四川康定县野牛沟灾害性泥石流汇流特征

王东辉，梁 波，白永健

（1.中国地质调查局 成都地质调查中心，四川 成都 610081；2.四川省地质工程勘察院，四川 成都 610072）

0 引言

2005年7月7日，康定县野牛沟发生泥石流，泥石流完全摧毁了扇上面积达54511m2范围内的农田、房屋。同时，泥石流摧毁了桥梁，导致金汤河（大渡河一级支流）堵塞，极大地影响了下游陇须电站及金汤电站的正常运营，造成了巨大的经济损失。近年来全球气候异常，大渡河流域内泥石流灾害频发，且均造成巨大的经济损失。野牛沟在大渡河（康定段）流域内具有一定的代表性，且威胁巨大，笔者对其进行深入研究，以期为该地区相似地质环境条件下的泥石流沟谷研究及防治提供依据。

野牛沟位于大渡河一级支流金汤河右岸。流域面积38.75km2，主沟长 9449.3m，主沟平均纵坡降233.8‰，海拔2340～5102m。流域由3条支沟组成，右边偏岩窝沟是泥石流的主要形成区，左边鸡索子沟是洪水沟，两沟于海拔2670m处交汇后改称野牛沟，纸厂沟于海拔2460m处汇入野牛沟（图1）。流域上游基岩主要为中-微风化千枚岩夹砂质板岩，中下游为一套变质灰岩夹薄层砂质板岩及变质砂岩。流域内构造运动强烈，位于金汤弧形滑脱-推覆带核心部位，色古-三道水-锅巴岩断层从流域左侧穿过，受构造运动影响，区域内岩石节理裂隙发育，岩石极为破碎，在坡脚处形成大量崩坡积堆体。

据调查访问，野牛沟上次洪水出现时间为1995年，上次发生大型泥石流时间为60～70年前，分析认为该地区洪水周期为8～12a，野牛沟发生大型泥石流周期为50～80a。

1 泥石流分区特征

野牛沟为一典型的沟谷型泥石流，它的形成区、流通区、堆积区分区特征明显。

1.1 形成区特征

野牛沟沟源区均为中、高山地形，呈“漏斗状”，区内山坡坡度多在30°～50°，构成良好的地表汇水条件。野牛沟上游发育两条大的支沟，其中左侧支沟鸡索子沟多为岩质沟岸，山坡坡度多大于35°，部分地段可达60°以上的陡崖，为洪水沟。右侧支沟偏岩窝沟则以土质沟岸为主，山坡坡度多大于25°，汇水条件良好，是泥石流的主要源区，中游左岸发育一大型滑坡（H1），滑坡整体稳定，前缘局部垮塌，挤压沟道，不稳定物源量约140×104m3（表1）。

1.2 流通区特征

为野牛沟的中游望牛坪至高家河坝段，全长2.5km，主沟纵坡降为186.3‰，河谷呈“V”型，切割深，沟道狭窄，宽度多5～15m，最窄处仅3m，沟床总体较顺直，沟床粗糙，大量直径大于5m的块石覆于沟床上，在部分地段形成巨石卡口。谷坡中、上部植被较发育，以乔木为主，覆盖率在50％左右。该段滑坡及不稳定斜坡极为发育，为泥石流提供了大量物源（表1）。

图1 野牛沟地形地貌及主要物源分布图Fig.1 Geomorphologic and major sources map of Yeniu Ravine

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

1.3 堆积区特征

堆积区主要指金汤河左岸至高家河坝区段，总体呈不规则扇状，长440m，堆积扇前缘宽近240m，堆积物厚度5～12m。颗粒总体特征以碎块石和砂砾石堆积为主，夹少量粉砂土及枯木，碎块石所占比例可达60％～70％。物质成分以变质砂岩、灰岩及千枚岩为主。最大块石9m×2.5m×2m，中等磨圆，岩性为变质灰岩。

1.4 主要物源特征

野牛沟内物源主要分布于偏岩窝沟内及主沟中下游地段。以松散的残坡积及崩坡积成因的碎块石土为主，碎块石含量以30％ ～40％间为主，一般粒径10～30cm，偶见大于2m，主要为变质灰岩及砂质板岩，多呈次棱角状，结构比较松散，厚度一般6～20m。据调查，流域内发育5处滑坡，2处不稳定斜坡，主要集中于流通区，整体均较稳定，但是前缘受沟水掏蚀均发生局部的破坏。流域内松散固体物质总量约1333.36×104m3，不稳定物源量约 244.17×104m3（表1）。

