汶川強(qiáng)震區(qū)群發(fā)性泥石流特征研究
——以四川省都江堰龍池“8·13”群發(fā)泥石流為例*

馬 煜，余 斌，李彩俠，曾 晉

（1.成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院資源勘查與土木工程系地質(zhì)工程教研室，四川樂山614000；2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

汶川強(qiáng)震區(qū)群發(fā)性泥石流特征研究
——以四川省都江堰龍池“8·13”群發(fā)泥石流為例*

馬 煜1，余 斌2，李彩俠1，曾 晉1

（1.成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院資源勘查與土木工程系地質(zhì)工程教研室，四川樂山614000；2.成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610059）

汶川地震導(dǎo)致大量崩塌和滑坡等次生地質(zhì)災(zāi)害，為泥石流發(fā)生提供了豐富的物源，強(qiáng)降雨過后，汶川強(qiáng)震區(qū)的群發(fā)性泥石流出現(xiàn)了高發(fā)區(qū)。在2008－2010年的三個(gè)雨季里，強(qiáng)震區(qū)暴發(fā)了多處群發(fā)性泥石流災(zāi)害，龍池所在的龍溪河流域“8·13”群發(fā)泥石流災(zāi)害就是其中之一。首先對(duì)龍池龍溪河流域2010年8月13日暴發(fā)的45條泥石流溝進(jìn)行簡(jiǎn)單的災(zāi)害闡述，其次在調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上闡述了群發(fā)泥石流的特征：①成因多樣，主因?yàn)榈卣鸷徒涤昃C合的作用；②規(guī)模不一，以中小型為主，流體性質(zhì)多集中為過渡性—粘性；③隱蔽性強(qiáng)，泥石流活動(dòng)多集中在極小流域，主要為溝谷型泥石流；④泥石流活動(dòng)集中在斷裂帶附近；⑤危害方式以沖蝕、淤埋和堵塞河道為主，且具有災(zāi)害鏈作用和疊加－放大作用。最后針對(duì)震區(qū)群發(fā)泥石流的活動(dòng)特征，提出增強(qiáng)減災(zāi)措施的針對(duì)性。

群發(fā)泥石流；活動(dòng)特征；汶川地震；四川都江堰；“8·13”龍池

2008年5月12日汶川8.0級(jí)強(qiáng)烈地震的震中烈度達(dá)Ⅺ度。由于地震重災(zāi)區(qū)位于龍門山及其附近山區(qū)，山高谷深，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地震災(zāi)害直接引發(fā)大量崩塌、滑坡、泥石流等次生山地災(zāi)害。地震導(dǎo)致大量松散固體物質(zhì)的產(chǎn)生，為泥石流形成創(chuàng)造了豐富的物源條件，地震后的2008－2010年3個(gè)雨季里，汶川映秀、都江堰龍池、綿竹清平、北川等強(qiáng)震區(qū)域在強(qiáng)降雨的激發(fā)下暴發(fā)了高頻度群發(fā)性泥石流（圖1，表1），危及災(zāi)區(qū)群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，并造成公路損毀、交通中斷，阻礙了抗震救災(zāi)工作的開展。

群發(fā)性泥石流是一種在極端天氣條件下，在特定區(qū)域內(nèi)同時(shí)暴發(fā)多處泥石流的地貌過程，具有極強(qiáng)的危險(xiǎn)性，往往對(duì)區(qū)域內(nèi)泥石流溝口的城鎮(zhèn)、村莊及基礎(chǔ)設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，并造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失［1］。群發(fā)性泥石流災(zāi)害屬暴雨泥石流災(zāi)害發(fā)生的極端形式，由于多溝并發(fā)，容易疊加造成更為嚴(yán)重的破壞［2］。群發(fā)性泥石流在國(guó)內(nèi)外山區(qū)都極為常見，其中國(guó)外最為典型的是1999年在委內(nèi)瑞拉北海岸Vargas地區(qū)發(fā)生的群發(fā)性泥石流災(zāi)害，暴雨在50 km的海岸線范圍內(nèi)同時(shí)誘發(fā)24處泥石流，對(duì)加勒比海濱溝口泥石流堆積扇上的多處城鎮(zhèn)造成嚴(yán)重破壞，共造成15 000人死亡，23 000間房屋被摧毀，65 000間房屋遭受嚴(yán)重破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約1億美元，該次群發(fā)性泥石流災(zāi)害也成為20世紀(jì)以來全球最為嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害［3］。國(guó)內(nèi)最為典型的是2010年汶川地震災(zāi)區(qū)汶川映秀、都江堰龍池、綿竹清平三地的群發(fā)泥石流。本文以龍池鎮(zhèn)群發(fā)泥石流為研究對(duì)象，討論群發(fā)性泥石流的特征及危害。

