朗縣縣城北泥石流災害調查與分析

陳彥江，羅通明，趙 鑫，龔照程，喻 曉，劉 磊

中國地質調查局 應用地質研究中心，四川成都 610037

1 基本情況

2020年7月10日，朗縣縣城北加油站旁突發泥石流，一度造成國道G560堵塞、中斷（見圖1）。為防止地質災害的再次發生，本項目組人員迅速對災害發生區域開展地質災害排查、調查工作。調查發現，朗縣北東溝谷內大量第四系沖洪積礫石土堆積，土體厚度約50 m，面積約40 000 m2。本次泥石流系雨水沖刷導致小型土質崩塌與山洪混合形成。

圖1 國道G560泥石流清理工作

針對此次災害調查工作，先期了解到當地政府對該泥石流災害點已開展了相應的防治措施，其中2019年完成了一堵溝位于溝口處高約3 m的擋壩（圖2）。現階段該擋壩已經蓄滿泥石流堆積物，在擋壩下游（加油站東側）擋墻受泥石流沖擊后受損（圖3）。2020年7月10日因降雨引發的泥石流暫時性中斷了交通，并對國道G560下邊坡的土方侵蝕，形成較深沖溝缺口，對道路路基產生威脅。后期組織相關人員對該泥石流災害點進行了初步野外踏勘工作，大概了解了該泥石流形成區、流通區和堆積區相關特征，通過調查了解到，在泥石流溝上游發育存在一處小型滑坡災害點，滑坡體匯入溝谷內，為泥石流災害提供物源，形成區主要為坡積碎石土，溝谷上游邊坡和南側邊坡區域上覆灌木植被發育，北側邊坡上覆植被發育較少；溝岸崩塌成為主要的泥石流物源，在調查中發現，沖溝南岸發育有寬1~2 cm的拉漲裂縫，不穩定崩塌體厚50~100 cm，沖溝深度10~25 m，溝岸坡度近直立，主要為第四系沖洪積礫石土，水平層理，無明顯分層，強降雨引發的泥石流越過擋壩后，沿一寬約4 m的土石路流經國道G560，隨后沖刷公路下邊坡堆積土體，最終匯入雅魯藏布江。后續物探人員在完成野外踏勘工作后，為調查了解流通區溝岸崩塌裂隙發育情況，共布設了6條探地雷達物探線和1條高密度電法物探線，初步調查溝岸崩塌的穩定性和裂隙分布特征。主要完成工作量見表1。

表1 主要完成工作量情況

圖2 溝口處修建的泥石流擋壩

圖3 擋壩蓄積泥石流堆積物

2 地質背景

2.1 地理位置

泥石流災害點位于朗縣縣城北加油站東側沖溝，地理坐標為93°04′34.41″E，29°03′05.79″N，高為3 128 m（圖4）。該災害隱患點鄰近朗縣中心小學及朗縣加油站，泥石流溝口正對小學校操場，泥石流通道與小學僅一墻之隔，小學后側現修建有距離泥石流沖溝高不足1 m的防護墻。國道G560距離溝口100 m，為泥石流堆積區。

圖4 朗縣縣城北泥石流災害地理位置圖

2.2 地形地貌

調查區屬于喜馬拉雅山北麓的高原山區，位于雅魯藏布江右岸的二級階地和山前沖洪積扇上，地勢東高西低，最高處海拔3 669 m，最低海拔3 100 m，最大高差達560 m（圖5）。泥石流點位于兩條北東向山脊之間，呈“V”形山谷，下部為河流階地，階地地面坡度5°~10°；上部為山坡，坡度20°~40°。溝內無地表徑流，降雨時山洪匯集成流，溝谷下蝕切割深，兩岸為直立陡坎，北岸靠近坡腳，可見有基巖。

圖5 朗縣衛星影像圖

2.3 氣象水文

朗縣屬于半濕潤季風氣候區，年平均降水量約600 mm，月最大降雨量391.6 mm，日最高降雨量53 mm，6 h最大降雨量36.9 mm。年降水的80%以上集中在6—9月，降雨集中且強度大，多以暴雨或特大暴雨形式為主，因而成為誘發各類地質災害的主要水源（圖6）[1]。降雨對誘發泥石流起到了至關重要的作用，暴雨或特大暴雨是促使泥石流暴發的主要動力條件，區內每年6—9月是泥石流災害的高發期，同時，部分處于停歇期的泥石流溝，在特大暴雨激發下，也得以重新復活。

