王治兵 余斌 馬敏 朱云波 王濤

基金項目:貴州省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與決策支持平臺研究子項目貴州省泥石流啟動機理及預(yù)警預(yù)報研究（ZG0064）

作者簡介:王治兵(1989)，男，寧夏中衛(wèi)人，主要從事地質(zhì)災(zāi)害的評價與防治工作，E瞞ail：718343683@qq.comDOI：10.13476/j.cnki.nsbdqk.2014.03.036

摘要：里拉溝在2011年6月6日發(fā)生大規(guī)模泥石流，給當(dāng)?shù)卮迕竦纳敭a(chǎn)造成很大損失。通過對泥石流物源與地形條件的現(xiàn)場調(diào)查，以及里拉溝降雨值的插值計算，分析了該地泥石流的形成機理，認為：1號支溝兩岸坡度較陡，溝道縱比降大，溝道內(nèi)堆積的固體物源在較小的降雨條件下就會被沖走，不利于殘坡積物的堆積，所以不具備滑坡產(chǎn)生的條件；2號、3號支溝兩側(cè)坡度總體較為平緩，殘坡積層較厚，易發(fā)生淺層滑坡型泥石流，特別是兩岸坡度在20°～40°時最易于發(fā)生淺層滑坡，最終分析得出在相同地質(zhì)地貌與降雨條件下，里拉溝各支溝道發(fā)生淺層滑坡的判定方法。

關(guān)鍵詞：里拉溝；縱比降；坡度；淺層滑坡；泥石流

中圖分類號：P642.23文獻標(biāo)志碼：A文章編號：16721683（2014）04016504

Characteristics of Debris Flow in Lila Gully of Wangmo County in Guizhou Province

WANG Zhi瞓ing,YU Bin,MA Min,ZHU Yun瞓o,WANG Tao

(State key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection,

Chengdu University of Technology,Chengdu 610059,China)

Abstract:Lila gully is a low瞗requency debris flow gully.On June 6,2011,most of the northern area of Wangmo County in Guizhou Province had the biggest rainfall in a century,which led to a large scale group of debris flow.The occurrence of massive mudslides caused great loss of life and property.Local transportation,communications,and other infrastructure have been damaged seriously.Based on the in瞫itu investigations of the material sources of debris flow and topographic conditions and interpolation of rainfall in Lila Gully,the formation mechanism of debris flow was analyzed.It suggested that the 1# tributary has steep slopes on both sides and large longitudinal gradient,which is not suitable for the accumulation of residual deposits as the deposits in the gully can be washed away easily under light rain conditions.Therefore,1# tributary did not have the landslide conditions.Meanwhile,it found that 2# and 3# tributaries have gentle slopes on both sides and thick layer of residual deposits,which can lead to the occurrence of shallow landslide瞚nduced debris flow,especially when the slope of both sides is about 20 to 40°.Consequently,the criteria for the occurrence of shallow debris flow in each tributary of Lila Gully under the same geological,topographic,and rainfall conditions were obtained.

Key words:Lila Gully;longitudinal gradient;slope;shallow landslide;debris flow

泥石流是山區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害之一，其暴發(fā)往往突然且破壞性大，對當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活造成很大的危害。2011年6月5日21時至6月6日10時，貴州黔西南州望謨縣普降強暴雨，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)達到特大暴雨等級。位于打易鎮(zhèn)和新屯鎮(zhèn)之間的里拉溝，在這次大暴雨作用下暴發(fā)山洪泥石流，泥石流沖毀溝內(nèi)梯田及溝口民房，淤埋溝口209省道，致使當(dāng)?shù)亟煌ㄖ袛?。本文通過現(xiàn)場調(diào)查成果，探討里拉溝泥石流的發(fā)生條件和形成機理，并提出在相同地質(zhì)與降雨條件下各支溝發(fā)生淺層滑坡的判定條件，為今后該地區(qū)泥石流的進一步研究和治理提供參考。

