藏南桑日縣比巴溝泥石流形成條件分析

（中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所 四川成都611743）

（中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所 四川成都611743）

泥石流危險(xiǎn)性分析是泥石流災(zāi)害預(yù)報(bào)和減災(zāi)工作中的重要內(nèi)容和決策基礎(chǔ)。它是對潛災(zāi)害進(jìn)行預(yù)評估的重要手段，其涉及到了致災(zāi)體的自然屬性，是一個(gè)重要而復(fù)雜的科學(xué)問題。桑日縣地形地貌復(fù)雜多樣，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，是西藏自治區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)之一，長期以來地質(zhì)災(zāi)害對人民群眾的生命、財(cái)產(chǎn)造成了較大損失和威脅?？h城周邊比巴泥石流一旦再次大規(guī)模暴發(fā)將對溝口人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅，威脅桑日縣城的自來水廠、供水管網(wǎng)、學(xué)校、居民等；同時(shí)，威脅桑日縣城的電力和通訊設(shè)施，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。對比巴溝泥石流的形成條件進(jìn)行分析，有助于為泥石流的防治提供依據(jù)，以保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

泥石流形成條件防治危險(xiǎn)性分析

0 引言

桑日縣地形地貌復(fù)雜多樣，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，是西藏自治區(qū)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)之一，長期以來地質(zhì)災(zāi)害對人民群眾的生命、財(cái)產(chǎn)造成了較大損失和威脅?？h城周邊潛的地質(zhì)災(zāi)害主要以泥石流為主，縣城周邊比巴泥石流在1998年8月出現(xiàn)大規(guī)模的暴發(fā)，造成直接大量的經(jīng)濟(jì)損。縣城周邊比巴泥石流一旦再次大規(guī)模暴發(fā)將對溝口人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成極大威脅，威脅桑日縣城的自來水廠、供水管網(wǎng)、學(xué)校、居民等；同時(shí)，威脅桑日縣城的電力和通訊設(shè)施，可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。潛在的地質(zhì)災(zāi)害對當(dāng)?shù)厝嗣竦陌簿訕窐I(yè)、市政基礎(chǔ)設(shè)施安全都構(gòu)成了十分嚴(yán)重的威脅。因此，對比巴溝泥石流的形成條件進(jìn)行分析，有助于為泥石流的防治提供依據(jù)，以保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 地形地貌及溝道條件

照片1 N01 2#支溝發(fā)育基巖裂隙泉水

勘查區(qū)內(nèi)受構(gòu)造作用影響，地形起伏大，溝谷發(fā)育。山區(qū)巖石裸露，植被不發(fā)育，受寒凍風(fēng)化作用影響，巖石較為破碎，溝谷內(nèi)坡面殘積物和坡洪積物十分發(fā)育。這樣的地形條件和豐富的固體物源一遇暴雨極易產(chǎn)生泥石流。據(jù)調(diào)查，桑日縣比巴泥石流共有6條泥石流溝組成，近年來，各泥石流溝域內(nèi)均有不同規(guī)模的泥石流活動(dòng)，產(chǎn)生不同程度的危害。比巴泥石流各溝域內(nèi)山高坡陡，平均坡度在35°以上，溝谷縱坡較大，特別是各支溝縱坡多在300‰以上，有利于降雨的匯集，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎(chǔ)。同時(shí)，由于地形陡峻，為崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育提供了有利條件，為泥石流增加了松散固體物源，且溝谷縱坡較大，也為松散固體物質(zhì)的搬運(yùn)和參與泥石流活動(dòng)提供了有利的地形條件。

2 固體物源條件

飽含大量泥沙、碎石和塊石等固體物質(zhì)是泥石流區(qū)別于一般洪流與水流的主要標(biāo)志，豐富的固體物質(zhì)積累是形成泥石流不可缺少的重要條件。固體物質(zhì)的積累過程又與一定的地質(zhì)環(huán)境和外營力作用密切相關(guān)。

勘查區(qū)出露的地層巖性為泥石流的形成提供了松散固體物源的保證。區(qū)內(nèi)在強(qiáng)烈的構(gòu)造作用下，巖石裂隙發(fā)育，巖體十分破碎，加之冰凍崩解、寒凍風(fēng)化、融凍剝蝕等內(nèi)外營力作用，巖石風(fēng)化作用強(qiáng)烈，谷坡廣泛分布坡積物，組成坡積層的巖石碎屑顆粒結(jié)構(gòu)松散，在重力和水流搬運(yùn)作用下運(yùn)移至坡麓和溝床，成為各種溝道堆積物，長期的積累使溝谷內(nèi)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量大，分布集中，有利于泥石流的補(bǔ)給。根據(jù)堆積物成因，將溝域內(nèi)堆積物劃分為四種成因類型，即殘坡積物、坡洪積物、洪積物及風(fēng)積物。其中這四種類型的堆積物集中分布于溝道中上游溝床及谷坡，總儲(chǔ)量大，是泥石流固體物質(zhì)的主要來源。

