件

2.1 地形地貌條件

泥石流清水溝位于基巖出露區，該區包括了溝域中下游基巖裸露區以溝頂的高寒山區。該區域總面積41.5km2，占泥石流溝域總面積的92.2%。根據清水區地形地貌和海拔高程等地質環境條件，將清水區劃分為中下游低海拔植被覆蓋區和溝域上游高寒山區清水區。

高寒山區清水區內大部分區段常年被積雪覆蓋，尤其是海拔4500m以上區段。夏季冰雪融化，但經歷一次降雨后，受寒凍風華以及冰川運動作用的影響，高寒山區清水區內殘坡積以及溝道會堆積了一定數量的松散固體物質。由于該區內降水量較弱，地形開闊，降雨主要為泥石流提供水源，因此，將該區劃分為清水區。

泥石流的發育特征是“上游流量小、固體顆粒塊度小，下游流量大，固體顆粒塊度大”的特點。上游U型谷，溝道縱坡降小，溝道寬深比一般大于15∶1，難以形成“約束流”，其動力較弱，溝道內固體物質顆粒較小。在溝道中下游，溝道縱坡降顯著增大，寬深比約8∶1左右，溝道洪流流速大，侵蝕作用強烈，溝道特征明顯，動力強，溝道內固體物質顆粒塊度顯著大于上游溝道。溝口段為殲坡積物堆積區，由于該泥石歷史上形成災害，溝口段地形地貌不甚清晰。

圖8 美多當千泥石流溝域分區圖

2.2 物源條件

美多當千泥石流物源，溝域約66.6×104m3，岸坡崩塌堆積物源109.21×104m3、殘坡積堆積物源7.0×104m3。4.25地震崩塌物源0.2×104m3，總量達到182.8×104m3。能夠參與泥石流活動的動儲量25.3×104m3，占物源總量的14.4%。

從美多當千泥石流溝域物源塊度分布直方圖可以看出，溝域物源主要分布范圍為1~20m之間，占全部總量的66.83%；其中1~5m的距離占總量的30.1%以100cm為分界線，大于100cm的固體物質占總量的81.52%，小于100cm的固體物質占總量的18.48%。

美多當千泥石流溝固體物源轉化呈現如下特點：

上游匯聚物源—中游形成泥石流—下游半沖半淤—進入主河道。

第一步：冰雪融水輸砂（高寒山區段物源轉化）。谷源頭為高山區，基巖裸露，冬季為冰雪覆蓋區，夏季雪化。該段物理風化作用強烈，降水融化攜帶固體物質向下游方向運移，但由于其流量小、溝道寬闊（冰川U型谷），運移的固體物質量較小，表現為“通過正常水流輸送固體物質”為下游泥石流的產生提供物源，尚不能形成泥石流。

表2 泥石流溝谷季節分配說明表

第二步：“雨+雪”形成溝道流水輸砂段（U型谷段）：海拔4 000~4 260m段發育懸谷、陡崖，陡崖，在降水過程中多為“雨夾雪”，加之上游溝域所接受的“降雪”的融化形成流水過程的“滯后”效應，該段溝道洪流量小，因河道寬闊，流速小，洪流規模小，輸砂能力較低。該段溝道輸砂作用表現為在該段溝道降雨以及滯后產生的上游溝域降雪融水作用下通過正常水流輸砂，為下游溝域泥石流的產生提供物源。

第三步：物源啟動，向下，溝道寬度減小，縱坡降突然增加，流水對侵蝕作用增強。上游溝道匯聚的水流裹挾固體物質，進入該段后流量增大，流速增大，泥石流初步形成。

第四步：物源轉化為泥石流，再向下，在海拔2 870~4 000m段，溝道縱坡降逐漸增高，上游溝道匯聚的物源以及本段補充的物源在流水的作用下形成泥石流，并揭底沖刷，不斷增加固體物源量，泥石流的規模不斷增大。該段是美多當千泥石流的形成區，同時也是泥石流的流通區。

圖9 溝域物源靜儲量塊度分布直方圖

圖10 溝域物源動儲量塊度分布直方圖

第五步：物源形成泥石流，該段泥石流峰值期的活動特征表現為“沖蝕”。當洪流流量減小，其運動表現為“細顆粒沖蝕，大顆粒停滯”。因此，該段應修建排導槽，約束泥石流活動。

第六步：沖淤共存，物源進入吉隆臧布主河道段。該段溝道寬度20~30m（溝谷底部）,溝道縱坡降80‰~90‰，受寬度增大的影響，泥石流流水將顯著降低，固體物源的活動特征表現為峰值期流動，滯后流速逐漸降低,但小顆粒物質將隨正常水流運移至吉隆臧布。

2.3 美多當千泥石流水源條件

溝域海拔2 800~5 600m，跨越了不同的氣候區。溝源每年的2月、3月、4月為冰雪覆蓋區，5月份冰雪融化，7月、8月為夏季，進入9月秋季來臨，11月開始，進入冬季。溝中下游海拔高度相對較低，每年的12月至次年的1月、2月、3月為冬季，4月、5月以及6月為春季，7月、8月以及9月為夏季。10月、11月為秋季。因此，溝域內一次降雨過程在上、下游有一定差異。夏季是美多當千泥石流溝域降雨的主要集中時段，在溝域中下游段成為激發泥石流的主要水源條件。同一次降雨過程在溝域上游段則表現為“降雪”。據觀察，一次降雨過程產生后，海拔4 200m以上區段即被降雪覆蓋，降雪的融化往往發生在次日甚至2~3天以后，亦即降雨或者陰雨過程結束后，氣溫得到回升，方能出現融化現象。

圖11 溝域松散物源分布圖

美多當千泥石流勘查期間發現在溝域下游同一地點測得的溝道流水流量出現0.2~0.5mL/s的偏差，分析其原因是因為測量時間差異（1~3天）期間溝谷上游段冰雪融水融化或者融化結束所造成的。

3 結論

1）受4·25地震影響，美多當千泥石流溝域內不良地質現象加重，松散固體物源增多，泥石流易發程度提高，泥石流屬暴雨以及冰雪融水型溝谷泥石流。

2）流域內具有泥石流發育的良好條件。地形地貌上，流域內相對高差大，地形陡峻，溝谷縱坡較大，有利于泥石流物質的匯集和成災；物源條件上，溝內泥石流固體物源豐富，可參與泥石流活動的動儲量大；水源條件上，美多當千泥石流溝溝域面積大，降雨較充沛，水源條件豐富。

3）綜合分析美多當千泥石流地形地貌特征、威脅對象的重要性，推薦采取“攔排結合”的泥石流治理方案。

4）以上僅為初步研究成果，尚需要通過泥石流運動特征的定量計算，才能為泥石流的防治工程設計提供可靠的數據。

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Characteristics and Forming Conditions of the Meiduodangqian Debris Flow in Gyirong Port

LIU Xiao-qin ZHU Cun-jin CHEN Shi-long

(Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu, Sichuan 610081)

Affected by the Nepal 4.25 earthquake, a large number of debris sources occur in the Jilong Port area, Tibet. Debris flow becomes one of the serious disasters in the area. The Meiduodangqian debris flow is a typical debris flow in the area. Based on the analyses of plane features and longitudinal slope characteristics of the debris flow, this paper makes an approach to forming conditions of the debris flow. The study shows that its activity is mainly affected by the topography, provenance condition and hydrogeological condition.

Meiduodangqian; debris flow; characteristic; forming condition

P642.23

A

1006-0995（2017）02-0288-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.027

2017-02-28

劉曉欽（1973-），男，漢族，河南人，工程師，主要從事地質災害評價與防治工作