海螺溝景區(qū)磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流特征及防治對策

劉民生，黃紫琪，董義，吳鄂

（1.中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，成都 611734；2.四川九一五工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，四川 眉山 620010；3.四川華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都 610081）

海螺溝風(fēng)景區(qū)由海螺溝、燕子溝、磨子溝、南門關(guān)溝、雅家埂和磨西臺(tái)地6 個(gè)景區(qū)組成，轄磨西鎮(zhèn)、燕子溝鎮(zhèn)21 個(gè)行政村、1 個(gè)街道居民委員會(huì)、42 個(gè)村民小組。磨西鎮(zhèn)地處貢嘎山風(fēng)景區(qū)東坡海螺溝風(fēng)景名勝區(qū)外圍保護(hù)地帶，海螺溝冰川森林公園入口處，海螺溝名勝風(fēng)景區(qū)旅游接待基地；已建成1 個(gè)準(zhǔn)五星級(jí)溫泉酒店、150 余個(gè)精品酒店、3 000 余間特色民宿，旅游旺季接待游客單日最大超過50 000 人。大牛溝泥石流位于磨西鎮(zhèn)牛坪村，每年汛期有不同程度泥石流固體物質(zhì)沖出，威脅溝口牛坪村一組居民和位于溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源地的生命財(cái)產(chǎn)安全，給磨西鎮(zhèn)1 600 余戶近7 000 人以及旅游季節(jié)的外來游客等的生活、旅游都帶來不利影響。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1.1 氣象、水文

貢嘎山地區(qū)以及磨西河流域處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)；由于青藏高原隆起，形成獨(dú)特的大陸性季風(fēng)高原型氣候。受東南季風(fēng)和太平洋暖濕氣流的影響，具亞熱帶季風(fēng)氣候特色。區(qū)內(nèi)地形高差大，不同海拔高度氣候呈規(guī)律變化：氣溫隨海拔升高逐漸降低；降雨量（表1、表2，圖1）隨海拔升高呈先升后降，3 000 m 和5 000 m 出現(xiàn)兩個(gè)降雨峰值帶。對貢嘎山3 000 m 站1988～2005 年5～8 月日降水量統(tǒng)計(jì)，日降水量＞50 mm 有8 天，＞40 mm 有31 天，＞30 mm 有89 天，＞20 mm 有297 天（何德偉等，2008）。豐沛降水量、較大雨強(qiáng)是形成泥石流的有利水源條件。磨西河干流長43 km，流域面積923 km2，支流26 條，落差3 000 多米，比降51.3‰，年均流量23.6 m/s，枯水期9 m/s。大牛溝屬磨西河支流。

表1 磨西河流域降雨量特征值（單位：mm）

表2 磨西河流域月平均降水量（單位：mm）

圖1 磨西河流域月平均降雨量

1.2 地形地貌

大牛溝處于川西高原與四川盆地過渡帶，屬構(gòu)造剝蝕侵蝕中高山地貌（圖2），以海拔1 500～3 500 m的中山為主，少數(shù)山峰超過4 000 m，山體走向南北向?yàn)橹?，與構(gòu)造吻合。大牛溝位于雅加埂河右岸，泥石流堆積扇區(qū)即為雅加埂河階地與山體斜坡過渡區(qū)。主溝長4.98 km，溝域面積1.5 km2，發(fā)育3 條較小支溝。最高點(diǎn)位于北東山體頂部，海拔3 080.29 m，最低點(diǎn)溝道與磨西河交匯處海拔1 400.56 m，高差1 680 m，平均溝床縱比降323‰。山高、坡陡、谷深、主溝縱坡降較大，成為形成溝谷型泥石流有利地形條件。

圖2 研究區(qū)區(qū)域地貌分區(qū)簡圖

圖3 大牛溝域全貌圖

1.3 地層巖性

出露第四系（Q）全新統(tǒng)殘坡積、崩塌堆積、沖洪積、泥石流堆積地層，上更新統(tǒng)冰水積層（Q3fgl），及元古代斜長花崗巖（γO2）。松散物、碎裂巖體構(gòu)成泥石流豐富固體物源。

