甘溝泥石流調(diào)查與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

鄧　兵，楊秀元,蔡玲玲，王愛軍

(中國地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,河北 保定 071051)

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甘溝泥石流調(diào)查與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

鄧兵，楊秀元,蔡玲玲，王愛軍

(中國地質(zhì)調(diào)查局 水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心,河北 保定 071051)

[摘要]滇東北地區(qū)是我國地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地區(qū)之一。2014年8月3日的6.5級(jí)強(qiáng)烈地震改變了魯?shù)榭h的地質(zhì)環(huán)境條件，并誘發(fā)了大量的崩塌、滑坡，儲(chǔ)積了豐富的物源，在降雨充足的情況下容易發(fā)生泥石流，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)密度達(dá)45處/100 km2。甘溝流域位于云南省魯?shù)榭h龍頭山鎮(zhèn)龍泉村，溝口正對(duì)著集鎮(zhèn)。通過對(duì)流域的遙感解譯和地質(zhì)調(diào)查，掌握第一手基礎(chǔ)地質(zhì)資料，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)甘溝泥石流的易發(fā)程度和危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)，以期能為龍頭山鎮(zhèn)的規(guī)劃和災(zāi)后重建提供參考。

云南省是我國地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)地區(qū)之一[1]。根據(jù)中國地質(zhì)環(huán)境信息網(wǎng)全國地質(zhì)災(zāi)害通報(bào)，云南省每年地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生數(shù)量、因?yàn)?zāi)造成的死亡或失蹤人數(shù)、災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失均位居全國前列，滇東北地區(qū)則是云南省地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)之一。滇東北地區(qū)地勢起伏、構(gòu)造發(fā)育、河谷深切、巖體破碎，特殊的地質(zhì)背景下地質(zhì)災(zāi)害特別發(fā)育，其中泥石流是主要的地質(zhì)災(zāi)害之一[2-4]，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。近年來，許多研究人員對(duì)泥石流的成災(zāi)機(jī)理、危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)等進(jìn)行了大量研究[5-10]。筆者在借鑒前人研究成果的基礎(chǔ)上，以位于滇東北地區(qū)魯?shù)榭h的甘溝流域?yàn)檠芯繉?duì)象，通過遙感解譯和泥石流調(diào)查，研究泥石流的發(fā)育背景、形成機(jī)理和成災(zāi)模式，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，以期為魯?shù)榭h泥石流綜合治理和防災(zāi)規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

魯?shù)榭h是云南省昭通市下轄的縣之一，位于云南省東北部、牛欄江東側(cè)沿江一線，地處烏蒙山南麓，地理位置26°59′～27°32′N、103°09′～103°40′E，東北與昭陽區(qū)交界，東南與貴州省威寧縣毗鄰，南部和西部與會(huì)澤、巧家縣隔牛欄江相望。龍頭山鎮(zhèn)位于魯?shù)榭h西南、牛欄江右岸，距縣城31 km，總面積1 519 km2，其中山區(qū)占87.9%。魯?shù)榭h地形受牛欄江及沙壩河、龍泉河等支流的強(qiáng)烈侵蝕下切影響，形成高山峽谷地貌，河谷深狹，斜坡陡峻，河谷橫剖面多呈V形，少有河灘階地；地貌錯(cuò)綜復(fù)雜，有深切高中山、中切中山、巖溶高原、混合丘原、斷陷河谷壩等，其中甘溝流域?yàn)榍治g溶蝕高山峽谷地貌；地層以中生界地層為主，元古界、古生界和新生界地層分布較少，巖漿巖大片分布，主要為二疊系峨眉山玄武巖，甘溝流域地層巖性主要為二疊系峨眉山組二段三段杏仁狀斑狀玄武巖，平行整合接觸，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體表面切割破碎，強(qiáng)風(fēng)化，風(fēng)化層厚度0.5～15.0 m不等；位于川滇經(jīng)向構(gòu)造體系的綠汁江-小江南北構(gòu)造帶東緣與其東側(cè)滇東多字形構(gòu)造的結(jié)合部位，北東向和南北向構(gòu)造呈相互抗衡的態(tài)勢遍布全區(qū)，組成區(qū)域內(nèi)主干構(gòu)造，北西向構(gòu)造僅零星分布，不占重要地位，其中甘溝流域附近發(fā)育白水巖、騾馬口等平移斷層和龍泉河斷裂等斷裂構(gòu)造；屬亞熱帶、暖溫帶共存的高原季風(fēng)立體氣候區(qū)，降水主要集中在下半年，雨季(5—9月)降水量796.3 mm，占全年降水量的87%，旱季(10月至翌年4月)降水量116.5 mm，占全年降水量的13%；泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害十分發(fā)育，尤其在魯?shù)榭h中北部構(gòu)造侵蝕低中山區(qū)和西北部構(gòu)造溶蝕侵蝕中山峽谷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害更為嚴(yán)重。2014年8月3日下午4時(shí)30分，魯?shù)榭h發(fā)生6.5級(jí)強(qiáng)烈地震，震后魯?shù)榭h域內(nèi)排查出地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)671處，其中泥石流溝38處，地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)密度達(dá)45處/100 km2。

