四川康定母豬籠溝泥石流形成特征與物源定量計算

宋 志，巴仁基，劉宇杰

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都 610082;2.西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031)

四川康定母豬籠溝泥石流形成特征與物源定量計算

宋 志1，2，巴仁基1，劉宇杰1

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川成都 610082;2.西南交通大學土木工程學院，四川成都 610031)

母豬籠泥石流的形成條件、受控因素和變化發(fā)展趨勢在康定地區(qū)及周邊具有代表性。通過調(diào)查，母豬籠溝形成區(qū)兩岸滑坡體較大，主要為6個滑坡體和3個沼澤淤積土，邊坡穩(wěn)定性較差，在強降雨、飽水以及地震情況下，失穩(wěn)可能性較大。綜合分析，母豬籠溝松散物總儲量達268050 m3，強活動物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)儲量達22550 m3。從水源、地形、物源補給、人工活動方面上，母豬籠溝泥石流處于活躍階段，發(fā)生泥石流的可能性較大。

泥石流;母豬籠溝;溝谷特征;形成區(qū);強活動性物源

0 引言

母豬籠溝位于康定縣爐橋鎮(zhèn)南無寺村，折多河左岸，流域面積為0.5km2(圖1)。1995年7月15日，母豬籠發(fā)生了較大規(guī)模泥石流，之后每年均有不同的活動跡象。由于溝內(nèi)崩滑嚴重，結(jié)構(gòu)松散，給泥石流提供了豐富的物源，對溝口烈士陵園、寺廟、機關(guān)、村莊近于千人的生命財產(chǎn)安全形成威脅，同時，存在中斷318線公路交通的危險［1］。

圖1 母豬籠溝位置圖Fig.1 Muzhulong Ditch position map

為查明母豬籠泥石流的形成條件、受控因素和變化發(fā)展趨勢，進一步做好群測群防、防治工程布設等工作，對母豬籠溝進行了工程地質(zhì)測量，對泥石流災害進行科學評價，并對泥石流形成特征進行分析和對現(xiàn)今存在的物源量開展定量計算，為下一步勘查治理和防治規(guī)劃提供基礎資料，并對康定地區(qū)周邊類似地層地貌的災害體提供借鑒意義［2］。

1 地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

母豬籠溝位于折多山北側(cè)，在區(qū)域上位于川西高原山地與東部盆地西緣山地接觸帶的大雪山中段(折多山)，受折多河深切，地表破碎，谷坡陡峭，以山高、坡陡、谷深為其折東地區(qū)的地形地貌特征。

母豬籠溝流域源頭地形陡峻，坡降大，岸坡坡度30°～40°，中、下游溝道山坡坡度 35°～50°，屬于高中山地貌。

母豬籠溝流域內(nèi)地貌格局受構(gòu)造和巖性的制約，地殼的強烈上升形成了深切的溝道，中下游呈“U”型，上游呈“V”型格式。河谷中滑坡、崩塌地貌分布較普遍。

1.2 水文、氣象

母豬籠溝流域?qū)儆谇嗖馗咴瓉啙駶櫄夂騾^(qū)，具高原氣候特征，氣候干燥，日照充分、晝夜溫差大，常年無夏、冰雪期長。母豬籠溝位于康定縣城附近，年降水量803.4mm，多集中在6月到9月，占全年的60%～85%，多暴雨和連綿雨，最大日降雨量達96.1mm，最長連綿雨長達58天，雨量達427.5mm。

母豬籠溝為折多河支流，干流全長1.18km，首尾落差712m，比降435‰。該溝常年有水，根據(jù)現(xiàn)場觀察，雨季平均流量為3m3/s，。流域內(nèi)水系總體呈樹狀分布，主溝道明顯，且較為順直。在溝道上游平緩坡地上，溝道右側(cè)分布有面積為200×300m2及100×200 m2的地下水溢出帶，上層滯水及潛水豐富，常年有水，豐水期出水量大于5L/s。