1研究區(qū)概況

1.1自然環(huán)境

里拉溝位于貴州省黔西南州望謨縣北部山區(qū)新屯鎮(zhèn)北端望謨河右岸，流域以侵蝕地貌為主,溝谷深切,地形起伏大。209省道和望謨主河通過溝口，溝口處地理坐標(biāo)為N25°18′40″，E106°06′34″。溝道整體呈西北東南走向，東南方向溝口海拔860 m，西北部最高處1 560 m，高差達到700 m；溝道平均縱比降為200‰，呈上游陡下游緩的特征；主溝長2 000 m，流域面積約 2.83 km2，見圖1。流域內(nèi)主要分布三條支溝：1號支溝長1 000 m，縱比降為530‰,溝內(nèi)發(fā)育較多跌坎，溝道狹窄陡峻且下切明顯，兩岸岸坡坡度較陡，基巖出露；2號支溝長800 m，縱比降為410‰,溝道平緩且順直；3號支溝長1 400 m，平均縱比降為280‰，上游縱比降為230‰，下游流通區(qū)縱比降為350‰,溝道流通區(qū)基巖出露長近300 m,跌坎發(fā)育較少。主溝與1號支溝交匯處以上部分溝道較陡峭，下切明顯，呈“V”型；交匯處以下溝道較為平緩且呈“U”型。

里拉溝處于揚子陸塊，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，主要表現(xiàn)為直扭型的北西向反排多字型構(gòu)造及擠壓型的東西向構(gòu)造和南北向構(gòu)造，褶皺發(fā)育形態(tài)復(fù)雜多樣，主要有北西走向的打易向斜。流域出露地層有二疊系、三疊系，以三疊系中統(tǒng)邊陽組為主［1］。出露巖石主要為砂巖、頁巖，兩者比例約為4：1，頁巖強度較低易于風(fēng)化，吸水后其力學(xué)性能降低，進而容易引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害。流域內(nèi)有大片區(qū)域為硬質(zhì)巖和軟質(zhì)巖互層，裂隙發(fā)育，風(fēng)化強烈，易于崩塌、滑坡。

圖1里拉溝流域

Fig.1Drainage map of Lila gully

研究區(qū)屬于高原亞熱帶溫涼濕潤氣候區(qū)，年平均溫度15°C左右，溫度隨季節(jié)變化較大；多年平均降雨量為1 265 mm，降雨時間分布不均勻，雨季（5月10月）雨量多強度大占年降雨量的83%［2］。2011年6月6日里拉溝降雨過程持續(xù)11 h，過程雨量達195.8 mm，最大小時降雨達70.3 mm。

1.2泥石流活動情況

里拉溝曾在1953年發(fā)生過較大規(guī)模泥石流，此后直到2011年06月06日暴發(fā)大規(guī)模泥石流（以下簡稱為0606泥石流），其間超過50年未暴發(fā)泥石流，故屬于低頻率泥石流溝［3］。從堆積體的弱分選性判斷0606泥石流為過渡性泥石流。根據(jù)當(dāng)?shù)卮迕竦拿枋霾⒔Y(jié)合當(dāng)時降雨資料綜合分析，得出以下認識：里拉溝先暴發(fā)洪水繼而暴發(fā)泥石流；主溝從溝口到與1號支溝口交匯處長約700 m，泥石流發(fā)生前溝道兩側(cè)全是壘筑的梯田，溝道為約3 m寬的季節(jié)性水溝，此次泥石流沖毀梯田、掏蝕溝岸、啟動溝床物質(zhì)并最終將溝道拓寬至十幾米；1號支溝在此次暴雨過程中并未暴發(fā)泥石流；2號、3號支溝暴發(fā)了淺層滑坡型泥石流見表1；2號支溝內(nèi)滑坡體轉(zhuǎn)化為泥石流全部匯入主溝道內(nèi),和主溝內(nèi)的泥石流一起沖向下游,只有很少部分淤積在溝道內(nèi)；3號支溝內(nèi)仍有大量滑坡產(chǎn)生的松散堆積體堆積在溝道內(nèi)見圖2，是今后泥石流的潛在物源。