圖6 朗縣地區年平均降雨量等值線圖

2.4 地層巖性

2.4.1 巖體調查區內出露地層主要為雅魯藏布江縫合帶構造混雜巖，主要巖性為薄層灰色絹云板巖、千枚巖，灰綠色綠泥板巖，受構造及后期風化作用影響，巖石較為破碎，大量石英脈發育，層理產狀不定，溝谷東側基巖產狀340°∠70°。

2.4.2 土體溝谷內二級階地為第四系沖洪積物（Qhal），主要由渾圓狀、次圓狀的巖塊、礫石、砂、泥等混合堆積而成，偶夾砂土層，土體厚度大于50 m；溝谷兩側山坡表層覆蓋坡積礫石土，最厚達10 m。

2.5 地質構造

調查區位于雅魯藏布江縫合帶與岡底斯巖漿弧帶之分界處，緊鄰縫合帶北界斷裂（朗縣—墨脫斷裂）。朗縣—墨脫斷裂呈北西—南東向展布，在朗縣境內由北西向南東自其次村向滾村一帶延伸，斷層面產狀204°∠62°，斷層破碎帶寬100~500 m，為逆沖斷層，上盤為構造混雜巖，主要為千枚巖，下盤為花崗巖。

2.6 工程地質條件

根據區內出露地（巖）層的巖性、結構及物理力學性質等特征，將工作區內地質體劃分為巖體和土體兩類[2]。

2.6.1 巖體較軟巖類工程地質巖組：巖性主要為灰色絹云千枚巖、灰綠色綠泥板巖，呈薄層狀，節理、劈理發育。巖體抗風化能力弱，易風化破碎，為較軟巖，工程性質一般，巖體穩定性較差。

2.6.2 土體第四系沖洪積層：呈渾圓狀、次圓狀的巖塊、礫石、砂、泥等混合堆積而成，具有分層性，總厚度在40~50 m，礫石含量＞50%，密實堆積，透水性較好；偶夾砂泥土層，厚度在5~10 cm，主要成分為細砂及粉土，透水性差。土體分布于溝谷內三級階地上。

第四系坡洪積層：巖性為灰褐色角礫土，厚度在1~30 m，磨圓差，為棱角狀，松散堆積，透水性較好，遇水不穩定，邊坡穩定性較低。形成山前坡洪積扇。

2.7 水文地質條件

區內無地表徑流，地下水按賦存空間和水力性質，可劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水2種[3]。

2.7.1 松散巖類孔隙水分布于區內河谷、山坡坡麓地帶，賦存于第四系松散堆積層，受地形地貌影響，含水層厚度、補給條件及富水性都呈現極大的差異[4]。河谷地帶沖洪積物接受大氣降水和地表水補給，卵礫石層補給充足，透水性好，水量豐富；坡洪積層主要接受大氣降水補給，富水性差異較大。

2.7.2 基巖裂隙水分布于基巖山地，該區主要為風化裂隙水。主要以冰雪融水、大氣降水和松散巖類孔隙水補給，水位變化大，主要向地表水體排泄。

2.7.3 地下水的補給、徑流、排泄災害點地下水的來源主要是大氣降水補給，地下水的徑流方向基本與地表水一致，都是從坡頂流向坡腳，地下水以地下潛流的形式排入坡腳的河流，匯入雅魯藏布江[5]。

2.8 人類工程活動

調查區內人類工程活動主要表現為：修建水池、農牧耕作等。

2.8.1 修建水池調查區內正在施工修建蓄水池，蓄水池位置位于溝谷內河流階地，泥石流溝之上游，水流溢出浸泡土體可能影響土體穩定性。

2.8.2 農牧耕作調查區內農牧耕作活動頻繁，主要表現為階地上果樹種植，樹木生長能夠穩固土體，但引水灌溉浸泡對土體穩定性具有不利影響。

3 朗縣縣城北泥石流地質災害特征

朗縣縣城北泥石流溝谷平面形態呈袋形，匯水區主要為山脊陡坡，坡度20°~40°，匯水面積約1 km2（圖7）。主溝匯水區面積較大，溝谷切割深，是主要的物源區，南側支溝主要受地形和人工修建的圍墻控制，南側兩條支溝匯水后沿公路邊溝沖刷到主溝。

