甘溝泥石流調查與危險性評價

鄧　兵，楊秀元,蔡玲玲，王愛軍

(中國地質調查局 水文地質環境地質調查中心,河北 保定 071051)

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甘溝泥石流調查與危險性評價

鄧兵，楊秀元,蔡玲玲，王愛軍

(中國地質調查局 水文地質環境地質調查中心,河北 保定 071051)

[摘要]滇東北地區是我國地質災害高發地區之一。2014年8月3日的6.5級強烈地震改變了魯甸縣的地質環境條件，并誘發了大量的崩塌、滑坡，儲積了豐富的物源，在降雨充足的情況下容易發生泥石流，地質災害點密度達45處/100 km2。甘溝流域位于云南省魯甸縣龍頭山鎮龍泉村，溝口正對著集鎮。通過對流域的遙感解譯和地質調查，掌握第一手基礎地質資料，采用灰色關聯分析法對甘溝泥石流的易發程度和危險性進行了分析和評價，以期能為龍頭山鎮的規劃和災后重建提供參考。

云南省是我國地質災害高發地區之一[1]。根據中國地質環境信息網全國地質災害通報，云南省每年地質災害的發生數量、因災造成的死亡或失蹤人數、災害造成的直接經濟損失均位居全國前列，滇東北地區則是云南省地質災害高發區之一。滇東北地區地勢起伏、構造發育、河谷深切、巖體破碎，特殊的地質背景下地質災害特別發育，其中泥石流是主要的地質災害之一[2-4]，嚴重制約了當地社會經濟發展。近年來，許多研究人員對泥石流的成災機理、危險性評價等進行了大量研究[5-10]。筆者在借鑒前人研究成果的基礎上，以位于滇東北地區魯甸縣的甘溝流域為研究對象，通過遙感解譯和泥石流調查，研究泥石流的發育背景、形成機理和成災模式，采用灰色關聯分析法對其危險性進行定量評價，以期為魯甸縣泥石流綜合治理和防災規劃提供科學依據。

1研究區概況

魯甸縣是云南省昭通市下轄的縣之一，位于云南省東北部、牛欄江東側沿江一線，地處烏蒙山南麓，地理位置26°59′～27°32′N、103°09′～103°40′E，東北與昭陽區交界，東南與貴州省威寧縣毗鄰，南部和西部與會澤、巧家縣隔牛欄江相望。龍頭山鎮位于魯甸縣西南、牛欄江右岸，距縣城31 km，總面積1 519 km2，其中山區占87.9%。魯甸縣地形受牛欄江及沙壩河、龍泉河等支流的強烈侵蝕下切影響，形成高山峽谷地貌，河谷深狹，斜坡陡峻，河谷橫剖面多呈V形，少有河灘階地；地貌錯綜復雜，有深切高中山、中切中山、巖溶高原、混合丘原、斷陷河谷壩等，其中甘溝流域為侵蝕溶蝕高山峽谷地貌；地層以中生界地層為主，元古界、古生界和新生界地層分布較少，巖漿巖大片分布，主要為二疊系峨眉山玄武巖，甘溝流域地層巖性主要為二疊系峨眉山組二段三段杏仁狀斑狀玄武巖，平行整合接觸，節理裂隙發育，巖體表面切割破碎，強風化，風化層厚度0.5～15.0 m不等；位于川滇經向構造體系的綠汁江-小江南北構造帶東緣與其東側滇東多字形構造的結合部位，北東向和南北向構造呈相互抗衡的態勢遍布全區，組成區域內主干構造，北西向構造僅零星分布，不占重要地位，其中甘溝流域附近發育白水巖、騾馬口等平移斷層和龍泉河斷裂等斷裂構造；屬亞熱帶、暖溫帶共存的高原季風立體氣候區，降水主要集中在下半年，雨季(5—9月)降水量796.3 mm，占全年降水量的87%，旱季(10月至翌年4月)降水量116.5 mm，占全年降水量的13%；泥石流、滑坡、崩塌等地質災害十分發育，尤其在魯甸縣中北部構造侵蝕低中山區和西北部構造溶蝕侵蝕中山峽谷區地質災害更為嚴重。2014年8月3日下午4時30分，魯甸縣發生6.5級強烈地震，震后魯甸縣域內排查出地質災害點671處，其中泥石流溝38處，地質災害點密度達45處/100 km2。

2泥石流調查

甘溝流域位于云南省魯甸縣龍頭山鎮龍泉村、牛欄江右岸，為龍泉河的一級支溝，溝口正對著集鎮，地理坐標為27°06′48″N、103°22′53″E，溝口海拔1 530 m，分水嶺最高點海拔2 583 m，高差1 053 m，主溝縱長3.46 km，縱坡降304‰，遙感影像見圖1。

圖1　甘溝流域遙感影像

2.1泥石流史

經走訪調查，甘溝流域歷史上曾多次發生泥石流，最近的一次是1997年7月8日13時左右上游局地突降大暴雨引發泥石流，造成11人傷亡、5戶房屋倒塌和龍泉中學教學樓3間教室受損。1998年在甘溝實施治理工程，建有3道攔擋壩(位于甘菜園前部溝谷)和排導工程(位于集鎮段溝谷)，攔擋壩現已淤滿。

2.2泥石流特征

甘溝流域面積4.23 km2，包括龍頭山鎮、鐵廠鄉的甘菜園、白石巖、大地、大槽口等自然村。土地利用類型主要是斜坡耕種，自然植被覆蓋率不足10%，大部分區域植被為雜草和零星低矮灌木，僅在白石巖自然村的大溝流域植被相對較好。甘溝泥石流形成區地形切割強烈、地勢陡峻，地貌類型為構造侵蝕高中山區。流域內主要出露二疊系峨眉山組二段三段玄武巖，甘溝下游(甘菜園地界)出露有二疊系下統茅口組、棲霞組深灰色生物碎屑灰巖、泥晶灰巖、白云質灰巖，石炭系下統大唐組白云質生物碎屑灰巖、泥質粉砂巖，奧陶系中統上巧家組灰黃色砂巖、泥質粉砂巖，奧陶系下統下巧家組青灰白云巖夾粉砂質泥巖，頂部為一層紫紅色含鐵泥質粉砂巖。