圖23號支溝內(nèi)的滑坡體（左側(cè)未照全）

Fig.2The landslide in 3# tributary

表1各溝道概況及泥石流啟動機理判斷

Table 1Basic information and judgment of formation mechanism

of debris flow in each tributary

溝道編號溝道特征是否發(fā)生泥

石流及形成

機理1號支溝溝道下切明顯，呈“V”型，縱比降大，兩岸坡度陡，溝內(nèi)無滑坡發(fā)育未發(fā)生泥石流2號支溝溝道順直，少有彎道，兩側(cè)坡度較緩，有淺層滑坡發(fā)育淺層滑坡型泥石流3號支溝溝道上緩下陡，下游溝道及兩側(cè)基巖出露，少有跌坎發(fā)育淺層滑坡型泥石流主溝溝道較寬且縱比降小，兩岸坡度緩，殘坡積層較厚，發(fā)育有淺層滑坡溝床與淺層滑坡兼有2泥石流形成條件分析

2.1降雨條件

前期降雨量、雨強以及降雨歷時是激發(fā)泥石流的重要因素。里拉溝位于打易鎮(zhèn)與新屯鎮(zhèn)之間，2011年6月6日暴雨中心出現(xiàn)在打易鎮(zhèn)，且雨強由北往南逐級遞減，南面比北面滯后。距里拉溝以北8 km處的打易鎮(zhèn)降雨從6月5日 22時持續(xù)到6月6日09時，過程降雨量高達299.6 mm，最大小時降雨在6月5日23至6月6日0點，達105.9 mm［4］；以南7 km處的新屯鎮(zhèn)降雨從2011年6月5日22時開始一直到6月6日09時基本停止，過程雨量達到179.2 mm，最大1 h雨量出現(xiàn)在6月6日02時到6月6日03時為51.6 mm［5］，兩地最大小時降雨時間先后相差3 h。里拉溝幾乎處于兩地中間位置，其最大小時降雨出現(xiàn)時間也應(yīng)該介于這兩地降雨時間之間，降雨強度應(yīng)大于新屯鎮(zhèn)降雨而小于打易鎮(zhèn)。

利用ArcGIS軟件通過打易鎮(zhèn)和新屯鎮(zhèn)的降雨值插值得出里拉溝降雨參數(shù)為：降雨從6 月5日22時開始一直持續(xù)到6月6日09時結(jié)束，過程雨量達195.9 mm，最大小時降雨出現(xiàn)在6月6日01時至02時，達70.3 mm，見圖4。根據(jù)村民描述,6月6日0時至6月6日01時暴發(fā)洪水,洪水將部分梯田沖毀,大約1 h后暴發(fā)泥石流；這在時間上與插值所得降雨時間較為一致。里拉溝本屬于低頻泥石流溝，此次暴發(fā)大規(guī)模泥石流，強降雨正是主要原因之一。

2.2物源條件

此次泥石流的物源補給主要分為以下兩類。

一類是溝道內(nèi)長期積累的固體物源和溝道中上游的淺層滑坡補給，溝道兩側(cè)山坡上有大量第四系殘坡積物，其結(jié)構(gòu)疏松，強度較低，在強降雨作用以及溝內(nèi)匯水侵蝕坡腳的

圖4里拉溝雨量

Fig.4Rainfall data of Lila gully

作用下，松散堆積體形成滑坡滑入溝道內(nèi)成為泥石流物源。

另一類是溝道內(nèi)下游大量的人工梯田及壘筑物。主溝溝口到1號支溝口全是壘筑的梯田，降雨滲入土體將梯田中泥土侵泡沖蝕，洪水泥石流將原流水溝左側(cè)的梯田侵蝕，使溝道從兩三米拓寬到十幾米寬；這種侵蝕拓寬一直延續(xù)到主溝口，產(chǎn)生了大量物源。

