四川石棉简槽沟泥石流发育特征与减灾防灾初探

宋志,陈泽硕

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，成都 610081；2.西南交通大学，成都 610031)

四川石棉简槽沟泥石流发育特征与减灾防灾初探

宋志1 2,陈泽硕2

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，成都 610081；2.西南交通大学，成都 610031)

四川石棉县简槽沟为一条典型泥石流沟道，区域上具备泥石流形成的孕灾地质环境背景，流域内具备泥石流产生的地形地貌与物源聚集特征。简槽沟泥石流可分清水区、形成区、流通-堆积区3个区域。由于简槽沟泥石流形成是由形成区密集崩滑体提供并参与物质运移，以远程碎屑流的形式沿程堆积扩散并延伸至沟口，所以，流通区与堆积区不明显，与常规泥石流分区略有区别。通过流域物源调查，简槽沟物源为崩滑堆积物、沟道堆积物、坡面侵蚀物。流域内共有松散固体物质总量为13.784×104m3。可能参与泥石流的物源量约3.154×104m3，沟道两侧的崩滑堆积物为泥石流的主要补给物源，占泥石流活动量的86.7%。简槽沟泥石流为高频—暴雨—崩滑—沟谷型稀性泥石流、易发、活动性强、中型潜在危险性，进行工程治理是十分必要的和紧迫的。针对简槽沟泥石流物源集中且丰富、流通区不明显、堆积区建筑物密集、沟口过流断面狭窄的特点，工程治理以中游拦挡物源、下游排泄倒流的措施，并遵循以防为主、防治结合、综合治理的原则。

石棉；简槽沟；发育特征；减灾防灾

简槽沟位于四川省石棉县大渡河右岸支流楠桠河左岸流域内，隶属回隆乡凉桥村罗家坪组辖区(图1)，沟口地理坐标：东经102°13′40.6 ″，北纬29°17 ′30.2 ″。历史上，简槽沟为一条频率高、危害严重的泥石流沟道，曾于1990年、1991年、2000年、2008年发生规模较大、破坏严重的地质灾害，给当地人民生命安全与财产带来巨大的灾难。本文以简槽沟单沟为研究对象，开展泥石流发育特征调查与分析，并提出相应的防灾减灾建议和措施，以期为当地政府提供简槽沟地质灾害防治对策，同时也为其他类似泥石流调查提供技术方法[1-2]。

1 流域地质环境背景

1.1 气象、水文

简槽沟所在区域处于横断山脉东缘，气候以亚热带季风气候为基带的山地气候。总体来看，气候以下特点：年均温偏高，年平均温度17.1℃，高于邻区大相岭以北各县市，高于同纬度而地势较低县市；年均降雨量偏少，夏雨集中、多夜雨、少暴雨、无秋绵雨，冬春干燥、山风强烈。水热状况垂直变化显著，气温随高度降低，降水随高度增加。

据有关资料，简槽沟所在区域内多年平均气温10.7℃～18.0℃，最高温度40.3℃，最低温度零下15.0℃。且随着地势的增高，平均气温而降低。多年平均年降水量为1 200.9 mm，但分布不均，主要集中于5月～9月，占全年降水量的86.4%，同时，山地降雨多于河谷地带。简槽沟泥石流海拔高程1 010～2 000 m、区内多年平均年降水量为1 000～1 200 mm，且多以暴雨或阵雨出现。年蒸发量达1 573.9 mm，为降雨量的1.31倍。

简槽沟流域面积0.603 km2，水源主要来自大气降雨，物源区以下沟水常年不断，多年平均流量为0.01～0.3 m3/s。主河——楠桠河在简槽沟出口处的河床高程(独立)1 016.50～1 018.60 m，河宽38～45 m，正常水位高程1 017.10～1 018.90 m，水深0.60～1.80 m；据访，该段最大洪水位高程1 021.00～1 022.90 m，水位变幅3.0～4.0 m。楠桠河流域径流深度：1343.05 mm，径流率42.5 l/s·km2，年均径流总量14.10×108m3，最大洪峰流量200 m3/s，最小流量12.9 m3/s。

1.2 地形地貌

简槽沟流域属构造侵蚀高中山强烈切割区，相对高差980 m，流域纵坡降467.1‰。主沟纵坡降441.5‰，沟谷呈“V”字型，两侧地形坡度35°～65°。勘查区内最高点为西部分水岭边界的山脊，海拔高程2 000 m，至罗家坪组简槽沟沟口泥石流扇前缘楠桠河，海拔高程约1 018 m，相对高差约980 m，地势特点总体西高、东低，河谷深切，地形起伏大(图2)。

简槽沟在海拔1 066 m以上的大部分地方沟谷呈“V”字型，仅局部呈“U”型，谷底宽0.5～3 m，两侧谷坡坡角35°～65°，局部直立。在海拔1 066 m以下为堆积区，沟床平均纵坡降为300.0‰。

