海螺溝景區(qū)磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流特征及防治對(duì)策

劉民生，黃紫琪，董義，吳鄂

（1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，成都 611734；2.四川九一五工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，四川 眉山 620010；3.四川華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都 610081）

海螺溝風(fēng)景區(qū)由海螺溝、燕子溝、磨子溝、南門關(guān)溝、雅家埂和磨西臺(tái)地6 個(gè)景區(qū)組成，轄磨西鎮(zhèn)、燕子溝鎮(zhèn)21 個(gè)行政村、1 個(gè)街道居民委員會(huì)、42 個(gè)村民小組。磨西鎮(zhèn)地處貢嘎山風(fēng)景區(qū)東坡海螺溝風(fēng)景名勝區(qū)外圍保護(hù)地帶，海螺溝冰川森林公園入口處，海螺溝名勝風(fēng)景區(qū)旅游接待基地；已建成1 個(gè)準(zhǔn)五星級(jí)溫泉酒店、150 余個(gè)精品酒店、3 000 余間特色民宿，旅游旺季接待游客單日最大超過50 000 人。大牛溝泥石流位于磨西鎮(zhèn)牛坪村，每年汛期有不同程度泥石流固體物質(zhì)沖出，威脅溝口牛坪村一組居民和位于溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源地的生命財(cái)產(chǎn)安全，給磨西鎮(zhèn)1 600 余戶近7 000 人以及旅游季節(jié)的外來游客等的生活、旅游都帶來不利影響。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1.1 氣象、水文

貢嘎山地區(qū)以及磨西河流域處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)；由于青藏高原隆起，形成獨(dú)特的大陸性季風(fēng)高原型氣候。受東南季風(fēng)和太平洋暖濕氣流的影響，具亞熱帶季風(fēng)氣候特色。區(qū)內(nèi)地形高差大，不同海拔高度氣候呈規(guī)律變化：氣溫隨海拔升高逐漸降低；降雨量（表1、表2，圖1）隨海拔升高呈先升后降，3 000 m 和5 000 m 出現(xiàn)兩個(gè)降雨峰值帶。對(duì)貢嘎山3 000 m 站1988～2005 年5～8 月日降水量統(tǒng)計(jì)，日降水量＞50 mm 有8 天，＞40 mm 有31 天，＞30 mm 有89 天，＞20 mm 有297 天（何德偉等，2008）。豐沛降水量、較大雨強(qiáng)是形成泥石流的有利水源條件。磨西河干流長(zhǎng)43 km，流域面積923 km2，支流26 條，落差3 000 多米，比降51.3‰，年均流量23.6 m/s，枯水期9 m/s。大牛溝屬磨西河支流。

表1 磨西河流域降雨量特征值（單位：mm）

表2 磨西河流域月平均降水量（單位：mm）

圖1 磨西河流域月平均降雨量

1.2 地形地貌

大牛溝處于川西高原與四川盆地過渡帶，屬構(gòu)造剝蝕侵蝕中高山地貌（圖2），以海拔1 500～3 500 m的中山為主，少數(shù)山峰超過4 000 m，山體走向南北向?yàn)橹鳎c構(gòu)造吻合。大牛溝位于雅加埂河右岸，泥石流堆積扇區(qū)即為雅加埂河階地與山體斜坡過渡區(qū)。主溝長(zhǎng)4.98 km，溝域面積1.5 km2，發(fā)育3 條較小支溝。最高點(diǎn)位于北東山體頂部，海拔3 080.29 m，最低點(diǎn)溝道與磨西河交匯處海拔1 400.56 m，高差1 680 m，平均溝床縱比降323‰。山高、坡陡、谷深、主溝縱坡降較大，成為形成溝谷型泥石流有利地形條件。

圖2 研究區(qū)區(qū)域地貌分區(qū)簡(jiǎn)圖

圖3 大牛溝域全貌圖

1.3 地層巖性

出露第四系（Q）全新統(tǒng)殘坡積、崩塌堆積、沖洪積、泥石流堆積地層，上更新統(tǒng)冰水積層（Q3fgl），及元古代斜長(zhǎng)花崗巖（γO2）。松散物、碎裂巖體構(gòu)成泥石流豐富固體物源。