圖1 強(qiáng)震區(qū)部分群發(fā)泥石流點(diǎn)

表1 汶川地震區(qū)部分群發(fā)性泥石流活動(dòng)及災(zāi)情統(tǒng)計(jì)

1 研究區(qū)概況

龍溪河流域位于四川省都江堰市西北部山區(qū)的龍池鎮(zhèn)，屬長(zhǎng)江流域岷江水系的一級(jí)子流域。龍池流域內(nèi)地形變化大，整體地勢(shì)北高、南低，流域內(nèi)最高峰為北端的龍池崗山頂，海拔3 072m，最低點(diǎn)位于南端紫平鋪水庫(kù)邊，海拔770 m，相對(duì)高差2 274 m，在地形上屬低－中山及河谷平壩階梯狀分布，地貌上屬構(gòu)造侵蝕低－中山地貌、堆積侵蝕低山地貌及構(gòu)造侵蝕溶蝕中山地貌。龍溪河源出龍溪河流域北端的龍池崗，至南端的楠木園入岷江，流向總體由北向南，流域面積96.78 km2，主流域全長(zhǎng)18.22 km，平均溝床比降達(dá)126‰，相對(duì)高差2 274 m，平均流量3.44 m3／s，最大流量300 m3／s，最小流量0.2 m3／s。該流域平面呈樹杈狀分布，以主溝龍溪河居中，在其兩側(cè)發(fā)育有多條一級(jí)支溝的泥石流溝。

都江堰龍池鎮(zhèn)屬四川盆地中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣侯區(qū)，氣候溫和，降水充沛，四季分明，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，日照較少，陰雨天氣頻繁。通過對(duì)都江堰市龍池鎮(zhèn)區(qū)域1957年以來近50年的氣溫和降雨資料統(tǒng)計(jì)分析，龍池鎮(zhèn)極端最高溫35℃，極端最低溫－4.1℃，年平均氣溫12.2℃；年平均降水量1 134.8mm，最大月降水量為592.9mm，最大日降雨量達(dá)245.7 mm，最大1 h降雨量為83.9 mm，最大10 min降雨量23.98 mm，一次連續(xù)最大降雨量457.1 mm；降雨主要集中在5－9月，這5個(gè)月的降雨量占全年降雨量的80%以上，月降水平均最多的8月降水量為289.9 mm，最少的1月為12.7 mm。降雨具有波動(dòng)變幅大、降水集中、雨強(qiáng)大和暴雨頻率高的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)有利于洪水災(zāi)害和泥石流等災(zāi)害的發(fā)育。

龍溪河流域內(nèi)出露的巖性主要以砂巖、泥巖、碳質(zhì)頁巖為主，安山巖、花崗巖次之。汶川地震的發(fā)震斷裂［17］虹口－映秀斷裂帶（映秀－北川斷裂帶一部分）從流域內(nèi)的穿過，導(dǎo)致流域內(nèi)巖層破碎，產(chǎn)生大量崩塌滑坡。汶川地震后，龍溪河流域發(fā)育有大量的崩塌滑坡及松散堆積物，龍池“8 ·13”群發(fā)泥石流后的龍溪河流域仍然發(fā)育有崩塌滑坡66個(gè)，物源量約1 692×104m3，為泥石流的暴發(fā)提供了豐富的物源條件。

