九寨溝震區(qū)泥石流物源特征研究

趙松江，趙崢，袁廣

九寨溝震區(qū)泥石流物源特征研究

趙松江1,2，趙崢1,2，袁廣3

（1.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都 610081；2.成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)中心，成都 610081；3. 扶風(fēng)縣自然資源局，陜西 寶雞 722200）

基于九寨溝震區(qū)泥石流相關(guān)資料及現(xiàn)場調(diào)查，分析得出震區(qū)泥石流物源類型主要有崩滑型物源、溝道沖刷型物源、坡面侵蝕型物源，根據(jù)九寨溝震區(qū)泥石流物源啟動與補(bǔ)給方式建立震后九寨溝震區(qū)泥石流物源啟動模式。選取震區(qū)29處泥石流為樣本，對九寨溝震區(qū)泥石流動儲量及物源總量進(jìn)行相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析，得出九寨溝震區(qū)泥石流動儲量及物源總量比例關(guān)系統(tǒng)計(jì)方法。

泥石流；九寨溝震區(qū)；物源特征；啟動模式；動儲量

2017年8月8日九寨溝Ms7.0級地震（房立華等，2018；李勇等，2017；梁建宏等，2018）誘發(fā)大量地質(zhì)災(zāi)害（戴嵐欣等，2017；張孝奎等，2018；程強(qiáng)等，2018），導(dǎo)致九寨溝震區(qū)發(fā)生大量崩塌及滑坡堆積物極易轉(zhuǎn)化為泥石流物源，泥石流成為嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全的地質(zhì)災(zāi)害。震區(qū)泥石流物源類型及特征與常規(guī)泥石流有較大差別。郝紅兵等（2015）初步總結(jié)汶川震區(qū)典型泥石流物源啟動組合方式，針對物源集中啟動模式提出防治思路。喬建平等（2012）研究表明，汶川5·12震區(qū)泥石流主要為滑坡堵溝型、崩塌覆蓋型及碎屑坡積型。顧文韜等（2015）提出震后泥石流物源量與泥石流溝域面積、溝頂高程及溝道與發(fā)震斷裂距離等關(guān)系緊密。屈永平等（2012）研究表明，強(qiáng)震下的崩塌、滑坡堆積體的結(jié)構(gòu)不同，啟動機(jī)制也不同于常規(guī)泥石流。前人對泥石流物源數(shù)量、類型及特征的研究較多，取得階段性的研究成果（蔣志林等，2014；卜祥航等，2016；黃成等，2019；方群生等，2016；田樹峰等，2019）。

本文結(jié)合泥石流勘查報(bào)告及野外現(xiàn)場調(diào)查，對九寨溝震區(qū)泥石流的物源類型、啟動模式進(jìn)行分析研究，通過對震區(qū)29處泥石流流域面積、相對高差、主溝長度、主溝縱坡、震中距及物源量的分析，提出根據(jù)泥石流物源總量計(jì)算可參與泥石流活動的動儲量的估算方法，供同仁交流探討。

1 震區(qū)泥石流物源類型

1.1 崩滑型物源

地震后，九寨溝震區(qū)溝域內(nèi)崩塌、滑坡災(zāi)害多發(fā)，成為泥石流物源的重要來源。堆積于溝道兩岸的崩塌、滑坡堆積體，包含危巖體。該類物源所在斜坡坡度多在15°以上，分布范圍大，物源點(diǎn)數(shù)量多，崩滑規(guī)模、堆積體厚度不一，在降雨作用下易形成崩滑型泥石流。

1.2 溝道沖刷型物源

溝道沖刷型物源包含兩部分：一是前期泥石流物質(zhì)順溝堆積形成；二是溝道兩岸崩滑堆積物堆積于溝道形成。相對集中，主要分布于溝道中縱坡降較小及主、支溝交匯段，將原有溝道覆蓋填高。

