“4·25”地震災(zāi)區(qū)瓊母溝泥石流形成條件研究

劉洪濤，劉曉欽，吳浩，張瀟敏

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“4·25”地震災(zāi)區(qū)瓊母溝泥石流形成條件研究

劉洪濤，劉曉欽，吳浩，張瀟敏

（四川省地礦局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心，成都 610081）

受尼泊爾4·25地震的影響，西藏日喀則是桑珠孜區(qū)瓊母溝泥石流溝域新增了大量的泥石流物源，泥石流爆發(fā)的幾率大大增加。對(duì)瓊母溝泥石流的溝域平面、縱坡降等特征，對(duì)溝內(nèi)泥石流形成條件進(jìn)行了分析，研究了該溝泥石流的發(fā)生與溝內(nèi)地形地貌、物源條件和水源條件的關(guān)系。研究成果對(duì)該地區(qū)泥石流防治具有一定的理論指導(dǎo)意義和實(shí)用價(jià)值。

泥石流；形成條件；溝域分區(qū)；瓊母溝

泥石流是一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，常發(fā)生于多山地區(qū)[1]。對(duì)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成重大威脅。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)泥石流形成機(jī)制和發(fā)育特征等的研究越來(lái)越深入，發(fā)育特征和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了研究，并建立區(qū)域性泥石流啟動(dòng)模型[2~6]。泥石流的物相，運(yùn)動(dòng)過(guò)程，涉及許多相關(guān)學(xué)科，問(wèn)題較為復(fù)雜，其內(nèi)在機(jī)制還未研究明晰[7~10]。

圖1 瓊母溝泥石流衛(wèi)星影像圖

瓊母溝泥石流位于西藏自治區(qū)日喀則市桑珠孜區(qū)，屬于典型的高原暴雨溝谷型泥石流。受4·25地震的影響，溝域內(nèi)松散物源量增多，泥石流爆發(fā)的可能性增大，嚴(yán)重影響著溝口的規(guī)劃區(qū)。

1 溝域地形地貌條件

1.1 泥石流溝域平面特征

瓊母溝泥石流泥石流溝流域形態(tài)為長(zhǎng)條形，流域總長(zhǎng)度4.13km，流域平均寬度1.31km，流域總面積5.42km2。瓊母溝泥石流由兩條泥石流溝組成，其中Ⅰ號(hào)溝位移流域東側(cè)，Ⅱ號(hào)溝位于流域西側(cè)。

表1 瓊母溝泥石流Ⅰ號(hào)溝縱坡降計(jì)算結(jié)果表

1）Ⅰ號(hào)溝由一條主溝和一條主要支溝匯聚而成，溝域形態(tài)為長(zhǎng)條形，主溝溝口最低點(diǎn)海拔標(biāo)高3 880m，主溝道出山口處海拔標(biāo)高3 948m，溝域源頭最高海拔標(biāo)高4 330m。主溝道總長(zhǎng)度4.10km，主溝道平均縱坡降110‰。泥石流出山口至主河道段，溝谷長(zhǎng)度1.63km，相對(duì)高差68m，溝道縱坡降42‰。Ⅰ號(hào)溝匯水總面積0.94km2。Ⅰ號(hào)溝主溝道平面形態(tài)呈折線形，上游總體走向由150°～170°，在出山口溝道走向變?yōu)?55°，溝道中游走向90°～120°，在與支溝交匯處走向轉(zhuǎn)為123°，國(guó)道G318外側(cè)至主河道直接溝道走向100°～110°；Ⅰ號(hào)溝支溝在上游走向170°～180°，中游走向100°～140°。發(fā)育1條支溝，支溝發(fā)育長(zhǎng)度1.86km，支溝溝口海拔標(biāo)高3 932m，支溝源頭最高海拔標(biāo)高4 134m，溝谷縱坡降109‰。溝道寬度上窄下寬，上游寬度10~16m，下游寬度20~25m。局部溝道轉(zhuǎn)彎處溝道狹窄，寬度1~2m，受水流侵蝕作用基巖出露。支溝匯水區(qū)流域總面積0.45km2。

