泥石流固体物源量的动态变化

任佳，陈军龙，张顺斌，易朋莹

（1重庆市高新岩土工程勘察设计院有限公司，重庆 400045；2四川准达岩土工程有限公司，四川成都 610091）

泥石流固体物源量的动态变化

任佳1，陈军龙2，张顺斌1，易朋莹1

（1重庆市高新岩土工程勘察设计院有限公司，重庆 400045；2四川准达岩土工程有限公司，四川成都 610091）

根据对梁家山泥石流前后两次的勘查成果进行的分析，可知泥石流的固体物源量是动态变化的，不仅是量的变化，亦存在分布位置的变化和不同类型物源的转化，其决定因素为降雨条件，应对不同频率降雨条件下的固体物源量进行预测。该结论适用于除弃渣泥石流以外所有类型的泥石流。

固体物源量；动态变化；降雨条件

0 引言

2010年8月12日以来，四川部分地区降大到暴雨，局部地区大暴雨。这次降雨主要分布在成都、德阳、广元、绵阳、雅安、阿坝等汶川地震的重灾区，致使极重灾区绵竹市清平乡、汶川县映秀镇和都江堰龙池镇受灾尤为严重。2010年四川省已发生地质灾害1453处，其中滑坡1032处，崩塌180处，泥石流185处，造成72人死亡，37人失踪[1]。2008年地震后早期泥石流治理工程在此次洪灾期间体现的治理效果较差，多处工程设施被直接冲毁、架空或倾倒，大部分专家和学者都对此现象进行了反思。作者完整参与了梁家山沟泥石流治理工程项目前后两次的勘查与设计工作，亦对其进行了反思。下文将梁家山沟泥石流两次勘查成果进行分析。

1 工程概况

梁家山沟泥石流治理工程项目为四川省地震灾区第五批重大地质灾害项目。该泥石流位于崇州市鸡冠山乡竹根村5组梁家山沟内，为境内鞍子河主要水源之一。2008年5月16-18日在连续强降雨条件下发生了一次泥石流，此次泥石流爆发一次性冲积物约23.4万m3，居民点附近冲积物堆积物厚度一般为3～4m，冲毁公路约1.2km，淹没房屋500m2，冲毁电线杆4根，堵塞涵洞两处，淹没鞍子河电厂梁家山沟进水口以及检修阀，幸无人员伤亡，造成直接经济损失约300万元，并威胁着流域区内40户120人的生命财产安全。2010年4月对该项目进行了一次性详细勘查，并完成了该项目的可研、初步及施工图设计，施工单位已进场开展治理施工，并完成一段防护堤。

该泥石流于2010年“8·13”洪灾期间爆发一次泥石流，泥石流冲出固体物质量约7.5×104m3，泥石流总量为20.2×104m3，并新增加威胁对象1户5人，该住户于详细勘察施工完成后修建民房[2]。

梁家山沟泥石流流域面积约5.3km2，纵沟长约4.8km，从水体供给上属暴雨泥石流、从土体供给上属坡面侵蚀型泥石流、从集水区地貌特征上为沟谷型泥石流、按冲出物成分上为稀性泥石流[3]。泥石流沟从规模上为大型泥石流，爆发频率上属于高频泥石流。该泥石流防治工程等级为四级[4]，设计基准期为20年，设计降雨强度为20年一遇暴雨强度标准[2]。考虑存在以下问题：①诱发泥石流的降雨条件降低；②1＃物源点稳定性状态降低，可能诱发溃决性泥石流；③物源的静储量和动储量均有所增加；④保护对象增加了1户5人，对该泥石流进行补充勘查，并重新编制可研、初步及施工图设计报告。

2011年7月3日晚18时，梁家山沟一带开始降雨，23时开始暴雨，7月4日凌晨2时沟内流水水量大增，爆发泥石流并填塞沟道，堆积至已建防护堤顶下约1m，沟道内泥石流堆积厚度1～5m，并直抵鞍子河。本次堆积平均宽度约20m，厚度约3m，固体物约为14.2×104m3。由于当地政府避让及时，已建长101m的防护堤发挥防护作用明显，未造成人员伤亡。2011年8月22日晚，鸡冠山乡境内普降大雨，梁家山沟内再度爆发了泥石流，泥石流冲出固体物质量约1.5×104m3，冲出泥石流总量为4×104m3，且将“7·3”爆发的泥石流堆积物推向下游。 由于当地政府组织得力，人员搬迁避让及时，未造成人员伤亡和财产损失。