1.4 構(gòu)造與地震

位于川滇南北向構(gòu)造帶北段與金湯弧形構(gòu)造帶北西翼交匯部位。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以整體間歇性強(qiáng)烈抬升和地震活動(dòng)，現(xiàn)代區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力方向?yàn)榻麰W 向或NWW—SEE 擠壓，地應(yīng)力水平較高。

鮮水河斷裂帶公元前26 年至1997 年間發(fā)生7 級(jí)以上地震8 次，6～6.9 級(jí)地震12 次。對1955 年4月4 日康定縣折多塘7.5 級(jí)地震烈度分析，達(dá)到Ⅶ一Ⅷ度，地震對該區(qū)影響非常明顯（陳曉清，2006）。

復(fù)雜構(gòu)造、頻繁地震造成山體破碎，為泥石流發(fā)育提供豐富松散固體物源條件。

1.5 人類工程活動(dòng)

地處高原和高山峽谷區(qū)，人多耕地少，曾造成水土流失十分嚴(yán)重；大牛溝流域分布公路、民房以及溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源，居民、基礎(chǔ)設(shè)施及游客受到泥石流威脅或影響。

2 大牛溝泥石流特征及危害性

磨西臺(tái)地就是冰川、泥石流和河流堆積形成。近50 年來，貢嘎山景區(qū)有15 年暴發(fā)過泥石流災(zāi)害18次，同一條溝暴發(fā)泥石流周期大致為10 年左右（何德偉等，2008）。黃紫琪等2021 年訪問村民，磨西鎮(zhèn)大牛溝每年汛期有不同程度泥石流發(fā)生，沖出松散固體物質(zhì)。

2.1 大牛溝泥石流形成條件

2.1.1 溝域地形條件磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流溝上游清水匯流區(qū)無明顯溝道發(fā)育，中下游形成流通區(qū)呈V 型、溝床形態(tài)呈U型（圖4），溝道彎曲，溝道寬4～18 m，常年流水，溝道堆積松散塊碎石厚0.5～2.0 m，部分溝段有大塊石堆積；溝道兩側(cè)斜坡陡峭，斜坡坡度40°～65°，植被覆蓋率85%，多為松樹和低矮灌木；主溝上游段縱坡較大，為水源集中匯流提供了條件；陡峭的山坡為崩塌、滑坡等發(fā)育。在降雨條件下極易爆發(fā)泥石流。該溝爆發(fā)泥石流屬于典型溝谷型泥石流。

圖4 大牛溝溝道形態(tài)

2.1.2 物源條件

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，松散固體物源類型包括溝道堆積物源和5 處（B01、B02、B03、B04、B05）崩滑堆積物源（圖5、表3）（黃紫琪等，2021）。總儲(chǔ)量19.64×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量6.77×104m3；其中，崩滑堆積物源靜儲(chǔ)量16.73×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量5.26×104m3；溝道堆積物源靜儲(chǔ)量2.91×104m3，動(dòng)儲(chǔ)量1.51×104m3

表3 大牛溝泥石流物源統(tǒng)計(jì)表

圖5 大牛溝崩滑物源分布圖

2022 年9 月5 日，發(fā)生瀘定6.8級(jí)地震，震中位于研究區(qū)域西側(cè)8km左右。大牛溝崩塌、滑坡形成新增松散固體物源近萬立方米，地震部門核定該區(qū)屬于地震烈度9 度區(qū)，地震造成山體破裂、巖土體松動(dòng)為泥石流發(fā)生提供更多松散固體物源量。

2.1.3 水源條件

收集鄰近瀘定縣多年平均降雨量653.3 mm，年最大降雨量814 mm。據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊》所附暴雨量等值線圖，大牛溝流域所在地區(qū)1/6h、1h、6h、24h 多年最大暴雨量平均值分別為6.0 mm、10.0 mm、25 mm、40 mm，變異系數(shù)分別為0.55、0.46、0.35 和0.3（黃紫琪等，2021）。磨西氣象站多年平均降水量1 113.6 mm，有隨地面高程升高降水量增大規(guī)律。充足降水及較大雨強(qiáng)，快速集中匯流為引發(fā)泥石流提供了水源條件（解偉等，2021）。