3 水動(dòng)力條件

勘查區(qū)內(nèi)泥石流的水源主要是大氣降雨。短歷時(shí)集中降雨（大雨、暴雨）產(chǎn)生大量的坡面逕流和溝道逕溝，導(dǎo)致泥石流發(fā)生；除雨季以外泥石流溝道多無地表逕流，只在N01 2#支溝發(fā)育基巖裂隙泉水，在枯水期可達(dá)1-2L/s（見照片1），豐水期可達(dá)3－5L/s，該水源原為桑日縣縣城飲用水源，現(xiàn)做為綠化林地灌溉水源。而基巖裂隙泉水以及山區(qū)冰雪融水對泥石流的形成有一定的促進(jìn)作用。

3.1 溝域降雨特征

勘查區(qū)為內(nèi)陸高原溫帶半干旱氣候區(qū)，具有日照充足，干、濕季分明的特點(diǎn)。多年平均降水量385.15mm，多年平均蒸發(fā)量2673.8mm，年際降水量變化較大，最大年降雨出現(xiàn)在1962年，降水量705.7mm，最小227.9mm，出現(xiàn)在1982年；雨季主要集中在6-9月，占年降雨量的88.6%；最大一日降雨量42.9mm，最大一次連續(xù)降雨量165.7mm，出現(xiàn)在1970年2月23日-8月12日。

勘查中對區(qū)內(nèi)最大的一條泥石流溝道采用推理公式法計(jì)算出各設(shè)計(jì)頻率下清水洪峰流量，該方法是從暴雨形成洪水的成因分析出發(fā)，把暴雨形成洪水的過程分為產(chǎn)流和匯流兩個(gè)過程，利用等流時(shí)線的原理，計(jì)算各頻率下清水洪峰流量，計(jì)算成果見表1。

同時(shí)，勘查區(qū)內(nèi)雨季降雨以大雨、暴雨為主，雨量集中，歷時(shí)短，一次連續(xù)暴雨過程多集中在6小時(shí)以內(nèi)完成。據(jù)氣象資料分析，日降雨量大于40mm出現(xiàn)頻率為20年一遇，因此，出現(xiàn)大暴雨的頻率很低。泥石流暴發(fā)的周期、頻率和規(guī)模與上述降水規(guī)律基本吻合，每年10月至翌年5月末降水量很少，不會(huì)發(fā)生洪流，更不可能發(fā)生泥石流；6月份降水相對集中，大雨和暴雨很少，出現(xiàn)小規(guī)模泥石流活動(dòng)；7、8月份降雨最為集中，大雨、暴雨出現(xiàn)頻率較高，泥石流活動(dòng)頻率，規(guī)模隨之增大，9月降水逐漸減少，泥石流活動(dòng)進(jìn)入低潮期。

表1 泥石流溝各頻率最大洪水流量

3.2 地表逕流特征

由于溝域集雨面積較大，山高坡陡，植被覆蓋率極低，且多為滯水能力差的草原植被。坡面沖溝發(fā)育、谷底狹窄且坡降較大。因此，泥石流溝域內(nèi)坡面產(chǎn)流量大，溝源匯流快，極易在溝道中匯成具有較高能量、足以產(chǎn)生泥石流的水流。除N01 2#支溝內(nèi)發(fā)育發(fā)育基巖裂隙泉水，在枯水期可達(dá)1-2L/s，豐水期可達(dá)3－5L/s，其余各泥石流溝道通常為“干溝”，無地表逕流，僅雨季大雨或暴雨后溝道出現(xiàn)地表逕流，持續(xù)時(shí)間較短，一般為幾小時(shí)至一日。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和分析計(jì)算，形成地表逕流的極限降雨量為10-20mm，降雨量達(dá)到20-30mm時(shí)，地表產(chǎn)生洪流；降雨量大于30mm或前期降雨較豐沛時(shí)，降雨量達(dá)到25mm，溝域內(nèi)便可發(fā)生泥石流。溝道產(chǎn)生洪流域泥石流的持續(xù)時(shí)間一般20-40分鐘。地表逕流對形成泥石流的主要影響表現(xiàn)在以下兩方面：一是為泥石流的形成提供充足的水源（攜帶固體物質(zhì)）；二是逕流所產(chǎn)生的強(qiáng)大動(dòng)力將谷坡和溝道中的各類松散物源運(yùn)移到泥石流中使其與水流充分混合，形成固液兩相的流體，并驅(qū)動(dòng)泥石流向山外奔涌形成災(zāi)害。