2）Ⅱ號(hào)溝溝域形態(tài)為長(zhǎng)條形，溝口最低點(diǎn)海拔標(biāo)高3 902m，主溝道出山口處海拔標(biāo)高3 932m，溝域源頭最高海拔標(biāo)高4 115m。主溝道總長(zhǎng)度3.46km，主溝道平均縱坡降62‰。泥石流出山口至主河流段溝谷長(zhǎng)度1.51km，相對(duì)高差30m，溝道縱坡降20‰。流域總面積0.52km2。出山口以上溝道總體走向 85°～90°，出山口走向160°~180°，中上游走向190°～220°，中下游段走向120°～140°，國(guó)道G318外側(cè)至主河道段走向80°～110°左右。

1.2 溝道縱坡降

Ⅰ號(hào)溝溝域形態(tài)為長(zhǎng)條形，發(fā)育一條支溝，主溝溝口最低點(diǎn)海拔標(biāo)高3 880m，主溝道出山口處海拔標(biāo)高3 948m，溝域源頭最高海拔標(biāo)高4 330m，相對(duì)高差450m。主溝道總長(zhǎng)度4.10km，主溝道平均縱坡降110‰。泥石流出山口至主河道段，溝谷長(zhǎng)度1.63km，相對(duì)高差68m，溝道縱坡降42‰。

表2 瓊母溝泥石流Ⅱ號(hào)溝縱坡降計(jì)算結(jié)果表

Ⅱ號(hào)溝溝域形態(tài)為長(zhǎng)條形，溝口最低點(diǎn)海拔標(biāo)高3 902m，主溝道出山口處海拔標(biāo)高3 932m，溝域源頭最高海拔標(biāo)高3 902m，相對(duì)高差213m。主溝道總長(zhǎng)度3.46km，主溝道平均縱坡降62‰。泥石流出山口至主河流段溝谷長(zhǎng)度1.51km，相對(duì)高差30m，溝道縱坡降20‰。

2 物源、水源條件

2.1 物源條件分析

瓊母溝泥石流溝域物源總量69.14×104m3，能夠參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量15.38×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量占物源總量的22.24%。其中溝道物源總量23.02×104m3，能夠參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量8.10×104m3；岸坡崩塌物源總量3.22×104m3，能夠參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量1.11×104m3；風(fēng)化殘坡積物源總量42.90×104m3，能夠參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量6.26×104m3。

2.2 水源條件分析

日喀則市屬于內(nèi)陸高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候，主要特點(diǎn)是：氣候干燥、夏春多風(fēng)，降水較少、水熱同步、空氣稀薄、陽(yáng)光充足，年均日照時(shí)數(shù)3 240h。據(jù)日喀則市氣象觀測(cè)資料，市區(qū)多年平均氣溫4.93～7.07℃，月平均氣溫以六月為最高，為14.6℃，十二月至翌年一月為最低，為-3.8～3.4℃，極端最低氣溫-25.1℃，極端最高氣溫28.5℃。最大年降水量643.4mm，多年平均降水量430.0mm，最大日降雨量46.3mm，最長(zhǎng)連續(xù)降雨日數(shù)31天，降雨季節(jié)分明，大雨或暴雨集中在6～9月，占年降水的93.5%。

表3 瓊母溝泥石流物源統(tǒng)計(jì)匯總表

據(jù)《西藏泥石流與環(huán)境》[11]（呂儒人）等資料，日喀則地區(qū)是藏南暴雨中心區(qū)，多夜雨，一次降雨量大，夜雨和集中性降雨是該泥石流形成的主要降雨因素。

