突泉縣楊家街屯北溝泥石流基本特征及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

姜慧琴　李丹　張國(guó)飛　姚威

摘要 分析了內(nèi)蒙古自治區(qū)突泉縣楊家街屯北溝泥石流溝的地形地貌、物源、水源及動(dòng)力學(xué)特征，采用劉希林推薦的單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)法評(píng)價(jià)了該泥石流溝的危險(xiǎn)性，并提出了防治建議。結(jié)果表明，該泥石流溝的形成條件充分，屬中度危險(xiǎn)泥石流溝，建議在溝口兩岸修筑導(dǎo)流堤工程。

關(guān)鍵詞 泥石流；基本特征；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào) P642.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2016）05-202-04

Abstract Topography， provenance， water and dynamic characteristics in north ditch Yangjiajie， Tuquan County of Inner Mongolia was analyzed. The hazard of debris flow was evaluated with LIU Xilin recommended method. Several prevention advises were put forward. The results showed that the formation conditions of debris flow are sufficient. The hazard is medium. Constructing diversion dike project was suggested.

Key words Debris flow； Basic features； Hazard assessment

楊家街屯北溝位于蛟流河上游左岸一級(jí)支溝北岸，行政區(qū)劃隸屬于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟突泉縣寶石鎮(zhèn)寶合村楊家街屯。地理坐標(biāo)：120°57′21″ E，45°50′02″ N。據(jù)調(diào)查，該溝曾發(fā)生2次泥石流。其中，1998年發(fā)生泥石流，沖毀農(nóng)田13.33 hm2、道路100 m；2008年6月28日發(fā)生泥石流，沖毀房屋5間，死亡2人。目前，該溝威脅居民9戶27人、房屋27間、農(nóng)田20.00 hm2等，危害程度為中型。泥石流的發(fā)生不僅造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，也危及到當(dāng)?shù)厝嗣竦纳拓?cái)產(chǎn)安全[1]。為此，筆者分析了該泥石流的形成條件、動(dòng)力學(xué)特征及危險(xiǎn)性，并提出了相應(yīng)的防治措施，以期為該泥石流溝的工程治理提供理論依據(jù)。

1 泥石流形成條件

1.1 地形地貌

楊家街屯北溝泥石流流域呈柳葉狀，地勢(shì)東北高，西南低，流域內(nèi)最高海拔高程為903.5 m，最低海拔高程為620.0 m，相對(duì)高差283.5 m。該泥石流為溝谷型，主溝長(zhǎng)2.4 km，溝道較彎曲，流域面積為3.2 km2，呈北東-南西向分布，溝口向南西，溝道中上游段縱坡降75‰，中下游段縱坡降33‰，平均縱坡降54‰。這樣的地形有利于雨水的集中[2]，為泥石流的形成提供了水動(dòng)力條件，也為松散固體物質(zhì)的搬運(yùn)和參與泥石流活動(dòng)提供了地形條件。

1.2 物源

楊家街屯北溝泥石流溝分為上游形成區(qū)、中游流通區(qū)和下游堆積區(qū)，該溝的平面示意見(jiàn)圖1。

形成區(qū)（上游段）：上游形成區(qū)坡度較大，根據(jù)地形條件，其沖淤特征以沖為主。該段長(zhǎng)0.9 km，橫斷面呈“V”字型，溝底寬0.5～2.5 m，切割深度為1.0～2.5 m，溝底為斷續(xù)出露基巖，節(jié)理裂隙發(fā)育將巖石切割成碎塊狀，為泥石流提供了物源，溝底砂礫石層，平均厚0.8 m，礫石含量占總量的50%左右，分選及磨圓較差，粒徑最大可達(dá)40.0 cm。溝道兩側(cè)為砂土夾礫石層，土體松散，坍塌發(fā)育。左岸發(fā)育一較大支溝（支溝1），溝底寬度為0.5～1.0 m。切割深度為1.0～1.5 m，溝底松散物厚約0.6 m。該段松散物主要包括主溝及支溝的溝道淤積松散物和溝岸已經(jīng)坍塌及潛在坍塌松散物，松散物總量約為5 610 m3。

