蔣軍偉， 楊 虎

(重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 401120)

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安縣黃洞子溝泥石流發(fā)育特征及危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

蔣軍偉， 楊 虎

(重慶蜀通巖土工程有限公司，重慶 401120)

黃洞子溝泥石流是受汶川地震影響的一條規(guī)模較大的泥石流溝，地震后曾發(fā)生過(guò)多次泥石流災(zāi)害，尤其以2013年7月9日爆發(fā)的泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)重。經(jīng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)溝域后還有大量物源，分析后期發(fā)生泥石流災(zāi)害的可能性較大。對(duì)該溝泥石流在不同降雨強(qiáng)度下的規(guī)模進(jìn)行了計(jì)算，預(yù)測(cè)了不同規(guī)模泥石流的淤積范圍，對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

泥石流； 地震； 危險(xiǎn)性; 預(yù)測(cè)

1 黃洞子溝泥石流基本情況

黃洞子溝位于四川綿陽(yáng)市安縣高川鄉(xiāng)泉水村西北側(cè)，安縣、綿竹、茂縣三縣交界部位，東距安縣縣城60 km，溝口地理坐標(biāo)為東經(jīng)104°09′20″，北緯31°37′22″(圖1)。2013年7月8～9日，綿陽(yáng)市安縣高川鄉(xiāng)遭遇持續(xù)特大暴雨，從8日12時(shí)至9日8時(shí)，21 h內(nèi)的總降雨量達(dá)442.3 mm左右，超過(guò)100年一遇標(biāo)準(zhǔn)(百年一遇24 h設(shè)計(jì)雨強(qiáng)為422.17 mm)。8日晚23時(shí)至9日凌晨4時(shí)5小時(shí)內(nèi)降雨總量達(dá)244.5 mm，特大暴雨誘發(fā)了大規(guī)模的山洪泥石流。根據(jù)初步調(diào)查黃洞子溝內(nèi)參與泥石流活動(dòng)物源在87.9×104m3左右，溝口一帶堆積固體物質(zhì)約10.3×104m3,其中來(lái)源于黃洞子溝的物源約5×104m3；泥石流造成溝口順達(dá)煤礦部分生產(chǎn)設(shè)施損毀淤埋，村民集中供水工程的取水口及控制房被淤埋，溝口橋梁被埋，橋涵一帶泥石流堆積物厚達(dá)3～8 m，泉水村安置區(qū)一帶部分房屋泥石流堆積物厚度在1.5 m左右，造成了嚴(yán)重內(nèi)澇，進(jìn)山公路被毀壞總長(zhǎng)度在500 m以上。通過(guò)調(diào)查訪問(wèn)得知，本次降雨引發(fā)泥石流規(guī)模較大，所幸未造成人員傷亡，僅有部分財(cái)產(chǎn)損失。

圖1 研究區(qū)地理位置

1.1 泥石流發(fā)育水源條件

水源條件是觸發(fā)泥石流的最直接因素[1-2]。研究區(qū)屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，具有氣候溫和、雨量充沛、無(wú)霜期長(zhǎng)、四季分明的特點(diǎn)。多年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫36.5℃，最低-4.8℃。多年平均日照數(shù)1 058.7 h，年均無(wú)霜期300 d。年均降雨量1 261 mm，主要集中在5～10月，占年降雨量87 %，8月降雨量最多，達(dá)到為304.2 mm。境內(nèi)河流為涪江水系，主要有安昌河、高川河(下游名為睢水河)、秀水河和白溪河，另外還有茶坪河、蘇包河等。高川河從安縣西北部的高川坪發(fā)源，于兩河口出境，該河流全長(zhǎng)67.5 km，流域面積290.55 km2，平均比降33.4 ‰，多年平均流量10.58 m3/s，最大洪峰流量1 300 m3/s，最小流量1.5 m3/s。因此可知，研究區(qū)內(nèi)水源豐富，滿足泥石流發(fā)育所需的水源條件。