3.3 地下水

經(jīng)勘查，桑日縣比巴泥石流流域內(nèi)地下水較貧乏，除N01 2#支溝發(fā)育基巖裂隙泉水，在枯水期可達(dá)1-2L/s，豐水期可達(dá)3－5L/s，其余各泥石流及其支溝基本無地下水露頭，僅大雨、暴雨或長時(shí)間小量連續(xù)降雨后于基巖山坡前緣和泥石流堆積扇前緣地帶分別有基巖裂隙水、第四系松散孔隙水的出露。地下水的富集受巖性和地形等因素控制，各處富水性變化較大，據(jù)實(shí)測泉流量<0.1L/s，作為泥石流形成的水源，作用十分有限。但是，由于地下水廣泛分布于巖石裂隙和松散土體孔隙中，對促進(jìn)巖石風(fēng)化分解，使土體飽水強(qiáng)度降低，抗沖刷能力下降，加快松散固體物積累速度卻起著很重要的作用。

綜上所述，在泥石流形成過程中，水的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是對松散固體物質(zhì)的浸潤飽和作用，加快松散固體物源的積累速度，這個(gè)過程是經(jīng)常而緩慢的，可視為泥石流形成的物質(zhì)準(zhǔn)備過程。二是對溝谷強(qiáng)烈侵蝕下切和側(cè)蝕掏挖作用，為泥石流形成和運(yùn)動(dòng)提供了動(dòng)力條件。盡管溝域內(nèi)年降雨量不大，但降雨集中，降雨過程短，多以大雨、暴雨形式出現(xiàn)，加之溝域內(nèi)地形陡峻，溝谷形態(tài)有利于地表匯流，對泥石流形成甚為有利，源頭和上游有廣闊的匯流面積，儲(chǔ)備有大量的松散固體物質(zhì)；中游峽谷地段泥石流運(yùn)動(dòng)得到加速，運(yùn)動(dòng)過程復(fù)雜，提高了泥石流的運(yùn)動(dòng)速度和沖刷力，即使泥石流流出山口，仍具有很大的沖擊力，破壞性逐漸增大。

4 結(jié)論

（1）比巴溝泥石流溝地形陡峻，為崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育提供了有利條件，為泥石流增加了松散固體物源，且溝谷縱坡較大，也為松散固體物質(zhì)的搬運(yùn)和參與泥石流活動(dòng)提供了有利的地形條件。

（2）殘坡積物、坡洪積物、洪積物及風(fēng)積物這四種類型的堆積物集中分布于溝道中上游溝床及谷坡，總儲(chǔ)量大，是泥石流固體物質(zhì)的主要來源。

（3）區(qū)內(nèi)泥石流的水源主要是大氣降雨。短歷時(shí)集中降雨（大雨、暴雨）產(chǎn)生大量的坡面逕流和溝道逕溝，導(dǎo)致泥石流發(fā)生；地下水廣泛分布于巖石裂隙和松散土體孔隙中，對促進(jìn)巖石風(fēng)化分解，使土體飽水強(qiáng)度降低，抗沖刷能力下降，加快松散固體物積累速度卻起著很重要的作用。

[1]吳燕華,曹叔尤,楊奉廣.集對分析方法在區(qū)域泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)中的應(yīng)用研究 [J].四川大學(xué)學(xué)報(bào) (工程科學(xué)版),2012,S1:54-59.

[2]劉清華,余斌,唐川,李麗.四川省都江堰市龍池地區(qū)泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)研究 [J].地球科學(xué)進(jìn)展,2012,06:670-677.

[3]池春青,徐永年,劉卉芳,舒安平.泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)淺析 [J].中國農(nóng)村水利水電, 2008,08:44-47.

[4]李闊,唐川.泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)研究進(jìn)展 [J].災(zāi)害學(xué),2007,01:106-111.

[5]岳溪柳,黃玫,全斌,王昭生,谷曉平.貴州畢節(jié)地區(qū)泥石流危險(xiǎn)性評價(jià) [J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2014,01:12-17.

藏南桑日縣比巴溝泥石流形成條件分析

■張文 劉勇 諶威

P642.3[文獻(xiàn)碼]A

1000-405X（2016）-10-484-2