1.4 構(gòu)造與地震

位于川滇南北向構(gòu)造帶北段與金湯弧形構(gòu)造帶北西翼交匯部位。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以整體間歇性強(qiáng)烈抬升和地震活動(dòng)，現(xiàn)代區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向?yàn)榻麰W 向或NWW—SEE 擠壓，地應(yīng)力水平較高。

鮮水河斷裂帶公元前26 年至1997 年間發(fā)生7 級(jí)以上地震8 次，6～6.9 級(jí)地震12 次。對(duì)1955 年4月4 日康定縣折多塘7.5 級(jí)地震烈度分析，達(dá)到Ⅶ一Ⅷ度，地震對(duì)該區(qū)影響非常明顯（陳曉清，2006）。

復(fù)雜構(gòu)造、頻繁地震造成山體破碎，為泥石流發(fā)育提供豐富松散固體物源條件。

1.5 人類工程活動(dòng)

地處高原和高山峽谷區(qū)，人多耕地少，曾造成水土流失十分嚴(yán)重；大牛溝流域分布公路、民房以及溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源，居民、基礎(chǔ)設(shè)施及游客受到泥石流威脅或影響。

2 大牛溝泥石流特征及危害性

磨西臺(tái)地就是冰川、泥石流和河流堆積形成。近50 年來，貢嘎山景區(qū)有15 年暴發(fā)過泥石流災(zāi)害18次，同一條溝暴發(fā)泥石流周期大致為10 年左右（何德偉等，2008）。黃紫琪等2021 年訪問村民，磨西鎮(zhèn)大牛溝每年汛期有不同程度泥石流發(fā)生，沖出松散固體物質(zhì)。

2.1 大牛溝泥石流形成條件

2.1.1 溝域地形條件磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流溝上游清水匯流區(qū)無明顯溝道發(fā)育，中下游形成流通區(qū)呈V 型、溝床形態(tài)呈U型（圖4），溝道彎曲，溝道寬4～18 m，常年流水，溝道堆積松散塊碎石厚0.5～2.0 m，部分溝段有大塊石堆積；溝道兩側(cè)斜坡陡峭，斜坡坡度40°～65°，植被覆蓋率85%，多為松樹和低矮灌木；主溝上游段縱坡較大，為水源集中匯流提供了條件；陡峭的山坡為崩塌、滑坡等發(fā)育。在降雨條件下極易爆發(fā)泥石流。該溝爆發(fā)泥石流屬于典型溝谷型泥石流。

圖4 大牛溝溝道形態(tài)

2.1.2 物源條件

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，松散固體物源類型包括溝道堆積物源和5 處（B01、B02、B03、B04、B05）崩滑堆積物源（圖5、表3）（黃紫琪等，2021）?？們?chǔ)量19.64×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量6.77×104m3；其中，崩滑堆積物源靜儲(chǔ)量16.73×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量5.26×104m3；溝道堆積物源靜儲(chǔ)量2.91×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量1.51×104m3

表3 大牛溝泥石流物源統(tǒng)計(jì)表

圖5 大牛溝崩滑物源分布圖

2022 年9 月5 日，發(fā)生瀘定6.8級(jí)地震，震中位于研究區(qū)域西側(cè)8km左右。大牛溝崩塌、滑坡形成新增松散固體物源近萬立方米，地震部門核定該區(qū)屬于地震烈度9 度區(qū)，地震造成山體破裂、巖土體松動(dòng)為泥石流發(fā)生提供更多松散固體物源量。

2.1.3 水源條件

收集鄰近瀘定縣多年平均降雨量653.3 mm，年最大降雨量814 mm。據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》所附暴雨量等值線圖，大牛溝流域所在地區(qū)1/6h、1h、6h、24h 多年最大暴雨量平均值分別為6.0 mm、10.0 mm、25 mm、40 mm，變異系數(shù)分別為0.55、0.46、0.35 和0.3（黃紫琪等，2021）。磨西氣象站多年平均降水量1 113.6 mm，有隨地面高程升高降水量增大規(guī)律。充足降水及較大雨強(qiáng)，快速集中匯流為引發(fā)泥石流提供了水源條件（解偉等，2021）。

