翟毅飛，陳寧生，王 濤，胡桂勝，3，田樹峰

（1.西藏大學(xué)，西藏 拉薩 850000；2.中國科學(xué)院、水利部 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川 成都 610041；3.高原科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究院，青海 西寧 810016）

0 引言

我國泥石流災(zāi)害主要集中在西南地區(qū)，對當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳踩约柏敭a(chǎn)安全造成了巨大的威脅。經(jīng)統(tǒng)計，四川省泥石流災(zāi)害數(shù)量有3171處，各省排名位于第三[1]，涼山州有1358處發(fā)生過泥石流災(zāi)害，其數(shù)量位居四川省第一[2]。泥石流災(zāi)害爆發(fā)突然、沖淤力強、沖擊力大，且易阻塞河道形成災(zāi)害鏈，給人民群眾帶來巨大的財產(chǎn)損失，甚至危及生命安全。如1981年利子依達溝和新基姑爆發(fā)泥石流災(zāi)害，對鐵路造成影響，其中利子依達溝泥石流災(zāi)害造成直接經(jīng)濟損失2000余萬元，130人死亡和失蹤，是建國以來破壞最嚴(yán)重、損失最大的鐵路泥石流災(zāi)害[3]。

甘洛縣泥石流災(zāi)害頻發(fā)，給當(dāng)?shù)厝嗣竦纳拓敭a(chǎn)安全帶來了嚴(yán)重的威脅，嚴(yán)重影響了甘洛縣社會與經(jīng)濟的發(fā)展，是該縣全面建設(shè)小康社會的一大阻力。泥石流災(zāi)害的分布規(guī)律可為泥石流災(zāi)害的高效能防治提供科學(xué)依據(jù)。目前已有部分關(guān)于甘洛縣的泥石流災(zāi)害的類型以及規(guī)模頻率特征的研究，但大多數(shù)只是針對單一的泥石流溝，對于甘洛縣整個縣城泥石流災(zāi)害的分布規(guī)律研究較少。Lin[4]認(rèn)為通過對臺灣1999年地震后的災(zāi)害事件統(tǒng)計，得出震后地質(zhì)災(zāi)害事件的頻率和規(guī)模有明顯的增加的結(jié)論；Chen等[5]認(rèn)為地震與干旱的疊加可以促進中國山區(qū)大型災(zāi)害性泥石流的發(fā)育；唐曉春[6]認(rèn)為四川盆周山地災(zāi)害的宏觀分布主要受區(qū)域大地構(gòu)造的控制；楊紅娟[1]認(rèn)為四川省泥石流災(zāi)害主要分布在安寧河斷裂帶和龍門斷裂帶周圍；巴仁基[7]發(fā)現(xiàn)大渡河流域泥石流災(zāi)害主要分布在大渡河中游的丹巴至石棉段，其分布主要受斷裂帶控制，黃成[8]對都汶公路沿線的32條泥石流溝的地形因子進行了統(tǒng)計并建立綜合地形因子的臨界模型G，發(fā)現(xiàn)地形因子越大越易爆發(fā)泥石流災(zāi)害，且坡度在所有地形因子中權(quán)重最大；高翔[9]認(rèn)為甘洛縣泥石流主要為暴雨型泥石流，泥石流主要分布在尼日河兩岸，其次為田壩河與甘洛河兩側(cè)、植被較差的地方、背斜構(gòu)造以及陡坡處，泥石流集中在雨季，且呈現(xiàn)明顯的夜發(fā)性；王治農(nóng)[10]認(rèn)為1981年利子依達溝泥石流的爆發(fā)主要受地形和地質(zhì)構(gòu)造的控制，暴雨為其激發(fā)因素；李鈺[11]認(rèn)為降雨誘發(fā)了甘洛縣2019年群發(fā)性山洪泥石流災(zāi)害。本文通過對甘洛縣的泥石流溝進行調(diào)查，研究泥石流災(zāi)害與孕災(zāi)環(huán)境的關(guān)系，對泥石流災(zāi)害的空間分布特征以及災(zāi)害特征進行研究。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象水文