1.3 地层岩性

简槽沟流域内出露地层较为简单，可分为第四系、元古期地层，由新至老分述如下：

(1) 第四系(Q)

残坡积层(Qel+dl)：岩性为黄褐色、灰褐色、角砾、碎石夹粉质粘土，含植物根须和腐植质，主要分布于缓坡和山脊平台地带，厚0.50～3.00 m；崩坡积层(Qcol+dl)：岩性为肉红色花岗岩碎块石夹岩屑或砂砾石，局部含残积粘性土，主要分布于简槽沟两岸坡脚地带，一般厚0.5～3 m，最厚约5.0 m；冲洪积层(Q4al+pl)：由肉红色花岗岩块石、砂卵石构成，主要分布于简槽沟下游流通区的沟谷和南桠河中，层厚0.5～10.0 m；泥石流堆积层(Q4sef)：由肉红色花岗岩碎块石夹粘性土和角砾等组成，分布于出山口至南桠河河口(堆积区)，一般厚1.00～3.00 m，最厚可达4 m。

(2) 元古期

该区出露基岩为元古代晋江期(γ2)花岗岩，肉红色，粒状结构，块状构造，节理裂隙较发育，岩质坚硬。表层风化强裂，分布于整个流域。

1.4 地质构造

简槽沟所在区域位于川滇经向构造带北端与青藏滇缅印尼巨型“歹”字型构造的交接、归并部位，构造形迹复杂，形成多处以南北向，北北西向为主的褶皱、背斜及断层。受区域构造影响，研究区内及相邻周边次生羽状断层及褶皱较发育，断层以北北西向正断层为主，断距较小,在几十厘米至一米左右变化，但密度较大，对岩体的完整性影响较大。褶皱多表现为极小规模的局部岩体揉皱，在较小范围内岩层产状变化较大。因此勘查区次生断层及褶皱发育，岩体完整性差[3-6]。

2 泥石流形成条件分析

2.1 泥石流地貌地形分区

简槽沟泥石流可分为3个区域，分别为清水区、形成区、流通-堆积区。该沟泥石流的形成特点主要表现为流通区与堆积区不明显，与常规泥石流分区略有区别，产生的主要原因为泥石流物源由形成区密集崩滑体提供并参与物质运移，以远程碎屑流的形式沿程堆积扩散并延伸至沟口，简槽沟泥石流分区地形地貌特征见表1，各区调查见图3。

2.2 物源条件

泥石流是固液两相流体，内含大量的泥沙、碎块石、漂砾等固体物质，是泥石流不同于水流或洪流的主要标志。松散固体物质的形成与地质背景条件和地质营力有关，泥石流固体物源累积过程多与不良地质现象和人类工程活动联系在一起。根据本次调查，简槽沟泥石流固体物源按成因类型主要包括：(1)崩滑堆积物,(2)沟道堆积物,(3)坡面侵蚀物[1]。简槽沟主要物源分布图见图4。

(1) 崩滑堆积物：根据本次调查，简槽沟泥石流流通区共有小型崩塌4处，崩塌的方量分别为 B4：0.012×104m3、B5：0.002×104m3、B6：0.55×104m3、B7：0.33×104m3。厚度1～5 m不等，总方量约0.894×104m3。由于崩塌堆积体稳定性差，单次参与泥石流活动的量较大。

(2) 沟道堆积物：流通区沟谷长916 m，其中基岩段长沟谷长530 m，分布有堆积物的沟道长386m。沟底冲洪积堆积物平均厚2.5 m，宽4.0 m，堆积物固体物源约0.39×104m3。由于沟底堆积层稳定性较差，抗冲刷能力弱，一次可能参与活动量按10%～30%考虑。

(3) 坡面侵蚀物：流通区残坡积、崩坡积坡面面积约0.02 km2，厚度0.5～2.0 m，总量约2.0×104m3。坡面侵蚀一次能参与泥石流活动的量小于0.05%，为正常的水流搬运。

通过流域物源的分布和计算，简槽沟泥石流沟形成区及流通区共有松散固体物质总量为13.784×104m3。可能参与泥石流的物源量约3.154×104m3； 0.742×104m3固体物质为“5.12”地震后新增的。沟道两侧的崩滑堆积物为泥石流的主要补给物源，占泥石流活动量的86.7%，沟道堆积物约占10.1%，坡面侵蚀物约占3.2%。

3 泥石流减灾防灾必要性与防治工程

简槽沟泥石流为高频-暴雨-崩滑-沟谷型稀性泥石流，泥石流的物源以崩滑堆积物为主，易发程度为易发，泥石流沟活动性强，规模为小型，潜在危险性等级为中型，进行工程治理是十分必要的和紧迫的。