根据以上情况，该泥石流近3年多次爆发，为极高频泥石流，危害性大，治理工程技术难度大，治理费用增加大，经四川省国土资源厅组织专家现场踏勘及评审后，对该项目进行终止治理。

2 地质环境

2.1 地形地貌

梁家山沟自南向北伸展，属构造侵蚀中切割陡峻中山地貌、斜坡冲沟地形，区内北、东、西三面高，中部及南部低，海拔高程1000～2900m，相对高差1900m。最高峰位于靠近汶川县的人仁至岩的山脊，海拔高程达2912m。梁家山沟为树枝状的斜坡冲沟，冲沟由2条支沟组成，冲沟切割深度一般5～20m，局部深度较大；沟床坡降为10%～35%、沟坡坡度为30～60°。

2.2 地层岩性

区内出露的地层岩性主要有第四系泥石流积物（Q4sef）、第四系崩滑堆积物（Q4del）、第四系冲洪积物（Q4al+pl）、第四系残坡积物（Q4el+dl）、三叠系下统飞仙关组和铜街子组（T1f+t）、泥盆系中统观雾山组（D2g）。

2.3 地质构造

在构造体系上属于龙门山华夏系构造体系之一的九顶山华夏系构造，勘查区内发育一断层（F1）属于二王庙断层，北东延入绵阳，南西延入邛崃。断层走向北东30°～60°，一般为45°，断面倾向310°～330°，倾角40°～53°，为压扭性断层。 勘查区内基岩多处出露，除在断层破碎带附近产状凌乱之外，其他地方产状较稳定，为286°～330°∠30°～38°。 节理裂隙发育。

2.4 水文降雨条件

鞍子河自东向西从梁家山沟沟口前缘流过，河床宽15～30m，纵比降约230.3‰，年均迳流量0.11～0.15m3/s。梁家山沟沟内常年有少量流水自北向南汇入鞍子河，沟口高差约5m。

梁家山沟内泥石流冲沟以及两条支沟中常年有流水，枯水季节冲沟中流水一般宽为1～3m，水深0.5～0.8m，水流流量一般为1～3m3/s。雨季 （5～9月）沟内流量暴增，流水宽可达20m，水深最深处达3m，流量可达20～40m3/s。由于泥石流沟纵坡坡降较陡，沟内随处可见跌水坎。局部地段甚至形成瀑布。

根据崇州市气象局提供的降水资料，1959年至2009年期间，各降雨强度值如表1所示。

2010年“8·13”洪灾期间降雨情况为8月14日24h降雨量为59.3mm，8月19日24h降雨量为64.8mm，1月1日至8月31日降雨量总量为614.3mm。2011年7月3日降雨量接近百年一遇。

表1 崇州市气象站历年累计气象资料

3 固体物源量对比分析

固体物源量分为静储量和动储量，静储量为泥石流流域面积内所有的松散堆积物，动储量为所有可能参加泥石流活动的松散堆积物。前后两次勘查期间固体物源量如表2所示。：

表2 固体物源量对比表

对表2进行分析可知，前后两次勘查相隔时间约1年，静储量和动储量均发生了变化，与前一次相比，静储量增加了约82.15×104m3，动储量增加了约1.3倍，变化非常大。组成物源的各类型物源以滑坡堆积物源的静储量和动储量变化最大，其次以沟道物源的静储量和动储量变化较大，再次为滑塌堆积物源的动储量变化较大。前后两次静储量转化为动储量的转化率亦不一样，增加了8%。

经现场调查及后期分析研究可知，前后两次静储量和动储量不一致的原因主要为：前后两次静储量和动储量的调查确认均是在泥石流爆发后进行的，此种情况下关于固体物源量的调查结果均只能反映前次发生泥石流的状态，而前次爆发泥石流状态的影响因素主要为降雨条件。详勘(2010.4)为近20年一遇的降雨条件（P=5%），补充勘查(2011.3)为近50年一遇的降雨条件（P=2%），两次降雨条件不一致，导致静储量和动储量不一致。

