蔡達溝泥石流形成條件及特征研究

2012-07-29 08:09:00彭振斌

山西建筑 2012年24期

楊鵬彭振斌

(中南大學地學與環境工程學院，湖南長沙 410083)

0 引言

泥石流災害具有發生突然、歷時短暫、來勢兇猛、沖淤大、破壞力強的特點，目前對單溝泥石流危險性的評價研究主要依靠進行區域統計分析，我國主要以劉希林的“泥石流危險度判定的研究”為代表，評價方法是根據因子權重及定量打分計算實現［1-3］，受客觀條件的限制，其評價因子的選取和權重確定仍然是個焦點問題，有必要針對性的對某一地區典型泥石流進行分析研究。

烏東德水電站位于云南省昆明市祿勸縣和四川省會東縣交界的金沙江干流上，蔡達溝位于烏東德水電站的上段，直接與金沙江相連，調查表明，該溝歷史上曾經暴發過泥石流活動，因此該泥石流溝現狀情況，存在暴發較大規模泥石流活動的可能性等，都會對水電站的建設和維護產生重要影響。因此，對該泥石流溝進行有關泥石流的性質、特征、形成條件調查是有必要的。

1 蔡達溝泥石流形成條件

1．1 降水條件及其雨強特征

區內由于該區受地形影響所致形成多雷陣雨和夜雨氣候的特征［4］。同時，大量的觀察資料表明，泥石流發生的可能性以及其規模大小是由前期降雨量所決定，其中不同時間的降雨強度尤其是10 min和1 h降雨雨強所起的作用比較大，因此對所屬的會東縣不同時段的暴雨雨強特征值進行了統計。結果顯示，近20余年來，區內 10 min雨強為 10．1 mm ～18．8 mm，最小值為8．5 mm，最大值為21．7 mm，平均14．2 mm;1 h 雨強一般為23 mm ～49．8 mm，最小為15．2 mm，最大為 77．2 mm，平均 35．1 mm;這些高強度的暴雨為泥石流的直接激發因素，其使得松散堆積物充分飽和而減少其內摩擦角，降低使其起動的動能要求，同時強度大的降水直接為泥石流形成提供松散物質起動的動力條件。

1．2 地質條件及其新構造運動作用

蔡達溝區域處于金沙江—紅河斷裂、鮮水河斷裂、則木河斷裂及小江斷裂等深大斷裂帶所圍限的川滇菱形斷塊內東南部的西昌—楚雄次級斷塊內。沿斷裂帶上軟弱構造面發育，巖石破碎，形成了糜棱巖，巖性脆弱地帶等區域地質背景對泥石流的產生具有控制性的作用。

區內新構造運動總體表現為大面積整體間歇性抬升為主，以及深、大斷裂為邊界的斷塊間的差異運動。此外，還有塊體間的滑移和順時針轉動。這種新構造運動為泥石流的形成提供了地形條件和重力能量，并控制了該區域水文網的發育，其差異升降區升降幅度大，造成源區松散物質堆積發育，為泥石流的發展提供了重要條件。

1．3 地形地貌條件

蔡達溝總的地勢表現為西北高，東南低，其最高點為塔布溝溝源，流域最大高差為1 614 m。由于受巖性、構造的影響，溝谷寬度、延伸方向變化較大，為典型的V形谷。

蔡達溝的主溝整段、各支溝溝床比降，除小水井支溝外，都在100‰～300‰區間內。與我國西部150條泥石流溝溝床比降的統計分析的比較［6］，可以發現泥石流溝平均溝床比降多在50‰～400‰，尤以100‰～300‰的溝床比降居多，這與攀西地區泥石流發育的溝床比降特征一致。因此，其具有發生山洪泥石流的溝床比降條件，即該泥石流溝溝床比降對泥石流形成和運動有利［6］。

