西昌市堡城河泥石流發育特征及成因機制分析

郭 劍

(攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川攀枝花617000)

堡城河為安寧河宋家院一帶的支流，地理位置處于四川省西昌市佑君鎮一帶。1998年7月6日，堡城河流域普降暴雨，引發大規模泥石流災害。溝域內多條支溝同時爆發泥石流，這些支溝泥石流匯集于主溝內，向下游傾瀉而下，將佑君鎮街道木橋沖毀淤塞河道，致使泥石流回淤抬高而翻越兩側土堤，泥石流挾帶大量泥沙沖入街區、村莊。已淤毀街區房屋29間，在殘留民房斷壁上留下1.1 m高的泥痕。泥沙淤埋高產農田約35 hm2，淤積泥沙厚度40～120 cm，沿河溝、灌渠兩岸的大部分農田難以復耕，嚴重威脅佑君鎮街區及沿河4個村670村民的人身安全。據野外調查，1998年泥石流為稀性泥石流，歷時約20 min，受溝域形態及支溝樹枝狀分布的控制，泥石流具有多峰的特點。

1 研究區概況

1.1 地形地貌

堡城河溝域地形總體上屬高山峽谷區，溝域內地形陡峻，地形臨空條件發育，為溝域內工程活動棄渣，崩塌、滑坡等不良地質現象的發育以及泥石流松散固體物源的匯集提供了有利條件。

堡城河為安寧河的支流，地形西高東低。安寧河河岸高程1 480 m，泥石流形成區后緣山頂處高程2 490 m，相對高差1 010 m。溝域面積54.8 km2，北支主溝站溝長度約8.2 km，南支主溝頭道河溝長度約10.2 km(圖1)。

溝域岸坡以陡坡地貌為主，坡度35°～45°，岸坡植被發育，喬、灌、草均有生長，生態環境較好。但由于人類工程活動頻繁，岸坡堆放大量棄渣，同時引發崩滑不良地質現象，為泥石流的發育提供了大量松散固體物源。

堡城河總體上為V型谷地貌，特別是上游溝段和各支溝，通常溝谷較為狹窄，縱坡較陡，水流湍急，且動態變化較大，具陡漲陡落的山溪溝谷特征。堡城河中、下游段寬度略大，母豬龍溝以下溝段谷寬40～100 m，下游入河(安寧河)處，谷寬可達200 m。

圖1 堡城河溝域衛星遙感影像

1.2 地層巖性

區內主要出露花崗巖和第四系地層(Q)。

第四系地層主要為泥石流堆積物和沖洪積物，沿堡城河及支溝溝谷分布，另有少量殘坡積物沿斜坡坡腳地帶分布。

1.3 地質構造

區內地質構造主要為安寧河斷陷褶皺帶，沿安寧河河谷有兩條很陡的深大隱伏斷裂，使安寧河河谷形成相對沉降的地塹，邛海就是著名的斷陷湖。西昌-邛海沉陷區沉積第四系厚度達200～1 000 m。

1.4 水文地質條件

根據地下水賦存條件、含水介質特征等，研究區地下水劃分松散堆積層孔隙水和基巖裂隙水。

孔隙水賦存于沖溝中第四系崩坡積、沖洪積等松散堆積層中，以潛水為主，水位埋深變化較大，沿沖溝狹長分布，水力坡度陡；受季節性影響明顯，含水條件和水力聯系好，滲透性強，與溪溝地表水有密切的水力聯系，表現為互補關系。

基巖裂隙水主要賦存于花崗巖中，由于地下水的賦存條件和巖石裂隙發育程度的差異，各地層中的富水性很不均一，該類型水主要埋藏于各類巖石裂隙中，以大氣降水補給為主。

2 泥石流發育特征

2.1 泥石流各區段沖淤特征

2.1.1 清水區沖淤特征

堡城河北支主溝站溝上游及各支溝上游清水區普遍坡度較大(多在30°～35°)，溝谷縱坡較陡(普遍在300‰以上)，清水區的沖淤特征應表現為以沖為主的特征。但現場調查表明，這些地段并未表現出顯著的沖刷跡象。主要原因有兩個方面，一是這些溝段主要位于溝谷上游地區，雖縱比降較大，但匯水面積較小，因此尚不形成強烈沖刷所需的水動力條件，二是這些溝段普遍松散層較薄，有的為基巖裸露，且上游溝源地帶普遍森林植被非常發育，溝床抗沖刷能力較強，綜合上述因素，該區溝床大多表現為沖淤平衡的特點。

