銅瓊溝泥石流發(fā)育特征及評(píng)價(jià)

紀(jì)海鋒，李輝，陳長(zhǎng)江

銅瓊溝泥石流發(fā)育特征及評(píng)價(jià)

紀(jì)海鋒，李輝，陳長(zhǎng)江

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610072）

金沙江流域?yàn)榈湫偷母呱綅{谷地區(qū)，為泥石流易發(fā)區(qū)。銅瓊溝為典型的溝谷型泥石流沖溝，通過(guò)對(duì)該溝的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，結(jié)合易發(fā)程度、危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)及計(jì)算分析，對(duì)該溝泥石流發(fā)生規(guī)模及頻次進(jìn)行詳細(xì)評(píng)價(jià)，認(rèn)為銅瓊溝是一條低頻泥石流溝，中度易發(fā)，危險(xiǎn)度中等，為該溝泥石流防治設(shè)計(jì)工作提供依據(jù)。

泥石流；評(píng)價(jià)；銅瓊溝

1 泥石流基本特征

1.1 流域背景

銅瓊溝位于位于金沙江支流降曲河右岸。流域面積77.2km2，主溝長(zhǎng)12.81km。主溝發(fā)源于4840m高程，總體流向近S，平均縱坡降123.1‰，屬常年性流水溝，在海拔約2960m處匯入金沙江左岸一級(jí)支流降曲河，流域高差達(dá)1880m。流域水系圖見(jiàn)圖1，流域全貌見(jiàn)圖2。

圖1 銅瓊溝流域水系圖

圖2 銅瓊溝流域全貌

銅瓊溝流域水系較復(fù)雜，支溝發(fā)育，在平面上呈“葫蘆”形。在主溝距溝口3.3～4.2km一帶，分為三支，流域面積、溝長(zhǎng)和枯水期流量均較大。其中以最北側(cè)的主溝流域面積和溝長(zhǎng)略大，另外兩條分別為一級(jí)支溝L1、L2，均為常年流水溝，L1、L2均呈< 30°銳角匯入主溝。在主溝及一級(jí)支溝內(nèi)，又發(fā)育次一級(jí)的支溝，流域水系呈樹(shù)枝狀，主溝和各主要支溝的基本特征見(jiàn)表1。

表1 銅瓊溝及各支溝特征表

注：銅瓊溝主溝指全流域，包含各條支溝

1.2 物源條件

銅瓊溝屬典型的溝谷型泥石流，其松散固體物源較為豐富，物源類(lèi)型主要有滑坡物源、坡面侵蝕物源、溝道物源等，其中滑塌物源15處，坡面侵蝕物源9處，溝道物源4處（表2）。

表1 銅瓊溝泥石流物源估算統(tǒng)計(jì)匯總表

1.3 歷史泥石流調(diào)查

研究區(qū)地處藏區(qū)核心區(qū)，原始森林廣布且人煙稀少，無(wú)前人調(diào)查研究成果。根據(jù)當(dāng)?shù)厝缣K村村民拉崩（藏族，48歲）介紹，銅瓊溝及附近范圍內(nèi)，自記事以來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)泥石流，1979年8月下大雨，洪水漲的很厲害，降曲的橋沖斷了，銅瓊溝里洪水很大，沖出來(lái)一些石頭。表明銅瓊溝是一條低頻泥石流溝，重現(xiàn)期較長(zhǎng)。

2 泥石流運(yùn)動(dòng)特征及動(dòng)力特性

泥石流運(yùn)動(dòng)特征和動(dòng)力特征的定量分析，是認(rèn)識(shí)泥石流和進(jìn)行泥石流防治工程設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)。銅瓊溝泥石流屬于典型的高山區(qū)溝谷型泥石流，由于無(wú)泥石流發(fā)生時(shí)的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們對(duì)其分析主要依據(jù)調(diào)查資料，類(lèi)比利用目前泥石流運(yùn)動(dòng)特征及動(dòng)力特征研究的成果。

2.1 泥石流流速

泥石流流速是決定泥石流動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的最重要參數(shù)之一，目前泥石流流速計(jì)算公式為半經(jīng)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)公式，稀性泥石流經(jīng)比較選擇采用較成熟的東川稀性泥石流改進(jìn)公式法，粘性泥石流采用綜合西藏古鄉(xiāng)溝、東川蔣家溝、武都火燒溝的通用公式作為本研究的計(jì)算公式。