流通區(qū)（中游段）：中游流通區(qū)較上游坡度減緩，溝道形態(tài)逐漸由“V”字型向“U”字型轉(zhuǎn)變，該區(qū)段沖淤特征表現(xiàn)為以沖為主，有沖有淤。該段長(zhǎng)0.9 km，溝底寬3.0～6.0 m，切割深度為1.0～2.0 m，溝道內(nèi)礫石增多，粒徑減小，以1.0～5.0 cm粒徑的礫石為主，10.0～15.0 cm粒徑的礫石占少數(shù)，含量約占總量的50%。溝道兩側(cè)坍塌較發(fā)育，左岸發(fā)育一較大支溝（支溝2），溝底寬2.0 ～3.0 m，溝深0.5～1.5 m，溝底砂礫石層，該段松散物儲(chǔ)量主要為主溝及支溝的溝道淤堵及溝岸坍塌的松散物，松散物總量約為9 480 m3。

堆積區(qū)（下游溝口段）：堆積區(qū)地形較緩，溝道形態(tài)逐漸向?qū)捑忁D(zhuǎn)變，該段沖淤特征表現(xiàn)為以淤為主，抗沖刷能力較強(qiáng)。該段長(zhǎng)0.6 km，溝底寬8.0～10.0 m，切割深度為0.5～1.0 m，溝底砂礫石層，礫石粒徑減小，為1.0～10.0 cm，磨圓及分選一般，平均厚度為1.6 m。溝底淤堵嚴(yán)重，坍塌不發(fā)育，該段松散物儲(chǔ)量主要為溝道淤積松散物，總量約為8 640 m3。溝口扇形地發(fā)育不完整，扇長(zhǎng)約為100 m，扇寬約為80 m，擴(kuò)散角為60°，完整程度達(dá)40%。

綜上所述，該泥石流溝內(nèi)的物源豐富，松散物總儲(chǔ)量為23 730 m3。流域內(nèi)的松散固體物質(zhì)是泥石流形成的必備條件之一[3]。物源總量不僅決定著泥石流的性質(zhì)，也在一定程度上決定著泥石流的規(guī)模及成災(zāi)能力。

1.3 水源

突泉縣屬中溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候，具有春季干旱多風(fēng)、夏季炎熱多雨、秋季涼爽短促、冬季寒冷漫長(zhǎng)的氣候特征。據(jù)1959～2013年氣象資料統(tǒng)計(jì)，年平均降水量達(dá)393.1 mm，但年際間降水分配不均，最大降水量為692.7 mm，出現(xiàn)在1998年，年最小降水量為229.7 mm，出現(xiàn)在1967年。年內(nèi)降水強(qiáng)度時(shí)間上分布不均，降水主要集中在6～9月，降水量占全年降水量的85%左右。月最大降水量為387.3 mm，出現(xiàn)在1993年7月；日最大降水量為146.4 mm，出現(xiàn)在1990年7月2日；小時(shí)最大降水量為57.3 mm，出現(xiàn)在1991年7月21日；10 min最大降水量為28.0 mm，出現(xiàn)在1988年8月3日。高強(qiáng)度的降雨為泥石流的形成提供了足夠的水動(dòng)力條件[4]。

2 泥石流動(dòng)力學(xué)特征

2.1 泥石流重度

泥石流容重是確定泥石流性質(zhì)的重要指標(biāo)，泥石流流體重度的確定采用查表法[5]，楊家街泥石流易發(fā)程度數(shù)量化得分為91分，通過(guò)查表確定重度rc及修正系數(shù)（1+），其中γc為1.628，（1+）為1.624。