2.1.2 物源區沖淤特征

堡城河主溝及支溝物源區的沖淤特征視不同溝段和主、支溝條件的差異而表現出不同的特點，另外，因降雨量及其分布的不同、溝道內洪水(或泥石流)流量的差異，其沖淤現象也會出現一定的差異，總體上看，主溝上段沖淤特征表現為以沖為主的特點，主溝下段沖淤特征表現為以淤為主的特點，而各支溝普遍表現為以沖為主的特點。

堡城河北支主溝站溝在站溝中上上游段由于溝谷縱比較相對較大(平均400‰)，溝床相對狹窄(一般為5～20 m，局部地段溝道寬度僅5～10 m)，局部地段可見基巖溝床。這些特點決定，在具備較強的水動力條件時，泥石流下蝕作用通常大于堆積作用，其沖淤特征表現為以沖為主的特點。但在溝道拐向局部地段也可能出現小規模的淤積，形成泥石流的淤積段；在站溝中下段(馬家溝以下至堡城河出口)，由于溝谷縱比降較緩(一般60%～100‰)，且溝床寬度較大(一般20～50 m，局部可達80 m)，這種特征決定其泥石流沖刷能力相對較弱，沖刷深度較小，在小規模暴雨洪水或泥石流條件下，其淤積的速度大于侵蝕的速度，其沖淤特征表現為以淤為主的特點，但在發生大規模暴雨洪水或泥石流的條件下，則可能轉化為沖刷侵蝕，但其沖刷深度相對較小；各支溝物源區主要分布于支溝上段，其縱坡也普遍較大(普遍在300‰以上)，且溝道往往較為狹窄(一般僅5～20 m)，這種條件決定其沖刷下蝕作用往往較為強烈。因此，支溝泥石流物源區表現出以沖為主的特點。

堡城河南支主溝頭道河溝在中上游段由于溝谷縱比較相對較大(平均450‰)，溝床相對狹窄(一般為5～20 m，局部地段溝道寬度僅3～8 m)，局部地段可見基巖溝床。這些特點決定，在具備較強的水動力條件時，泥石流下蝕作用通常大于堆積作用，其沖淤特征表現為以沖為主的特點。但在溝道拐向局部地段也可能出現規模不小的淤積，形成泥石流的淤積段；在中下段(紙房村以下至堡城河出口)，由于溝谷縱比降較緩(一般50%～110‰)，且溝床寬度較大(一般20～40 m，局部可達60 m)，這種特征決定其泥石流沖刷能力相對較弱，沖刷深度較小，在小規模暴雨洪水或泥石流條件下，其淤積的速度大于侵蝕的速度，其沖淤特征表現為以淤為主的特點，但在發生大規模暴雨洪水或泥石流的條件下，則可能轉化為沖刷侵蝕，但其沖刷深度相對較小；各支溝物源區主要分布于支溝上段，其縱坡也普遍較大(普遍在300‰以上)，且溝道往往較為狹窄(一般僅3～12 m)，這種條件決定其沖刷下蝕作用往往較為強烈，因此，支溝泥石流物源區表現出以沖為主的特點。

2.1.3 流通堆積區沖淤特征

流通堆積區分布于站溝出山口的站溝村段及頭道河溝出山口的油碾村段以下的溝段，由于其溝道坡降為50‰～70‰，較平緩，而溝道寬度則更大，泥石流的勢能降低，這種條件決定該溝段沖淤特征仍為以淤為主的特點，形成堡城河泥石流堆積物源。

