磨子溝泥石流物源特征及易發(fā)性分析

王 君

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計研究院有限公司， 四川成都 610065)

近年來，西南地區(qū)尤其是四川境內(nèi)頻發(fā)高烈度地震，“5·12”汶川地震、“4·20”蘆山地震、“8·8”九寨溝地震等等，均引發(fā)了震區(qū)及周邊地區(qū)大量的次生地質(zhì)災(zāi)害和發(fā)生次生災(zāi)害的隱患[1-5]。磨子溝泥石流為其中之一，該溝威脅下游咱里村、G318國道。一旦該溝暴發(fā)泥石流，其直接經(jīng)濟損失大于1 000萬元。根據(jù)受災(zāi)對象、危害人數(shù)、經(jīng)濟損失綜合確定磨子溝泥石流災(zāi)害危害性等級為特大型。前人對此溝在不同時期災(zāi)后均做過相應(yīng)的調(diào)查和研究，就地震對磨子溝的影響及震后泥石流活動狀況[6]、泥石流溝基本特征[7]、防治和工程影響評價[8]等方面均得出了較為有益的成果。尤其是在2008年“5·12”地震以后，對此研究相對較多。但是磨子溝為老泥石流溝，建國后曾分別于1958年、1980年、2001年、2008年、2013年暴雨時暴發(fā)過五次泥石流災(zāi)害，如此之頻的致災(zāi)對其物源的影響及物源的狀態(tài)研究相對較少，而物源條件恰是評價泥石流災(zāi)害易損度和影響程度的關(guān)鍵因素。

因此，本文結(jié)合大量的實際調(diào)查數(shù)據(jù)，在磨子溝基本形態(tài)特征的基礎(chǔ)上，對泥石流物源進行分類，歸結(jié)不同物源的基本特征及物源間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，以明確該泥石流溝可能存在的風(fēng)險，為后續(xù)的預(yù)測和治理提供關(guān)鍵依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 磨子溝泥石流基本形態(tài)特征

磨子溝位于瀘定縣瀘橋鎮(zhèn)，大渡河右岸，距大渡河約0.2 km，距瀘定縣城約6.5 km，溝口為咱里村1組(圖1)，溝口與大渡河之間G318國道通過，有通村公路(寬約3.0 m)通往咱里村1組，交通較方便。

圖1 研究區(qū)位置

溝域地形總體上屬深切割構(gòu)造侵蝕中山地形，溝域內(nèi)總體上地形陡峻，地形臨空條件發(fā)育，為溝域內(nèi)崩滑、坡面侵蝕等不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育，以及泥石流松散固體物源的匯集提供了有利條件。

溝域平面形態(tài)呈長柳葉形，總面積7.4 km2，主溝道總長5.0 km，平均寬度1.5 km，溝域最高點海拔高度3 336 m，溝口處高程為1 408 m，相對高差1 928 m，溝谷平均縱坡降296 ‰。磨子溝泥石流由一條溝谷組成，僅在溝頭位置有兩條小支溝，兩條溝谷在溝頭段交匯，因此溝域地面形態(tài)呈上游寬度小，下游寬度大的不規(guī)則形。溝域范圍及地形特征如溝域遙感影像圖所示(圖2)。

圖2 磨子溝溝域衛(wèi)星遙感影像

溝域岸坡以陡坡地貌為主，一般坡度35～45 °，總體上為v型谷地貌。

上游各支溝通常溝谷較為狹窄，縱坡較陡，水流湍急，且動態(tài)變化較大，具陡漲陡落的山溪溝谷特征見圖3(a)；主要由溝道堆積物組成，局部地段溝道內(nèi)可見基巖出露，屬清水區(qū)；

下游段寬度略大，一般20～30 m，但在局部段溝谷較為狹窄，寬度僅10 m左右見圖3(b)。溝域主要為形成流通區(qū)和堆積區(qū)組成，堆積區(qū)主要分布于溝口場鎮(zhèn)扇形地區(qū)。堆積長約0.3 km，寬約0.2 km，扇區(qū)堆積厚度5～8 m，扇區(qū)泥石流堆積物方量約50×104m3，擠壓大渡河使其該段河形彎曲。由于地質(zhì)歷史時期該段溝谷擺動及人為改造等因素的影響，尤其是大渡河瀘定水電站(白日壩)蓄水發(fā)電后，現(xiàn)磨子溝主要由扇區(qū)中間流過并匯入大渡河。

