安州區(qū)千佛鎮(zhèn)王家店（小河灣）泥石流特征及成災(zāi)方式

鄧巍，陳剛，詹人權(quán)，甘露，何龍，盧遙，劉霞

安州區(qū)千佛鎮(zhèn)王家店（小河灣）泥石流特征及成災(zāi)方式

鄧巍1，陳剛2，詹人權(quán)1，甘露1，何龍1，盧遙1，劉霞1

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川西北地質(zhì)隊(duì)，四川 綿陽 621000；2.綿陽市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 綿陽 621000）

王家店泥石流于2013年8月爆發(fā)，泥石流沖出物堵塞主河，造成河水位上漲淹沒溝口公路，下游農(nóng)田、道路及房屋受損。通過資料收集、現(xiàn)場調(diào)查、工程勘查、無人機(jī)近景攝影查明，王家店（小河灣）泥石流流域面積1.0km2，主溝長2.6km，流域高差1225m，平均縱坡降462.26‰。王家店泥石流屬典型溝谷型泥石流，物源類型主要包括滑坡、溝道堆積、坡面侵蝕物源3類。計(jì)算了泥石流重度、流速、一次泥石流總量等參數(shù)；預(yù)測泥石流發(fā)展趨勢及成災(zāi)方式，為泥石流防災(zāi)減災(zāi)提供依據(jù)。

安州區(qū)；泥石流；基本特征；成災(zāi)方式

本文對(duì)王家店泥石流溝地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物源條件、水源條件等調(diào)查分析，闡述了該泥石流基本特征及成災(zāi)方式（何偉，2019；李德華，2019；李安潤等，2019）。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 氣象水文

勘查區(qū)屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，平均年降雨量1700mm左右，集中在5～10月，月最大降水量397mm，日最大降水量293.7mm，區(qū)內(nèi)降雨在時(shí)間、區(qū)域上分布不均勻。2013年8月爆發(fā)泥石流時(shí)，區(qū)內(nèi)暴雨雨強(qiáng)：h=90.3mm，h/6～23.43mm。

1.2 地形地貌

勘查區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，海拔1500～2500m；山體走向北東—南西向，山脊狹窄，地形坡度30°～55°，上陡下緩，溝谷切割深度500～1500m，多“V”型谷；海拔1400～2000m發(fā)育一級(jí)夷平面，夷平面發(fā)育有較多溶蝕洼地。

圖1 王家店（小河灣）泥石流流域圖

1.3 地層巖性

出露第四系殘坡積層(Q4el+dl)、泥石流堆積層(Q4sef)、沖洪積層（Q4al+pl）、志留系茂縣群第二亞組（S2-3mx2）、志留系茂縣群第一亞組（S2-3mx1）等地層，殘坡積層(Q4el+dl)主要為碎塊石土，分布于溝谷兩岸斜坡地帶；泥石流堆積層(Q4sef)碎塊石土，分布于溝床內(nèi)及溝口；沖洪積層（Q4al+pl）為漂卵石夾砂，分布于主河?xùn)|益溝內(nèi)；志留系茂縣群第二亞組（S2-3mx2）巖性為薄-中厚層狀灰?guī)r，分布于下游段覆蓋層下；志留系茂縣群第一亞組（S2-3mx1）巖性為千枚巖、變質(zhì)砂巖，分布于中上游段覆蓋層下。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造與地震

區(qū)內(nèi)處于四川龍門山褶斷帶與四川盆地結(jié)合部，分屬兩個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元：以大光包斜沖斷層為界，西北部屬龍門山地槽、東南部屬川西坳陷區(qū)；按構(gòu)造型式分為北東向擠壓帶、太平場旋轉(zhuǎn)構(gòu)造及綿陽帚狀構(gòu)造。龍門山地區(qū)受三種構(gòu)造形跡作用，褶皺、斷層極其發(fā)育，構(gòu)造十分復(fù)雜；四川盆地區(qū)受綿陽帚狀構(gòu)造作用，發(fā)育寬緩褶皺，地質(zhì)構(gòu)造簡單。

據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），地震基本烈度Ⅷ度，反應(yīng)譜特征周期0.4s，地震動(dòng)峰值加速度0.20g。