1.3 植被

母豬籠溝流域地理條件較復雜，雖然山地高差大，流域內(nèi)森林植被分布明顯，主要為暖溫帶濕潤氣候針葉林混交林。中上游區(qū)域由于實行退耕還林、魚鱗坑等工程，植被覆蓋較好，以森林、草地為主。中下游-下游人口稠密地區(qū)，植被零星稀疏發(fā)育，以樹木、灌叢為主。

從流域內(nèi)整體土地利用上看，森林占30%、灌叢占40%、草地占10%，植被覆蓋率達70%。

1.4 地層巖性

據(jù)區(qū)域資料、工程地質(zhì)測繪，母豬籠溝流域內(nèi)地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積物()、泥石流堆積物()、第三系沖洪積物()、三疊系中統(tǒng)雜谷腦組(T3z)、震旦系水晶組(Z2s)。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造

母豬籠溝所處區(qū)域處于鮮水河大斷裂轉(zhuǎn)折部位，其中2個扭性小斷裂通過該區(qū)域，主要為郭達山一跑馬山斷裂、子耳坡斷裂等扭性小斷裂，構(gòu)造線為南北向。

一條斷裂通過母豬籠溝源頭海拔3282m處，切割三疊系中統(tǒng)雜谷腦組和印支-燕山期混合質(zhì)花崗巖。另一條斷裂通過，通過母豬籠溝上游高程3160m的區(qū)域，切割三疊系中統(tǒng)雜谷腦組和震旦系水晶組。

由于斷層通過，將母豬籠溝內(nèi)的巖體切割得支離破碎，巖體結(jié)構(gòu)面極其發(fā)育，巖體工程地質(zhì)條件差。主干斷裂形成的歷史長，歷經(jīng)多期活動，新構(gòu)造期活動顯著，晚更新世以來活動尤其強烈，為多次強烈地震的發(fā)震構(gòu)造［3-5］。

2 主溝道溝谷特征

母豬籠溝主溝長1.18km，流域總面積約0.5km2，海拔范圍 2570～3282m，高差 712m，流域邊界周長4.13km，主溝縱比降為435‰(流域主溝縱坡見圖2)。主溝以“V”型谷為主，溝寬3～8m。母豬籠溝雖然主溝較短，但水系較為發(fā)育，呈樹枝狀分布，各支流與主溝呈銳角交匯，根據(jù)其地貌及泥石流物源補給特征，將母豬籠溝劃分為清水區(qū)、形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)四個區(qū)(圖2)，各區(qū)的特征見表1。

圖2 母豬籠溝流域主溝工程地質(zhì)縱坡圖Fig.2 Muzhulong Ditch main channel engineering geological longitudinal slope map

表1 母豬籠溝泥石流分區(qū)特征Table 1 Muzhulong Ditch debris flow partition characteristics

根據(jù)通過實地調(diào)查，母豬籠溝的水源主要來自上游較好的匯水區(qū)域與沼澤地，一年四季均有流水。泥石流發(fā)育基本沿著母豬籠溝主溝，無嚴重侵蝕支溝，主溝兩岸山坡植被覆蓋較好，但部分主溝道侵蝕嚴重，植被較差，河道內(nèi)泥石流與沖洪堆積物較多。母豬籠溝溝口處的溝道兩岸修建有大量的居民房屋，擠壓原有溝道，使得溝道變得狹窄，盡管已修建排導槽，但是過流量小，彎曲度大，不利于泥石流直進性特點，是泥石流最容易造成災害的區(qū)域。