圖7 泥石流平面示意圖

3.1 形成區特征

形成區溝道狹窄，為深切割“V”形谷，溝道兩壁近直立，平均寬1~2 m，最窄處不到50 cm，溝深數米至數十米不等。溝道兩側均為殘坡積碎石土堆積，不良地質現象發育，兩岸均發育有小規模滑坡，堵塞沖溝的同時提供泥石流物源，上游溝谷內沖刷形成的土質陡坎為潛在崩塌點，也為泥石流提供了物源（圖8）。沖溝北岸植被覆蓋率低，基巖裸露面積較廣，上覆土厚度小于50 cm，僅生長少量灌木或雜草，南岸灌木林發育，上覆土厚度幾十厘米至數米，流水形成的小型沖溝裹挾表層碎石土匯入主溝，邊坡覆土不是泥石流的主要物源。

圖8 溝谷南岸滑坡（a）、錯落陡坎（b）、滑坡宏觀特征（c）

形成區溝谷后側坡腳處有一小型滑坡，為坡積物堆積形成的土質滑坡（圖8c、圖9）。滑坡體呈扇狀，坡向南東，滑面傾向160°，滑面傾角66°。斜坡長43.7 m，坡度42.5°，滑坡體平均厚度約2 m，土方量約4 000 m3。下伏基巖產狀335°∠27°，溝谷南岸發育有小型滑坡（圖8a），樹木歪斜，可見三層錯落陡坎，滑坡體可見錯落陡坎（圖8b），為高易發滑坡，滑坡前緣為洪水沖溝，該滑坡體在溝谷內堆積，為泥石流提供物源。

圖9 溝谷內滑坡（A-B）剖面示意圖

3.2 流通區特征

流通區為擋墻以東上游深切割溝谷一帶，溝谷深10~25 m，北岸靠近坡腳，沖溝底可見基巖出露，南岸為大面積沖洪積礫石土，溝岸近直立，沿溝谷方向發育有寬1~2 cm的裂隙，厚度50~100 cm。溝底可見有流水沖刷溝岸坡腳痕跡，溝底下蝕最窄處不足50 cm，形成的不穩定的崩塌災害極易堵塞溝谷，流水侵蝕后，掉入溝谷內崩塌體，成為泥石流物源之一（圖10）。經調查后發現，2020年7月10日發生的泥石流主要來源并非北側主溝，而是南側公路（至朗縣中學盤山路，圖7右側圍墻所在區域）導水溝內流水匯入所致。

圖10 溝谷底流通最窄處（不足50 cm）

3.3 堆積區特征

堆積區為朗縣中心小學北側水泥道路、國道G560及雅魯藏布江河床，朗縣中心小學北側水泥道路路面寬5 m，坡度5°~10°，沿坡腳而行，形成一定的彎度，不利于泥石流直接排泄，朗縣加油站后側擋墻就因此受損，國道路面水平，泥石流易在路面堆積，道路臨江一側為土質陡坎，泥石流沖刷后極易形成缺口。泥石流主要威脅對象為朗縣中心小學、加油站及國道G560。

4 泥石流成因與形成機理分析

4.1 泥石流形成條件

泥石流形成的3個基本條件：物源、地形條件、水源。

4.1.1 物源條件物源條件系指物源區固體松散物的分布、類型、儲備量及補給距離等，固體松散物的來源決定于地層巖性、風化作用和氣候條件等因素。物源條件主要受地質構造和巖性、新構造運動、不良物理地質作用、人類工程活動等因素的制約，在斷裂強烈發育帶，巖石破碎，易風化而處于不穩定狀態，從而為泥石流提供了豐富的固體物質。巖石性質不僅決定著巖體破壞的難易和方式，還決定所形成泥石流的性質。調查區廣泛出露的絹云母千枚巖、千枚狀板巖，受構造及后期風化作用影響，巖石較為破碎，在斜坡上及溝谷內形成大量的殘坡積和沖洪積松散堆積層。由于第四系松散堆積物易受到侵蝕、沖刷，因而山坡上的殘坡積物、溝床內的沖積物，以及崩塌、滑坡所形成的堆積物等成為泥石流固體物質的主要來源[6]。

4.1.2 地形地貌條件地形地貌條件是形成泥石流的內因和必要條件，它制約著泥石流的形成和運動，影響著泥石流的規模和特性。在泥石流的形成條件中，地形地貌條件是相對穩定的，其變化是緩慢的，同時在泥石流的活動過程中，也被再塑造。地形地貌對泥石流的發生和發展主要具有2個方面的作用：其一，通過溝床的地勢條件為泥石流提供位能，賦予泥石流一定的侵蝕、搬運和堆積的能量；同時在坡地或溝槽的一定演變階段內，提供足夠數量的水體和土體。其二，溝谷的流域面積、溝床縱坡降、流域內山坡平均坡度、溝谷形態及植被覆蓋情況等都對泥石流的形成和發展具有重要的作用，泥石流的發生、發展和分布無不受到山地地貌特征的影響。朗縣北溝谷為“V”形谷，溝岸坡度一般在30°以上，具有形成泥石流的良好地形地貌條件。