滑塌堆积物源的静储量没有变化，但静转动的转化率增加了，主要是因为一些滑塌体在P=5%时不会滑塌，但是在P=2%时会发生滑塌，所以动储量增加了。沟道堆积物源的静储量和动储量均发生变化，主要是因为沟道堆积物源一般是以历史堆积于沟道的冲出物及前次爆发泥石流冲出物之和来统计的，补充勘查期间增加了“8·13”洪灾期间的冲出物，静储量发生了变化；而“8·13”洪灾期间的冲出物新近堆积于原沟道上，爆发泥石流时更易被上游冲出物和水携带，更易启动。滑坡堆积物源的变化与滑塌堆积物源的变化原因一致，皆是不同降雨条件，滑动状态不一致，在P=2%时更易滑动。新增物源亦是受降雨条件的影响。

梁家山沟内由于植被发育，所以两次勘查期间均对坡面侵蚀物源进行了忽略，实际上坡面侵蚀物源受降雨条件的影响较大，地表径流与斜坡坡面上在P=2%明显比P=5%坡面侵蚀深度要大，携带能力更强，可携带颗粒粒径亦增大，所以坡面侵蚀物源的静储量和动储量均会随P的减小而增大。

综上所述，泥石流的固体物源量是动态变化的，是受降雨条件影响和控制的，在不同的降雨条件下，即P不同，则固体物源量不一致，P越小，固体物源量越大。固体物源量分为静储量和动储量，亦是随P而变化。受P的影响，冲出能力发生变化，泥石流物源的分布位置亦发生变化，不同类型的物源相互进行转化，多为滑塌堆积物源、坡面侵蚀物源、滑坡堆积物源转化为沟道物源。

4 结论和建议

(1)泥石流的固体物源是动态变化的，不仅是量的变化，亦存在分布位置的变化和不同类型物源的转化，其决定因素为降雨条件（P=5%）。

(2)固体物源量分为静储量和动储量，亦是随P而变化。P越小，固体物源量(静储量和动储量)越大。该结论适用于除弃渣泥石流以外所有类型的泥石流。

(3)泥石流的固体物源量为泥石流防治工程设计的重要参数，但 《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220—2006)和《泥石流灾害防治工程设计规范》(DZ/T0239—2004)两本规范中均未对泥石流的静储量和动储量进行解释，亦未明确泥石流的固体物源量是受降雨条件的影响而变化的，建议以后的勘查工作中，应提出现状下的固体物源量和设计频率P下的预测固体物源量，设计工作应根据设计频率P下的预测动储量进行设计。

[1]许强.四川省8·13特大泥石流灾害成因、特点与启示[J].工程地质学报，2010，18(5)：596-608.

[2]易朋莹.四川省地震灾区第五批重大地质灾害崇州市梁家山沟泥石流补充勘查报告[R].重庆：重庆市高新工程勘察设计院有限公司，2011.

[3]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0220-2006泥石流灾害防治工程勘查规范[S].北京:中国标准出版社，2006.

[4]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0239-2004泥石流灾害防治工程设计规范[S].北京：中国标准出版社，2006.

Dynam ical Variation of Loose Depositof Debris Flow

Based on analysisof prospecting beforeand after debris flow of Liangjiashan Valley,itcan be inferred that loose depositof debris flow isdynam ically changeable,notonly in quantity,butalso in distribution location and transform of differentmaterial sources.As precipitation conditions are the determ inants,it isnecessary to predict loose depositunder rainfall conditionsof different frequencies.This conclusion can be applied to all typesof debris flow,except for spoildebris flow.

loose deposit；dynam icalvariation；precipitation condition

[TV144]

A

1671-9107（2012）09-0029-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2012.09.029

2012-6-14

任佳(1981-)，男，湖北人，硕士，工程师，主要从事地质灾害防治方面的工作；

陈军龙(1980-)，男，甘肃人，本科，工程师，主要从事岩土、地质灾害设计施工工作。