通過調(diào)查，母豬籠溝兩岸見有基巖出露，以白云質(zhì)大理巖為主，巖層傾向305°，傾角67°。流域內(nèi)的松散堆積物的類型有殘坡積物()、滑坡積物()、沼澤淤積土()、溝道沖洪與泥石流堆積()。殘坡積物()由坡面巖體風化殘留物質(zhì)及坡面流侵蝕堆積形成，為碎塊石土，厚度不大，表層多為碎石夾砂土，有植物的根系殘留，當其基腳受到河水的侵蝕后發(fā)生坍塌進入溝道。該殘破積松散堆積物主要分布在母豬籠溝中、上游，坡度較緩，厚度不均，一般從坡底向坡頂逐漸變薄趨勢?；路e物()主要由于坡腳被河流沖刷，引起失穩(wěn)，而在溝道中堆積形成，多分布于臨溝岸坡，主要為碎石土組成，碎塊石含量約占45% ～50%，表面較為松散。主要分布在母豬籠溝的中、下游，根據(jù)實地調(diào)查，母豬籠溝分布6個不同規(guī)模的滑坡，其中主溝左岸2個、右岸4個，松散儲量從200～8000m3不等。沼澤淤積土分布在中上游主溝左岸，3個規(guī)模較大的沼澤地，為粘性土，富含地表水與地下水，遇水極易失穩(wěn)，是泥石流暴發(fā)的主要誘因。溝道沖洪與泥石流堆積()包括溝道流水作用形成的松散物，和在強降雨條件下堆積于溝道中的泥石流堆積物，據(jù)實地測量，溝道上游的松散堆積物較厚，而中下游普遍較淺。母豬籠溝松散固體物質(zhì)主要來源于溝道兩岸的滑坡松散堆積體與中游沼澤淤積土。

3 物源特征定量計算

3.1 清水區(qū)特征

母豬籠溝清水區(qū)面積約0.24km2，溝道高程范圍約為3000～3280m，該區(qū)植被覆蓋較好，溝道兩岸多見基巖石出露，母巖為石英砂巖夾少量深灰色板巖。清水區(qū)溝道總長約180m，溝道比降為461‰，以“V”型谷為主，溝床平均寬度約10m。該區(qū)域植被覆蓋良好，清水匯集方式主要為山坡型。雖然坡面殘積物分布較廣，但基本被植被根系所固定，所以匯流區(qū)地表松散物質(zhì)對母豬籠溝泥石流的貢獻不大(圖3)。

圖3 母豬籠溝清水區(qū)植被發(fā)育Fig.3 Muzhulong ditch water district development of vegetation

3.2 形成區(qū)特征

母豬籠溝形成區(qū)主要分布在主溝的中上游段，區(qū)域面積約0.21km2，高程范圍為2680～3000m，物源區(qū)溝道長為570m，溝道比降為561‰。物源區(qū)溝道以“V”型谷為主，部分溝道兩岸坡度陡，呈“U”型谷，溝床較寬，平均寬度約6m。

綜上所述，母豬籠溝形成區(qū)的松散物儲量約為197570m3，其中，強活動性物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)儲量達19970m3?；麦w與沼澤淤積土松散堆積體特征見圖4、5及表2。

圖4 滑坡體后緣明顯Fig.4 Rear margin of the landslide obviously

圖5 沼澤淤積土十分松散Fig.5 Marshy silt soil is loose

母豬籠溝物源區(qū)兩岸均有零星基巖出露，平均坡度約35°～50°，基本屬于中-弱風化，但由于風化作用繼續(xù)，加之，山坡坡度大，重力侵蝕能力強，不斷零星剝落，也會在溝道內(nèi)形成一定規(guī)模松散物源體。主溝溝道內(nèi)彎道較少，較為順暢，易于泥石流能量的聚集，并不斷侵蝕，形成較大規(guī)模的泥石流。母豬籠溝泥石流的固體物質(zhì)來源主要是兩岸滑坡體和中游沼澤淤積土，在泥石流的運動過程中，泥石流體不斷侵蝕，像滾雪球一樣，沖刷坡角，有可能會引起新的崩塌與滑坡，聚集更多的物源。目前，已有滑坡松散物堆積在溝道兩側(cè)，基腳受到河水的侵蝕后發(fā)生坍塌進入溝道。堆積體多呈典型滑坡形態(tài)，坡向基本與河流流向垂直，坡度20°～60°不等，堆積體以碎石土為主，表層多為碎石夾粉土，有植物的根系殘留，下部為松散碎石土，碎石粒徑2～10cm占60%，10～20cm占20%，堆積體平均厚度2～5m。