另外，泥石流在前進過程中將沿途兩岸的坡腳掏蝕，產(chǎn)生的一系列垮塌也是0606泥石流的物源組成之一。

2.3地形條件

適當(dāng)?shù)牡匦问悄嗍靼l(fā)生的必要條件，泥石流的形成與溝道長度、積水區(qū)面積、溝床縱比降、兩岸坡度等有關(guān)。溝床縱比降是影響泥石流固體物源積累的重要因素，也是泥石流物質(zhì)將勢能轉(zhuǎn)化為動能的基本條件，并最終影響泥石流的動力特性。溝道兩側(cè)坡度對泥石流的影響主要表現(xiàn)在兩方面：第一，溝道兩側(cè)坡度的陡緩直接影響到泥石流的規(guī)模和固體物質(zhì)的補給方式與數(shù)量［6］；第二，溝道兩岸坡度越大 坡面流速和溝道匯流速度越快降雨形成洪峰所需的時間越短，從而使泥石流具備成災(zāi)的水源條件［6］。表2拉溝流域坡度分級

Table 2Slope classification of Lila gully(%)

0°20°20°25°25°30°30°35°35°40°40°45°＞45°20°40°25°40°1號支溝16.410.28.69.310.613.831.138.728.52號支溝11.515.221.518.716.88.57.872.2573號支溝17.813.116.315.112.814.510.457.344.2主溝道13.215.320.214.51510.711.16549.7整個流域13.715.11618.612.510.313.862.247.1里拉溝總共有9處滑坡，其中有6處分布于主溝道，2處分布于2號支溝，1處分布于3號支溝，1號支溝沒有淺層滑坡發(fā)生，從表2、表3中可以看出坡度與淺層滑坡之間的關(guān)系，即淺層滑坡多發(fā)生在20°-40°之間。主溝與2號支溝發(fā)生淺層滑坡與兩側(cè)山坡總體上較緩有很大關(guān)系，而1號支溝沒有滑坡發(fā)生則與兩側(cè)山坡較陡（表2）有關(guān)。3號支溝平均縱比降為280‰，流通區(qū)縱比降為350‰，流通區(qū)溝段內(nèi)有約300 m長的溝道基巖出露其表面光滑且彎道較少，并無跌坎發(fā)育，利于泥石流體的儲能和加速。

表3各滑坡體特征

Table 3Characteristics of each landslide

滑坡體編號滑坡方量/m3平均坡度（°）后緣以上（°） 所屬溝道H14503032主溝H21 2003231主溝H3703032主溝H4843433主溝H51 3004341主溝H62 5003836主溝H72 00026272號H81 20032302號H912 00034303號3泥石流運動特征研究

3.1容重

黏性泥石流容重計算公式［7］為

γD=P050.35P2γV+γ0（1）

式中：P05為<0.05 mm的細顆粒的百分含量，(小數(shù)表示)；P2為>2 mm的粗顆粒的百分含量，(小數(shù)表示)；V為黏性泥石流的最小容重,為2.0 g/cm3；γ0為泥石流的最小容重,為1.5 g/cm3。

對從堆積區(qū)和流通堆積區(qū)所取的樣品進行顆分實驗,所得結(jié)果見圖3。根據(jù)顆分結(jié)果，采用公式（2）計算得出，此次泥石流體容重為1.94 g/cm3,屬于過渡性泥石流體的容重范圍內(nèi)，與現(xiàn)場調(diào)查所得結(jié)果一致。

圖3樣品顆分圖

Fig.3Sample particle classification

3.2流速

黏性泥石流流速計算公式［8］為

U=1.1(gR)1/2S1/3(D50D10)1/4（2）

式中：U為黏性泥石流運動平均速度(m/s)；g為重力加速度(m/s2)；R為黏性泥石流運動水力半徑(m)；D50為泥沙顆粒中百分比小于 50%的顆粒粒徑（mm），也稱為中值粒徑；D10為泥沙顆粒中百分比小于10%的顆粒粒徑（mm）；S為黏性泥石流運動縱比降（小數(shù)表示）。

通過實測泥石流斷面可知，此次泥石流體大部分沖至溝口呈扇形堆積，前緣沖入望謨河并被帶走，少部分則沿程淤積在溝道內(nèi)；堆積體中塊石的最大粒徑達2.8×1.8×1.2 m。利用公式（1）計算得出，此次泥石流平均運動速度為6.6 m/s。結(jié)合泥石流持續(xù)時間，得出沖出量為40 000 m3，這與實地調(diào)查結(jié)果較為吻合。