東川稀性泥石流流速計(jì)算改進(jìn)公式法為現(xiàn)西南地區(qū)泥石流流速計(jì)算所廣泛采用的方法，采用鐵道科學(xué)研究院西南科學(xué)研究所研究東川泥石流后推薦的流速改進(jìn)公式（即《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》中所推薦的西南地區(qū)鐵二院公式）：

根據(jù)公式1代入相關(guān)數(shù)據(jù)，最后計(jì)算出斷面處（縱坡降186‰）的泥石流流速見(jiàn)表3。

表3 銅瓊溝泥石流流速計(jì)算成果表

2.2 泥石流流量計(jì)算（峰值流量）

泥石流流量計(jì)算，有雨洪修正法和泥痕調(diào)查法。

（1）雨洪修正法

前蘇聯(lián)學(xué)者М·Ф·斯里勃內(nèi)依1940年建議泥石流流量為清水流量和固體流量之和，考慮堵塞因素，另加上附加流量，得到如下公式（簡(jiǎn)稱(chēng)斯氏公式）：

前蘇聯(lián)學(xué)者E·K·拉布柯娃提出的泥石流流量計(jì)算式（簡(jiǎn)稱(chēng)拉氏公式）為：

（2）泥痕調(diào)查法

根據(jù)泥石流泥痕及溝槽形態(tài)，可得泥石流流量計(jì)算公式：

采用雨洪修正法，按東川公式計(jì)算了銅瓊溝在設(shè)計(jì)概率下的泥石流峰值流量（表4）。

表4 銅瓊溝泥石流峰值流量QC（m3/s）

2.3 泥石流總量及輸砂量

泥石流總量和輸砂量（即一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量），是進(jìn)行泥石流防治工程設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，也是分析評(píng)價(jià)泥石流規(guī)模的關(guān)鍵參數(shù)，目前泥石流總量及輸砂量計(jì)算一般采用雨洪法或調(diào)查法進(jìn)行。

據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》，按泥石流暴漲暴落的特點(diǎn)，認(rèn)為洪水流量達(dá)到峰值流量時(shí)，泥石流流量亦達(dá)到峰值，通過(guò)斷面一次泥石流的總量及相應(yīng)固體物質(zhì)總量可以分別由式7和式8進(jìn)行計(jì)算：

=19TQ/72 （7）

計(jì)算出相應(yīng)設(shè)計(jì)頻率下泥石流總量和泥石流輸砂量（表5）。

計(jì)算結(jié)果表明，在20年一遇洪水條件下，銅瓊溝物源區(qū)的部分不穩(wěn)定物質(zhì)能被洪水啟動(dòng)，但規(guī)模較小；50年一遇、100年一遇，激發(fā)泥石流能力更大，能攜帶物源區(qū)的大量固體物質(zhì)而形成中等規(guī)模泥石流。其20年一遇泥石流總量及單次輸砂量分別為2.57×104m3、0.54×104m3，其50年一遇泥石流總量及單次輸砂量分別為4.66×104m3、1.21×104m3，100年一遇泥石流總量及單次輸砂量分別為7.53×104m3、2.39×104m3。

表5 銅瓊溝泥石流總量和泥石流輸砂量

3 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是是災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防災(zāi)減災(zāi)的重要內(nèi)容，其研究方法較多，本研究分別采用易發(fā)程度、危險(xiǎn)性指數(shù)和泥石流危險(xiǎn)度三種方法進(jìn)行判斷。

3.1 易發(fā)程度評(píng)價(jià)

泥石流形成的基本條件是有利的地形、豐富的松散固體物質(zhì)和充足的水源。地質(zhì)現(xiàn)象各要素及其組合在泥石流形成過(guò)程中起著提供位勢(shì)能量、固體物質(zhì)和發(fā)生場(chǎng)所三大主要作用。水不僅是泥石流的物質(zhì)組成部分，而且是泥石流的激發(fā)因素。因此我們圍繞地形、松散堆積物質(zhì)、水源三個(gè)主要方面，根據(jù)流域內(nèi)泥石流活動(dòng)條件的諸因素，按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》T/C AGHP006-2018，對(duì)有代表性的15項(xiàng)因素進(jìn)行數(shù)量化處理，以此來(lái)界定泥石流溝和對(duì)泥石流溝易發(fā)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