表2 母豬籠溝形成區(qū)固體松散物質(zhì)堆積特征Table 2 Muzhulong ditch groove formation zone the accumulation characteristics of solid loose materials

3.3 流通區(qū)特征

流通區(qū)位于母豬籠溝的下游段，溝道高程范圍2640～2680m，全長僅 120m，面積約 0.023km2，溝道平均寬度約3～5m，溝道縱比降為333‰，兩岸皆有基巖出露，巖石為白云質(zhì)大理巖為主夾片巖。

區(qū)內(nèi)松散物分布為殘坡積物、溝道沖洪與泥石流堆積物。殘坡積物分布在兩岸分水嶺處部分區(qū)域，松散體平均厚度為1～1.5m，儲量為14400m3。由于該殘坡積物離溝道較遠，植被發(fā)育，沒有給溝道可提供的強活動性物源。溝道沖洪與泥石流堆積物為碎塊石，堆積物長約120m，平均寬約3～5m，最大厚度為4～5m，平均厚度約為3m，由此計算出溝道內(nèi)松散固體物質(zhì)的儲量約1000m3，并且都為強活動性物源該區(qū)內(nèi)松散固體物質(zhì)的主要補給方式為溝道松散堆積物，其次，是溝道兩邊零星崩坡積物(圖6)。

綜上所述，母豬籠溝流通區(qū)的松散物儲量約為15400m3，其中，強活動性物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)儲量為1000m3。

3.4 堆積區(qū)特征

堆積區(qū)主要分布在母豬籠溝下游基巖狹窄處與折多河之間，地勢開闊，堆積體特征明顯。堆積區(qū)分布大量建筑物與農(nóng)田，左岸有康定著名寺廟-南無寺，右岸有康定烈士陵園，之間分布大量居民點與農(nóng)田(圖7)。

堆積區(qū)總長270m，總面積約0.027km2，高程分布范圍2570～2640m，溝道縱比降為259‰，溝道平均寬度5m，溝道內(nèi)有大量垃圾堆積，該段未見基巖出露。

圖6 母豬籠溝泥石流流通區(qū)溝道特征Fig.6 Muzhulong ditch debris flow circulation channel characteristics

圖7 母豬籠溝泥石流堆積區(qū)溝道特征Fig.7 Muzhulong ditch debris flow accumulation area channel characteristics

綜上所述，母豬籠溝堆積區(qū)的松散物儲量約為55080m3，其中，強活動性物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)儲量為1580m3。

3.5 物源特征

母豬籠溝泥石流的物源具備以下特征:

(1)滑坡松散堆積體和沼澤淤積土是形成區(qū)固體物質(zhì)的主要來源。根據(jù)調(diào)查，中上游沼澤淤積土是在暴雨情況下，最先滑動的松散物，極為不穩(wěn)，易于粘吸固體物質(zhì)參與泥石流運動中去，雖然不是主要的松散物，但是卻是泥石流暴發(fā)的誘發(fā)因素?；滤缮⑽镔|(zhì)在物源區(qū)較為集中，主要分布中游400m左右長度的溝道內(nèi)，溝兩岸均分布，坡向與河流流向垂直，當堆積體的基腳遭到水流的侵蝕時，便很容易發(fā)生坍塌進入溝道，成為物源區(qū)泥石流的固體物質(zhì)來源，儲量約13350m3，占固體松散物質(zhì)總量的60% ～70%。

(2)2003年，當?shù)卣跍系乐杏?號滑坡位置處修建一攔擋壩，寬4.6m，高約6m，并在下游5m處有一人工混凝土跌水，這些人為的工程，有效地攔擋泥石流固體物源，抬高了上游河床侵蝕基準面，穩(wěn)定了兩岸山坡，降低了泥石流勢能，控制了泥石流形成的規(guī)模(圖8)。根據(jù)調(diào)查，至從2003年修建完畢后，母豬籠溝未再發(fā)生較之前規(guī)模更大的泥石流。但是，攔擋壩的設計、施工，未由地災防治專業(yè)單位實施，也未經(jīng)過質(zhì)量合格檢驗，攔擋壩現(xiàn)今已於滿，無法再發(fā)揮攔蓄泥砂的作用，隨著時間推移，攔擋壩一旦潰壩，將大大增強泥石流的規(guī)模與能量。