甘洛縣地處四川省涼山彝族自治州，地理位置為102°27′29.3″～103°1′47.4″E，28°38′33.9″～29°18′22.0″N，與峨邊縣、美姑縣、越西縣、石棉縣接壤，與漢源縣隔江相望。甘洛縣屬于低緯度高海拔地區(qū)，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，多年平均降雨量為980 mm。時間上，降雨主要集中在6-8月，且多為暴雨和大暴雨?？臻g上，甘洛縣水平方向上，降雨量由南向北遞減，垂直方向上降雨量隨著海拔的升高而升高（圖1），降雨往往從山頭形成，易形成洪峰。甘洛縣水系為大渡河水系，尼日河為其主干水系，其次有甘洛河、田壩河等。

圖1 甘洛縣圖Fig.1 Ganluo County Map

1.2 地形地貌

甘洛縣處于四川盆地與青藏高原過渡的地帶，屬于高山峽谷地貌，其地勢東、西、南三面高，北部和中部較低，以中山為主，內(nèi)高差可達3718米。甘洛縣的地貌主要有侵蝕堆積地貌、侵蝕構(gòu)造地貌、溶蝕構(gòu)造地貌以及剝蝕夷平面地貌四種。

1.3 地層巖性

甘洛縣地層發(fā)育連續(xù)，巖性較為復(fù)雜，巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖均有出露，其特點是四周地層較中部地層老，最年輕的地層分布于河流兩岸，巖性大多為石灰?guī)r（圖1）。

元古界：前震旦系峨邊群（Pt1eb）玄武巖；震旦系下統(tǒng)蘇雄、開建橋組（Zas-k）超基性-基性-中性-酸性侵入巖及火山巖；震旦系上統(tǒng)燈影組（Zbd）、觀音崖組（Zbq）硅質(zhì)白云巖；列古六組（Zbl）泥巖夾砂巖、砂礫巖。

新生界：上新統(tǒng)昔格達組（N2x）粉砂巖、砂質(zhì)粘土巖及砂礫巖；第四系河流沖積（Qhal）、冰積（Qpgl）、殘坡積（Qheld）。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

甘洛縣作為康滇古陸的一部分，白堊紀(jì)末期的“四川運動”在四川盆地的邊緣發(fā)生劇烈的褶皺，并形成大量的逆掩斷層，因此該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺和斷層十分發(fā)育（圖1），縣內(nèi)斷層多為北西向，馬哈拉斷裂、阿巴而及斷裂及石棉—馬前門斷裂貫穿全縣，褶皺軸向多與斷層平行，形成嶺谷相間分布的深切峽谷地貌。

正是由于甘洛縣獨特的地質(zhì)地形條件以及氣象水文條件，使得該縣巖體破碎，松散堆積物豐富，所以泥石流活動十分頻繁。

2 研究方法

30米分辨率的Landsat 8遙感影像云量較少，能清晰的看出泥石流溝的流域、堆積范圍等基礎(chǔ)信息，因此本文選取30米分辨率的Landsat 8遙感影像對泥石流災(zāi)害進行遙感解譯，并結(jié)合野外調(diào)查，確定了甘洛縣境內(nèi)63條泥石流溝的地理位置以及流域面積、堆積扇面積、溝道、高差以及溝道長度、溝道縱比降等參數(shù)。通過ArcMap的疊加分析功能，可得到泥石流災(zāi)害與地形地貌、坡度、巖性以及地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系；根據(jù)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50218-2014）將巖石堅硬程度分為堅硬巖、較堅硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖，甘洛縣的巖性可分為堅硬巖，包括各種巖漿巖、碳酸鹽巖與碎屑巖互層；較硬巖，包括砂巖、頁巖、灰?guī)r及砂巖、頁巖、灰?guī)r互層；較軟巖，包括砂巖、泥巖、灰?guī)r、礫巖與灰?guī)r互層；軟巖，包括泥巖；極軟巖，包括第四紀(jì)堆積物；建立漁網(wǎng)，使其與研究區(qū)斷層相交，統(tǒng)計每個單元內(nèi)斷層的長度，每個單元內(nèi)斷層總長度與面積之比即為斷層密度[12]；通過生成臨近表來計算泥石流流域與斷層的距離，進而分析斷層對泥石流災(zāi)害的影響范圍。

