王東輝，梁 波，白永健

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081；2.四川省地質(zhì)工程勘察院，四川 成都 610072）

0 引言

2005年7月7日，康定縣野牛溝發(fā)生泥石流，泥石流完全摧毀了扇上面積達(dá)54511m2范圍內(nèi)的農(nóng)田、房屋。同時(shí)，泥石流摧毀了橋梁，導(dǎo)致金湯河（大渡河一級(jí)支流）堵塞，極大地影響了下游隴須電站及金湯電站的正常運(yùn)營(yíng)，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)全球氣候異常，大渡河流域內(nèi)泥石流災(zāi)害頻發(fā)，且均造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。野牛溝在大渡河（康定段）流域內(nèi)具有一定的代表性，且威脅巨大，筆者對(duì)其進(jìn)行深入研究，以期為該地區(qū)相似地質(zhì)環(huán)境條件下的泥石流溝谷研究及防治提供依據(jù)。

野牛溝位于大渡河一級(jí)支流金湯河右岸。流域面積38.75km2，主溝長(zhǎng) 9449.3m，主溝平均縱坡降233.8‰，海拔2340～5102m。流域由3條支溝組成，右邊偏巖窩溝是泥石流的主要形成區(qū)，左邊雞索子溝是洪水溝，兩溝于海拔2670m處交匯后改稱野牛溝，紙廠溝于海拔2460m處匯入野牛溝（圖1）。流域上游基巖主要為中-微風(fēng)化千枚巖夾砂質(zhì)板巖，中下游為一套變質(zhì)灰?guī)r夾薄層砂質(zhì)板巖及變質(zhì)砂巖。流域內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，位于金湯弧形滑脫-推覆帶核心部位，色古-三道水-鍋巴巖斷層從流域左側(cè)穿過(guò)，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，區(qū)域內(nèi)巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石極為破碎，在坡腳處形成大量崩坡積堆體。

據(jù)調(diào)查訪問(wèn)，野牛溝上次洪水出現(xiàn)時(shí)間為1995年，上次發(fā)生大型泥石流時(shí)間為60～70年前，分析認(rèn)為該地區(qū)洪水周期為8～12a，野牛溝發(fā)生大型泥石流周期為50～80a。

1 泥石流分區(qū)特征

野牛溝為一典型的溝谷型泥石流，它的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)分區(qū)特征明顯。

1.1 形成區(qū)特征

野牛溝溝源區(qū)均為中、高山地形，呈“漏斗狀”，區(qū)內(nèi)山坡坡度多在30°～50°，構(gòu)成良好的地表匯水條件。野牛溝上游發(fā)育兩條大的支溝，其中左側(cè)支溝雞索子溝多為巖質(zhì)溝岸，山坡坡度多大于35°，部分地段可達(dá)60°以上的陡崖，為洪水溝。右側(cè)支溝偏巖窩溝則以土質(zhì)溝岸為主，山坡坡度多大于25°，匯水條件良好，是泥石流的主要源區(qū)，中游左岸發(fā)育一大型滑坡（H1），滑坡整體穩(wěn)定，前緣局部垮塌，擠壓溝道，不穩(wěn)定物源量約140×104m3（表1）。

1.2 流通區(qū)特征

為野牛溝的中游望牛坪至高家河壩段，全長(zhǎng)2.5km，主溝縱坡降為186.3‰，河谷呈“V”型，切割深，溝道狹窄，寬度多5～15m，最窄處僅3m，溝床總體較順直，溝床粗糙，大量直徑大于5m的塊石覆于溝床上，在部分地段形成巨石卡口。谷坡中、上部植被較發(fā)育，以喬木為主，覆蓋率在50％左右。該段滑坡及不穩(wěn)定斜坡極為發(fā)育，為泥石流提供了大量物源（表1）。

圖1 野牛溝地形地貌及主要物源分布圖Fig.1 Geomorphologic and major sources map of Yeniu Ravine

表1 野牛溝主要物源特征表Table 1 Feature of major sou rces in Yeniu Ravine

1.3 堆積區(qū)特征

堆積區(qū)主要指金湯河左岸至高家河壩區(qū)段，總體呈不規(guī)則扇狀，長(zhǎng)440m，堆積扇前緣寬近240m，堆積物厚度5～12m。顆?？傮w特征以碎塊石和砂礫石堆積為主，夾少量粉砂土及枯木，碎塊石所占比例可達(dá)60％～70％。物質(zhì)成分以變質(zhì)砂巖、灰?guī)r及千枚巖為主。最大塊石9m×2.5m×2m，中等磨圓，巖性為變質(zhì)灰?guī)r。