2 龍池“8·13”群發(fā)泥石流災(zāi)害

2010年8月13日龍溪河流域遭遇持續(xù)強(qiáng)降雨，從13日14：00到14日7：00總降雨量達(dá)到229 mm，最大1 h（16：00－17：00）降雨量達(dá)75.0 mm，連續(xù)2 h（16：00－18：00）降雨量達(dá)到128.3 mm，連續(xù)3 h（15：00－18：00）降雨量達(dá)到150 mm。根據(jù)都江堰1957年－2008年50年降雨資料統(tǒng)計(jì)［18］，得到該區(qū)域不同歷時(shí)條件下的降雨量（表2），初步確定“8.13”龍池泥石流時(shí)的降水量相當(dāng)于20年一遇。在20年一遇的降雨過程中，龍溪河流域所在的一級(jí)支溝共暴發(fā)45條泥石流，其中溝谷型34條，坡面型11條（圖2，表3），在溝谷泥石流持續(xù)時(shí)間1 h 40 min的短時(shí)間內(nèi)約161×104m3的泥石流體堆積在龍溪河兩側(cè)的泥石流堆積扇上，143×104m3的泥石流體在龍溪河床上堆積長(zhǎng)約9.5 km，致使龍溪河河床抬高平均厚度5.0 m，危害公路4 240 m，河堤3 130 m，233棟民房受損，造成經(jīng)濟(jì)損失5.5億元（圖3）。

表2 不同頻率不同歷時(shí)暴雨量

3 龍池群發(fā)泥石流的特征

（1）類型多樣

該泥石流大致可分為3類：①坡面型，沒有溝道，僅有坡面的水流匯集，表層松散堆積物直接轉(zhuǎn)化成泥石流，該區(qū)域的11條坡面泥石流就屬于這一類；②溝谷型，有溝道，暴雨沖刷崩塌滑坡等松散體，通過溝道匯集形成泥石流，如堿坪溝泥石流、孫家溝泥石流；③堵塞潰決型，有溝道，溝道有一處或多處被滑坡崩塌物嚴(yán)重堵塞，滑坡堵塞潰決后潰決洪水演化成泥石流，比如八一溝泥石流［19］、雙養(yǎng)子溝泥石流［20］。

（2）規(guī)模不一，以中小型為主，流體性質(zhì)多集中為過渡性－粘性。

圖2 龍溪河流域群發(fā)泥石流點(diǎn)分布概圖

圖3 “8·13”泥石流毀壞房屋和河道

龍溪河流域“8·13”群發(fā)泥石流以中小型為主。根據(jù)泥石流規(guī)模與總量（V）關(guān)系，V＜1× 104m3為小型；1×104m3≤V＜10×104m3為中型；10×104m3≤V＜50×104m3為大型。所有的45處泥石流中有小型泥石流25條，僅占總數(shù)的55.6%；中型泥石流15條，僅占總數(shù)的33.3%；大型泥石流5條，僅占總數(shù)的11.1%；。“8·13“泥石流中小型泥石流占總數(shù)的88.9%。

龍溪河流域“8·13”群發(fā)泥石流以過渡性－粘性泥石流為主。根據(jù)泥石流堆積物特征，泥石流沉積物呈無分選的混雜堆積為過渡性－粘性；泥石流沉積物有一定的分選，沉積物以粗顆粒為主的為稀性。所有的45處泥石流中稀性泥石流僅有6處，僅占總數(shù)的13.3%；過渡性－粘性泥石流有39處，占總數(shù)的86.7%；

表3 “8·13”龍池群發(fā)泥石流主要特征值和危害對(duì)象

（3）隱蔽性強(qiáng)，泥石流活動(dòng)多集中在極小流域

通過對(duì)在“8·13”強(qiáng)降雨作用下，該區(qū)域暴發(fā)的45條泥石流溝流域面積S統(tǒng)計(jì)分析，S≤1.0 km2的泥石流流域有33條，占該區(qū)總個(gè)數(shù)的73.3%；1.0 km2＜S≤3.0 km2的泥石流流域有9條，占該區(qū)總個(gè)數(shù)的20.0%；S＞3.0 km2的泥石流流域有3條，占該區(qū)總個(gè)數(shù)的6.7%；這類流域面積較小的泥石流溝在汶川地震前或“8·13”前從未暴發(fā)過泥石流，因此在排查和詳查工作中不易被發(fā)現(xiàn)，具有隱蔽性強(qiáng)的特點(diǎn)。