1.2 地形地貌特征

黃洞子溝位于高川鄉(xiāng)境內(nèi)，為高川河上游二級(jí)支流，地形北西高南東低，溝域地形總體上屬深切割中山地貌，溝域內(nèi)地形陡峻，一般坡度30°～50°。地震前岸坡植被發(fā)育，喬、灌、草均有生長(zhǎng)，生態(tài)環(huán)境較好。但由于斜坡較陡，地形臨空條件發(fā)育，地震后，溝內(nèi)新增了大量的崩滑不良地質(zhì)現(xiàn)象，尤其是大光包滑坡區(qū)，滑坡滑覆堆積占據(jù)了整個(gè)流域面積的1/4還多，達(dá)7.45 km2左右；該區(qū)段已由峽谷變成緩坡，大量的松散固體物源匯集為泥石流形成提供了有利條件。

黃洞子溝總體上以V型谷為主，但受地震及泥石流的堆積影響，溝道下游段由原來(lái)的“V”型地貌變?yōu)椤癠”型谷地貌，上游溝段及各支溝總體變化不大，為典型的“V”型峽谷地貌，通常溝谷較為狹窄，縱坡較陡，水流湍急，且動(dòng)態(tài)變化較大。黃洞子溝中游段原“V”型峽谷地貌由于大光包滑坡堆積，無(wú)溝道出現(xiàn)。

黃洞子溝泥石流溝域由形成區(qū)(清水區(qū))、形成區(qū)(物源區(qū))及流通堆積區(qū)三部分組成。形成區(qū)(清水區(qū))主要分布在主溝上游各支溝以及下游左岸老鷹巖一帶；物源區(qū)主要為大光包滑坡碎屑流前緣至老鷹巖滑坡區(qū)域，物源量巨大；流通堆積區(qū)為大光包前緣以下溝谷地段。

1.3 物源特征

由于“5·12”地震引發(fā)溝內(nèi)崩滑不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，松散固體物源量急劇增加，加之地震后多次強(qiáng)降雨又新增部分物源，為泥石流的形成提供了基礎(chǔ)條件[3-6]。

經(jīng)調(diào)查，在“7·09”泥石流災(zāi)害中，黃洞子溝參與泥石流活動(dòng)的松散固體物質(zhì)總量達(dá)87.7×104m3，參與泥石流活動(dòng)的松散固體物源主要為滑坡堆積物源，以大光包滑坡碎屑流和老鷹巖滑坡為主。其中，啟動(dòng)的滑坡物源量約81.7×104m3，啟動(dòng)的溝道堆積物源量約4.6×104m3，而滑坡堆積物源主要為“5·12”地震中的新增物源量?？梢?jiàn)，“5·12”地震引發(fā)大量滑坡固體物源為此次泥石流活動(dòng)的重要因素。

2 泥石流運(yùn)動(dòng)特征及機(jī)制分析

在高強(qiáng)度降雨作用下，流域內(nèi)集中物源點(diǎn)及支溝區(qū)松散物源大面積啟動(dòng)，形成以主溝中游集中物源啟動(dòng)以及各支溝群發(fā)性泥石流災(zāi)害。黃洞子溝中游大光包滑坡碎屑流區(qū)在暴雨作用下發(fā)生強(qiáng)烈拉槽下切，成為泥石流的重要源頭之一；而下游老鷹巖滑坡體物質(zhì)堆積在溝道內(nèi)，上游占溝域面積90 %的水流匯集并夾裹泥石流固體物質(zhì)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)烈沖刷，侵蝕了溝道及溝岸松散物質(zhì)，并形成運(yùn)動(dòng)速度較快，流量極大的泥石流沖向下游，造成順達(dá)煤礦區(qū)跨溝橋涵毀壞，大量固體物質(zhì)沖向溝道兩側(cè)設(shè)施，部分繼續(xù)向下游運(yùn)動(dòng)至泉水村一帶寬緩處淤積?！?·09”黃洞子泥石流啟動(dòng)物源主要停積在老鷹巖上游和下游物源位置，對(duì)溝口的危害主要以洪水為主。但是，黃洞子溝物源量巨大，隨著溝道的不斷變化，各個(gè)卡扣、堵點(diǎn)被淤寬、填平泥石流，溝道變得更加順直，泥石流將逐漸更加容易沖出溝口，對(duì)下游居民造成更大的危害。