针对简槽沟泥石流物源集中且丰富、流通区不明显、堆积区建筑物密集、沟口过流断面狭窄的特点，工程治理以中游拦挡物源、下游排泄倒流的措施，并遵循以防为主、防治结合、综合治理的原则[7-10]。

工程治理的思路为：①拟在流通堆积区上游崩塌集中处设置两道谷坊，有效坝高3 m，共可拦截固体物质1 064.27 m3；②在出山口龙江公司水渠-下游沟段间(便道)设置跌水坎消能，坎宽5 m，长约38 m，并在坎右岸修建4.0 m高的导流防护堤，右侧地段将原有的防护堤加长，并将破损的防护堤进行修复，有开口的位置也采取相应的措施。其中将水泥路与居民区防护堤开口封闭，沿该门洞向东行约13 m处的门洞将其防护堤加长，工程治理思路见图5。

简槽沟泥石流防治工程采用谷坊坝+防护堤，可有效减轻泥石流成灾物源条件和排泄能力，起到有的放矢的减灾防灾工作。在开展防治工程的同时，应加强监测与环境保护。监测的目的主要为保证施工期间安全并验证防治效果。环境保护主要针对泥石流治理前减少坡面松土，沟道堵塞，治理施工中加强管理减少弃土、弃渣对周边环境的影响。

4 结论

(1) 简槽沟为一条典型泥石流沟道，区域上具备泥石流形成的孕灾地质环境背景，流域内具备泥石流产生的地形地貌与物源聚集特征。

(2) 简槽沟泥石流可分清水区、形成区、流通-堆积区3个区域。由于简槽沟泥石流形成是由形成区密集崩滑体提供并参与物质运移，以远程碎屑流的形式沿程堆积扩散并延伸至沟口，所以，流通区与堆积区不明显，与常规泥石流分区略有区别。

(3) 通过流域物源调查，简槽沟物源为崩滑堆积物、沟道堆积物、坡面侵蚀物。流域内共有松散固体物质总量为13.784×104m3。可能参与泥石流的物源量约3.154×104m3，沟道两侧的崩滑堆积物为泥石流的主要补给物源，占泥石流活动量的86.7%。

(4) 简槽沟泥石流为高频-暴雨-崩滑-沟谷型稀性泥石流，易发、活动性强、中型潜在危险性，进行工程治理是十分必要的和紧迫的。针对简槽沟泥石流物源集中且丰富、流通区不明显、堆积区建筑物密集、沟口过流断面狭窄的特点，工程治理以中游拦挡物源、下游排泄倒流的措施，并遵循以防为主、防治结合、综合治理的原则。

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PRELIMINARY STUDY ON DEVELOPMENTAL FEATURES AND
DISASTER REDUCTION AND PREVENTION OF JIANCAO GULLY DEBRIS FLOW IN SHIMIAN, SICHUAN

SONG Zhi1，2,CHEN Ze-shuo2

(1.Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081,China;2.Southwest JiaoTong University, Chengdu 610031,China)

Jiancao gully is a typical debris flow gully, area with the formation of debris flow disaster pregnant geological environment background, in the basin with the generation of debris flow topography and source clustering characteristics. The debris flow gully can be divided into 3 areas: water area, forming zone and circulation accumulation zone. Because Jiancao gully debris flow is formed by the dense area collapse landslide and participate in the movement, in the form of remote debris flow accumulates and extends to gully exit along the way, the distribution area and the accumulation zone are not obvious, and are slightly different from the conventional debris flow. Through the investigation of the source of the basin, the source of the material source of the Jiancao gully is the landslide accumulation, the accumulation of gully and the erosion of the slope. The total amount of loose solid substances in the basin is 13.784×104m3, may be involved in the amount of debris flows is about 3.154×104m3. The debris flow accumulation at both sides of the gully is the main source of debris flow, accounted for 86.7%.Jiancao gully debris flow for high-frequency-hard rain-collapse slip, gully type debris flows, easy to happen, strong activity, medium-sized potential risk, engineering control is very necessary and urgent. According to JJiancao gully debris flow source concentrated and rich, circulation zone is not obvious, accumulation area with dense buildings, gully exit is narrow, engineering treatment measures to obstruct the thing source in the middle and downstream discharge backflow and follow and giving priority to prevention, combining prevention with control, comprehensive treatment of the principles. Engineering control measures is to obstruct the thing source in the middle and downstream discharge reflux, and follow the principle of giving priority to prevention, combining prevention with control, comprehensive treatment of the principles.

Shimian; Jiancao Gully; Developmental Features; Disaster Reduction and Prevention

1006-4362(2015)04-0012-06

2015-07-18改回日期：2015-09-03

中国地质调查局地质调查项目(12120114069501)；成都地质矿产研究所青年基金项目，所控基 [2014]-05

P642.23

A

宋志(1982- )，男，四川省宣汉县人，工程师，博士研究生，主要从事岩土工程与泥石流研究。E-mail:35842126@qq.com