丹巴縣半扇門(mén)鄉(xiāng)火龍溝泥石流形成條件及基本特征分析①

孫元 李娟

摘? ?要：本文以甘孜州丹巴縣半扇門(mén)鄉(xiāng)火龍溝泥石流為研究對(duì)象，查明火龍溝泥石流形成的地形地貌特征（溝道寬度、坡降及分區(qū)等）、物源條件（物源類(lèi)型、分布范圍、動(dòng)靜儲(chǔ)量等）及水源條件。分析了泥石流的基本特征，包括災(zāi)害史、規(guī)模、頻率及動(dòng)力學(xué)特征等。并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析預(yù)測(cè)，為泥石流防治方案選擇和治理工程設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料。

關(guān)鍵詞：泥石流? 火龍溝? 形成條件? 基本特征

中圖分類(lèi)號(hào)：P642.22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（b）-0115-02

丹巴縣隸屬甘孜藏族自治州，地處四川省西北部高山峽谷區(qū)，地勢(shì)西北高，東南低，地層復(fù)雜，以片巖為主，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，降雨集中，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，尤其是泥石流災(zāi)害，造成了重大的人員傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，危害性巨大。本文以甘孜州丹巴縣半扇門(mén)鄉(xiāng)火龍溝泥石流為研究對(duì)象，查明該泥石流的形成條件，對(duì)其發(fā)生頻率、沖淤特征及動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)參數(shù)和基礎(chǔ)資料，為綜合治理、工程設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1? 泥石流形成條件分析

1.1 地形地貌及溝道條件

泥石流的形成受地形地貌控制，主溝縱坡降不一，山坡坡度不一，泥石流的發(fā)生頻率、規(guī)模也不盡相同。主溝縱坡比降大、溝道寬窄不一、溝谷切割深度大、溝道兩側(cè)岸坡地形坡度適中，且覆蓋層厚度大，則易形成泥石流災(zāi)害?；瘕垳夏嗍鲗儆谇治g剝蝕中高山峽谷區(qū)，主溝長(zhǎng)約11.81km，匯水面積36.56km2，流域形態(tài)似樹(shù)葉狀，西部地勢(shì)高，東部地勢(shì)低。支溝發(fā)育，共發(fā)育4條支溝。溝域最高海拔約4580m，最低海拔為2140m，相對(duì)高差達(dá)2440m。溝道中上游比降大，下游比降小，主溝平均縱坡比降為207‰，支溝主要分布在溝域中上部，縱坡比降較大，在300‰以上?；瘕垳蠝瞎惹懈顝?qiáng)烈，兩側(cè)地形坡度一般25～40°，部分區(qū)域坡度40°～65°。溝谷呈典型深“V”字型。溝域內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，主要以崩塌、滑坡為主。溝域內(nèi)植被較發(fā)育，覆蓋率約60%，主要以林地為主，溝域最高處為高山草甸。具備發(fā)生大規(guī)模泥石流的地形條件。

火龍溝泥石流溝域面積大、地形較為陡峻，支溝發(fā)育，一方面為大氣降水和地表水的匯集提供了有利的地形條件，有利于大氣降水迅速轉(zhuǎn)化為地表徑流，為泥石流的形成提供了水源和水動(dòng)力條件;暴雨為泥石流的主要誘發(fā)因素，該溝屬暴雨-溝谷型泥石流。

1.2 物源條件

溝域內(nèi)大量的松散固體物質(zhì)是泥石流形成的重要條件之一，根據(jù)調(diào)查，火龍溝泥石流的物源類(lèi)型主要為坡面侵蝕物源、崩滑堆積物源、溝道堆積物源及人工堆積物源四類(lèi)。其中溝道堆積物源及崩滑堆積物源為泥石流發(fā)生的主要物源，溝道堆積物源分布長(zhǎng)度大，越向下游段，堆積厚度大，結(jié)構(gòu)松散，以揭底沖刷的方式參與泥石流活動(dòng);崩滑堆積物源主要分布在溝道兩側(cè)岸坡的下部，覆蓋層厚度大，表面植被不發(fā)育，地形坡度在25°～40°之間，坡體下部切腳沖刷，易發(fā)生整體滑坡或表面溜滑，松散滑體進(jìn)入溝道內(nèi)，成為泥石流物源;坡面侵蝕物源是靜儲(chǔ)量最大、但動(dòng)儲(chǔ)量最小的物源，在整個(gè)溝域內(nèi)均有分布，以坡面侵蝕的方式為對(duì)泥石流的物源進(jìn)行補(bǔ)給。此外，該溝存在大量的人工堆積物源，主要為溝域內(nèi)正在修建鄉(xiāng)村公路形成的開(kāi)挖棄渣。棄渣的不合理堆放，以及暴雨的沖刷作用，成為誘發(fā)泥石流災(zāi)害的物源之一。