2 泥石流形成條件分析

2.1 地形條件

王家店泥石流位于東益溝流域右岸，與東益溝近似垂直，流域面積1.0km2，主溝溝道縱向長2.6km，溝頭高程2125m，最低處東益溝高程900m，高差1225m，平均縱坡降462.26‰（圖1）。

王家店泥石流溝域清水區(qū)、形成區(qū)-流通區(qū)，溝口處受主河沖刷，無明顯的堆積區(qū)，分述如下：

（1）清水區(qū)

位于1800～2125m區(qū)間，清水區(qū)面積0.35km2，溝道長0.45km，高差325.0m，平均坡降722.22‰，溝谷呈“U”型，溝槽較直寬窄較均勻，岸坡坡度10°～30°。

（2）形成-流通區(qū)：

位于1800～900m區(qū)間，形成-流通區(qū)面積0.65m2，溝道長2.15km，高差900.0m，平均坡降418.6‰。上游溝道呈“U型”，下游溝道呈“V”型，溝道逐漸由寬變窄，局部地段較順直，主要以沖為主，局部淤積。下游溝道侵蝕下切較嚴(yán)重，局部跌水陡坎發(fā)育，高差較大，岸坡坡度30°～50°，局部地段較陡。

表1 王家店（小河灣）泥石流物源統(tǒng)計(jì)表（×104m3）

（3）堆積區(qū)

王家店泥石流溝口與東益溝相連，受主河沖刷作用，溝口處無明顯的堆積區(qū)。

2.2 物源條件

物源包括滑坡物源、溝道堆積物源、坡面侵蝕物源三類（圖2、圖3），物源總量2.9×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量1.1×104m3（表1）。

圖2 滑坡物源

圖3 溝道堆積物源

2.3 水源條件

泥石流最近一次發(fā)生于2013年8月，暴雨是泥石流主要激發(fā)因素。

根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》（沈躍明等，1984）所附暴雨量等值線圖，千佛鎮(zhèn)地區(qū)6h=110.0mm，h=50.0mm，（1/6）h=18.0mm，變差系數(shù)Cv分別為0.60、0.47、0.40，根據(jù)變差系數(shù)，取Cs=3.5Cv，查皮爾遜Ⅲ型曲線得到不同頻率下的模比系數(shù)，并求得不同頻率下的實(shí)際雨強(qiáng)，統(tǒng)計(jì)如表2。

3 泥石流基本特征

3.1 泥石流沖淤特征

王家店泥石流清水區(qū)平均縱坡坡降722.22‰，位于溝谷上游地區(qū)，森林植被非常發(fā)育，溝床抗沖刷能力較強(qiáng)，該段沖於特征不明顯。

形成流通區(qū)溝谷縱坡坡降418.6‰，溝谷寬度3～8m，暴雨作用下，受水流沖刷作用，岸坡逐漸失穩(wěn)，岸坡滑塌土石等物質(zhì)形成泥石流，增大拉槽力度，形成邊界清晰“V”型溝槽，兩岸殘留坡面堆積物，溝底殘留坡面和流石流混合堆積物，溝心受沖刷局部出露基巖，從發(fā)展趨勢看，以溝底沖刷和側(cè)蝕岸坡為主，輔以局部淤積特征。

3.2 泥石流類型、規(guī)模和發(fā)生頻率

2013年發(fā)生過泥石流流動(dòng)狀態(tài)及堆積特征與稀性泥石流特征基本一致，王家店泥石流為稀性泥石流。為溝谷型泥石流。2013年泥石流一次泥石流沖出固體總量3000m3，屬于小型泥石流。泥石流堆積物大小混雜，可參與泥石流活動(dòng)的固體物主要為塊石、碎石、角礫及砂。為泥石型泥石流；按照水源條件，屬于暴雨型泥石流。王家店近期于2013年發(fā)生過泥石流，仍有松散物質(zhì)堆積于溝道內(nèi)。發(fā)生頻率等級(jí)為中頻（1次/5年～20年）。

3.3 泥石流易發(fā)程度分析與評(píng)價(jià)

根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）附錄G泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評(píng)分表，綜合評(píng)分為80分，屬輕度易發(fā)。