2.2 泥石流流速計(jì)算

根據(jù)楊家街北溝泥石流的流體性質(zhì)，泥石流為稀性泥石流，所以流速的計(jì)算采用鐵二院稀性泥石流計(jì)算公式：

在上述計(jì)算中，泥石流過(guò)流斷面和平均泥深主要依據(jù)已發(fā)生泥石流的溝谷調(diào)查得到的平均泥深和斷面平均寬度確定。泥沙修正系數(shù)按查表法得到的結(jié)果確定。 最終求得Vc=4.03（m3/s）。

2.3 泥石流流量

泥石流流量對(duì)泥石流防治工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)和災(zāi)害評(píng)估都有重要意義。該泥石流流量按照形態(tài)調(diào)查法計(jì)算。在溝道中選取溝道順直、斷面變化不大、具有清晰泥痕的溝段，根據(jù)仔細(xì)調(diào)查泥石流過(guò)境后留下的痕跡及據(jù)此求得的泥石流流速求取泥石流斷面峰值流量QC。選用溝口處作為計(jì)算斷面，該處可見(jiàn)泥石流痕跡。

3 泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

采取劉希林[6]推薦的單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法判定泥石流的危險(xiǎn)程度：

H=0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9

式中，M 為泥石流規(guī)模；F為泥石流發(fā)生頻率；S1為流域面積；S2為主溝長(zhǎng)度；S3為流域相對(duì)高差；S6為流域切割密度；S9為不穩(wěn)定溝床比例。其中M、F 為2個(gè)主要因子，其余為輔助性因子。評(píng)價(jià)因子轉(zhuǎn)換函數(shù)見(jiàn)表1，各項(xiàng)因子的實(shí)際值及轉(zhuǎn)換值見(jiàn)表2。

根據(jù)劉希林[6]推薦的單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法計(jì)算得該泥石流溝的危險(xiǎn)度：H=0.53。按照危險(xiǎn)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：極低危險(xiǎn)0

4 防治建議

根據(jù)寶合村楊家街屯北溝泥石流災(zāi)害的威脅對(duì)象及危險(xiǎn)性等，建議在溝口兩岸修筑導(dǎo)流堤。工程起點(diǎn)由下游村民房屋段按照泥石流流向向溝口處延伸，直接導(dǎo)入主河，終點(diǎn)為主河處。堤防工程總長(zhǎng)達(dá)800.0 m，兩岸各400.0 m（圖2），堤型全部為漿砌石護(hù)堤，墻型為重力俯斜式路肩墻，在起始位置設(shè)弧形墻，轉(zhuǎn)角90°。由于擬修建導(dǎo)流堤上部均要修筑道路，考慮泥石流特征，設(shè)計(jì)堤身為梯形斷面，堤身頂寬0.5 m，底寬1.3 m，高2.0 m，迎水面坡度1∶0，背水面坡度1∶0.40；堤基礎(chǔ)為矩形斷面，基礎(chǔ)寬1.5 m，高1.2 m。

導(dǎo)流堤能有效地改變泥石流的流向，將泥石流與居民隔開(kāi)，使溝岸兩側(cè)的居民免受泥石流危害。

5 結(jié)論

楊家街屯北溝流域內(nèi)地形陡峻，物源、降水量豐富，具備了泥石流的形成條件。

該泥石流容重為1.628 t/m3，流速為4.03 m3/s，流量為43.52 m3/s，一次泥石流過(guò)流總量為13 187.77 m3，一次泥石流固體沖出物達(dá)13 665.17 m3，為泥石流的治理工程設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)劉希林[6]推薦的單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法，該泥石流溝的危險(xiǎn)度為0.53，屬于中度危險(xiǎn)泥石流溝。

根據(jù)寶合村楊家街屯北溝泥石流災(zāi)害的威脅對(duì)象及危險(xiǎn)性等，建議在溝口兩岸修筑導(dǎo)流堤工程，以減少泥石流造成的損失。

參考文獻(xiàn)

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