銅瓊溝天然狀況下諸因素綜合評(píng)分值為92，按泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化綜合評(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬于中度易發(fā)程度。

3.2 危險(xiǎn)性指數(shù)評(píng)價(jià)

為了分析泥石流現(xiàn)狀，參考張梁、張業(yè)成等編著的《地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐》，采用地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析的方法，分析研究區(qū)泥石流危險(xiǎn)性指數(shù)構(gòu)成。銅瓊溝泥石流危險(xiǎn)性指數(shù)Zw為3.25。按危險(xiǎn)性指數(shù)判別標(biāo)準(zhǔn)，銅瓊溝泥石流為危險(xiǎn)性中等。

3.3 危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)

泥石流危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià)方法很多，這里采用成都山地所劉希林于1996年提出的單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法。銅瓊溝泥石流的危險(xiǎn)度計(jì)算為0.449，按照分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：極低危險(xiǎn)（0<<0.2）、低度危險(xiǎn)（0.2<<0.4）、中度危險(xiǎn)（0.4<<0.6）、高度危險(xiǎn)（0.6<<0.8）、極高危險(xiǎn)（0.8<<1）。銅瓊溝屬于中等危險(xiǎn)的泥石流溝，與實(shí)地調(diào)查的定性結(jié)果基本吻合。

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果比較分析

泥石流溝易發(fā)程度評(píng)價(jià)結(jié)果顯示銅瓊溝泥石流為易發(fā)，危險(xiǎn)性指數(shù)評(píng)價(jià)為危險(xiǎn)性中等，單溝危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)結(jié)果為中等。綜合以上三種評(píng)價(jià)結(jié)果，可以認(rèn)為銅瓊溝是一條低頻泥石流溝，中度易發(fā)，危險(xiǎn)度中等。

4 結(jié)論

（1）銅瓊溝位于金沙江支流降曲河右岸，發(fā)源于4840m高程，在海拔約2960m高程匯入降曲河，溝床縱坡降大，溝兩岸山高坡陡，溝內(nèi)崩塌、滑坡等物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，松散物源較豐富，具有產(chǎn)生溝谷型泥石流的可能性。從溝口均發(fā)育規(guī)模較大的老泥石流堆積扇，溝口新近泥石流堆積規(guī)模小的特點(diǎn)判斷，該溝為低頻泥石流溝，泥石流總體處于衰退趨勢(shì)。

（2）通過(guò)泥石流溝易發(fā)程度、危險(xiǎn)性指數(shù)和危險(xiǎn)度的調(diào)查評(píng)價(jià)，結(jié)果表明銅瓊溝溝泥石流發(fā)育程度為中度易發(fā)，泥石流危險(xiǎn)度為中等。

（3）該溝5年、10年一遇條件下一般發(fā)生泥石流的可能性較小，20年、50年和100年一遇的條件下的泥石流為稀性。20年一遇、50年一遇、100年一遇的泥石流固體物質(zhì)一次沖出量分別為0.54萬(wàn)m3、1.21萬(wàn)m3、2.39萬(wàn)m3，20年一遇泥石流規(guī)模較小，50年一遇、100年一遇的泥石流為中等規(guī)模。

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Development Characteristics and Evaluation of Debris Flow in Tongqionggou

JI Hai-feng LI Hui CHEN Chang-jiang

(Powerchina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu, Sichuan 610072)

The Jinsha River basin is a typical alpine valley area, which is prone to debris flow. Tongqionggou is a typical debris flow gully. The scale and frequency of debris flow in this ditch are evaluated in detail through the field investigation, the evaluation and calculation analysis of the degree of vulnerability and risk. through field investigation of the ditch, prone degree, risk evaluation and calculation analysis, the detailed evaluation on the scale and frequency of the gully happen, that copper Joan groove is a low frequency debris flow gully, moderate prone, medium risk, provide the basis for prevention and control of the gully design work. The evaluation results show that Tongqionggou is a low-frequency debris flow gully with moderate prone occurrence and moderate risk, which provides the basis for the design of debris flow control in this ditch.

debris flow; evaluation; Tongqionggou

P642.23

A

1006-0995（2022）04-0639-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.019

2022-02-17

紀(jì)海鋒（1984— ），男，江蘇邳州人，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察工作