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，火龍溝泥石流物源總量約178.5萬(wàn)方，動(dòng)儲(chǔ)量約15.3萬(wàn)方。其中崩塌堆積物源總量約8.0萬(wàn)方，動(dòng)儲(chǔ)量約2.9萬(wàn)方;溝道堆積物源總量約12.6萬(wàn)方，動(dòng)儲(chǔ)量約3.6萬(wàn)方;坡面侵蝕物源總量約140萬(wàn)方，動(dòng)儲(chǔ)量約1.2萬(wàn)方;人工堆積物源總量約17.9萬(wàn)方，動(dòng)儲(chǔ)量約7.6萬(wàn)方?？梢?jiàn)，該溝內(nèi)松散固體物源量十分豐富，參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量大，具備形成泥石流的物源條件。

1.3 水源條件

火龍溝泥石流的水源主要來(lái)源于大氣降水。溝域內(nèi)地下水不豐富，不構(gòu)成引發(fā)泥石流的主要水源，溝域內(nèi)沒(méi)有水庫(kù)、湖泊等集中的地表水體，因此暴雨形成的地表徑流是引發(fā)泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激發(fā)因素。尤其是集中強(qiáng)降雨，短時(shí)間即可引發(fā)大規(guī)模泥石流。

火龍溝所在的丹巴縣屬青藏高原型季風(fēng)氣候區(qū)，氣候類(lèi)型復(fù)雜多樣，時(shí)空變化大，日照充足，降雨集中，干濕季分明。根據(jù)丹巴縣氣象局近33年降雨資料統(tǒng)計(jì)，降雨多集中在5月～9月，雨旱季明顯。降雨時(shí)段集中，降雨量集中，大到暴雨較多。這五個(gè)月總降雨量一般都大于460mm，約占全年的75.4%。并且7、8月中日雨量多大到暴雨，雨時(shí)短而集中，其中，降雨量最大的月份為9月份，多年月平均降雨量為109.12mm。加之溝域面積較大，溝內(nèi)地形陡峻，溝谷上游縱坡很大，有利于地表降水的徑流和匯集，為火龍溝泥石流的形成提供了有利的水源條件。

2? 泥石流基本特征分析

2.1 火龍溝泥石流災(zāi)害史及發(fā)生頻率分析

根據(jù)調(diào)查訪問(wèn)，火龍溝泥石流在1993年、2003年、2010年及2012年均有較大泥石流發(fā)生。其中2003年發(fā)生的泥石流規(guī)模最大，對(duì)溝域內(nèi)100余戶(hù)居民、數(shù)十畝耕地及鄉(xiāng)村公路造成較大危害。根據(jù)火龍溝泥石流歷史暴發(fā)情況分析，該溝為中至低頻泥石流溝，泥石流發(fā)展階段為發(fā)展期。

2.2 泥石流類(lèi)型及規(guī)模分析

根據(jù)火龍溝泥石流的形成條件分析，該溝為綜合類(lèi)型為暴雨-溝谷泥石型;根據(jù)歷史發(fā)生泥石流的一次沖出總量、泥石流洪峰量及泥石流破壞能力等判定，火龍溝泥石流規(guī)模為大型;目前處于發(fā)展期，易發(fā)程度屬于易發(fā)。

2.3 泥石流分區(qū)及沖淤特征

（1）泥石流分區(qū)特征。

根據(jù)火龍溝的溝道匯水特征、溝道形態(tài)及匯水條件等，將泥石流分為形成清水區(qū)、形成物源區(qū)及流通堆積區(qū)三個(gè)區(qū)?；瘕垳蠝洗哺叱?520m至溝源處，溝道兩岸岸坡植被繁茂，溝源處為高山草甸。且該段溝床坡降增大，松散物源量較少，主要為清水流出。因此將溝床高程3520m以上區(qū)段，劃分為泥石流形成清水區(qū)。溝床高程3520m～2240m段，溝道內(nèi)松散物源較多，且為崩滑堆積物源主要分布區(qū)域。尤其火龍村鄉(xiāng)村公路開(kāi)挖形成的棄渣，也主要分布在區(qū)段。因此將該區(qū)劃分為該泥石流形成物源區(qū)。溝床高程2240m以下至溝口小金川河邊，既為泥石流的流通通道，溝道內(nèi)又堆積了較多的泥石流物質(zhì)。出口匯入小金川，由于小金川水量大，泥沙攜帶能力強(qiáng)，因此溝口處未形成明顯的堆積扇，但該區(qū)段溝道坡降較小，泥石流沖出物在該區(qū)段溝道內(nèi)形成了一定的淤積，因此將該區(qū)段劃為泥石流流通堆積區(qū)。