3 甘洛縣泥石流災(zāi)害的主要特征

3.1 規(guī)模特征

泥石流災(zāi)害的規(guī)?？梢愿鶕?jù)泥石流一次性沖出固體物質(zhì)的量劃分為小型、中型、大型和特大型4個等級[13]，如表1甘洛縣泥石流規(guī)模統(tǒng)計表，甘洛縣共有63條泥石流溝，其中小型泥石流溝有53條，占比84.1%，中型泥石流溝有9條，占比14.3%，大型泥石流溝有1條，占比1.6%，該區(qū)泥石流主要為小型泥石流。大型以上規(guī)模較少。

表1 甘洛縣泥石流規(guī)模統(tǒng)計表

3.2 爆發(fā)特征

甘洛縣泥石流集中分布于河流、公路兩側(cè)，泥石流災(zāi)害發(fā)生頻繁，給道路交通等造成重大損失。

3.2.1 群發(fā)性

受斷層、巖性以及人類活動等影響，甘洛縣在暴雨等極端天氣下易形成群發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害造成巨大的損失。如1987年6月5日，甘洛縣共7條溝爆發(fā)泥石流，共造成6人死亡[10]。2019年7月29日，甘洛縣爆發(fā)10處泥石流災(zāi)害，此次災(zāi)害共造成12人死亡，倒塌房屋12戶40間，農(nóng)村道路損毀72公里，成昆鐵路中斷，多個工礦企業(yè)受到不同程度損失，涼紅電站廠房被沖毀，此次災(zāi)害共造成損失約15億元[11]。2020年8月30日，甘洛縣爆發(fā)山洪泥石流，多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受泥石流災(zāi)害影響，成昆鐵路K295+375段鐵路橋梁垮塌中斷，沖毀2所學(xué)校，蘇雄大橋、阿茲覺中橋、小老木吊橋、阿茲覺大橋全部被毀，3人失聯(lián)，此次災(zāi)害共造成經(jīng)濟損失約1.22億元。

3.2.2 夜發(fā)性

甘洛縣雨季降雨主要以夜間降雨為主，據(jù)調(diào)查，甘洛縣泥石流多在夜間發(fā)生。如1981年3月16日凌晨2時32分左右成昆線阿寨—白果間K341+037m新基姑發(fā)生泥石流；1987年6月5日凌晨4時自勒溝和拉古子溝爆發(fā)泥石流；2004年7月31日凌晨2時左右海棠鎮(zhèn)大橋村無名溝發(fā)生泥石流，2009年7月31日凌晨1時左右前進鄉(xiāng)自物村發(fā)生泥石流。災(zāi)害發(fā)生時居民往往都在睡眠之中，無法對泥石流災(zāi)害做出相應(yīng)避險措施，這也是該縣泥石流災(zāi)害造成經(jīng)濟損失重大的原因之一。

3.2.3 沖溝泥石流活化特征

研究區(qū)構(gòu)造運動活躍、地形陡峻且植被破壞嚴(yán)重，加之強烈的風(fēng)化作用，在斜坡上分布著較多沖溝，這些沖溝表層土體疏松，坡度陡，高差大，流域形態(tài)呈長條形或柳葉形，且流域面積較小。在一些生態(tài)環(huán)境惡劣的地段，很久未曾發(fā)生過泥石流的沖溝再一次發(fā)生泥石流災(zāi)害，且其活動性有進一步增強趨勢。如特克棚洞上方兩條沖溝于2009年7月29日突然爆發(fā)坡面碎屑流，其巨大的沖擊力導(dǎo)致棚洞垮塌，并造成7人死亡。