1.3 坡面侵蝕型物源

分布于溝道兩岸斜坡，相對分散，總物源量較大，可參與泥石流的動儲量占比較小。物源所在溝道斜坡坡度多在5°～15°，易形成坡面型泥石流，補(bǔ)充主溝泥石流物源。

2 震區(qū)泥石流啟動模式

泥石流物源包含靜儲量、動儲量，九寨溝震區(qū)泥石流物源啟動、補(bǔ)給方式與啟動模式主要為：降雨導(dǎo)致的匯流沖刷→固體物質(zhì)進(jìn)入溝道發(fā)生堵潰→堵潰加劇溝床揭底沖刷。

3 震區(qū)泥石流物源量

九寨溝震區(qū)29處泥石流流域面積、溝道相對高差、主溝長度、主溝縱坡、震中距與泥石流物源量及動儲量見表1。

表1 泥石流參數(shù)表

物源總量、動儲量與主溝縱坡、震中距相關(guān)性統(tǒng)計(jì)見圖1～4，結(jié)果表明，物源總量、動儲量與主溝縱坡、震中距離無明顯相關(guān)性。流域面積、相對高差、主溝長度與物源總量及動儲量相關(guān)性較差（圖5～10）。

圖2 動儲量與主溝縱坡相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖3 物源總量與震中距相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖4 動儲量與震中距相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖5 物源總量與流域面積相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖6 動儲量與流域面積相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖7 物源總量與溝道相對高差相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖8 動儲量與溝道相對高差相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖9 物源總量與主溝長度相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖10 動儲量與溝道主溝長度相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

式中：為物源總量，104m3；0為動儲量，104m3；為流域面積，km2；為相對高差，m；為主溝長度，km。

研究發(fā)現(xiàn)，泥石流物源總量與動儲量具有較強(qiáng)相關(guān)性（圖11）。根據(jù)式（7），選取九寨溝震區(qū)7處泥石流進(jìn)行驗(yàn)證（表2）。由動儲量計(jì)算值對比野外調(diào)查動儲量實(shí)測值可知，誤差均在30%以內(nèi)，其中，4處誤差小于20%。

將等量物源（（104m3）=10，20，…，n）代入式（7），得到動儲量與物源總量比例關(guān)系：

式中：K為動儲量與物源總量比值；V為物源總量（×104m3）；0i為動儲量（×104m3）。

根據(jù)式（8）得到動儲量與物源總量比例相關(guān)性（圖12、式（9））。

表2 計(jì)算值與實(shí)測值對比表

式中，K0為動儲量與物源總量比例，%。

根據(jù)式（8）、式（9）及圖12可得出九寨溝震區(qū)泥石流動儲量及物源總量比例關(guān)系統(tǒng)計(jì)方法：當(dāng)物源總量小于25×104m3時，動儲量約占物源總量的23%；當(dāng)物源總量達(dá)50×104m3時，動儲量約占物源總量的21%；當(dāng)物源總量達(dá)100×104m3時，動儲量約占物源總量的20%；當(dāng)物源總量達(dá)300×104m3時，動儲量約占物源總量的18%。之后的動儲量比例緩慢減小，保持在16%以上。

4 結(jié)論

1）九寨溝地震誘發(fā)崩塌、滑坡災(zāi)害多發(fā)，為震后泥石流提供了崩滑型物源、溝道沖刷型物源及坡面侵蝕型物源。

2）九寨溝震區(qū)泥石流物源啟動模式主要為：降雨匯流沖刷→固體物質(zhì)進(jìn)入溝道發(fā)生堵潰→堵潰加劇溝床揭底沖刷。

3）對震區(qū)泥石流動儲量與物源總量相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析，得出九寨溝震區(qū)泥石流動儲量與物源總量比例關(guān)系。

圖11 動儲量與物源總量相關(guān)性統(tǒng)計(jì)圖

圖12 動儲量與物源總量比例關(guān)系圖

卜祥航，唐川，蔣志林，方群生，屈永平．2016．強(qiáng)震區(qū)岷江沿岸泥石流物源體積估算模型與演變特征[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，24(1)：73-77．

程強(qiáng)，胡朝旭，楊緒波．2018．九寨溝地震區(qū)公路沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育規(guī)律及防治對策[J]．中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，29(4)：114-120．