2泥石流調(diào)查

甘溝流域位于云南省魯?shù)榭h龍頭山鎮(zhèn)龍泉村、牛欄江右岸，為龍泉河的一級(jí)支溝，溝口正對(duì)著集鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為27°06′48″N、103°22′53″E，溝口海拔1 530 m，分水嶺最高點(diǎn)海拔2 583 m，高差1 053 m，主溝縱長3.46 km，縱坡降304‰，遙感影像見圖1。

圖1　甘溝流域遙感影像

2.1泥石流史

經(jīng)走訪調(diào)查，甘溝流域歷史上曾多次發(fā)生泥石流，最近的一次是1997年7月8日13時(shí)左右上游局地突降大暴雨引發(fā)泥石流，造成11人傷亡、5戶房屋倒塌和龍泉中學(xué)教學(xué)樓3間教室受損。1998年在甘溝實(shí)施治理工程，建有3道攔擋壩(位于甘菜園前部溝谷)和排導(dǎo)工程(位于集鎮(zhèn)段溝谷)，攔擋壩現(xiàn)已淤滿。

2.2泥石流特征

甘溝流域面積4.23 km2，包括龍頭山鎮(zhèn)、鐵廠鄉(xiāng)的甘菜園、白石巖、大地、大槽口等自然村。土地利用類型主要是斜坡耕種，自然植被覆蓋率不足10%，大部分區(qū)域植被為雜草和零星低矮灌木，僅在白石巖自然村的大溝流域植被相對(duì)較好。甘溝泥石流形成區(qū)地形切割強(qiáng)烈、地勢陡峻，地貌類型為構(gòu)造侵蝕高中山區(qū)。流域內(nèi)主要出露二疊系峨眉山組二段三段玄武巖，甘溝下游(甘菜園地界)出露有二疊系下統(tǒng)茅口組、棲霞組深灰色生物碎屑灰?guī)r、泥晶灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，石炭系下統(tǒng)大唐組白云質(zhì)生物碎屑灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖，奧陶系中統(tǒng)上巧家組灰黃色砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，奧陶系下統(tǒng)下巧家組青灰白云巖夾粉砂質(zhì)泥巖，頂部為一層紫紅色含鐵泥質(zhì)粉砂巖。

泥石流形成區(qū)由甘菜園主溝以上發(fā)育的5條V形支溝組成，從西至東分別為大溝、老石灣溝、沖溝、吳家水井邊溝、沖溝頭，坡降均在300‰左右。形成區(qū)地形切割嚴(yán)重，巖性主要為峨眉山斑狀玄武巖、含杏仁玄武巖，柱狀節(jié)理發(fā)育，在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造作用和風(fēng)化、結(jié)構(gòu)面共同作用下巖體較為破碎，松散體殘積或崩積于斜坡上，斜坡上覆殘坡積和崩坡積層厚度0～3 m，局部厚度大于5 m(白石巖自然村)，是泥石流形成的主要物源。大溝和吳家水井邊溝流域面積和長度較大，大溝兩岸堆積體厚度大，局部達(dá)10 m，主要為黏土和玄武巖風(fēng)化后的碎石土；吳家水井邊溝內(nèi)的玄武巖巖體破碎，溝谷和兩岸斜坡可見堆積的崩落的巨大孤石(直徑2 m以上)，斜坡上的崩坡積層厚度較大，局部可達(dá)數(shù)米，殘坡積層厚度一般小于3 m。

泥石流流通區(qū)為甘菜園主溝至集鎮(zhèn)段的V形溝谷，長度1 000 m，第一道泥石流攔擋壩以上溝谷走向130°，以下溝谷走向160°。該段溝谷坡降62‰，溝谷較窄，河谷侵蝕，兩岸側(cè)蝕作用明顯，形成陡坎，局部垂直切割達(dá)10余米。1998年修筑三道泥石流攔擋壩，目前已全部淤滿失去攔擋功效。

淤積區(qū)為集鎮(zhèn)至龍泉河段溝谷，為古洪積扇改造后的行洪渠道，長400 m，溝谷走向157°，坡降62‰。據(jù)調(diào)查，溝谷內(nèi)有少量淤積，堆積方式以下蝕為主，修筑有行洪渠，寬度在15 m左右，但溝渠內(nèi)種植有農(nóng)作物和花椒等，嚴(yán)重影響行洪能力。

3泥石流易發(fā)程度與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

3.1易發(fā)程度評(píng)價(jià)

根據(jù)流域基本特征和參數(shù)，按照文獻(xiàn)[11]將甘溝泥石流的地質(zhì)調(diào)查和影響因素進(jìn)行量化，結(jié)果見表1。該泥石流溝易發(fā)程度綜合評(píng)價(jià)總分為111，易發(fā)程度中等，在降雨和水動(dòng)力充足的條件下發(fā)生泥石流的可能性較大。