表2 不同頻率下雨強(qiáng)值計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

4 泥石流特征值計(jì)算

4.1 泥石流流體重度

通過配方法和查表法確定。

根據(jù)現(xiàn)場配方確定王家店泥石流重度為1.56t/m3；按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（T/CAGHP006-2018）表G.2查表確定王家店泥石流重度和泥沙修正系數(shù)，計(jì)算出王家店泥石流容重取值為1.551t/m3，γh=2.65，1+φ=1.516；兩者計(jì)算結(jié)果相差不大，綜合確定王家店（小河灣）泥石流流體重度為1.56t/m3。

4.2 泥石流流量

勘查時(shí)，溝道未見2013年8月發(fā)生過泥石流明顯殘留痕跡。本次泥石流峰值流量采用雨洪法計(jì)算。

頻率為P暴雨洪水設(shè)計(jì)流量QP按《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》推薦的推理公式計(jì)算：

表3 暴雨洪水流量計(jì)算結(jié)果表

泥石流洪峰流量按《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（T/CAGHP006-2018）附錄I中I.2式計(jì)算。

Ｑc＝(1+φc)ＱpDc

式中D為堵塞系數(shù)，王家店泥石流堵塞情況輕微，綜合確定堵塞系數(shù)D取1.2，計(jì)算結(jié)果見表4。

一次泥石流過流總量按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（T/CAGHP006-2018）附錄I中I.6式計(jì)算：

Q＝0.264TQc

式中，Q為一次泥石流過程總量，Ｔ為泥石流歷時(shí)（S），Qc為泥石流最大流量（m3/s）。

表4 泥石流峰值流量計(jì)算表

一次泥石流固體沖出物按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（T/CA GHP006-2018）附錄I中I.7式計(jì)算：

QH＝Q(γc-γw)/(γH-γw)

式中，QH為一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量；Q為一次泥石流過程總量；γc為泥石流重度；γw為水的重度；γH為泥石流固體物質(zhì)的重度。結(jié)果見表５。

表5 泥石流一次泥石流總量和沖出固體物質(zhì)總量計(jì)算表

4.3 泥石流流速

根據(jù)泥石流特點(diǎn)選用《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（T/CAGHP006-2018）附錄I中I.6西南地區(qū)（鐵二院）公式進(jìn)行泥石流流速計(jì)算，計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果如下：

表6 王家店（小河灣）泥石流流速計(jì)算結(jié)果

4.4 泥石流爬高和最大沖起高度

依據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（T/CAGHP006-2018）附錄I中I.3.2中推薦泥石流沖起高度計(jì)算公式，計(jì)算最大沖起高度和爬高。

式中，△H為泥石流最大沖起高度（m）；△Hc為泥石流爬高（m）；Vc為泥石流平均流速（m/s）；ｂ為泥石流迎面坡度的函數(shù)。計(jì)算結(jié)果，泥石流最大沖起高度為△H=0.77m，泥石流爬高△Hc=1.24m。

5 泥石流成災(zāi)方式

5.1 泥石流災(zāi)害史

2013年8月，區(qū)內(nèi)暴雨h=90.3mm，接近20年一遇，固體沖出物3000m3，持續(xù)時(shí)間20分鐘，泥石流堵塞主河寬度16m，長20m。2013年后，該溝未發(fā)生泥石流。

5.2 泥石流堵河的可能性分析

旁參考《泥石流防治指南》（周必凡等，1991）：根據(jù)一次泥石流規(guī)模、主河流量和扇形地的泥石流溝床條件分析。設(shè)泥石流溝與主溝正交，主河寬度Bw，主河水深Hw，主河縱坡度44.55‰。堵塞體下游坡度可采用河床物質(zhì)發(fā)生水石流的起始坡度，取14°，王家店泥石流在不同水位情況下堵塞主河最小規(guī)模土體方量Vcs見表7。

表7 泥石流堵塞主河的最小規(guī)模Vcs

王家店（小河灣）泥石流溝口與主河近于垂直相交，主河寬Bw約16m，主河平均比降44.55‰，主河段淹沒東側(cè)公路時(shí)，水深8m，根據(jù)表7計(jì)算結(jié)果，泥石流一次固體物質(zhì)沖出量為3460.23m3，根據(jù)表5，泥石流在頻率P=5%條件下，一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量0.37×104m3；綜上所述，該溝在P=5%條件下可能發(fā)生堵塞主河。