2 磨子溝泥石流物源特征

磨子溝泥石流松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于磨子溝各支溝中上游～中下游段。物源類型主要包括崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源三類。詳見表1所示。

2.1 崩滑堆積物源

崩滑堆積物源為點狀分布的集中性物源，溝域內(nèi)共發(fā)育不同規(guī)模的崩滑堆積物源點4處，均為崩滑，按規(guī)模劃分共有小型崩滑4處，中型崩滑4處。這些崩滑為泥石流提供物源量16.42×104m3，其中可參與泥石流活動的動儲量為5.48×104m3，為磨子溝泥石流的第二大類物源類型。進一步根據(jù)其崩滑源的不同可分為兩種類型。

圖3 泥石流溝基本形態(tài)特征

表1 磨子溝泥石流物源類型

第一類主要發(fā)育于元古代震旦系混合質(zhì)花崗巖巖體中，主要分布于溝域兩岸斜坡中上部，見圖4，堆積體均一性極差，有的塊度巨大，有的則較為細小，且堆積的塊石堅硬，強度較大。

圖4 第一類崩坡積物源

第二類屬土質(zhì)崩滑(圖5)，主要發(fā)育于主溝中上游兩側(cè)，由于具有良好的臨空條件，在“4·20”地震和暴雨作用下發(fā)生崩滑破壞而形成，其實質(zhì)屬階坎變形，通常崩積的碎塊石成分具有一定的磨圓度。

圖5 第一類崩坡積物源

2.2 溝道堆積物源

溝道堆積物源為第一大物源，溝道堆積物源4處，溝道堆積固體物源總量為57.0×104m3，可能參與泥石流活動的動儲量為13.4×104m3。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該泥石流溝域從上至下存在大量的溝道堆積物源，主要以塊碎石為主。

溝道堆積物源主要為原溝道的堆積物、部分支溝崩滑物源及坡面侵蝕物源在暴雨作用下形成新發(fā)生泥石流，經(jīng)不同距離的搬運轉(zhuǎn)移而成為新生的溝道堆積物源，在磨子溝域內(nèi)分布廣泛，尤其是磨子溝主溝老溝道堆積物源異常豐富。

磨子溝上段部分溝床基巖出露，顯示溝床基本穩(wěn)定(圖6)，其可能參與泥石流活動的可能性較小。

圖6 溝道堆積物源

磨子溝中上游段溝床縱坡均較陡，寬度較小，松散堆積物源較少(圖7)，但其沖淤特征以淤積為主，沖刷較為微弱，除局部地段因溝道縱坡稍小，有少量物質(zhì)可能不參與泥石流活動外，大部分溝道堆積物源質(zhì)參與泥石流活動的可能性較大。

圖7 磨子溝支溝溝道堆積物源特征

2.3 坡面侵蝕物源

面侵蝕物源點2處，物源總量8.6×104m3，其中可參與泥石流活動的物源量為3.0×104m3，坡面侵蝕物源區(qū)P1和P2發(fā)育于元古代震旦系混合質(zhì)花崗巖階坎部位(圖8)。

圖8 坡面侵蝕物源

坡面侵蝕物源區(qū)參與泥石流活動的方式主要為水土流失，包括面蝕和溝蝕的情況均有，侵蝕強烈的可能形成坡面泥石流或坡面沖溝泥石流，其可能參與泥石流活動的物源量即主要受侵蝕強度控制，而侵蝕強度主要受降雨量、斜坡結(jié)構(gòu)、斜坡表層巖土體結(jié)構(gòu)特征、斜坡坡度、植被特征、地震破壞情況等因素控制，總體上這些坡面侵蝕物源區(qū)坡度均較大，地震對坡體表層破壞較為強烈，有的溝段植被破壞也較為嚴(yán)重，其一般侵蝕深度約3.0 m左右，且部分因侵蝕區(qū)植被、下部緩坡等阻擋，其可參與泥石流活動的物源量將進一步折減。

3 物源轉(zhuǎn)換關(guān)系

目前磨子溝溝域內(nèi)可能參與泥石流活動的松散固體物源動儲量為17.88×104m3，這些物源是分布在主溝及支溝中，這些物源并非同時參與一次泥石流活動，且一次參與泥石流活動的松散固體物質(zhì)也并非都會全部沖出泥石流溝進入主溝，參照近期有史以來規(guī)模最大的泥石流活動(2008年泥石流)情況，其一次固體物質(zhì)沖出量為3.0×104m3。