4 甘洛縣泥石流災(zāi)害的分布狀況

甘洛縣泥石流災(zāi)害的發(fā)育在空間展布上極不均勻，前進鄉(xiāng)泥石流災(zāi)害點密度達24.31個/100km2，吉米鎮(zhèn)泥石流災(zāi)害點密度達15.75個/100km2，而烏史大橋鄉(xiāng)泥石流災(zāi)害點密度僅為0.83個/100km2，如圖2甘洛縣泥石流災(zāi)害分布圖和表2甘洛縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)泥石流災(zāi)害密度；此外泥石流還沿著主要河流與主要交通干線分布，泥石流災(zāi)害在尼日河上游以及田壩河分布較為密集，如圖2甘洛縣泥石流災(zāi)害分布圖和表3河流兩側(cè)泥石流災(zāi)害分布表，其密度分別為0.61條/km和0.57條/km，泥石流災(zāi)害的分布明顯沿著斷層與褶皺呈現(xiàn)出條帶狀分布，且集中分布于中部斷層交錯的區(qū)域，如圖2甘洛縣泥石流災(zāi)害分布圖。

圖2 甘洛縣泥石流災(zāi)害分布圖Fig.2 Debris flow disaster distribution map in Ganluo County

表2 甘洛縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)泥石流災(zāi)害密度

表3 河流兩側(cè)泥石流災(zāi)害分布表

5 泥石流災(zāi)害與地形參數(shù)及巖性構(gòu)造的關(guān)系

泥石流的形成有三個基本條件：地質(zhì)條件、地形條件以及水源條件，地質(zhì)和地形條件為泥石流的形成提供物源和動能，水源為泥石流的激發(fā)因素[14]。

5.1 泥石流發(fā)育與地形參數(shù)的關(guān)系

5.1.1 泥石流發(fā)育與坡度的關(guān)系

對甘洛縣63條泥石流溝進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)泥石流溝流域坡度集中在20°～30°范圍內(nèi)，如表4泥石流流域坡度統(tǒng)計表。一般來說，泥石流溝山坡坡度越大，就越利于泥石流匯水區(qū)水流的匯集和啟動，且大的坡度使得泥石流溝溝道兩側(cè)形成臨空面，增加滑坡和崩塌的概率，從而為泥石流的形成提供物源。

表4 泥石流流域坡度統(tǒng)計表

5.1.2 泥石流發(fā)育與溝道平均縱坡降和高差的關(guān)系

甘洛縣泥石流的溝道平均縱坡降主要集中在200‰～500‰之間，占總數(shù)的82.5%，如圖3泥石流溝道平均縱坡降統(tǒng)計圖。溝道平均縱坡降過小時，洪流沒有足夠的攜帶及沖刷能力，而溝道平均縱坡降>600‰時，松散物質(zhì)難以在溝道堆積，因而泥石流災(zāi)害較少。

圖3 泥石流溝道平均縱坡降統(tǒng)計圖Fig.3 Statistical graph of average longitudinal drop of debris flow channel

高差為泥石流的啟動提供了勢能以及勢能轉(zhuǎn)化為動能的條件。研究區(qū)泥石流溝高差在600m以上明顯增加，但是在高差大于1400m后泥石流溝的數(shù)量就明顯減少了，如圖4泥石流流域高差統(tǒng)計圖，研究區(qū)泥石流的流域高差在201～3024m之間，高差在600～1400m最為發(fā)育。

圖4 泥石流流域高差統(tǒng)計圖Fig.4 Statistics of height difference in debris flow basin

5.2 泥石流發(fā)育與巖性構(gòu)造的關(guān)系

5.2.1 泥石流發(fā)育與巖性的關(guān)系

巖性對泥石流的物源有一定的影響，研究區(qū)泥石流溝在較硬巖區(qū)域最為發(fā)育，其次為較軟巖區(qū)域，如表5泥石流溝各巖性面密度和圖5甘洛縣泥石流溝巖性分布圖，其原因為研究區(qū)堅硬巖與較軟巖分布廣泛，其次研究區(qū)斷層發(fā)育，巖石普遍較為破碎，為泥石流的形成提供了大量的松散物質(zhì)。

圖5 甘洛縣泥石流溝巖性分布圖（彩色）Fig.5 Lithology distribution map of debris flow gully in Ganluo County

