安縣黃洞子溝泥石流發育特征及危險性預測

蔣軍偉， 楊 虎

(重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 401120)

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安縣黃洞子溝泥石流發育特征及危險性預測

蔣軍偉， 楊 虎

(重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 401120)

黃洞子溝泥石流是受汶川地震影響的一條規模較大的泥石流溝，地震后曾發生過多次泥石流災害，尤其以2013年7月9日爆發的泥石流災害最為嚴重。經調查，發現溝域后還有大量物源，分析后期發生泥石流災害的可能性較大。對該溝泥石流在不同降雨強度下的規模進行了計算，預測了不同規模泥石流的淤積范圍，對其危險性進行了評價。

泥石流； 地震； 危險性; 預測

1 黃洞子溝泥石流基本情況

黃洞子溝位于四川綿陽市安縣高川鄉泉水村西北側，安縣、綿竹、茂縣三縣交界部位，東距安縣縣城60 km，溝口地理坐標為東經104°09′20″，北緯31°37′22″(圖1)。2013年7月8～9日，綿陽市安縣高川鄉遭遇持續特大暴雨，從8日12時至9日8時，21 h內的總降雨量達442.3 mm左右，超過100年一遇標準(百年一遇24 h設計雨強為422.17 mm)。8日晚23時至9日凌晨4時5小時內降雨總量達244.5 mm，特大暴雨誘發了大規模的山洪泥石流。根據初步調查黃洞子溝內參與泥石流活動物源在87.9×104m3左右，溝口一帶堆積固體物質約10.3×104m3,其中來源于黃洞子溝的物源約5×104m3；泥石流造成溝口順達煤礦部分生產設施損毀淤埋，村民集中供水工程的取水口及控制房被淤埋，溝口橋梁被埋，橋涵一帶泥石流堆積物厚達3～8 m，泉水村安置區一帶部分房屋泥石流堆積物厚度在1.5 m左右，造成了嚴重內澇，進山公路被毀壞總長度在500 m以上。通過調查訪問得知，本次降雨引發泥石流規模較大，所幸未造成人員傷亡，僅有部分財產損失。

圖1 研究區地理位置

1.1 泥石流發育水源條件

水源條件是觸發泥石流的最直接因素[1-2]。研究區屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，具有氣候溫和、雨量充沛、無霜期長、四季分明的特點。多年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫36.5℃，最低-4.8℃。多年平均日照數1 058.7 h，年均無霜期300 d。年均降雨量1 261 mm，主要集中在5～10月，占年降雨量87 %，8月降雨量最多，達到為304.2 mm。境內河流為涪江水系，主要有安昌河、高川河(下游名為睢水河)、秀水河和白溪河，另外還有茶坪河、蘇包河等。高川河從安縣西北部的高川坪發源，于兩河口出境，該河流全長67.5 km，流域面積290.55 km2，平均比降33.4 ‰，多年平均流量10.58 m3/s，最大洪峰流量1 300 m3/s，最小流量1.5 m3/s。因此可知，研究區內水源豐富，滿足泥石流發育所需的水源條件。

1.2 地形地貌特征

黃洞子溝位于高川鄉境內，為高川河上游二級支流，地形北西高南東低，溝域地形總體上屬深切割中山地貌，溝域內地形陡峻，一般坡度30°～50°。地震前岸坡植被發育，喬、灌、草均有生長，生態環境較好。但由于斜坡較陡，地形臨空條件發育，地震后，溝內新增了大量的崩滑不良地質現象，尤其是大光包滑坡區，滑坡滑覆堆積占據了整個流域面積的1/4還多，達7.45 km2左右；該區段已由峽谷變成緩坡，大量的松散固體物源匯集為泥石流形成提供了有利條件。

黃洞子溝總體上以V型谷為主，但受地震及泥石流的堆積影響，溝道下游段由原來的“V”型地貌變為“U”型谷地貌，上游溝段及各支溝總體變化不大，為典型的“V”型峽谷地貌，通常溝谷較為狹窄，縱坡較陡，水流湍急，且動態變化較大。黃洞子溝中游段原“V”型峽谷地貌由于大光包滑坡堆積，無溝道出現。