4淺層滑坡型泥石流的判定方法

由上文分析可知，里拉溝是低頻率泥石流溝，泥石流的暴發(fā)主要是由強降雨引發(fā)淺層滑坡形成的。

從各溝道坡度分級見表2，形狀參數(shù)見表4，1號、2號支溝縱比降大且兩岸坡度陡峻，3號支溝縱比降小且岸坡坡度較緩。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查1號、2號支溝都較為陡峭，但僅有2號支溝發(fā)生了泥石流，然而比1號溝緩的3號支溝卻發(fā)生了泥石流。

表4各溝道形狀參數(shù)

Table 4The channel shape parameters

溝道編號溝長/m面積/km2平均縱比降是否發(fā)生泥石流1號 1 0000.3850.53否2號800 0.2710.41是3號1 400 0.5940.28是主溝2 0001.581.17是1號支溝沒發(fā)生泥石流，經(jīng)調(diào)查分析主要有以下幾方面的原因：第一，兩岸山坡陡峻不易于殘坡積物的積累，從而不具備發(fā)生滑坡的條件見表2。第二，由于1號支溝溝床平均縱比降達到530‰，在這樣較陡的坡度條件下溝道內(nèi)固體物源在較小的降雨條件下就會被沖走，不利于物源的長期積累。第三，斜坡的傾角接近坡面殘坡積體的內(nèi)摩擦角，土粒之間的摩擦力減小，殘坡堆積體的整體穩(wěn)定性較低，容易發(fā)生崩塌而不利于淺層滑坡發(fā)生。實地調(diào)查1號支溝沒有淺層滑坡發(fā)生，這也與淺層滑坡易發(fā)生在20°-40°的結(jié)論［9］相吻合。

2號支溝類型為淺層滑坡型泥石流，其上游兩岸各有一個淺層滑坡發(fā)生， 2個滑坡坡度都處于25°-35°之間見表3，正好在滑坡易發(fā)生的坡度范圍內(nèi)，并且坡腳有被村民開挖平整為農(nóng)田的痕跡，這類坡腳開挖更降低了坡體的完整性，在強降雨作用下失穩(wěn)形成滑坡，繼而成為泥石流物源。

3號支溝的縱比降與岸坡坡度都較1號支溝更緩見表2、表4，本不利于泥石流的暴發(fā)，但卻發(fā)生了淺層滑坡型泥石流；現(xiàn)場調(diào)查左岸有一方量為12 000 m3的滑坡體，此滑坡體中上部和后緣以上有村民修筑的兩排土質(zhì)灌溉引水渠，兩條引水渠匯聚了部分坡面雨水，強化了下滲，使殘坡堆積體吸水松弛導(dǎo)致強度降低穩(wěn)定性下降。另外此滑坡發(fā)生處具有明顯的上緩下陡特征見表2，這種地形也利于坡面徑流下滲，使土體附加孔隙水壓力增加，在孔隙水壓力的托浮下整體抗滑力變小，從而失穩(wěn)發(fā)生滑坡。

里拉溝流域面積較小，各溝地質(zhì)條件和降雨條件可視為一致。通過圖5可以看到未發(fā)生淺層滑坡的1號支溝與其他發(fā)生淺層滑坡的溝道間的界限?？梢娫谙嗤刭|(zhì)條件和降雨條件下,淺層滑坡的發(fā)生與否主要受兩岸坡度或溝道面積的影響。通過數(shù)值擬合得出,當(dāng)里拉各溝道滿足0.109＞A×S1.460時,就會有淺層滑坡發(fā)生。其中A表示各溝道的面積，S表示兩側(cè)山坡20°-40°或25°-40°所占的比例。

圖5溝道面積與兩岸坡度對淺層滑坡型泥石流的影響

Fig.5Effects of channel area and slope

on shallow landslide瞚nduced debris flow

5結(jié)論

本文通過對里拉溝泥石流的調(diào)查研究，得出以下結(jié)論：

（1）里拉溝近60年不曾暴發(fā)泥石流,本屬于低頻率泥石流溝，而此次在稀遇大暴雨作用下暴發(fā)泥石流，可見強降雨對泥石流的發(fā)生起關(guān)鍵作用。