2.2 泥石流的成因機(jī)制

大牛溝溝谷呈V 型，山坡坡度40°～65°，殘破積松散固體物質(zhì)極易在雨水沖刷下匯積到溝道中；中下游溝道呈U 型，形成高陡臨空面，兩側(cè)崩滑體極易失穩(wěn)形成溝道堵塞，堰塞體潰決爆發(fā)泥石流。

大牛溝參與泥石流活動(dòng)物源以溝道松散堆積和兩側(cè)斜坡崩滑物源為主，未來大牛溝可能多發(fā)暴雨-溝谷型泥石流，物源的啟動(dòng)模式為側(cè)蝕-滑塌及溝道揭底侵蝕。多次水流作用對(duì)溝道兩側(cè)崩滑體進(jìn)行沖刷側(cè)蝕，使崩滑體形成高陡臨空面，崩滑體失穩(wěn)，大量崩滑物源堆積到溝床內(nèi)，形成不同規(guī)模的泥石流。

2.3 泥石流的危害性

2.3.1 危害對(duì)象

磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流威脅溝口牛坪村一組居民4 戶18 人，以及位于溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源。

2.3.2 危害方式

磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流可能危害方式：B01 崩塌物源啟動(dòng)泥石流對(duì)海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源積水池等側(cè)蝕作用，位于積水池右上方跌水水流長(zhǎng)期對(duì)供水工程積水池所在斜坡沖刷作用，引起積水池失穩(wěn)，危及供水安全；挾沙洪水對(duì)中下游橋洞沖刷、撞擊作用，B05 崩滑物源和溝道物源在橋涵處易構(gòu)成堵塞、淤積；大牛溝泥石流對(duì)溝口民房沖擊、淤埋等。

參照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》（GB/T 40112-2021），遇持續(xù)或短時(shí)強(qiáng)降水，大牛溝發(fā)生較大規(guī)模泥石流，溝口居民，海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源設(shè)施等遭受泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性較大。

2.4 泥石流發(fā)展趨勢(shì)

磨西鎮(zhèn)大牛溝流域內(nèi)崩滑體發(fā)育，可參與泥石流活動(dòng)松散固體物源量大大增加，遭遇持續(xù)或短時(shí)強(qiáng)降水，可引發(fā)較大規(guī)模泥石流災(zāi)害。

2.5 泥石流的性質(zhì)及類型

經(jīng)計(jì)算，在P=5%～2%工況下，一次沖出固體物總量800～1 900 m3。

根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）分類，屬于暴雨（降雨）、溝谷型、高頻、泥石型、稀性小型泥石流。易發(fā)程度為輕度易發(fā)。

3 大牛溝泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)

按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）的相關(guān)規(guī)定，計(jì)算了大牛溝泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)值。

3.1 大牛溝暴雨洪峰流量、泥石流峰值流量（表4、表5）

表4 大牛溝暴雨洪峰流量表

表5 大牛溝泥石流峰值流量表

3.2 大牛溝一次泥石流過程總量和一次沖出固體物質(zhì)量（表6、表7）

表6 一次泥石流過程總量

表7 一次沖出固體物質(zhì)總量

3.3 大牛溝泥石流流速（表8）

表8 大牛溝泥石流流速

3.4 大牛溝泥石流沖擊力（表9、表10）

表9 大牛溝泥石流整體沖擊力

表10 大牛溝泥石流大塊石沖擊力

3.5 大牛溝泥石流最大沖起高度和爬高（表11、表12）

表11 大牛溝泥石流最大沖起高度

表12 大牛溝泥石流爬高值

3.6 大牛溝泥石流沖刷深度（表13）

表13 大牛溝泥石流在民房側(cè)擬設(shè)防護(hù)提位置沖刷深度

4 防治建議

參考《泥石流防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（T/CAGHP021-2018）中“以防為主、防治結(jié)合、避強(qiáng)治弱、重點(diǎn)治理”，以及“在形成區(qū)應(yīng)以抑制泥石流啟動(dòng)、發(fā)生為主”的防治原則，為保護(hù)溝口牛坪村一組居民民房及溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源，結(jié)合泥石流水源、松散固體物源特征、泥石流特征參數(shù)，建議采取“固源+防護(hù)”的方案，以減輕或防治大牛溝泥石流威脅、危害。