黃洞子溝泥石流是在多種因素共同作用下觸發(fā)的，包括以下幾點(diǎn)：

(1)溝域面積較大，溝谷地形陡峻，流域縱坡降大，溝道地形條件有利于形成泥石流。

(2)黃洞子溝距離映秀—北川斷裂帶較近，斷裂帶從溝口通過(guò)，“5·12”地震對(duì)溝谷斜坡巖土體破壞影響較大，山體遭受松動(dòng)破壞非常嚴(yán)重，大量崩塌、滑坡等松散物質(zhì)堆積于溝道，松散固體物源異常豐富，為泥石流爆發(fā)提供了非常有利的物源條件。

(3)7月8日中午12時(shí)至7月09日凌晨4時(shí)，高川鄉(xiāng)區(qū)域發(fā)生特大暴雨，5 h降雨量達(dá)244.5 mm，降雨強(qiáng)度超過(guò)100年一遇，黃洞子溝內(nèi)降雨量更大，極端異常的特大暴雨是次此泥石流爆發(fā)的直接誘因。

(4)泥石流從黃洞子溝大光包滑坡碎屑流及紅石溝一帶啟動(dòng)，至下游寬緩區(qū)逐漸停積，至老鷹巖滑坡體區(qū)時(shí)再次啟動(dòng)最終造成危害。

(5)由于降雨歷時(shí)、雨強(qiáng)、空間分布特征等的控制，黃洞子溝泥石流流速、流量、一次沖出規(guī)模等因素的作用，以及與三叉溝泥石流同時(shí)爆發(fā)的作用，加之黃洞子溝溝口泉水河溝道縱坡較緩，導(dǎo)致黃洞子溝泥石流在出口一帶淤積并造成次生災(zāi)害。

3 泥石流發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

黃洞子溝經(jīng)過(guò)地震后5年時(shí)間的演變，溝道條件發(fā)生較大變化，原有堰塞湖被淤填，溝道已演變?yōu)轫樦蓖ǖ?。根?jù)調(diào)查，黃洞子溝前期啟動(dòng)物質(zhì)量在180×104m3左右，主要是溝道內(nèi)物質(zhì)沖高填底，削陡填緩，出溝物質(zhì)總量?jī)H有約13×104m3左右，占啟動(dòng)物源的比例較小。

目前溝域內(nèi)物源動(dòng)儲(chǔ)量還有416.6×104m3，且動(dòng)儲(chǔ)量主要集中分布在臨溝區(qū)域，在合適的氣象條件下集中啟動(dòng)的可能性大。而由于溝口煤礦堵點(diǎn)、煤礦下游橋梁堵點(diǎn)已被前期泥石流消滅，今后泥石流沖出溝口的量將會(huì)更大，危害范圍將更遠(yuǎn)，危險(xiǎn)性將更大。

據(jù)計(jì)算，暴雨頻率P=5 %時(shí)泥石流啟動(dòng)固體物源規(guī)模約64.5×104m3，絕大部分會(huì)在溝內(nèi)停淤，改造溝道，少部分沖出溝口。其中，暴雨頻率P=20 %下泥石流一次固體物質(zhì)沖出規(guī)模為6.3×104m3；暴雨頻率P=10 %下泥石流一次固體物質(zhì)沖出規(guī)模為8.0×104m3；暴雨頻率P=5 %下泥石流就有可能發(fā)生潰決，一次固體物質(zhì)沖出規(guī)模為9.9×104m3；暴雨頻率P=2 %下泥石流一次固體物質(zhì)沖出規(guī)模為12.3×104m3；暴雨頻率P=1 %下泥石流一次固體物質(zhì)沖出規(guī)模為14.3×104m3。