2.2 泥石流堆積特征分析

從堡城河泥石流堆積扇體的形態特征分析，堡城河泥石流為一老泥石流溝，溝口扇體為一老堆積扇。扇區范圍從油碾村段起至堡城河邊，總長度約1 000 m，前緣寬度達500 m，堆積平均厚度達10 m以上，方量達500×104m3，而目前溝道主要由堆積扇體右側通過。這些現象表明，堡城河泥石流堆積扇體的形成經歷了復雜的地質歷史變遷，其形成是多期次疊加的。從堆積扇體的形態看，堡城河泥石流至少經歷過形成期—發展期的變化過程。堡城河泥石流曾經暴發過大規模的泥石流活動，在此次大規模泥石流活動后，泥石流的活動強度減弱，表現為后期泥石流堆積物覆蓋于前期的堆積扇上的后退式活動；在后期泥石流活動中，其溝道由老堆積扇右側通過，并在后期人類工程活動的影響下，其溝道走向進一步明晰，從而形成現有的形態。

3 泥石流的成因機制分析

堡城河泥石流為暴雨溝谷型泥石流。在泥石流形成過程中，溝域內地形陡峻，溝谷上游和各支溝縱坡較大，為水源和泥沙的匯聚提供了有利的地形地貌條件；當地村民開荒種地和修建公路對水土流失的加劇，支溝泥石流的發育和溝床內的松散堆積物為泥石流的發生提供了豐富的松散固體物源，而暴雨則是泥石流形成的主要引發因素。

堡城河各支溝的泥石流主要為暴雨作用下大量匯集于溝道，在匯流過程中將坡面松散泥沙及坡面的各類松散堆積物源攜帶進入溝道，并順溝而下，通過溝道揭底沖刷卷動溝道內的松散堆積物源，并將兩側溝岸松散固體物質帶走，以滾雪球的方式下向游運動，從而暴發支溝泥石流災害。

在暴雨作用下，各支溝的匯流大部分進入主溝，因主溝的水流量遠大于支溝，而支溝泥石流的固體物質則部分停積于溝口平緩開闊地段，部分匯入主溝，故支溝泥石流往往在匯入主溝后被大大稀釋，其重度降低，而流量則從上游向下游逐步增大，沖刷能力增強，并將主溝兩岸及溝底的松散固體物質帶向下游。因此，主溝及支溝均為稀性泥石流或高夾沙洪水。

在泥石流形成過程中，溝域內地形陡峻，溝谷縱坡大為水源和泥沙的匯聚提供了有利的地形地貌條件，堡城河中上游段兩岸及各支溝中上游地段公路棄渣現象和水土流失的強劇，以及溝道內的溝道堆積物為泥石流的發生提供了豐富的松散固體物源，而暴雨則是泥石流形成的主要引發因素。由于溝谷流域面積大，地形陡峻，易于匯水，水源豐富，泥石流類型主要為稀性泥石流。

泥石流規模主要與溝域內松散固體物源的累計和動態變化情況及與引發泥石流的暴雨情況相關。當溝域內松散固體物源累積較多，且遇到集中暴雨時，往往就會發生較大規模的泥石流災害。1998年泥石流后，溝域內大部分可參與 泥石流的固體物源被泥石流帶走，經過13年，溝域內固體物源再次累積并遭遇了可激發泥石流的暴雨，再次將可參與泥石流活動的松散固體物質沖入堡城河。1998年后，當地村民開荒種地現象增多及西鹽公路修建后堆棄大量石渣，可參與泥石流活動的松散固體物源量也大大增加，在暴雨的作用下，發生大規模泥石流災害的可能性較大。

4 結論

堡城河屬暴雨溝谷型泥石流，泥石流規模主要與溝域內松散固體物源的累計和動態變化情況及與引發泥石流的暴雨情況相關，溝域內松散固體物源累計較多，當遇到集中暴雨時，可能就會發生較大規模的泥石流災害。從其堆積特征上看，堡城河歷史上曾發生過多期泥石流災害，其中1998年暴雨激發泥石流危害最大。

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