3 物源與泥石流的轉(zhuǎn)化

瓊母溝泥石流溝域平面形態(tài)呈長(zhǎng)條狀，溝域發(fā)育的海拔高差較大，受地形地貌以及氣候條件的限制，瓊母溝泥石流物源與泥石流的轉(zhuǎn)化有著其獨(dú)特的特點(diǎn)。瓊母溝泥石流固體物源總量，50.43×104m3，其中可參與泥石流動(dòng)儲(chǔ)量為10.66×104m3，溝域內(nèi)的松散固體物源轉(zhuǎn)化為泥石流主要包括以下幾個(gè)方面：

1）殘坡積土體參與泥石流活動(dòng)：流域范圍內(nèi)斜坡表層的殘坡積塊碎石土與破碎巖體，在雨水的侵蝕、沖刷下，向溝內(nèi)匯集，并參與泥石流活動(dòng)；

2）岸坡崩滑體參與泥石流活動(dòng)：溝岸兩側(cè)沖洪積物在溝岸側(cè)蝕導(dǎo)致臨空面增加，在長(zhǎng)期風(fēng)化卸荷作用下坍塌匯入主溝并參與泥石流活動(dòng)；

3）溝谷松散體參與泥石流活動(dòng)：溝道內(nèi)早期泥石流及洪水松散堆積物，受徑流的長(zhǎng)期侵蝕沖刷，在泥石流作用下，使得這些松散固體物質(zhì)被鏟刮裹挾成為泥石流重要補(bǔ)給物質(zhì)。

4 泥石流溝域分區(qū)

4.1 清水區(qū)

瓊母溝泥石流清水區(qū)溝位于基巖出露區(qū)，該區(qū)在平面圖上位于流域上部及流域中部?jī)砂缎逼轮猩喜浚匦蔚孛矠橹懈呱降孛病５匦蔚孛矠橹懈呱降孛玻逼缕露?0°~30°。該區(qū)巖體呈薄~中厚層狀，平均厚度2~10cm，該區(qū)構(gòu)造作用強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)褶皺發(fā)育。受構(gòu)造作和風(fēng)化作用影響巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，在原巖層面和節(jié)理裂隙切割作用下巖體破碎形成粒徑2~15cm左右的碎塊石堆積于斜坡表面，局部形成小型崩塌堆積于斜坡底部。由于溝道及斜坡陡峻導(dǎo)致水流侵蝕作用強(qiáng)烈，斜坡表面小沖溝發(fā)育。同時(shí)，斜坡表面受風(fēng)蝕及降雨侵蝕搬運(yùn)嚴(yán)重，該區(qū)85%以上區(qū)域基巖出露。

圖2 瓊母溝泥石流溝域分區(qū)圖

4.2 形成流通區(qū)

瓊母溝泥石流形成流通區(qū)位于流域中部，該區(qū)域地層巖性為洪積碎石土、礫類土、含礫砂土以及砂土，層狀構(gòu)造，層理厚度5～45cm，分選性較好，結(jié)構(gòu)中密--密實(shí)，地層厚度5~25m左右，結(jié)構(gòu)密實(shí)，受流水長(zhǎng)期侵蝕作用形成現(xiàn)有溝道，溝道兩側(cè)呈近直立陡崖，臨空高度5～20m，坡腳多處可見(jiàn)小型垮塌。

圖3 瓊母溝泥石流物源分布圖

Ⅰ號(hào)溝流通區(qū)面積0.16km2，分布高程3 948m~4 150m，相對(duì)高差81m，溝道總長(zhǎng)2.01km，溝床比降為101‰，溝道平面形態(tài)呈折線型，溝谷走向90°～120°，總體上“上深下淺、上窄下寬”：上游切割深度15~20m，溝道寬度3~5m；中游侵蝕切割深度5~10m，溝道寬度10~20m；下游侵蝕深度1~2m左右，溝道寬度20~25m左右。該段泥石流運(yùn)動(dòng)特征以下切侵蝕為主，由于風(fēng)化卸荷和地震的影響，兩岸較小規(guī)模崩塌較發(fā)育，為泥石流提供固體物源。堆積于岸坡的松散體在雨水作用下易于滑移，堆積于溝道內(nèi)，溝道內(nèi)坡降較大，在暴雨作用下松散物源進(jìn)入溝道參與泥石流活動(dòng)。