（2）在里拉溝內(nèi)相同的地質(zhì)和降雨條件下，淺層滑坡的發(fā)生與否主要受兩側(cè)坡度與溝道面積的控制；當(dāng)各溝道滿足0.109＞A×S1.460時,便會發(fā)生淺層滑坡。1號支溝兩岸坡度陡峻，不易于滑坡的發(fā)育，溝道縱比降大，固體物源不易積累；而2號、3號支溝兩岸坡度較緩，則暴發(fā)了泥石流。

需要指出的是，此次泥石流已將大部分物源沖出，溝道被拓寬，今后雨水對溝道的沖蝕作用會有所減弱，新的物源堆積需要較長時間，同等雨強下爆發(fā)泥石流的規(guī)模會減小。但是，溝道兩岸坡度易于淺層滑坡的發(fā)育，并且還有部分滑坡體堆積在溝道內(nèi)，成為潛在的泥石流物源，在大暴雨作用下還可能產(chǎn)生較大規(guī)模泥石流，因此仍需對其重點監(jiān)測。

參考文獻（References）：

［1］貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院．貴州省望謨縣6·06特大山洪災(zāi)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治工程可行性研究報告［R］．2011.(Guizhou College of Geological Environment Monitoring.Project Feasibility Study Report of 6·06 Major Mountain Torrent Disaster and Geological Disaster Prevention in Wangmo County,Guizhou province［R］.2011.(in Chinese))

［2］貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站．貴州省望謨縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報告［R］.2006.(Guizhou Geological Environment Monitoring Station.The Report of Investigation and Regionalization of Geological Disasters in Wangmo County,Guizhou Province［R］.2011)(in Chinese))

［3］王春山，巴仁基，劉宇杰，等．低頻泥石流特征及其危險性的模糊綜合評判［J］．人民長江，2012,43（5）4246.(WANGChun瞫han，BA Ren瞛i，LIU Yu瞛ie，et al.Characteristics ofLow瞗tequency Debris Flow and Its Risk Assessment Based on Fuzzy Comprehensive Evaluation［J］．Yangzi River,2012,43（5）:4246.(in Chinese))

［4］朱淵，余斌，陳源井，等．貴州望謨打蒿溝6·06泥石流特征［J］．山地學(xué)報，2012，5（30）：599606.(ZHU Yuan,YU Bin,CHEN Yuan瞛in，et al.The“6·06”Disaster Characteristics and Forming Mechanism of Debris Flow in Wangmo,Guizhou［J］.Journalof MountainScience,2012,5(30):599606.(in Chinese))

［5］王濤，余斌，亓星，等．貴州望謨縣田壩溝泥石流災(zāi)害特征及防治建議［J］．中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2012，1（23）：611.(WANG Tao,YU Bin,QI Xing，et al.Characteristics and Prevention of Debris Flow in Tianba Gully of Wangmo County in Guizhou［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2012,1(23):611.(in Chinese))

［6］倫國星，周斌．地形地貌對蘭州市泥石流災(zāi)害形成影響分析［J］．甘肅地質(zhì)，2011，4（20）：6570.(LUN Guo瞲ing,ZHOU Bin.Analysis of the Influence of Topography on the Formation of Debris Flow Disaster in Lanzhou City［J］.Gansu Journal of Geology,2011,4(20):6570.(in Chinese))

［7］余斌.根據(jù)泥石流沉積物計算泥石流容重的方法研究［J］·沉積學(xué)報，2008，26（5）：789796.(YU Bin.Research On The Calculating Density By The Deposit Of Debris Flows［J］.Acta Sedimentologica Sinica,2008,26(5)):789796.(in Chinese))

［8］余斌．黏性泥石流的平均運動速度研究［J］．地球科學(xué)進展，2008，23（5）：524532.( YU Bin.Study on The MeanVelocity of Viscous Debris Flows［J］.Advances in Earth Science,2008,23(5):524532.(in Chinese))

［9］王士革．山坡型泥石流的危害與防治［J］．中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1999，10（3）：4548.(WANG Shi瞘e.Hazard of Debris Flow on Slope and its Control［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，1999，10(3):4548.(in Chinese))