戴嵐欣，許強(qiáng)，范宣梅，常鳴，楊琴，楊帆，任敬．2017．2017年8月8日四川九寨溝地震誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害空間分布規(guī)律及易發(fā)性評價初步研究[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，25(4)：1151-1164．

方群生，唐川，王毅，王帥永，屈永平，張衛(wèi)旭．2016．汶川極震區(qū)泥石流動儲量與總物源量計(jì)算方法研究[J]．防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，36(6)：1008-1014．

房立華，吳建平，蘇金蓉，王毛毛，蔣策，范莉蘋，王未來，王長在，譚夏露．2018．四川九寨溝Ms7．0地震主震及其余震序列精定位[J]．科學(xué)通報(bào)，63(7)：649-662．

顧文韜，裴向軍，裴鉆，張雄，李天濤．2015．極震區(qū)震后泥石流物源特征研究[J]．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，24(2)：107-114．

郝紅兵，趙松江，李勝偉，李德華，曹楠．2015．汶川地震區(qū)特大泥石流物源集中啟動模式和特征[J]．水文地質(zhì)工程地質(zhì)，42(6)：159-165．

黃成，張友誼，眭靜，葉小兵，袁亞東．2019．地形因子對溝谷泥石流發(fā)育的影響——以都汶高速“7．10”群發(fā)泥石流為例[J]．人民長江，50(8)：115-119．

蔣志林，朱靜，常鳴，唐得勝，黃勛．2014．汶川地震區(qū)紅椿溝泥石流形成物源量動態(tài)演化特征[J]．山地學(xué)報(bào)，32(1)：81-88．

李勇，邵崇建，李芃宇，周榮軍，劉玉法，張威，馬超，顏照坤，閆亮，王偉明．2017．九寨溝Ms7．0級地震的左旋走滑作用與動力機(jī)制[J]．成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，44(6)：641-648．

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喬建平，黃棟，楊宗佶，孟華君．2012．汶川地震極震區(qū)泥石流物源動儲量統(tǒng)計(jì)方法討論[J]．中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，23(2)：1-6．

屈永平，唐川，王金亮，唐宏旭，劉洋，陳海龍，黃偉．2012．強(qiáng)震區(qū)泥石流啟動機(jī)制[J]．山地學(xué)報(bào)，30(3)：336-341．

田樹峰，陳寧生，高云建，楊緒波，胡桂勝．2019．九綿高速平武段泥石流運(yùn)動參數(shù)特征與工程危害[J]．人民長江，49(11)：64-70．

張孝奎，袁牧，馮立超，羅興華，董雪妍，于開春．2018．九寨溝景區(qū)在九寨溝7．0級地震中的防災(zāi)問題分析[J]．災(zāi)害學(xué)，33(3)：80-86．

A Study on Material Source Characteristics of Debris Flow in the Jiuzhaigou Valley Earthquake Area

ZHAO Song-jiang1,2ZHAO Zheng1,2YUAN Guang3

(1-Sichuan Huadi Construction Engineering Co. Ltd, Chengdu, Sichuan 610081; 2-Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu 610081; 3-Bureau of Natural Resources, Fufeng County, Fefeng, Shaanxi 7222000)

Relevant information and on-site investigation indicate that material source of debris flow in the Jiuzhaigou Valley earthquake area are colluvium, alluvium and slope deposit. A start-up mode of debris flow source after the earthquake in the Jiuzhaigou Valley earthquake area is set up based on start-up of debris flow material source and its replenishment mode in the Jiuzhaigou Valley earthquake area. Statistical method for the ratio of debris flow reserves to total amount of material sources is obtained according to the statistical analysis of correlation of debris flow dynamic reserves and total amount of material source for 29 debris flows in the Jiuzhaigou Valley earthquake area,.

debris flow; Jiuzhaigou Valley earthquake area; material source characteristic; start-up mode; dynamic reserve

2020-02-27

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2018YFC1505406)資助

趙松江(1963-)，男，山西原平人，碩士，教授級高級工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)工程方面的研究

袁廣(1990-)，男，陜西扶風(fēng)人，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害及地質(zhì)工程方面的研究

P642. 23

A

1006-0995（2021）01-0093-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.019