Ⅱ號(hào)溝流通區(qū)面積0.16km2，高程3 932~4 030m之間，相對(duì)高差98m，溝道長(zhǎng)1.15km，溝道平均縱坡降65‰。溝道平面特征呈現(xiàn)“上深下淺、上窄下寬”：上游切割深度10~15m，溝道寬度3~5m；下游侵蝕切割深度3~5m，溝道寬度10~20m左右。該區(qū)溝道兩側(cè)岸坡多為土質(zhì)斜坡，岸坡直立，局部溝段揭底沖刷導(dǎo)致基巖出露。

4.3 漫流堆積區(qū)

漫流堆積區(qū)位于流域中下游地形坡度平緩處，由于該泥石流歷史上未曾爆發(fā)規(guī)模較大的泥石流災(zāi)害，溝口段泥石流堆積區(qū)地形地貌不甚清晰。該區(qū)域地形開(kāi)闊，溝道深度0.1~0.5m，易于堆積，對(duì)擬建規(guī)劃區(qū)構(gòu)成危害。Ⅰ號(hào)溝漫流堆積區(qū)高程介于3 880m～3 948m段，相對(duì)高差68m，該段溝道長(zhǎng)度1.63km，平均縱坡42‰。漫流堆積區(qū)地形相對(duì)平緩，呈條形分布，豎向長(zhǎng)度1.59km，橫向?qū)挾?.03~0.13km，區(qū)域總面積約0.09km2；Ⅱ號(hào)溝堆積區(qū)高程介于3 902~3 932m段，相對(duì)高差30m，該段溝道長(zhǎng)度1.51km，平均縱坡20‰。漫流堆積區(qū)地形相對(duì)平緩，呈條形分布，縱向長(zhǎng)度1.50km，橫向?qū)挾?.03~0.14km，區(qū)域總面積約0.14km2。

5 結(jié)論

1）受4·25地震影響，瓊母溝泥石流溝域內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象加重，松散固體物源增多，泥石流易發(fā)程度提高，該泥石流屬暴雨型溝谷泥石流。

2）泥石流溝具有泥石流發(fā)育的良好條件。地形地貌上，流域上游地形相對(duì)高差大，地形陡峻，溝谷縱坡較大，有利于泥石流物質(zhì)的匯集和成災(zāi)；物源條件上，溝內(nèi)泥石流固體物源豐富，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量大；水源條件上，溝域處于藏南降雨中心，暴雨和夜雨多發(fā)，是激發(fā)泥石流的主要條件。

3）根據(jù)瓊母溝地形地貌、物源分布以及形成流動(dòng)特點(diǎn)，將溝域劃分為清水區(qū)、形成流通區(qū)和漫流堆積區(qū)三個(gè)區(qū)。

4）綜合分析瓊母溝泥石流地形地貌特征、威脅對(duì)象的重要性，推薦采取“攔排結(jié)合”的泥石流治理方案。

5）以上僅為初步研究成果，尚需要通過(guò)泥石流運(yùn)動(dòng)特征的定量計(jì)算，才能為泥石流的防治工程設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)。

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Formation Conditions of the Qiongmugou Debris Flow in the Nepal Earthquake Disaster Area

LIU Hong-tao LIU Xiao-qin WU Hao ZHANG Xiao-min

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

Affected by the Nepal earthquake on April 25, 2015, a large amount of debris source was added in the Qiongmugou Debris Flow area, Xigazê, Tibet. The risk of debris flow explosion increased greatly. This paper has a discussion on longitudinal gradient and the formation condition of the Qiongmugou debris flow, and relation of the debris flow with landform, geomorphology and hydrogeological condition.

debris flow; formation condition; Qiongmu gulley, Xigazê; Nepal earthquake

2017-11-15

劉洪濤（1980-），男，天津人，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與防治工作

P642.23

A

1006-0995（2018）03-0498-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.033