(3)在物源區(qū)主溝溝道中，兩岸多為基巖，表現(xiàn)其特點為縱坡大、溝道直，多跌水。在這種條件下，溝道內(nèi)堆積的松散物源體較少，說明泥石流暴發(fā)具有強大的勢能，將溝道固體物質(zhì)一帶而光。另外，據(jù)訪問得知，在百余年前，主溝溝道寬度多為1～2m，人、畜牲一躍而過，但現(xiàn)今溝道平均寬在4～6m，溝道侵蝕能力不斷增強，母豬籠溝地貌形成正處于壯年期。所以，母豬籠溝侵蝕能力強，泥石流形成的可能性大［6-11］。

圖8 母豬籠溝中游攔擋壩Fig.8 Muzhulong Ditch dam in the middle reaches of stopping dam

4 結(jié)論

(1)母豬籠溝處于四川西南部橫斷山脈，具有西南地區(qū)泥石流形成的典型特征。從水源、地形、物源補給、人工活動方面上，母豬籠溝泥石流處于活躍階段，發(fā)生泥石流的可能性較大。

(3)通過調(diào)查，母豬籠溝形成區(qū)兩岸滑坡體較大，主要為6個滑坡體和3個沼澤淤積土，邊坡穩(wěn)定性較差，在強降雨、飽水以及地震情況下，失穩(wěn)可能性較大。綜合分析，母豬籠溝松散物總儲量達268050 m3，強活動物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)儲量達22550 m3?？梢姡肛i籠存在爆發(fā)中-大規(guī)模泥石流災害。

(4)對母豬籠溝泥石流物源調(diào)查，采用面上工程地質(zhì)測繪，點上具體災害點定量描繪相結(jié)合的方法。這種方法較為準確地反映了四川西南部甘孜區(qū)域內(nèi)開展泥石流物源評價、計算值的確定，對相關(guān)泥石流調(diào)查、研究提供較好的借鑒與參考。

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Chengdu Center of China Geological Survey，Sichuan geological hazards in Luding County of detailed investigation report［R］.Chengdu:Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources，2008.

Debris flow characteristics at Muzhulong gulley，Kangding Country Sichuan province and quantity estimation of its source material

SONG Zhi1，2，BA Ren-ji1，LIU Yu-jie1
(1.Chengdu Center of China Geological Survey，Chengdu 610082，China;2.Southwest Jiaotong University College of Civil Engineering，Chendu 610031，China)

Sow cage debris flow formation conditions，the development trend of the controlled factors and changes in and around the region in Kangding representative.Through investigation，the two sides sow cage groove-forming region larger landslides，landslides of six major and three marsh sediment soil，slope stability is poor，the heavy rainfall，saturated with water and seismic cases，the possibility of instability the larger.Comprehensive analysis of the total sow cage groove loose material reserves of 268050 m3，a strong source of live animals(a landslide material source to provide the maximum possible amount)reserves of 22550 m3.From the water，topography，source material supply，labor activities，and sow the cage debris flow in the active phase，the occurrence of landslides more likely.

landslides;sow cage ditch;valley features;forming region;strong source of active material

1003-8035(2012)03-0039-07

P694;P642.23

A

2011-12-26;

2012-06-05

中國地質(zhì)調(diào)查局項目“大渡河重點地區(qū)地質(zhì)災害監(jiān)測預警示范”(1212011014017)

宋 志(1982—)，男，四川省宣漢縣，工程師，巖土工程在職博士研究生，主要從事巖土工程及地質(zhì)災害等研究。

E-mail:35842126@qq.com