表1　泥石流易發(fā)程度影響因素評(píng)分

注：≥114為高易發(fā)(嚴(yán)重)；114～84為中易發(fā)(中等)；84～40為低易發(fā)(輕度)；<40為不易發(fā)。

3.2危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

基于劉希林等[5，9-10]的研究成果，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法對(duì)泥石流危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行優(yōu)化，選取易于調(diào)查獲取的因子進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，即：一次泥石流(可能)最大沖出量、泥石流發(fā)生頻率、流域面積、主溝長度、流域最大相對(duì)高差、流域切割密度、主溝床彎曲系數(shù)、泥沙補(bǔ)給段長度比、24 h最大降雨量、流域內(nèi)人口密度?；谝巴庹{(diào)查的地質(zhì)成果，獲取上述10項(xiàng)危險(xiǎn)因子的實(shí)際取值，并對(duì)其進(jìn)行賦值[5](表2)，根據(jù)泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)公式計(jì)算其危險(xiǎn)度(Rd)。計(jì)算公式為

Rd=0.235 3GL1+0.235 3GL2+

0.117 6GS1+0.088 2GS2+0.073 5GS3+

0.102 9GS6+0.0147GS7+0.058 8GS9+

0.044 1GS10+0.029 4GS14

計(jì)算得到甘溝泥石流危險(xiǎn)度為0.376 38，對(duì)照泥石流危險(xiǎn)度分級(jí)表(表3)，為中度危險(xiǎn)泥石流，可能發(fā)生中等規(guī)模和間歇性的泥石流，但較少造成重大災(zāi)難。

表2　危險(xiǎn)因子的實(shí)際取值及等級(jí)賦值

表3　泥石流危險(xiǎn)度分級(jí)

4結(jié)論及建議

通過對(duì)云南省魯?shù)榭h龍頭山鎮(zhèn)甘溝泥石流的地質(zhì)調(diào)查與危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：

(1)特殊的地理環(huán)境和地質(zhì)背景孕育了龍頭山鎮(zhèn)甘溝泥石流，高山峽谷地貌、陡峻的地形、風(fēng)化破碎的巖體、植被覆蓋差等是泥石流發(fā)育的基礎(chǔ)條件，雨季集中的強(qiáng)降雨是泥石流發(fā)生的主要誘發(fā)因素。

(2)根據(jù)野外實(shí)地地質(zhì)調(diào)查和定量分析，甘溝屬中等易發(fā)、中度危險(xiǎn)性的泥石流溝，在降雨且水動(dòng)力充足的條件下發(fā)生泥石流的可能性較大，可能發(fā)生間歇性中等規(guī)模泥石流，雨季應(yīng)注意泥石流的防范工作。

(3)龍頭山鎮(zhèn)甘溝曾發(fā)生泥石流災(zāi)害并造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，目前泥石流攔擋壩已淤積失效，下游行洪渠道淤積影響行洪能力，鑒于泥石流威脅對(duì)象的重要性和泥石流的危害性，建議恢復(fù)攔擋壩功效、清理行洪渠道，做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警工作。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 李媛,曲雪妍,楊旭東,等.中國地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律及防范重點(diǎn)[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2013,24(4):71-78.

[2] 溫欽舒,王道杰,武紹周,等. 云南東川深溝泥石流分區(qū)治理模式初探[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2014,25(3):14-19.

[3] 田穎穎,許沖,徐錫偉,等.2014年魯?shù)镸S6.5地震震前與同震滑坡空間分布規(guī)律對(duì)比分析[J].地震地質(zhì),2015,37(1):291-306.

[4] 趙鑫,程尊蘭,劉建康,等.云南東川地區(qū)單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)研究[J].災(zāi)害學(xué)，2013,28(1)：102-106.

[5] 劉希林,唐川.泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[M].北京:科學(xué)出版社,1995:15-24.

[6] 孟國才,王士革,謝洪,等.岷江上游泥石流災(zāi)害特征分析[J].災(zāi)害學(xué),2005,20(3):94-97.

[7] 楊成林,陳寧生,李戰(zhàn)魯.汶川地震次生泥石流形成模式與機(jī)理[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),2011,20(3):31-37.

[8] 謝洪,鐘敦倫,矯震,等.2008年汶川地震重災(zāi)區(qū)的泥石流[J].災(zāi)害學(xué),2009,27(4):501-509.

[9] 鐵永波,唐川.汶川縣城泥石流災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究[J].災(zāi)害學(xué),2010,25(4):43-47.

[10] 唐川,劉希林,朱靜.泥石流堆積泛濫區(qū)危險(xiǎn)度的評(píng)價(jià)與應(yīng)用[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào),1993,2(4):79-84.

[11] 中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0220—2006 泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006:21.

(責(zé)任編輯李楊楊)

[基金項(xiàng)目]中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目(1212011220164)

[中圖分類號(hào)]P642.2

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1000-0941(2016)06-0048-03

[作者簡介]鄧兵(1968—)，男，北京市人，助理工程師，學(xué)士，從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作；通信作者楊秀元(1980—)，男，貴州凱里市人，高級(jí)工程師，碩士，從事地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)與監(jiān)測預(yù)警研究工作。

[收稿日期]2015-12-01

[關(guān)鍵詞]泥石流；調(diào)查；危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)；甘溝流域；魯?shù)榭h