表5 泥石流溝各巖性面密度

5.2.2 泥石流發(fā)育與構(gòu)造的關(guān)系

（1）泥石流發(fā)育與斷層密度的關(guān)系

對甘洛縣進行斷層密度劃分，用自然斷點法將斷層密度小于25km/100km2的為低，介于25km/100km2～80km/100km2的為中，大于80km/100km2的為高。經(jīng)統(tǒng)計，研究區(qū)的泥石流災(zāi)害在斷層密度高的地方最為發(fā)育，斷層密度低的地方最不發(fā)育，如圖6泥石流斷層密度分布圖和表6泥石流斷層密度統(tǒng)計表。泥石流在斷層密度為高的地方有6條泥石流溝，占比9.5%，其密度為6.88條/100km2，斷層密度為中的區(qū)域有20條，占比31.7%，其密度為4.01條/100km2，斷層密度為低的區(qū)域有37條泥石流溝，占比58.7%，其密度為2.38條/100km2。

表6 泥石流斷層密度統(tǒng)計表

圖6 泥石流斷層密度分布圖（彩色）Fig.6 Debris flow fault density distribution map

（2）泥石流發(fā)育與斷層的關(guān)系

研究區(qū)泥石流沿斷裂帶展布，斷裂帶兩側(cè)巖土體結(jié)構(gòu)破碎，強度和穩(wěn)定性較低，易風(fēng)化或者產(chǎn)生崩滑物，從而為泥石流提供物源。研究區(qū)有俄落斷裂、特克斷裂、馬拉哈斷裂、田壩斷裂、阿巴而及斷裂和石棉—馬前門斷裂通過，且多為高角度逆沖斷層，產(chǎn)狀陡峻，巖石破碎，北部斷層走向復(fù)雜，縱橫交錯，多為折線，因此研究區(qū)地形破碎，加之植被覆蓋度低，極易發(fā)生泥石流。研究區(qū)泥石流溝距離斷層越近越發(fā)育，如圖7甘洛縣泥石流溝距斷層距離統(tǒng)計圖，甘洛縣的泥石流溝主要在斷裂帶兩側(cè)1km范圍內(nèi)。

圖7 甘洛縣泥石流溝距斷層距離統(tǒng)計圖Fig.7 Statistics of the distance between the debris flow gully and the fault in Ganluo County

6 結(jié)論與討論

通過對甘洛縣泥石流災(zāi)害的特征及分布規(guī)律的研究，可以得到如下結(jié)論：

（1）甘洛縣共有63處泥石流災(zāi)害點，縣內(nèi)泥石流災(zāi)害分布不均，主要集中于前進鄉(xiāng)和吉米鎮(zhèn)，北部泥石流災(zāi)害呈帶狀分布于斷層和河流兩側(cè)，南部泥石流災(zāi)害集中分布于河流兩側(cè)，且數(shù)量較少。

（2）甘洛縣泥石流災(zāi)害的發(fā)育分布受地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地形地貌和坡度的綜合控制，強烈的新構(gòu)造運動和高陡的谷坡使得本區(qū)域巖體破碎，崩塌和滑坡等松散物質(zhì)極其豐富；河流下切快、比降大、谷坡陡，為泥石流的形成提供了巨大的能量；在此基礎(chǔ)上，豐沛的降雨使得本區(qū)域泥石流災(zāi)害較為發(fā)育。泥石流分布在距離斷層6km以內(nèi)的區(qū)域以及斷層密度高的地方，離斷層越近、斷層密度越大，泥石流密度越高，44.4%的泥石流溝被斷層穿過，22.2%的泥石流溝位于斷層0～1km范圍內(nèi)，斷層密度高的區(qū)域泥石流密度達6.88條/100km2。

（3）甘洛縣的泥石流災(zāi)害共有63處，其規(guī)模以小型為主，共有53處，占比84.1%；泥石流災(zāi)害的爆發(fā)具有群發(fā)性、夜發(fā)性以及沖溝泥石流活化特征，應(yīng)加強山洪泥石流監(jiān)測預(yù)警工作，進一步退耕還林，進行有效的水土保持工作。

（4）筆者僅對甘洛縣的泥石流災(zāi)害分布以及孕災(zāi)環(huán)境進行了分析，但是對于研究區(qū)泥石流災(zāi)害的群發(fā)性和夜發(fā)性并未做出進一步的分析，這也將是筆者下一步研究的重點。