4.1.3 水源條件水不僅是泥石流的組成部分，同時也是固體物質的搬運介質。調查區泥石流的水源以大氣降水為主，該區6—9月為雨季，但在降雨歷程、降雨量及降雨強度上具有明顯的地域性差異[7]。氣象資料顯示，朗縣年降水量近600 mm，降雨強度大；溝谷為袋形，具有較好的匯水條件，同時溝谷中具有豐富的松散物質，易導致泥石流的形成和發育。

4.2 朗縣縣城北泥石流成因分析

7月10日朗縣城北泥石流，系短時強降雨形匯集成流，流水沖刷裹挾溝谷內松散堆積物形成。在泥石流發生后對現場的緊急勘察發現溝內無流水，只在溝谷兩側有洪水沖刷的痕跡。

4.2.1 內因溝谷內土體已呈半固結狀態，無外力干擾的情況下基本穩定，但南側邊坡受公路導水渠沖刷造成了邊坡不穩定，土體不斷垮塌堆積在沖溝內。大量松散堆積物為本次泥石流的發生提供了主要物源。溝口通向雅魯藏布江的泄洪通道直接利用水泥路面，路面寬闊且坡度較陡，為泥石流的運移提供了良好的通道。

4.2.2 外因時逢雨季，降雨較多且暴雨頻繁，7月10日的短時強降雨在溝谷內匯集成洪水，溝谷南側公路排水溝也匯集了大量水流，兩股水流同時涌向溝口，將前期累積的大量松散堆積物裹挾而下，最終形成此次泥石流災害。

5 泥石流易發性評價及防治對策建議

5.1 階地土體穩定性評價

泥石流縱向剖面示意圖見圖11c，結合前期野外實地踏勘，綜合分析階地土體穩定性，階地土體主要分布在流通區，為厚度10~25 m的沖洪積礫石土。溝谷上游北岸沖刷可見基巖，南岸為礫石土沉積，溝谷內陡坎受水流側蝕作用（圖11a）。陡坎上方可見有寬1~2 cm的拉張裂縫（圖11b）。崩塌體厚度50~100 cm，肉眼觀測到的裂縫延伸長度超過10 m，遠離沖溝區域的階地土體穩定性好，種植有蘋果樹、核桃樹，草叢發育。

圖11 沖溝內水流側蝕（a）、階地陡坎處裂隙（b）、泥石流沖溝縱向剖面示意圖（c）

為了解溝谷階地土體深部結構，分析其穩定性，在土體分布區布置了7條物探剖面，包括6條探地雷達剖面和1條高密度電法剖面（圖13）。

探地雷達1~6號剖面見圖12，其中1號剖面全長50 m，走向161°，從雷達波形可以看出，在剖面長度0~5 m位置處，出現雷達波形同向軸不連續的情況，深度延伸約10 m。這是由于地層中出現裂縫或空腔，導致雷達波反射不均一，由此可以判斷該位置土層中存在有空隙或裂縫。

圖12 探地雷達1~6號剖面圖

探地雷達2號剖面全長69 m，走向152°，從雷達波形來看，在深度2 m出現一同向軸連續性好的界面，該界面為土層分層界面。在剖面長度0~16 m、深度4~20 m處，出現有雷達波同向軸雜亂的現象，引起該現象的原因應是該出土層內存在裂縫或空隙，說明該處土層穩定性較差。

探地雷達3號剖面全長78 m，走向150°，雷達反射波形顯示土層分界面在3 m處，在剖面長度7~18 m、深度5~7 m處存在一個雷達波形反射波形雜亂區域，該區域可能是由于土層存在孔洞引起。

探地雷達4號剖面全長85 m，走向153°。從雷達反射波形圖來看，在剖面長度0~5 m、深度6~20 m處存在一雷達反射波波形雜亂的情況，推斷該土層位置處存在一裂縫或空隙。在剖面長度26~47 m、深度3~7 m處存在一雷達反射波同向軸不連續區域，推斷該區域為一土層空洞引起。在剖面長度37 m、深度27~35 m處存在一雷達反射波形雜亂區，推斷是由土層空隙引起。