2 泥石流运动和动力学特征

根据当地居民的描述，现场试验得出泥石流容重为2.05t/m3，属粘性泥石流。

2.1 泥石流流速

选用通用公式［1］对野牛沟Ⅰ -Ⅰ'断面（高程2850m，H1坡脚处）、Ⅱ -Ⅱ'断面（高程 2680m，偏岩窝沟口处）、Ⅲ-Ⅲ'断面（高程2525m，下望牛坪）、Ⅳ-Ⅳ'断面（高程2365m，主沟沟口）（图1）分别进行泥石流流速计算，结果见表2。

式中：Vc——平均流速（m/s）；

Hc——泥深（m）；

Ic——河床比降；

nc——糙率。

表2 流速计算结果Table 2 Calculating results of velocity

2.2 泥石流流量

用形态调查法［2］对不同断面进行流量计算，结果见表3。

表3 形态调查法计算流量Table 3 Discharge from investigation

不同频率泥石流流量（Qc）计算采用雨洪法［3］，设计洪水流量计算根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中的公式。计算过程中假设泥石流与暴雨同频率且同步发生，计算断面的暴雨洪水设计流量全部转变为泥石流的流量，计算公式如下：

式中：Qp——频率为P的洪水流量（m3/s）；

DC——泥石流堵塞系数；

φ——泥石流泥沙修正系数；

ψ——洪峰径流系数；

F——汇水面积（km2）；

S——暴雨强度（mm/h）；

t——流域汇流时间（h）；

n——暴雨公式指数；

γc——泥石流重度（t/m3）；

γw——清水重度（t/m3）；

γH——泥石流中固 体物质比 重（t/m3），取2.52。

计算参数查询《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》中相关图表获得，流域特征值从1：50000地形图上获取。

表4 野牛沟主沟流域特征值表Table 4 Characteristics of the drainage basin

表5 雨洪法流量计算结果Table 5 Discharge from calculating formulate

3 汇流特征分析

（1）对比表3及表5，通过形态调查法测得的Ⅱ-Ⅱ'断面、Ⅳ-Ⅳ'断面流量与按50a一遇频率测得的偏岩窝沟及主沟流量基本相同，2005年野牛沟泥石流为50a一遇。

（2）分析表3，可以看出流量沿程增量大，在海拔2850m处时流量仅为108.28 m3/s，而到沟口时流量增至683.01 m3/s。尤其是Ⅱ -Ⅱ'断面至沟口间流量增量最大，而Ⅰ -Ⅰ'至Ⅱ -Ⅱ'间流量变化小，这主要有以下三个方面的原因：①Ⅰ -Ⅰ'至Ⅱ -Ⅱ'间主要为岩质沟岸，仅在沟右岸见少量崩坡积堆积体，植被发育，斜坡稳定，可补给物源量少，同时该段无支沟洪水补给，因此流量增量小；②Ⅱ-Ⅱ'断面至沟口段为野牛沟主要物源区，由图1及表1可以看出，该段滑坡、不稳定斜坡极为发育，估计可补给物源量达104.17×104m3，这些不稳定物源在2km范围内大量的汇入导致泥石流流量迅速增大；③鸡索子沟于2670m处与偏岩窝沟交汇后，由于鸡索子沟的洪水流量（取50a一遇频率）可达54.53 m3/s，占主沟洪水流量的一半以上（表5），再加上纸厂沟于2460m处汇入主沟。这些流量的汇入直接导致了洪峰流量的剧增。

4 结论

（1）该地区洪水周期为8～12a，大型泥石流发生周期为50～80a。2005年大型泥石流属粘性低频泥石流，泥石流最大容重为2.05t/m3，50a一遇。

（2）通过对各分区内不同断面的测量，采用通用公式进行泥石流流速和流量的计算。该泥石流的最大流速可达 10.52m/s，出沟口时峰值流量达683.01m3/s，流速 9.46m/s，最大泥位达 10.2m（高家河坝上游200m处）。

（3）由于沿途鸡索子沟、纸厂沟汇入，增大了洪峰流量，再加上流通区段内不良地质现象密集发育，大量物源在极短的距离内汇入主沟，最终导致泥石流峰值流量在流通区段的后半程（Ⅲ-Ⅲ'断面至沟口段）剧增。

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