（2）泥石流沖淤特征。

火龍溝泥石流形成清水區(qū)內(nèi)，溝道縱坡較大，一般在360‰以上。且匯水面積較大，能夠形成強(qiáng)烈沖刷所需的水動(dòng)力條件，水源條件充足，溝道內(nèi)淤積的塊碎石量少。因此判定該區(qū)的沖淤特征為以沖為主。

火龍溝泥石流形成物源區(qū)內(nèi)，溝道縱坡比降約280～400‰中間，溝道兩側(cè)岸坡較陡，溝道切割較深，兩側(cè)岸坡沖刷明顯，匯水面積較大，水動(dòng)力條件好，沖淤特征在該區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為以沖為主。

火龍溝泥石流流通堆積區(qū)主要為溝床高程2240m至溝口主河小金川河段，該區(qū)溝道坡度相對(duì)變緩，溝道寬度約20～35m，坡度為5°～12°。根據(jù)以往泥石流發(fā)生情況及目前溝道內(nèi)堆積的泥石流物源及地形地貌特征判斷，該區(qū)內(nèi)泥石流呈現(xiàn)以沖為主，沖淤平衡的特點(diǎn)。具體在流通堆積區(qū)的中部及上部地段，溝道寬度約10～15m，溝床平均坡度為8°～12°，溝道內(nèi)泥石流物質(zhì)相對(duì)下部較少，泥石流在該段主要表現(xiàn)為以沖為主。流通堆積區(qū)下部至小金川河邊，地形開(kāi)闊，溝道縱比降較小，平均坡度在5°～8°之間，溝道內(nèi)堆積物較多，可見(jiàn)該區(qū)內(nèi)泥石流存在淤積的情況，體現(xiàn)出沖淤平衡的特點(diǎn)。

2.4 泥石流動(dòng)力學(xué)特征

（1）泥石流重度：根據(jù)查表法及現(xiàn)場(chǎng)重度試驗(yàn)，火龍溝泥石流重度值為1.56t/m3。屬于稀性泥石流。

（2）泥石流流量：在火龍溝泥石流擬設(shè)工程部位及典型斷面部位，采用雨洪法對(duì)泥石流流量進(jìn)行計(jì)算?；瘕垳夏嗍鞑煌l率下洪峰流量在28～56m3/s之間;不同頻率下泥石流峰值流量42～115m3/s之間。

（3）泥石流流速：泥石流流速是決定泥石流動(dòng)力學(xué)性質(zhì)最重要的參數(shù)之一，也是泥石流防治工程設(shè)計(jì)不可缺少的計(jì)算依據(jù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，火龍溝泥石流松散堆積體中土體主要以碎塊石土為主，結(jié)合泥石流物源特征及漿體性質(zhì)，火龍溝泥石流以稀性為主，采用鐵二院稀性泥石流流速計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，不同頻率下泥石流流速在3.7～4.6 m/s之間。

（4）一次泥石流過(guò)流總量：根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DT/T0220-2006）附錄I中的計(jì)算公式計(jì)算一次泥石流過(guò)流總量，不同頻率下一次泥石流過(guò)流總量為1.27～2.85萬(wàn)方。

（5）一次泥石流固體沖出量。

按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DT/T0220-2006）附錄I提供的計(jì)算公式計(jì)算一次泥石流固體沖出量，不同頻率下一次泥石流固體沖出量為0.47～1.05萬(wàn)方。

3? 火龍溝泥石流發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

根據(jù)前述火龍溝泥石流形成條件及基本特征分析，該溝目前正處于發(fā)展期，易發(fā)程度屬于易發(fā)?，F(xiàn)狀溝域內(nèi)松散物源量大、匯水面積大，當(dāng)降雨強(qiáng)度滿足泥石流暴發(fā)的臨界條件時(shí)，再次生較大規(guī)模泥石流活動(dòng)的可能性大。

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