泥石流形成區由甘菜園主溝以上發育的5條V形支溝組成，從西至東分別為大溝、老石灣溝、沖溝、吳家水井邊溝、沖溝頭，坡降均在300‰左右。形成區地形切割嚴重，巖性主要為峨眉山斑狀玄武巖、含杏仁玄武巖，柱狀節理發育，在區域地質構造作用和風化、結構面共同作用下巖體較為破碎，松散體殘積或崩積于斜坡上，斜坡上覆殘坡積和崩坡積層厚度0～3 m，局部厚度大于5 m(白石巖自然村)，是泥石流形成的主要物源。大溝和吳家水井邊溝流域面積和長度較大，大溝兩岸堆積體厚度大，局部達10 m，主要為黏土和玄武巖風化后的碎石土；吳家水井邊溝內的玄武巖巖體破碎，溝谷和兩岸斜坡可見堆積的崩落的巨大孤石(直徑2 m以上)，斜坡上的崩坡積層厚度較大，局部可達數米，殘坡積層厚度一般小于3 m。

泥石流流通區為甘菜園主溝至集鎮段的V形溝谷，長度1 000 m，第一道泥石流攔擋壩以上溝谷走向130°，以下溝谷走向160°。該段溝谷坡降62‰，溝谷較窄，河谷侵蝕，兩岸側蝕作用明顯，形成陡坎，局部垂直切割達10余米。1998年修筑三道泥石流攔擋壩，目前已全部淤滿失去攔擋功效。

淤積區為集鎮至龍泉河段溝谷，為古洪積扇改造后的行洪渠道，長400 m，溝谷走向157°，坡降62‰。據調查，溝谷內有少量淤積，堆積方式以下蝕為主，修筑有行洪渠，寬度在15 m左右，但溝渠內種植有農作物和花椒等，嚴重影響行洪能力。

3泥石流易發程度與危險性評價

3.1易發程度評價

根據流域基本特征和參數，按照文獻[11]將甘溝泥石流的地質調查和影響因素進行量化，結果見表1。該泥石流溝易發程度綜合評價總分為111，易發程度中等，在降雨和水動力充足的條件下發生泥石流的可能性較大。

表1　泥石流易發程度影響因素評分

注：≥114為高易發(嚴重)；114～84為中易發(中等)；84～40為低易發(輕度)；<40為不易發。

3.2危險性評價

基于劉希林等[5，9-10]的研究成果，采用灰色關聯分析法對泥石流危險性進行評價，并對評價方法進行優化，選取易于調查獲取的因子進行分析和評價，即：一次泥石流(可能)最大沖出量、泥石流發生頻率、流域面積、主溝長度、流域最大相對高差、流域切割密度、主溝床彎曲系數、泥沙補給段長度比、24 h最大降雨量、流域內人口密度。基于野外調查的地質成果，獲取上述10項危險因子的實際取值，并對其進行賦值[5](表2)，根據泥石流危險度評價公式計算其危險度(Rd)。計算公式為

Rd=0.235 3GL1+0.235 3GL2+

0.117 6GS1+0.088 2GS2+0.073 5GS3+

0.102 9GS6+0.0147GS7+0.058 8GS9+

0.044 1GS10+0.029 4GS14

計算得到甘溝泥石流危險度為0.376 38，對照泥石流危險度分級表(表3)，為中度危險泥石流，可能發生中等規模和間歇性的泥石流，但較少造成重大災難。

表2　危險因子的實際取值及等級賦值

表3　泥石流危險度分級

4結論及建議

通過對云南省魯甸縣龍頭山鎮甘溝泥石流的地質調查與危險性評價，得出以下結論：

(1)特殊的地理環境和地質背景孕育了龍頭山鎮甘溝泥石流，高山峽谷地貌、陡峻的地形、風化破碎的巖體、植被覆蓋差等是泥石流發育的基礎條件，雨季集中的強降雨是泥石流發生的主要誘發因素。

(2)根據野外實地地質調查和定量分析，甘溝屬中等易發、中度危險性的泥石流溝，在降雨且水動力充足的條件下發生泥石流的可能性較大，可能發生間歇性中等規模泥石流，雨季應注意泥石流的防范工作。

(3)龍頭山鎮甘溝曾發生泥石流災害并造成人員傷亡和財產損失，目前泥石流攔擋壩已淤積失效，下游行洪渠道淤積影響行洪能力，鑒于泥石流威脅對象的重要性和泥石流的危害性，建議恢復攔擋壩功效、清理行洪渠道，做好地質災害監測預警工作。

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[11] 中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0220—2006 泥石流災害防治工程勘查規范[S].北京:中國標準出版社,2006:21.

(責任編輯李楊楊)

[基金項目]中國地質調查局地質調查工作項目(1212011220164)

[中圖分類號]P642.2

[文獻標識碼]A

[文章編號]1000-0941(2016)06-0048-03

[作者簡介]鄧兵(1968—)，男，北京市人，助理工程師，學士，從事地質災害調查工作；通信作者楊秀元(1980—)，男，貴州凱里市人，高級工程師，碩士，從事地質災害評價與監測預警研究工作。

[收稿日期]2015-12-01

[關鍵詞]泥石流；調查；危險性評價；甘溝流域；魯甸縣