1.4 主要物源特征

野牛溝內(nèi)物源主要分布于偏巖窩溝內(nèi)及主溝中下游地段。以松散的殘坡積及崩坡積成因的碎塊石土為主，碎塊石含量以30％ ～40％間為主，一般粒徑10～30cm，偶見(jiàn)大于2m，主要為變質(zhì)灰?guī)r及砂質(zhì)板巖，多呈次棱角狀，結(jié)構(gòu)比較松散，厚度一般6～20m。據(jù)調(diào)查，流域內(nèi)發(fā)育5處滑坡，2處不穩(wěn)定斜坡，主要集中于流通區(qū)，整體均較穩(wěn)定，但是前緣受溝水掏蝕均發(fā)生局部的破壞。流域內(nèi)松散固體物質(zhì)總量約1333.36×104m3，不穩(wěn)定物源量約 244.17×104m3（表1）。

2 泥石流運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)特征

根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用竦拿枋?，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得出泥石流容重為2.05t/m3，屬粘性泥石流。

2.1 泥石流流速

選用通用公式［1］對(duì)野牛溝Ⅰ -Ⅰ'斷面（高程2850m，H1坡腳處）、Ⅱ -Ⅱ'斷面（高程 2680m，偏巖窩溝口處）、Ⅲ-Ⅲ'斷面（高程2525m，下望牛坪）、Ⅳ-Ⅳ'斷面（高程2365m，主溝溝口）（圖1）分別進(jìn)行泥石流流速計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。

式中：Vc——平均流速（m/s）；

Hc——泥深（m）；

Ic——河床比降；

nc——糙率。

表2 流速計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculating results of velocity

2.2 泥石流流量

用形態(tài)調(diào)查法［2］對(duì)不同斷面進(jìn)行流量計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 形態(tài)調(diào)查法計(jì)算流量Table 3 Discharge from investigation

不同頻率泥石流流量（Qc）計(jì)算采用雨洪法［3］，設(shè)計(jì)洪水流量計(jì)算根據(jù)《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中的公式。計(jì)算過(guò)程中假設(shè)泥石流與暴雨同頻率且同步發(fā)生，計(jì)算斷面的暴雨洪水設(shè)計(jì)流量全部轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗍鞯牧髁?，?jì)算公式如下：

式中：Qp——頻率為P的洪水流量（m3/s）；

DC——泥石流堵塞系數(shù)；

φ——泥石流泥沙修正系數(shù)；

ψ——洪峰徑流系數(shù)；

F——匯水面積（km2）；

S——暴雨強(qiáng)度（mm/h）；

t——流域匯流時(shí)間（h）；

n——暴雨公式指數(shù)；

γc——泥石流重度（t/m3）；

γw——清水重度（t/m3）；

γH——泥石流中固 體物質(zhì)比 重（t/m3），取2.52。

計(jì)算參數(shù)查詢《四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)》中相關(guān)圖表獲得，流域特征值從1：50000地形圖上獲取。

表4 野牛溝主溝流域特征值表Table 4 Characteristics of the drainage basin

表5 雨洪法流量計(jì)算結(jié)果Table 5 Discharge from calculating formulate

3 匯流特征分析

（1）對(duì)比表3及表5，通過(guò)形態(tài)調(diào)查法測(cè)得的Ⅱ-Ⅱ'斷面、Ⅳ-Ⅳ'斷面流量與按50a一遇頻率測(cè)得的偏巖窩溝及主溝流量基本相同，2005年野牛溝泥石流為50a一遇。

（2）分析表3，可以看出流量沿程增量大，在海拔2850m處時(shí)流量?jī)H為108.28 m3/s，而到溝口時(shí)流量增至683.01 m3/s。尤其是Ⅱ -Ⅱ'斷面至溝口間流量增量最大，而Ⅰ -Ⅰ'至Ⅱ -Ⅱ'間流量變化小，這主要有以下三個(gè)方面的原因：①Ⅰ -Ⅰ'至Ⅱ -Ⅱ'間主要為巖質(zhì)溝岸，僅在溝右岸見(jiàn)少量崩坡積堆積體，植被發(fā)育，斜坡穩(wěn)定，可補(bǔ)給物源量少，同時(shí)該段無(wú)支溝洪水補(bǔ)給，因此流量增量??；②Ⅱ-Ⅱ'斷面至溝口段為野牛溝主要物源區(qū)，由圖1及表1可以看出，該段滑坡、不穩(wěn)定斜坡極為發(fā)育，估計(jì)可補(bǔ)給物源量達(dá)104.17×104m3，這些不穩(wěn)定物源在2km范圍內(nèi)大量的匯入導(dǎo)致泥石流流量迅速增大；③雞索子溝于2670m處與偏巖窩溝交匯后，由于雞索子溝的洪水流量（取50a一遇頻率）可達(dá)54.53 m3/s，占主溝洪水流量的一半以上（表5），再加上紙廠溝于2460m處匯入主溝。這些流量的匯入直接導(dǎo)致了洪峰流量的劇增。

