西南某泥石流溝發(fā)育特征及致災(zāi)效應(yīng)研究

■劉瑩 蘇遠東

（核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院 四川成都 610081）

西南某泥石流溝發(fā)育特征及致災(zāi)效應(yīng)研究

■劉瑩 蘇遠東

（核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院 四川成都 610081）

該溝歷史上曾暴發(fā)多次泥石流，對下游居民人身和財產(chǎn)安全造成嚴重的威脅，有關(guān)部門也采取了有效的治理措施，但是，隨著人類工程活動的日益加劇和強降雨的影響，溝內(nèi)多處垮塌、堵塞和堆積較明顯，該泥石流溝再次暴發(fā)可能性較大。本文在現(xiàn)場調(diào)查和遙感解譯的基礎(chǔ)上分析溝谷的溝道條件、物源條件和水源條件，初步判斷泥石流的規(guī)模、性質(zhì)和頻率，并借助于室內(nèi)計算，準確得出泥石流的動力特征，在此基礎(chǔ)之上分析泥石流的致災(zāi)效應(yīng)，為泥石流的防治提供依據(jù)。研究表明：該溝屬于小型暴雨型黏性高頻泥石流；泥石流重度1.71g.cm-3，洪峰流量104.06m3/s，一次泥石流固體總量1.06×104m3，安全隱患較大。

泥石流發(fā)育特征危險性致災(zāi)效應(yīng)

該溝位于災(zāi)后重建居民安區(qū)域尾部，距阿壩州黑水縣縣城約42.2km，溝口地理坐標為 N 31°55′35.52",E 103°24′00.79",H 2550m。溝口堆積扇區(qū)是5.12地震后災(zāi)后重建居民安置點的范圍，前緣有省道302線通過，交通較為便利。

2010年來至今暴雨作用下演變發(fā)展成了新的泥石流溝，溝內(nèi)多處垮塌、堵塞和堆積較明顯，該泥石流溝再次暴發(fā)可能性較大。據(jù)調(diào)查訪問，該泥石流溝最近爆發(fā)活動便是在2011年5月中旬，對范圍內(nèi)8戶居民40人的生命及相關(guān)財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅，同時還威脅到在溝口附近的鄉(xiāng)村公路和橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施，上述規(guī)劃工程均建在沙拉溝泥石流極危險區(qū)或危險區(qū)內(nèi)，如不進行泥石流防治，工程建設(shè)可能受到泥石流災(zāi)害的威脅。因此，研究該溝泥石流的發(fā)育特征及致災(zāi)效應(yīng)具有失分重要的現(xiàn)實意義。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

溝流域總體上屬中切割侵蝕中高山地貌，平面上呈較規(guī)則羽毛狀，整條沙拉溝流域縱向長約4.38km，平均寬度1.12km，上游段溝域相對開闊，中段稍寬，而下游段，特別是溝口處溝道狹窄，總體地形地貌見圖1。

本次擬勘查的沙拉溝泥石流二期工程溝域為沙拉溝中上段，為原有泥石流流域清水區(qū)，平面上呈扇形，縱向長度3.23 km，溝域?qū)挾?.70~1.55 km，流域面積約3.14km2，溝源最大高程為3770m，本次調(diào)查影響范圍內(nèi)最低高程為2250m，前后相對高差為1520m，溝谷內(nèi)中心溝道縱坡降551‰。溝域內(nèi)坡度較陡，20°~50°，坡面上植被較茂密、多位灌木、針葉林和闊葉林且分帶明顯，通行困難。

1.2 地層巖性

工作區(qū)出露的地層為第四系人工堆積層（Qml）、崩積層（Qcol）、滑坡堆積層（Q4del）、殘坡積層（Q4dl+el）、泥石流堆積層（Q4sef）；下伏基巖在溝谷源頭附近及溝谷下游出露為三疊系中統(tǒng)雜谷腦組（T2z），溝谷中部帶狀分布為三疊系下統(tǒng)波茨組（T1b）變質(zhì)長石石英砂巖、鈣質(zhì)細粒石英砂巖夾粉

第四系松散堆積體厚度較大，溝口泥石流堆積扇區(qū)域厚度一般在3.5m，基巖在溝岸及兩側(cè)山脊多有出露，區(qū)域分布厚度較大。

工程區(qū)內(nèi)基巖零星出露于溝谷源頭附近及溝谷下游出露為三疊系中統(tǒng)淺灰色、灰色變質(zhì)長石石英砂巖夾千枚巖、灰?guī)r的波茨組（T1b），溝谷中部帶狀分布為三疊系雜谷腦組（T2z）淺灰色、灰色變質(zhì)長石石英砂巖、千枚巖偶夾灰?guī)r分布以灰色、灰黃色為主。礦物成分主要為石英、云母、長石，砂狀結(jié)構(gòu)，層狀、板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙極為發(fā)育，是控制區(qū)內(nèi)崩塌產(chǎn)生的主要巖性條件。埋深較淺，大部分為地表裸露，局部地段上覆第四系松散層，埋深為0～3m。其強風(fēng)化帶深度一般為2～4m。分布于斜坡體大部分地區(qū)。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)區(qū)域構(gòu)造上屬東昆侖海西褶皺系的川西地槽區(qū)，位于秦嶺東西向構(gòu)造帶、龍門山北東向構(gòu)造帶與馬爾康北西向構(gòu)造帶間的三角地帶，構(gòu)成黑水褶皺束，東部、北部為石大關(guān)弧形構(gòu)造，西部、西南部屬馬爾康北西向構(gòu)造。