6 泥石流發(fā)展趨勢

（1）泥石流活動(dòng)歷史：該溝近期于2013年曾爆發(fā)過一次泥石流。

（2）地貌條件：王家店泥石流流域面積1.0km2，主溝縱向長2.6km，高差1225m，平均縱坡降462.26‰。泥石流將繼續(xù)發(fā)展。

（3）地質(zhì)條件：流域殘坡積碎石土，變質(zhì)砂巖、灰?guī)r，容易提供泥石流所需松散固體，物源溝道內(nèi)含較多碎塊石變質(zhì)砂巖、灰?guī)r。位于Ⅷ度地震烈度區(qū)。

（4）物源條件：分布有滑坡、溝道堆積、坡面侵蝕物源。

（5）水源條件：泥石流溝水源主要接受大氣降水補(bǔ)給，為泥石流的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。

綜合以上因素可知，王家店具備泥石流形成必備條件，在強(qiáng)降雨、地震等作用下再次暴發(fā)泥石流可能性較大。

7 結(jié)論

（1）王家店（小河灣）泥石流流域面積1.0km2，主溝長2.6km，高差1225m，平均縱坡降462.26‰。物源類型包括滑坡、溝道堆積、坡面侵蝕物源3類，區(qū)內(nèi)降雨量豐富，降雨集中，已具備泥石流可能發(fā)生的基本條件，該溝在強(qiáng)降雨、地震等作用下，再次暴發(fā)泥石流可能性較大。

（2）王家店泥石流屬暴雨類-溝谷型-稀性-中頻-小型-泥石型泥石流，發(fā)生頻率等級(jí)為中頻，易發(fā)程度屬輕度易發(fā)。

（3）通過計(jì)算王家店泥石流流速3.89m/s，泥石流最大沖起高度△H=0.77m，泥石流爬高△Hc=1.24m。

（4）通過分析計(jì)算，王家店泥石流在頻率P=5%條件下，一次泥石流沖出固體物質(zhì)總量0.37×104m3；可能發(fā)生堵塞主河。

何偉．2019．蘆山縣洞峽子溝泥石流工程地質(zhì)特征及成因機(jī)制分析[J]．地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，30(4)：3-8．

李德華．2019．汶川極震區(qū) G213 典型泥石流內(nèi)在因數(shù)與運(yùn)動(dòng)特征[J]．四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，02：319-325

李安潤，鄧輝，余天彬，文靜．2019．汶川極震區(qū)鋤頭溝泥石流發(fā)育特征及啟動(dòng)機(jī)理[J]．四川地質(zhì)學(xué)報(bào)，02：285-288

沈躍明，陳天良，肖公健．1984．四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)[Z]．四川省水利電力廳，8-15．

周必凡，李德基，羅德富，呂儒仁，楊慶溪．1991．泥石流防治指南[M]．科學(xué)出版社.

Characteristics and Disaster Modes of Debris Flow in Wangjiadian (Xiaohewan), Qianfo Town, Anzhou District

DENG Wei1CHEN Gang2ZHAN Ren-quan1GAN Lu1HE Long1LU Yao1LIU Xia1

(1-Northwest Sichuan Geological Team, BGEEMRSP, Mianyang Sichuan 621000; 2-Mianyang Polytechnic college, Mianyang Sichuan 621000)

The Wangjiadian debris flow broke out in August 2013 and blocked the main river, causing the river level to rise and flood the road at the mouth of the gully, and damaging farmland, roads and damaged houses. Through data collection, field investigation, engineering survey and UAV close-range photography, it is found that the debris flow drainage area of Wangjiadian (Xiaohewan) is 1.0km2, the main gully length is 2.6km, the altitude difference is 1225m, and the average longitudinal slope is 462.26‰. Wangjiadian debris flow is a typical gully debris flow, and the provenance types mainly include landslide, gully accumulation and slope erosion provenance. The parameters of debris flow severity, velocity and total amount of debris flow are calculated. This paper predict the development trend and disaster mode of debris flow and provide the basis for disaster prevention and alleviation.

Anzhou district; debris flow; basic characteristics; disaster mode of debris flow

P642.23

A

1006-0995（2022）04-0643-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.020

2022-03-08

鄧?。?988— ），男，四川綿陽人，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害及巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作