甘沟泥石流调查与危险性评价

2016-07-21杨秀元蔡玲玲王爱军

中国水土保持 2016年6期

关键词：鲁甸县泥石流调查

邓　兵，杨秀元,蔡玲玲，王爱军

(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定 071051)

甘沟泥石流调查与危险性评价

邓兵，杨秀元,蔡玲玲，王爱军

(中国地质调查局水文地质环境地质调查中心,河北保定 071051)

[摘要]滇东北地区是我国地质灾害高发地区之一。2014年8月3日的6.5级强烈地震改变了鲁甸县的地质环境条件，并诱发了大量的崩塌、滑坡，储积了丰富的物源，在降雨充足的情况下容易发生泥石流，地质灾害点密度达45处/100 km2。甘沟流域位于云南省鲁甸县龙头山镇龙泉村，沟口正对着集镇。通过对流域的遥感解译和地质调查，掌握第一手基础地质资料，采用灰色关联分析法对甘沟泥石流的易发程度和危险性进行了分析和评价，以期能为龙头山镇的规划和灾后重建提供参考。

云南省是我国地质灾害高发地区之一[1]。根据中国地质环境信息网全国地质灾害通报，云南省每年地质灾害的发生数量、因灾造成的死亡或失踪人数、灾害造成的直接经济损失均位居全国前列，滇东北地区则是云南省地质灾害高发区之一。滇东北地区地势起伏、构造发育、河谷深切、岩体破碎，特殊的地质背景下地质灾害特别发育，其中泥石流是主要的地质灾害之一[2-4]，严重制约了当地社会经济发展。近年来，许多研究人员对泥石流的成灾机理、危险性评价等进行了大量研究[5-10]。笔者在借鉴前人研究成果的基础上，以位于滇东北地区鲁甸县的甘沟流域为研究对象，通过遥感解译和泥石流调查，研究泥石流的发育背景、形成机理和成灾模式，采用灰色关联分析法对其危险性进行定量评价，以期为鲁甸县泥石流综合治理和防灾规划提供科学依据。

1研究区概况

鲁甸县是云南省昭通市下辖的县之一，位于云南省东北部、牛栏江东侧沿江一线，地处乌蒙山南麓，地理位置26°59′～27°32′N、103°09′～103°40′E，东北与昭阳区交界，东南与贵州省威宁县毗邻，南部和西部与会泽、巧家县隔牛栏江相望。龙头山镇位于鲁甸县西南、牛栏江右岸，距县城31 km，总面积1 519 km2，其中山区占87.9%。鲁甸县地形受牛栏江及沙坝河、龙泉河等支流的强烈侵蚀下切影响，形成高山峡谷地貌，河谷深狭，斜坡陡峻，河谷横剖面多呈V形，少有河滩阶地；地貌错综复杂，有深切高中山、中切中山、岩溶高原、混合丘原、断陷河谷坝等，其中甘沟流域为侵蚀溶蚀高山峡谷地貌；地层以中生界地层为主，元古界、古生界和新生界地层分布较少，岩浆岩大片分布，主要为二叠系峨眉山玄武岩，甘沟流域地层岩性主要为二叠系峨眉山组二段三段杏仁状斑状玄武岩，平行整合接触，节理裂隙发育，岩体表面切割破碎，强风化，风化层厚度0.5～15.0 m不等；位于川滇经向构造体系的绿汁江-小江南北构造带东缘与其东侧滇东多字形构造的结合部位，北东向和南北向构造呈相互抗衡的态势遍布全区，组成区域内主干构造，北西向构造仅零星分布，不占重要地位，其中甘沟流域附近发育白水岩、骡马口等平移断层和龙泉河断裂等断裂构造；属亚热带、暖温带共存的高原季风立体气候区，降水主要集中在下半年，雨季(5—9月)降水量796.3 mm，占全年降水量的87%，旱季(10月至翌年4月)降水量116.5 mm，占全年降水量的13%；泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害十分发育，尤其在鲁甸县中北部构造侵蚀低中山区和西北部构造溶蚀侵蚀中山峡谷区地质灾害更为严重。2014年8月3日下午4时30分，鲁甸县发生6.5级强烈地震，震后鲁甸县域内排查出地质灾害点671处，其中泥石流沟38处，地质灾害点密度达45处/100 km2。

2泥石流调查

甘沟流域位于云南省鲁甸县龙头山镇龙泉村、牛栏江右岸，为龙泉河的一级支沟，沟口正对着集镇，地理坐标为27°06′48″N、103°22′53″E，沟口海拔1 530 m，分水岭最高点海拔2 583 m，高差1 053 m，主沟纵长3.46 km，纵坡降304‰，遥感影像见图1。