探地雷達5號剖面全長88 m，走向149°，從雷達反射波形來看，在剖面長度0~36 m，深度3~28 m處，存在雷達反射波形雜亂的情形，推斷該位置處存在土層裂縫或空隙。

探地雷達6號剖面全長92 m，走向150°，在剖面長度0~45 m，深度5~7 m處，存在一雷達反射波同向軸雜亂的情形，推斷該位置處存在一土層空洞。

高密度測量選用2 m極距，使用電極56根，探測深度約為22 m，采用倒轉斯倫貝謝裝置滾動測量，剖面全長194 m，走向248°。從剖面數據反演結果來看，沒有發現明顯的地裂縫異常，但可發現剖面長度0~106 m處電阻率反演結果明顯低于后半部分（圖13）。結合當地雨量充沛，加之處于山崖邊緣，實地考察發現，該地地下裂縫發育。由此可推斷，由于孔隙裂縫發育，導致該地土層含水率較高，因此可以從側面推斷0~106 m處土層穩定性較差。

圖13 高密度電法剖面圖

5.2 泥石流易發性評價

本項目組對朗縣城北地區進行詳細的地質災害排查、調查發現，該區域有數個地質災害隱患點，其中崩塌點4個，滑坡點1個，均為土質滑坡或崩塌，這些崩滑災害的發生將會造成大量松散土體堆積在河道內，又為泥石流災害的形成提供了良好的物源條件。河道兩側的不穩定土體和溝谷內的滑坡體都為泥石流災害的再次發生埋下了隱患。

5.2.1 河道兩側不穩定土體該溝谷河道切割極深，河道與兩側階地垂直高差達100 m，兩側形成直立陡坎，洪水沖刷侵蝕兩側坡腳，形成凌空面，易造成邊坡垮塌（圖14）。調查中已發現河道兩側多處垂向裂縫，裂縫寬可達20 cm，隨時有崩塌的可能（圖15）。物探方法調查也表明河道一側土體穩定性較差。由于土質崩塌的崩塌物主要為礫石和砂土，掉落后將在河道內形成松散堆積。松散堆積的土體經洪水沖刷極易形成泥石流。

圖14 溝道特征

圖15 溝道邊坡裂縫

5.2.2 坡腳滑坡體溝谷兩側巖體為絹云母千枚巖、千枚狀板巖，受構造和風化作用影響，巖石較為破碎，在斜坡下部形成大量的殘坡積和沖洪積松散堆積層。坡積物本身較為松散，坡度較陡，遇山洪即可形成泥石流。洪水侵蝕坡腳又造成了坡積物的不穩定，調查發現坡腳有滑坡隱患點。滑坡體堆積區為下游河道，也將為泥石流災害提供固體物源。

綜上所述，溝谷內具有利于泥石流發生的豐富物源和地形條件，一旦遇強降雨等外部因素影響，極易發生泥石流災害。從流通區深切割溝谷地形來看，陡坎邊坡已生長了少量灌木，說明該災害點不定期發生泥石流，發生頻率高，不斷下蝕溝底，致使溝谷底寬度不斷變窄，但暴發泥石流整體規模相對較小，對人員、財產危害不大。

5.3 綜合防治的對策建議

第一，加強預警。強降雨是泥石流災害的主要誘因，相關部門可建立災害監測預警機制，雨季強降雨天氣對溝內進行觀測，及時發現后緣滑坡和崩塌，以便采取應急措施。

第二，清理物源。雨季來臨前及時清理溝內松散堆積物。

第三，修建引水渠。將山洪引入人工水渠，不僅可以防止其與下游松散堆積物混合形成泥石流，還能防止洪水侵蝕堤岸。

第四，加長加寬溝口擋壩。2019年已修建壩體進行災害防治工作，但由于壩體規模較小，離溝口太近，防治效果不佳，壩體沒有起到很好的緩沖作用。可適當加寬該壩體，增大緩沖區，讓洪水裹挾的石塊在壩上卸載，減少對下游建筑的危害。

6 結束語

受地形地質條件影響，朗縣城北溝谷為泥石流高易發區，經過實地調查已基本查明其發生機理。溝谷內土體崩滑提供固體物源，降雨山洪匯集作為水源，兩者在溝內混合形成泥石流，加之地形地貌為泥石流提供了很好的通道，導致該區域泥石流災害頻發。根據泥石流的產生機理，可以采取相應措施進行預防和治理。