蔡達溝山洪泥石流的活動具有典型的形成區、流通區和堆積區，從高程1 407 m至溝源分水嶺為形成區，長度為5 912 m，面積約12．53 km2，主溝坡降變化不大，坡比降為 106．1‰ ～191‰，總體坡比降為188‰(見圖1)，而分布在該區菜大溝、紅花溝，其溝床相對較緩，平均比降分別為227．9‰，137．4‰。

圖1 蔡達溝溝床比降圖

流通區兩岸岸坡較陡，左岸坡度約40°，右岸坡度約為30°，谷底寬度一般為10 m～15 m，坡降為105．1‰～377．2‰，平均坡降278．6‰。該區分布的支溝小水井溝，呈V形溝谷，溝床比降較大，一般為293．1‰ ～624．9‰，平均坡比降為 403．6‰，兩岸岸坡坡度約為25°。流通區的坡度及其比降有利于流速的發展，使得沿程侵蝕能力的增強。堆積區主要由其內溝口的堆積扇及內的峽谷段組成，兩岸山體陡峭，坡度一般大于40°，最陡的地方接近60°。堆積扇平面上呈一不完整扇形，整體傾向金沙江下游，堆積區溝谷平均坡降為135．6‰，溝床坡度平均7°，這種平坦的地形地貌有利于泥石流的堆積。

1．4 松散固體物源條件

溝床及溝谷兩側岸坡的松散固體物源條件是泥石流形成的基本條件之一，蔡達溝的形成區內主要松散物為溝床沖洪積物、兩側岸坡的崩、殘坡積物等，主要為含漂(卵)礫石堆積，崩坡積物以塊碎石及其風化的碎塊為主，預計方量可達80萬m3，流通區內出露的巖體風化嚴重，崩塌、滑坡等物理地質現象較發育。崩坡積物主要以大量塊碎石為主，成分主要為白云巖、千枚巖、砂巖等。滑坡積物為灰黑色塊碎石為主，預計方量達到20萬m3。

總的來說，蔡達溝內松散固體物主要由坡積物、崩積、滑坡堆積物、溝床堆積物及溝口堆積物構成，其總方量達300×104m3。其中坡崩積物占其主要部分，達到61%，主要集中在溝谷兩岸坡度較緩地帶及小水井溝溝口上游約450 m及主溝左岸。

2 堆積特征及其顆粒分析

蔡達溝泥石流形成區的泥石流堆積類型包括堆積扇、堆積錐和側積三類。堆積扇和堆積錐主要是支溝泥石流形成的，位于支溝溝口附近。流通區溝床較窄，泥石流堆積物較少，主溝溝床僅局部地帶殘有少量側積，堆積顆粒磨圓度差，顆粒主要巖性為白云巖，白云質灰巖及泥灰巖，堆積區泥石流堆積類型主要為堆積扇。

從上游到溝口不同部位對現代泥石流堆積物取了兩組試樣:1號位置為溝口位置，2號采樣于距離溝口1 000 m處，其中1號樣中大于2 mm的顆粒含量為86．04%;2號樣中大于2 mm的顆粒含量為56．21%，兩個樣品大于2 mm的顆粒含量平均值為71．13%，小于2 mm的顆粒含量為28．87%，說明蔡達溝泥石流堆積物中，粗顆粒含量相對較高。繪制的蔡達溝泥石流堆積物顆粒累積百分比含量如圖2所示。由圖2可以看出其曲線形態基本一致，得到表征顆粒粒度特征的一些指標，不均勻系數、曲率系數如表1所示。可見其顆粒組成是不均勻的，構成的固相物質粒徑分布寬廣，含有較多的粗大顆粒，在這樣的顆粒分布下，粗大顆粒首先發生堆積，在粗大顆粒堆積物的阻擋下，較細粒物質也隨之發生堆積，當堆積達到一定的規模，會發生改道和多處堆積，為孕育一場大的泥石流創造有利的堆積條件。