图1　甘沟流域遥感影像

2.1泥石流史

经走访调查，甘沟流域历史上曾多次发生泥石流，最近的一次是1997年7月8日13时左右上游局地突降大暴雨引发泥石流，造成11人伤亡、5户房屋倒塌和龙泉中学教学楼3间教室受损。1998年在甘沟实施治理工程，建有3道拦挡坝(位于甘菜园前部沟谷)和排导工程(位于集镇段沟谷)，拦挡坝现已淤满。

2.2泥石流特征

甘沟流域面积4.23 km2，包括龙头山镇、铁厂乡的甘菜园、白石岩、大地、大槽口等自然村。土地利用类型主要是斜坡耕种，自然植被覆盖率不足10%，大部分区域植被为杂草和零星低矮灌木，仅在白石岩自然村的大沟流域植被相对较好。甘沟泥石流形成区地形切割强烈、地势陡峻，地貌类型为构造侵蚀高中山区。流域内主要出露二叠系峨眉山组二段三段玄武岩，甘沟下游(甘菜园地界)出露有二叠系下统茅口组、栖霞组深灰色生物碎屑灰岩、泥晶灰岩、白云质灰岩，石炭系下统大唐组白云质生物碎屑灰岩、泥质粉砂岩，奥陶系中统上巧家组灰黄色砂岩、泥质粉砂岩，奥陶系下统下巧家组青灰白云岩夹粉砂质泥岩，顶部为一层紫红色含铁泥质粉砂岩。

泥石流形成区由甘菜园主沟以上发育的5条V形支沟组成，从西至东分别为大沟、老石湾沟、冲沟、吴家水井边沟、冲沟头，坡降均在300‰左右。形成区地形切割严重，岩性主要为峨眉山斑状玄武岩、含杏仁玄武岩，柱状节理发育，在区域地质构造作用和风化、结构面共同作用下岩体较为破碎，松散体残积或崩积于斜坡上，斜坡上覆残坡积和崩坡积层厚度0～3 m，局部厚度大于5 m(白石岩自然村)，是泥石流形成的主要物源。大沟和吴家水井边沟流域面积和长度较大，大沟两岸堆积体厚度大，局部达10 m，主要为黏土和玄武岩风化后的碎石土；吴家水井边沟内的玄武岩岩体破碎，沟谷和两岸斜坡可见堆积的崩落的巨大孤石(直径2 m以上)，斜坡上的崩坡积层厚度较大，局部可达数米，残坡积层厚度一般小于3 m。

泥石流流通区为甘菜园主沟至集镇段的V形沟谷，长度1 000 m，第一道泥石流拦挡坝以上沟谷走向130°，以下沟谷走向160°。该段沟谷坡降62‰，沟谷较窄，河谷侵蚀，两岸侧蚀作用明显，形成陡坎，局部垂直切割达10余米。1998年修筑三道泥石流拦挡坝，目前已全部淤满失去拦挡功效。

淤积区为集镇至龙泉河段沟谷，为古洪积扇改造后的行洪渠道，长400 m，沟谷走向157°，坡降62‰。据调查，沟谷内有少量淤积，堆积方式以下蚀为主，修筑有行洪渠，宽度在15 m左右，但沟渠内种植有农作物和花椒等，严重影响行洪能力。

3泥石流易发程度与危险性评价

3.1易发程度评价

根据流域基本特征和参数，按照文献[11]将甘沟泥石流的地质调查和影响因素进行量化，结果见表1。该泥石流沟易发程度综合评价总分为111，易发程度中等，在降雨和水动力充足的条件下发生泥石流的可能性较大。

表1　泥石流易发程度影响因素评分

注：≥114为高易发(严重)；114～84为中易发(中等)；84～40为低易发(轻度)；<40为不易发。

3.2危险性评价

基于刘希林等[5，9-10]的研究成果，采用灰色关联分析法对泥石流危险性进行评价，并对评价方法进行优化，选取易于调查获取的因子进行分析和评价，即：一次泥石流(可能)最大冲出量、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域最大相对高差、流域切割密度、主沟床弯曲系数、泥沙补给段长度比、24 h最大降雨量、流域内人口密度。基于野外调查的地质成果，获取上述10项危险因子的实际取值，并对其进行赋值[5](表2)，根据泥石流危险度评价公式计算其危险度(Rd)。计算公式为

Rd=0.235 3GL1+0.235 3GL2+

0.117 6GS1+0.088 2GS2+0.073 5GS3+

0.102 9GS6+0.0147GS7+0.058 8GS9+

0.044 1GS10+0.029 4GS14

计算得到甘沟泥石流危险度为0.376 38，对照泥石流危险度分级表(表3)，为中度危险泥石流，可能发生中等规模和间歇性的泥石流，但较少造成重大灾难。