出現(xiàn)這種情況主要受到以下幾個方面因素的影響：

(1)溝域面積大，溝域內(nèi)降雨分配不可能完全均一，只有在泥石流物源分布集中區(qū)出現(xiàn)集中降雨或暴雨洪水等條件時，這部分物源才可能啟動參與泥石流的活動，因此，溝域內(nèi)可能出現(xiàn)有物源分布，但未形成啟動條件，而出現(xiàn)暴雨卻沒有物源分布的情況，這種降雨分布的不均一特性也決定了物源啟動參與泥石流活動的不均一性，故物源往往要分多次參與泥石流活動。

(2)支溝泥石流物源并非均能參與主溝泥石流的活動，僅在形成支溝泥石流，被支溝泥石流沖出并匯入主溝的部分才可能在主溝洪水或泥石流卷動、裹挾下參與主溝泥石流的活動，其它部分則可能在支溝溝口寬緩地帶或溝中相對平緩溝段內(nèi)停積下來，不會參與主溝泥石流的活動，因此，可能參與主溝泥石流活動的物源量并非主支溝物源量的簡單相加，支溝泥石流物源可能參與主溝泥石流活動的部分應(yīng)為支溝泥石流的固體物源沖出量的一部分。

(3)即便匯入并參與主溝泥石流活動的物源也不一定全部被沖出泥石流溝，在泥石流運動過程中，隨著溝道縱比降和寬度的變化，有的地段發(fā)生水沙分離，必然有相當(dāng)部分固體物質(zhì)沿溝道發(fā)生堆積，而不會沖出泥石流溝。

4 泥石流易發(fā)程度分析與評價

磨子溝泥石流流域內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，泥石流固體物源量較多，其基本參數(shù)如表2所示。

表2 泥石流溝基本參數(shù)

總體上溝谷縱坡降大，特別是溝源段縱坡大，有利于泥石流的形成；且研究區(qū)位于區(qū)域構(gòu)造活動強烈區(qū)，溝谷下切和側(cè)蝕作和強烈，地震活動強烈，有利于泥石流的發(fā)育；流域內(nèi)雖植被總體上覆蓋較高，但局部地段坡面結(jié)構(gòu)較松散，坡面滑塌現(xiàn)象發(fā)育，植被破壞嚴(yán)重，水土流失可能加劇，可為泥石流的發(fā)育提供一定的固體物源；溝谷內(nèi)近期(2013年泥石流)一次泥石流沖淤變幅達2 m左右，泥石流活動強度較大；區(qū)內(nèi)主要出露第四系全新統(tǒng)泥石流堆積物(Q4sef)、第四系全新統(tǒng)崩坡積物(Q4col+dl)、第四系全新統(tǒng)沖洪積物(Q4al+pl)、元古代震旦系花崗巖(γM2)等，沿溝松散物總儲量豐富，松散物源豐富(典型溝斷面剖面圖見圖8)；溝岸山坡坡度陡，有利于物源和水源的匯聚和泥石流的形成，這些因素總體上有利于泥石流的發(fā)育(圖8)。

根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，按照DT/T 0220-2006《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》[9]附錄G“泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標(biāo)準(zhǔn)”，磨子溝泥石流易發(fā)程度評分為117分，其易發(fā)程度屬極易發(fā)。

5 結(jié)論

磨子溝流域內(nèi)具有泥石流發(fā)育的良好條件。從地形地貌上看，磨子溝流域內(nèi)相對高差大，地形陡峻，溝谷縱坡較大，有利于泥石流物質(zhì)的匯集和成災(zāi)；從物源條件上看，溝內(nèi)泥石流固體物源豐富，可提供泥石流的固體物源類型有崩滑型、溝道型、坡面型。這些物源是分布在主溝及支溝中，且并非同時參與一次泥石流活動，一次參與泥石流活動的松散固體物質(zhì)也并非都會全部沖出泥石流溝進入主溝，物源之間的轉(zhuǎn)化非常復(fù)雜。根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，其易發(fā)程度屬極易發(fā)。

(a)BT1崩滑堆積物源工程地質(zhì)剖面

(b)BT7崩滑堆積物源工程地質(zhì)剖面圖8 典型溝斷面剖面