龍溪河流域“8·13”群發(fā)泥石流主要為溝谷型泥石流。根據(jù)泥石流形成地貌條件泥石流分為溝谷型泥石流，坡面型泥石流。該區(qū)域暴發(fā)的45條泥石流中溝谷型泥石流有34處，占該區(qū)總個(gè)數(shù)的75.6%，泥石流沖出量156×104m3，危害居民房233棟，道路4 010 m，河堤岸2 410 m；坡面型泥石流有11處，占該區(qū)總個(gè)數(shù)的24.4%，泥石流沖出量5.1×104m3，危害道路230 m，河堤岸720 m，個(gè)別民房受到危害；溝谷泥石流不僅在數(shù)量上和堆積物沖出量上占多數(shù)，而且在危害造成損失量上也占多數(shù)。

（4）泥石流活動(dòng)集中在斷裂帶附近

汶川地震的發(fā)震斷裂帶映秀－北川斷裂，此斷裂橫穿龍溪河流域。經(jīng)分析在映秀－北川斷裂帶3 km距離范圍內(nèi)，集中了暴發(fā)的45處泥石流中的40處，占總數(shù)的88.9%；其余的5處泥石流距此斷裂帶也僅有5 km距離內(nèi)。這種集中在汶川地震發(fā)震斷裂帶附近的群發(fā)性泥石流還有映秀“8· 13”群發(fā)泥石流、清平“8·13”群發(fā)泥石流［21］、北川“9·24”群發(fā)泥石流，群發(fā)泥石流點(diǎn)與斷裂帶關(guān)系可從圖1看出。說明汶川地震發(fā)震斷裂帶附近的山區(qū)在遭遇暴雨時(shí)很容易暴發(fā)群發(fā)性泥石流災(zāi)害。

（5）危害方式以沖蝕、淤埋和堵塞河道為主，且具有災(zāi)害鏈作用和疊加－放大作用

龍池“8·13”群發(fā)泥石流對(duì)道路的危害主要為沖毀路基，淤埋路面等造成公路交通中斷；對(duì)兩側(cè)居民房主要為掏蝕房屋基礎(chǔ)和淤埋房屋建筑；對(duì)主河龍溪和主要危害為輕度堵塞主河、抬升河床、擠壓主河道，迫使河流改道。在時(shí)空上“8· 13”山洪泥石流災(zāi)害由強(qiáng)降雨引起，在降雨作用下引起各支溝內(nèi)由于地震作用產(chǎn)生的松散堆積物形成泥石流，泥石流體匯入主河，沿河而下，造成兩岸路基沖刷，房屋沖毀，危害人民生命財(cái)產(chǎn)?！隘B加－放大”作用是“8·13”群發(fā)性泥石流一個(gè)顯著的特點(diǎn)。即45條溝在暴發(fā)泥石流后進(jìn)入主河道，使得主溝的泥石流規(guī)模得到疊加，形成更大規(guī)模的泥石流；同時(shí)，這種疊加后的大規(guī)模泥石流侵蝕能力及沖擊破壞能力都會(huì)有顯著的加強(qiáng)和放大效應(yīng)，導(dǎo)致其危害更為嚴(yán)重。

4 震區(qū)群發(fā)泥石流的減災(zāi)建議

表1表明，自“5·12”汶川地震后，汶川震區(qū)群發(fā)泥石流已進(jìn)入一個(gè)新的活躍期，泥石流發(fā)生頻率增大，活動(dòng)強(qiáng)度增強(qiáng)。面對(duì)汶川震區(qū)群發(fā)泥石流災(zāi)害出現(xiàn)的特征，泥石流的防治工作更加嚴(yán)峻，其難度更大。因此針對(duì)群發(fā)型泥石流災(zāi)害，除了常規(guī)性的泥石流防治措施外，還應(yīng)在以下幾方面加強(qiáng)震區(qū)泥石流的減災(zāi)防災(zāi)工作。

（1）群發(fā)泥石流爆發(fā)災(zāi)害點(diǎn)較多，危害方式較多，而且容易出現(xiàn)疊加—放大效應(yīng)，一般性的防治工程難以起到作用，且花費(fèi)代價(jià)較大，不建議修建攔擋工程，局部因居民需要保護(hù)建議采用防護(hù)堤的辦法外，應(yīng)以疏導(dǎo)為主。如龍溪河流域一級(jí)支溝八一溝在8·13災(zāi)害中，沖毀谷坊、攔擋壩11座，排導(dǎo)槽全埋。