2.2 泥石流的成因機(jī)制

大牛溝溝谷呈V 型，山坡坡度40°～65°，殘破積松散固體物質(zhì)極易在雨水沖刷下匯積到溝道中；中下游溝道呈U 型，形成高陡臨空面，兩側(cè)崩滑體極易失穩(wěn)形成溝道堵塞，堰塞體潰決爆發(fā)泥石流。

大牛溝參與泥石流活動(dòng)物源以溝道松散堆積和兩側(cè)斜坡崩滑物源為主，未來大牛溝可能多發(fā)暴雨-溝谷型泥石流，物源的啟動(dòng)模式為側(cè)蝕-滑塌及溝道揭底侵蝕。多次水流作用對溝道兩側(cè)崩滑體進(jìn)行沖刷側(cè)蝕，使崩滑體形成高陡臨空面，崩滑體失穩(wěn)，大量崩滑物源堆積到溝床內(nèi)，形成不同規(guī)模的泥石流。

2.3 泥石流的危害性

2.3.1 危害對象

磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流威脅溝口牛坪村一組居民4 戶18 人，以及位于溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源。

2.3.2 危害方式

磨西鎮(zhèn)大牛溝泥石流可能危害方式：B01 崩塌物源啟動(dòng)泥石流對海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源積水池等側(cè)蝕作用，位于積水池右上方跌水水流長期對供水工程積水池所在斜坡沖刷作用，引起積水池失穩(wěn)，危及供水安全；挾沙洪水對中下游橋洞沖刷、撞擊作用，B05 崩滑物源和溝道物源在橋涵處易構(gòu)成堵塞、淤積；大牛溝泥石流對溝口民房沖擊、淤埋等。

參照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》（GB/T 40112-2021），遇持續(xù)或短時(shí)強(qiáng)降水，大牛溝發(fā)生較大規(guī)模泥石流，溝口居民，海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源設(shè)施等遭受泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性較大。

2.4 泥石流發(fā)展趨勢

磨西鎮(zhèn)大牛溝流域內(nèi)崩滑體發(fā)育，可參與泥石流活動(dòng)松散固體物源量大大增加，遭遇持續(xù)或短時(shí)強(qiáng)降水，可引發(fā)較大規(guī)模泥石流災(zāi)害。

2.5 泥石流的性質(zhì)及類型

經(jīng)計(jì)算，在P=5%～2%工況下，一次沖出固體物總量800～1 900 m3。

根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）分類，屬于暴雨（降雨）、溝谷型、高頻、泥石型、稀性小型泥石流。易發(fā)程度為輕度易發(fā)。

3 大牛溝泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)

按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0220-2006）的相關(guān)規(guī)定，計(jì)算了大牛溝泥石流運(yùn)動(dòng)特征參數(shù)值。

3.1 大牛溝暴雨洪峰流量、泥石流峰值流量（表4、表5）

表4 大牛溝暴雨洪峰流量表

表5 大牛溝泥石流峰值流量表

3.2 大牛溝一次泥石流過程總量和一次沖出固體物質(zhì)量（表6、表7）

表6 一次泥石流過程總量

表7 一次沖出固體物質(zhì)總量

3.3 大牛溝泥石流流速（表8）

表8 大牛溝泥石流流速

3.4 大牛溝泥石流沖擊力（表9、表10）

表9 大牛溝泥石流整體沖擊力

表10 大牛溝泥石流大塊石沖擊力

3.5 大牛溝泥石流最大沖起高度和爬高（表11、表12）

表11 大牛溝泥石流最大沖起高度

表12 大牛溝泥石流爬高值

3.6 大牛溝泥石流沖刷深度（表13）

表13 大牛溝泥石流在民房側(cè)擬設(shè)防護(hù)提位置沖刷深度

4 防治建議

參考《泥石流防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（T/CAGHP021-2018）中“以防為主、防治結(jié)合、避強(qiáng)治弱、重點(diǎn)治理”，以及“在形成區(qū)應(yīng)以抑制泥石流啟動(dòng)、發(fā)生為主”的防治原則，為保護(hù)溝口牛坪村一組居民民房及溝道中部海螺溝磨西鎮(zhèn)飲用水水源，結(jié)合泥石流水源、松散固體物源特征、泥石流特征參數(shù)，建議采取“固源+防護(hù)”的方案，以減輕或防治大牛溝泥石流威脅、危害。