圖1 溝谷全貌

2 泥石流形成條件

2.1 地形地貌及溝道條件

清水區(qū)：根據(jù)物源分布和主溝溝域形態(tài)特征，主溝內(nèi)標高3430m以上上游地段屬于清水區(qū)，由于此段溝域地處海拔較高，基本屬于山體上部-頂部地段，因此匯水面積小，流水全靠大氣降水，無常年性流水，溝心及兩側(cè)區(qū)域內(nèi)植被茂盛，無明顯松散土層和物源分布，調(diào)查時期溝內(nèi)干涸無流水，據(jù)訪問雨季時節(jié)流水清澈。

形成-流通區(qū)：該區(qū)在主溝溝床標高2460～3430m，前后高差970m，流域匯水面積約1.82km2，平均寬度約1.25 km，主溝長度為1.74 km。溝谷狹窄，溝床寬2.5～8.0m，縱坡坡降519～760‰，平均坡降約為677‰；兩側(cè)谷坡坡度陡峭，一般38～60°，植被茂密，以稀疏低矮灌木為主，沖刷現(xiàn)象明顯，雨季水土流失嚴重，物源豐富。在局部形成了小型堆積扇，并對居民集居地構(gòu)成威脅。

堆積區(qū)：堆積區(qū)主要分布于標高2460m以下，其中2460m-2245m范圍在前期勘察時屬于流通形成區(qū)，但自2010年至今，此段范圍上游雨季沖刷至此堆積跡象嚴重，且植被破壞較嚴重，地形變化較大，因堆積堵塞形成了溝谷改道和分叉的現(xiàn)象，整個沙拉溝域堆積范圍向坡內(nèi)推移，堆積巖土體結(jié)構(gòu)松散，對下游8戶40口人的生命財產(chǎn)安全形成威脅

2.2 物源條件

根據(jù)溝谷物源的堆積及補給類型，溝內(nèi)物源主要分為溝床松散堆積物和滑坡堆積物源。

2.2.1 溝床松散堆積類物源

區(qū)內(nèi)溝床堆積的松散固體物源主要分布于主溝內(nèi)，標高范圍2460～3430的溝段，溝床寬2.5～8.0m，平均寬約5.0m，溝段總長約1.74 km，物源總儲量約4.4×104m3（其中2460m以下標高的溝床不參與儲量計算），物源體結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)為：粒徑0.5-50cm不等，最大塊徑達1.5m；潮濕，松散，土質(zhì)不均，無分選，其中塊石含量約30%，碎石含量約40%，粗角礫含量約10%，細角礫含量約10%，砂粒含量約5%，粉粘粒含量約5%。

2.2.2 滑坡堆積物源

區(qū)內(nèi)植被茂密，坡體穩(wěn)定，該類物源在流域分布較少，且規(guī)模都較小，主要分布于主溝兩側(cè)的兩個滑坡即W1和W2。W1滑坡位于主溝左側(cè)，距離堆積區(qū)200m，標高范圍2550-2615m，滑坡為長條形狀，縱向長度為18m，沿主溝方向?qū)挾?0m，厚度3-5m，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，靜儲量為0.3×104m3，推斷可參與泥石流的動儲量約為0.05×104m3，成分變質(zhì)長石石英砂巖、板巖、千枚巖和少量灰?guī)r；其中W2滑坡位于主溝右側(cè)，距離溝口堆積區(qū)距離約1.1Km，規(guī)模較W1更小，縱向長度為8m，沿主溝方向?qū)挾?0m，厚度約3-4m，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，靜儲量為0.2×104m3，推斷可參與泥石流的動儲量約為0.03×104m3。

2.3 水源條件

該溝為常年性溪溝，勘查期間測得流量2.8L/s，洪水季節(jié)溝水位上漲近1.5m。水作為泥石流的組成部分，又是泥石流的搬運介質(zhì)，泥石流的暴發(fā)時間和規(guī)模均受降雨的影響與控制。據(jù)氣象資料顯示，降雨集中在5-10月份，多年平均降雨量為835.8mm，為泥石流發(fā)生提供充足的水源條件。而泥石流的暴發(fā)是有一臨界雨強值，加之近五年來區(qū)域內(nèi)10分鐘最大降水量21.2mm，1小時最大降水量：26.5mm，24小時最大降水量：66.8mm。區(qū)域內(nèi)主溝和4條支溝的縱向坡度大，有利于地表水的匯集，溝床水動力條件將大大提高，在物源足夠豐富的情況下，泥石流的爆發(fā)的可能性很大。