（2）群發(fā)泥石流爆發(fā)點(diǎn)集中在斷裂帶附近且以小流域?yàn)橹?，隱蔽性較強(qiáng)，因此在開展汶川震區(qū)泥石流隱患點(diǎn)的詳細(xì)排查和調(diào)查工作中，對(duì)Ⅸ度及以上地震烈度區(qū)的具備泥石流形成條件的小流域泥石流要重點(diǎn)排查和調(diào)查，進(jìn)一步研究泥石流的發(fā)育特征、形成條件。當(dāng)然在對(duì)小流域重點(diǎn)調(diào)查的同時(shí)，也不能忽視大流域泥石流。

（3）針對(duì)威脅民房和道路的泥石流溝，鑒于汶川強(qiáng)震引發(fā)松散固體物質(zhì)的劇增、溝道性質(zhì)的變化及溝道內(nèi)形成的多級(jí)堵塞，使泥石流的規(guī)模增大，因此，在進(jìn)行泥石流治理工程的設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分調(diào)查溝道中物源的堵塞程度，在此基礎(chǔ)上提高堵塞系數(shù)，保證設(shè)計(jì)流量及沖出量計(jì)算的合理性，提高強(qiáng)震區(qū)泥石流災(zāi)害的防治標(biāo)準(zhǔn)。

（4）泥石流具有突發(fā)性，除了已經(jīng)比較成熟的區(qū)域性災(zāi)害預(yù)報(bào)和群測(cè)群防外，還應(yīng)采取一些預(yù)警措施，比如泥位超聲波警報(bào)儀和雨量法預(yù)警儀等專業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)備。

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［21］游勇，陳興長(zhǎng)，柳金峰.四川綿竹清平鄉(xiāng)文家溝“8·13”特大泥石流災(zāi)害［J］.災(zāi)害學(xué)，2011，26（4）：68－72.

Research on the Characteristics of Group Debris flow Hazards after W enchuan Earthquake：A Case Study in the Longchi Area of Dujiangyan，Sichuan，China

Ma Yu1，Yu Bin2，Li Caixia1and Zeng Jin1
（1．The Engineering and technical college of Chengdu University of Technology，Leshan 614000，China；2．State Key Lab．of Geo-hazard Prevention and Geo-environment Protection，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The secondary disasters of landslide and collapse in Wenchuan Earthquake provide rich sources for debris flow.The occurrence of group debris flow is frequent in the disaster area during the heavy rainfall after the earthquake.In the rainy seasons of2008，2009 and 2010，meizoseismal areas have breakoutmass of group debris flow disasters.esp.group debris flow hazards in Longchi，Dujiangyan，Sichuan Province is one of these disasters. Based on field investigation and analysis，the disasters of 45 debris flow of Longchi in Longxi river basin disasters were firstly elaborated.Then，the relevant characteristics of group debris flow were studied as：（1）Various reasons，Mainly because of the comprehensive effectof earthquake and rainfall；（2）Different scales，Mostly are small and medium types，Most of debris flows are sub-viscous and viscous debris flows；（3）Most catchments of debris flow were small catchment and gully debris flow；（4）Most debris flows are distribution in the triggering belt of Wenchuan Earthquake；（5）The damageable patternsmainly are erosion，deposition and damming river，have hazard chain and stack-amplification effect.Finally，we proposed the strategies formitigation of group debris flow，including regularmonitoring and warning system.

group debris flow；acting characteristic；Wenchuan earthquake；Dujiangyan；“8·13”Longchi

P642.23；X43

A

1000－811X（2014）03－0218－06

10.3969／j.issn.1000－811X.2014.03.040

馬煜，余斌，李彩俠，等.汶川強(qiáng)震區(qū)群發(fā)性泥石流特征研究——以四川省都江堰龍池“8·13”群發(fā)泥石流為例［J］.災(zāi)害學(xué)，2014，29（3）：218－223.［Ma Yu，Yu Bin，Li Caixia，etal.Research on the Characteristics of Group Debris flow Hazards after the Wenchuan Earthquake：A case study in the Longchi area of Dujiangyan，Sichuan，China［J］.Journal of Catastrophology，2014，29（3）：218－223.］*

2013－09－21 修回日期：2013－11－11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（40871054）；四川省教育廳科研基金（14ZB0354）

馬 煜（1984－），男，陜西楊陵人，碩士，講師，主要從事巖土工程和地質(zhì)災(zāi)害防治工程及土木工程教學(xué)工作.

E－mail：mayu.2008＠hotmail.com