4 結(jié)論

（1）該地區(qū)洪水周期為8～12a，大型泥石流發(fā)生周期為50～80a。2005年大型泥石流屬粘性低頻泥石流，泥石流最大容重為2.05t/m3，50a一遇。

（2）通過(guò)對(duì)各分區(qū)內(nèi)不同斷面的測(cè)量，采用通用公式進(jìn)行泥石流流速和流量的計(jì)算。該泥石流的最大流速可達(dá) 10.52m/s，出溝口時(shí)峰值流量達(dá)683.01m3/s，流速 9.46m/s，最大泥位達(dá) 10.2m（高家河壩上游200m處）。

（3）由于沿途雞索子溝、紙廠溝匯入，增大了洪峰流量，再加上流通區(qū)段內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象密集發(fā)育，大量物源在極短的距離內(nèi)匯入主溝，最終導(dǎo)致泥石流峰值流量在流通區(qū)段的后半程（Ⅲ-Ⅲ'斷面至溝口段）劇增。

［1］國(guó)土資源部.DZ/T 0220-2006泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范［S］.北京：國(guó)土資源部，2006：51-93.Ministry of Land and Resources of the People's Republic of China.DZ/T 0220-2006 specification of geological investigation for debris flow stabilization［S］.Beijing：Ministry of Land and Resources of the People's Republic of China，2006：51-93.

［2］吳積善，等.泥石流及其綜合治理［M］.北京：科學(xué)出版社，1993：92-113.WU Jishan，et al.Debris flow and its comprehensive control［M］.Beijing：Science Press，1993：92-113.

［3］四川省水利電力廳.四川省中小流域暴雨洪水計(jì)算手冊(cè)［S］.成都：四川省水利電力廳，1984.Sichuan Province Ministry of Water Conservancy and Electric Power.The computer directory of storm flood on small and medium river basin in Sichuan Province［S］.Chengdu： Sichuan Province Ministry of Water Conservancy，1984.

［4］周必凡，等.泥石流防治指南［M］.北京：科學(xué)出版社，1991.ZHOU Bifan，et al.Control policy of debris flow［M］.Beijing：Science Press，1991.

［5］陳寧生，高延超，李東風(fēng)，等.丹巴縣邛山溝特大災(zāi)害性泥石流匯流過(guò)程分析［J］.自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2004，13（2）：104-108.CHEN Ningsheng，GAO Yanchao，LI Dongfeng，et al.Conflux process analysis of disastrous debris flow in Qiongshan ravine，danba，sichuan province［J］.Journal of Natural Disasters，2004，13（2）：104-108.

［6］第寶鋒，陳寧生，謝萬(wàn)銀，等.羅壩街溝泥石流特征分析［J］.山地學(xué)報(bào)，2003，21（2）：216-222.DI Baofeng，CHEN Ningsheng，XIE Wanyin，et al.Character analysis of debris flow in luobajie gully［J］.Journal of Mountain Science，2003，21（2）：216-222.

［7］彭秀紅，徐佩華.柳楊溝泥石流特征及其工程影響分析［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2007，15（3）：374-379.PENG Xiuhong，XU Peihua.Characteristics of the debris flow on July 11，2001 in Liuyang stream and its engineering influence［J］.Journal of Engineering Geology，2007，15（3）：374-379.

［8］唐川，黃潤(rùn)秋，黃達(dá)，等.金沙江美姑河牛牛壩水電站庫(kù)區(qū)泥石流對(duì)工程影響分析［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，14（2）：145-151.TANG Chuan，HUANG Runqiu，HUANG Da，et al.Impacts of debris flows on the reservoir of a hydropower station in The MEIGU river of Jinsha Jiang［J］.Journal of Engineering Geology，2006，14（2）：145-151.

［9］黃達(dá)，唐川，黃潤(rùn)秋，等.美姑河爾馬洛西溝泥石流特征及危險(xiǎn)性研究［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，33（2）：162-167.HUANG Da，TANG Chuan，HUANG Runqiu，et al.Study on debris flow features and hazards of the Ermaluoxi gully on Meigu river，Sichuan，China［J］.Journal of ChengDu University of Technology（Science＆Technology Edition），2006，33（2）：162-167.

［10］巴仁基，王麗，宋志，等.瀘定縣牧場(chǎng)溝泥石流動(dòng)力特性預(yù)測(cè)［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2008，（6）：75-79.BA Renji，WANG Li，SONG Zhi，et al.The prediction of dynamic characteristics on debris flow in Muchang valley of Luding county［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2008，（6）：75-79.