黃洞子溝泥石流溝域由形成區(清水區)、形成區(物源區)及流通堆積區三部分組成。形成區(清水區)主要分布在主溝上游各支溝以及下游左岸老鷹巖一帶；物源區主要為大光包滑坡碎屑流前緣至老鷹巖滑坡區域，物源量巨大；流通堆積區為大光包前緣以下溝谷地段。

1.3 物源特征

由于“5·12”地震引發溝內崩滑不良地質現象發育，松散固體物源量急劇增加，加之地震后多次強降雨又新增部分物源，為泥石流的形成提供了基礎條件[3-6]。

經調查，在“7·09”泥石流災害中，黃洞子溝參與泥石流活動的松散固體物質總量達87.7×104m3，參與泥石流活動的松散固體物源主要為滑坡堆積物源，以大光包滑坡碎屑流和老鷹巖滑坡為主。其中，啟動的滑坡物源量約81.7×104m3，啟動的溝道堆積物源量約4.6×104m3，而滑坡堆積物源主要為“5·12”地震中的新增物源量。可見，“5·12”地震引發大量滑坡固體物源為此次泥石流活動的重要因素。

2 泥石流運動特征及機制分析

在高強度降雨作用下，流域內集中物源點及支溝區松散物源大面積啟動，形成以主溝中游集中物源啟動以及各支溝群發性泥石流災害。黃洞子溝中游大光包滑坡碎屑流區在暴雨作用下發生強烈拉槽下切，成為泥石流的重要源頭之一；而下游老鷹巖滑坡體物質堆積在溝道內，上游占溝域面積90 %的水流匯集并夾裹泥石流固體物質對該區域進行強烈沖刷，侵蝕了溝道及溝岸松散物質，并形成運動速度較快，流量極大的泥石流沖向下游，造成順達煤礦區跨溝橋涵毀壞，大量固體物質沖向溝道兩側設施，部分繼續向下游運動至泉水村一帶寬緩處淤積。“7·09”黃洞子泥石流啟動物源主要停積在老鷹巖上游和下游物源位置，對溝口的危害主要以洪水為主。但是，黃洞子溝物源量巨大，隨著溝道的不斷變化，各個卡扣、堵點被淤寬、填平泥石流，溝道變得更加順直，泥石流將逐漸更加容易沖出溝口，對下游居民造成更大的危害。

黃洞子溝泥石流是在多種因素共同作用下觸發的，包括以下幾點：

(1)溝域面積較大，溝谷地形陡峻，流域縱坡降大，溝道地形條件有利于形成泥石流。

(2)黃洞子溝距離映秀—北川斷裂帶較近，斷裂帶從溝口通過，“5·12”地震對溝谷斜坡巖土體破壞影響較大，山體遭受松動破壞非常嚴重，大量崩塌、滑坡等松散物質堆積于溝道，松散固體物源異常豐富，為泥石流爆發提供了非常有利的物源條件。

(3)7月8日中午12時至7月09日凌晨4時，高川鄉區域發生特大暴雨，5 h降雨量達244.5 mm，降雨強度超過100年一遇，黃洞子溝內降雨量更大，極端異常的特大暴雨是次此泥石流爆發的直接誘因。

(4)泥石流從黃洞子溝大光包滑坡碎屑流及紅石溝一帶啟動，至下游寬緩區逐漸停積，至老鷹巖滑坡體區時再次啟動最終造成危害。

(5)由于降雨歷時、雨強、空間分布特征等的控制，黃洞子溝泥石流流速、流量、一次沖出規模等因素的作用，以及與三叉溝泥石流同時爆發的作用，加之黃洞子溝溝口泉水河溝道縱坡較緩，導致黃洞子溝泥石流在出口一帶淤積并造成次生災害。

3 泥石流發展趨勢預測

黃洞子溝經過地震后5年時間的演變，溝道條件發生較大變化，原有堰塞湖被淤填，溝道已演變為順直通道。根據調查，黃洞子溝前期啟動物質量在180×104m3左右，主要是溝道內物質沖高填底，削陡填緩，出溝物質總量僅有約13×104m3左右，占啟動物源的比例較小。