各種情況下溝道過(guò)流能力剖面及泥石流淤積區(qū)范圍情況預(yù)測(cè)見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 各降雨條件下泥石流淤積范圍預(yù)測(cè)剖面

圖3 不同規(guī)模泥石流固體物質(zhì)出溝后預(yù)測(cè)淤積范圍平面

(1)5年一遇暴雨洪水(P=20 %)條件下泥石流一次沖出量為6.3×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量281.6 m3/s，現(xiàn)有溝道可以滿足泥石流的過(guò)流要求，泥石流均在現(xiàn)溝道內(nèi)淤積，基本不會(huì)造成危害。

(2)10年一遇暴雨洪水(P=10 %)條件下泥石流一次沖出量為8.0×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量334.9 m3/s，現(xiàn)有溝道基本可以滿足泥石流的過(guò)流要求，但安全儲(chǔ)備不足，隨著泥石流的淤積，泥石流危害可能超出溝道范圍而威脅到集中安置區(qū)居民安全，下游分散安置區(qū)沿河居住居民也將受到泥石流的威脅。

(3)20年一遇暴雨洪水(P=5 %)條件下泥石流一次沖出量為9.9×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量414.9 m3/s，現(xiàn)有溝道已經(jīng)不能滿足泥石流的過(guò)流要求，泥石流將直接沖入集中安置區(qū)，對(duì)下游分散安置區(qū)危害范圍將進(jìn)一步下移。

(4)50年一遇暴雨洪水(P=2 %)條件下泥石流一次沖出量為12.3×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量503.9 m3/s，三叉溝已建防護(hù)墻內(nèi)溝道已經(jīng)不能滿足泥石流的過(guò)流要求，泥石流一出溝就會(huì)沖入集中安置區(qū)，對(duì)下游分散安置區(qū)危害范圍將進(jìn)一步下移，危害范圍還限于公路外側(cè)。

(5)100年一遇暴雨洪水(P=1 %)條件下泥石流一次沖出量為14.3×104m3，出溝匯合三叉溝洪水后泥石流流量576.2 m3/s，三叉溝已建防護(hù)墻內(nèi)溝道已經(jīng)不能滿足泥石流的過(guò)流要求，泥石流一出溝就會(huì)沖入集中安置區(qū)，對(duì)下游分散安置區(qū)危害范圍將進(jìn)一步下移，公路以上部分農(nóng)戶受災(zāi)，沿公路農(nóng)房受泥石流威脅嚴(yán)重。

通過(guò)以上分析可能，在20年一遇暴雨洪水(P=5 %)引發(fā)泥石流條件下，溝口集中安置區(qū)和下游部分沿河分散農(nóng)戶居住區(qū)受災(zāi)泥石流的危害，并且隨著進(jìn)一步淤積，其危害范圍和危害性都會(huì)增加。以上僅分析一次泥石流的危害情況，現(xiàn)實(shí)中該溝連續(xù)爆發(fā)泥石流的可能性非常大，故如考慮多次疊加泥石流的危害范圍和嚴(yán)重程度將更加嚴(yán)重。所以，從泥石流危險(xiǎn)性來(lái)分析，黃洞子泥石流危險(xiǎn)性非常大，對(duì)其采取防治措施是非常必要的。

4 結(jié)論

本文以黃洞子溝泥石流為研究對(duì)象，詳細(xì)介紹了該泥石流的基本發(fā)育特征，表明該泥石流是受汶川地震影響的規(guī)模較大的一條泥石流溝，由于其具有豐富的物源，后期還可能發(fā)生多次泥石流災(zāi)害。文章還對(duì)泥石流的在不同降雨強(qiáng)度下的威脅范圍進(jìn)行了預(yù)測(cè)，從泥石流危險(xiǎn)性來(lái)分析，黃洞子泥石流危險(xiǎn)性非常大，對(duì)其采取防治措施是非常必要的。

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蔣軍偉(1988～)，男，本科，助理工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治工作；楊虎(1988～)，男，本科，助理工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治工作。

P642.23

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[定稿日期]2017-02-17