3 泥石流動力學(xué)特征

3.1 泥石流重度

3.1.1 查表法

按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220--2006）附錄H填寫泥石流調(diào)查表并按附錄G進行易發(fā)程度評分 （詳見表表3.7.1-1），按表G.2查表確定八腳溝泥石流重度和泥沙修正系數(shù)，其重度為1.710t/m3，泥沙修正系數(shù)為0.361。

3.1.2 公式法

泥石流容重的經(jīng)驗計算公式為：

式中：γC-----泥石流發(fā)生的最大容重（t/m3）；

A---坍方程度系數(shù)；

IC---坍方區(qū)平均坡度，‰。

計算得出泥石流重度為1.692。

出于安全的角度考慮，容重γC取經(jīng)驗公式法所得1.710t/m3，容重γC取值具有較高的可信度，并且與地質(zhì)宏觀判斷相吻合，主要體現(xiàn)在：溝內(nèi)細顆粒物質(zhì)較多，易發(fā)生粘性泥石流。

3.2 泥石流流量

本文采用雨洪法對泥石流動力特征進行計算分析，計算結(jié)果為：該溝百年一遇洪水峰值流量為54.05m3/s，百年一遇泥石流峰值流量為104.06m3/s，該溝百年一遇泥石流總量為2.472×104m3，輸沙量為1.06×104m3。

4 致災(zāi)效應(yīng)分析

該溝為一老泥石流溝，但近100年來為爆發(fā)過大的泥石流，溝口堆積扇特征明顯，現(xiàn)在是當(dāng)?shù)?戶40口人生活和居住區(qū)。地震后，沙拉溝內(nèi)溝床堆積物源及滑坡堆積物源等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，坡面侵蝕嚴重，為泥石流提供了物源，溝域環(huán)境受到較大影響。使沙拉溝存在發(fā)生泥石流的隱患，威脅恢復(fù)重建規(guī)劃區(qū)居民的生命和財產(chǎn)安全，并且影響進出沙拉村的村道和村民。

沙拉溝現(xiàn)狀條件下發(fā)生泥石流災(zāi)害的可能性很大，泥石流災(zāi)害將會對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的恢復(fù)發(fā)展以及當(dāng)?shù)貫?zāi)后恢復(fù)重建帶來重大安全隱患。地震災(zāi)害使當(dāng)?shù)卮罅棵穹靠逅虺蔀槲７浚瑸?zāi)民的安置重建是當(dāng)?shù)亟鼛啄旯ぷ髦攸c，泥石流災(zāi)害的存在，對當(dāng)?shù)匾?guī)劃安置點的建設(shè)將帶來巨大影響，會延緩當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃重建進度，因此，必須對該溝泥石流進行工程治理，以保障當(dāng)?shù)鼐用竦纳拓敭a(chǎn)安全，及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的恢復(fù)發(fā)展。

溝口緊鄰鄉(xiāng)村公路，公路為該地主要的交通道路，以上分析可以看出，泥石流流量較大，極易阻斷公路，給附近居民帶來較大的損失。

5 結(jié)論

（1）該溝斷層較發(fā)育，巖體破碎，溝內(nèi)物源豐富，溝谷各個功能區(qū)功能顯著，有利于泥石流的暴發(fā)。

（2）該溝百年一遇洪水峰值流量為54.05m3/s，百年一遇泥石流峰值流量為104.06m3/s，該溝百年一遇泥石流總量為2.472×104m3，輸沙量為1.06×104m3。

（3）該溝危險性較大，嚴重威脅下游居民的人身和財產(chǎn)安全，建議及時采取治理措施。

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Study of Features and Impacts of Debris Flow in the southwest of China

LIU Ying，SU Yuan-dong
(Tibetan institute of Nuclear Geology,Chengdu,610081,China)

The outbreak of debris flow gully history has repeatedly,causing a serious threat todownstream residents personal and property safety,the relevant departments have taken effective measures, however,along with the effects of human engineering activities and increasing rainfall,in multiple collapse,blocking and accumulation is obvious,the debris flowhappened again the possibility of a larger. Analysis of gully channel condition,material sourceand water conditions in the field investigation and remote sensing interpretation in this paperbased on the preliminary judgment scale,the nature and frequency of debris flow,aThe outbreak of debris flow gully history has repeatedly,causing a serious threat todownstream residents personal and property safety,the relevant departments have taken effective measures,however,along with the effects of human engineering activities and increasing rainfall,in multiple collapse,blocking and accumulation is obvious,the debris flowhappened again the possibility of a larger.Analysis of gully channel condition,material sourceand water conditions in the field investigation and remote sensing interpretation in this paperbased on the preliminary judgment scale,the nature and frequency of debris flow,and with the help of the indoor calculation, accurate to get the dynamic characteristics of debris flow,based on the analysis of debris flow disaster effects,and provide the basis for debris flowprevention and treatment.Research shows that:the gully is a small storm viscous debris flowwith high frequency debris flow;1.71g.cm-3flow,the largest water 104.06m3/s,a total of 1.06 x 104m3solid debris, greater security risks.

debris flow;Features;risks;impact of engineering

P642.23[文獻碼]A

1000-405X（2015）-11-103-2