目前溝域內物源動儲量還有416.6×104m3，且動儲量主要集中分布在臨溝區域，在合適的氣象條件下集中啟動的可能性大。而由于溝口煤礦堵點、煤礦下游橋梁堵點已被前期泥石流消滅，今后泥石流沖出溝口的量將會更大，危害范圍將更遠，危險性將更大。

據計算，暴雨頻率P=5 %時泥石流啟動固體物源規模約64.5×104m3，絕大部分會在溝內停淤，改造溝道，少部分沖出溝口。其中，暴雨頻率P=20 %下泥石流一次固體物質沖出規模為6.3×104m3；暴雨頻率P=10 %下泥石流一次固體物質沖出規模為8.0×104m3；暴雨頻率P=5 %下泥石流就有可能發生潰決，一次固體物質沖出規模為9.9×104m3；暴雨頻率P=2 %下泥石流一次固體物質沖出規模為12.3×104m3；暴雨頻率P=1 %下泥石流一次固體物質沖出規模為14.3×104m3。

各種情況下溝道過流能力剖面及泥石流淤積區范圍情況預測見圖2、圖3。

圖2 各降雨條件下泥石流淤積范圍預測剖面

圖3 不同規模泥石流固體物質出溝后預測淤積范圍平面

(1)5年一遇暴雨洪水(P=20 %)條件下泥石流一次沖出量為6.3×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量281.6 m3/s，現有溝道可以滿足泥石流的過流要求，泥石流均在現溝道內淤積，基本不會造成危害。

(2)10年一遇暴雨洪水(P=10 %)條件下泥石流一次沖出量為8.0×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量334.9 m3/s，現有溝道基本可以滿足泥石流的過流要求，但安全儲備不足，隨著泥石流的淤積，泥石流危害可能超出溝道范圍而威脅到集中安置區居民安全，下游分散安置區沿河居住居民也將受到泥石流的威脅。

(3)20年一遇暴雨洪水(P=5 %)條件下泥石流一次沖出量為9.9×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量414.9 m3/s，現有溝道已經不能滿足泥石流的過流要求，泥石流將直接沖入集中安置區，對下游分散安置區危害范圍將進一步下移。

(4)50年一遇暴雨洪水(P=2 %)條件下泥石流一次沖出量為12.3×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量503.9 m3/s，三叉溝已建防護墻內溝道已經不能滿足泥石流的過流要求，泥石流一出溝就會沖入集中安置區，對下游分散安置區危害范圍將進一步下移，危害范圍還限于公路外側。

(5)100年一遇暴雨洪水(P=1 %)條件下泥石流一次沖出量為14.3×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量576.2 m3/s，三叉溝已建防護墻內溝道已經不能滿足泥石流的過流要求，泥石流一出溝就會沖入集中安置區，對下游分散安置區危害范圍將進一步下移，公路以上部分農戶受災，沿公路農房受泥石流威脅嚴重。

通過以上分析可能，在20年一遇暴雨洪水(P=5 %)引發泥石流條件下，溝口集中安置區和下游部分沿河分散農戶居住區受災泥石流的危害，并且隨著進一步淤積，其危害范圍和危害性都會增加。以上僅分析一次泥石流的危害情況，現實中該溝連續爆發泥石流的可能性非常大，故如考慮多次疊加泥石流的危害范圍和嚴重程度將更加嚴重。所以，從泥石流危險性來分析，黃洞子泥石流危險性非常大，對其采取防治措施是非常必要的。

4 結論

本文以黃洞子溝泥石流為研究對象，詳細介紹了該泥石流的基本發育特征，表明該泥石流是受汶川地震影響的規模較大的一條泥石流溝，由于其具有豐富的物源，后期還可能發生多次泥石流災害。文章還對泥石流的在不同降雨強度下的威脅范圍進行了預測，從泥石流危險性來分析，黃洞子泥石流危險性非常大，對其采取防治措施是非常必要的。

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蔣軍偉(1988～)，男，本科，助理工程師，主要從事地質災害防治工作；楊虎(1988～)，男，本科，助理工程師，主要從事地質災害防治工作。

P642.23

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[定稿日期]2017-02-17