九寨沟县乱水湾泥石流基本特征及防治思路

罗明星，李 斌，袁凤凯，2

（1.核工业西藏地质调查院，西藏 拉萨 850000；2.四川省核工业辐射测试防护院，四川 成都 610061）

九寨沟县乱水湾泥石流基本特征及防治思路

罗明星1，李 斌1，袁凤凯1，2

（1.核工业西藏地质调查院，西藏 拉萨 850000；2.四川省核工业辐射测试防护院，四川 成都 610061）

结合九寨沟县乱水湾泥石流工程地质条件，对九寨沟县乱水湾泥石流基本特征及防治工程进行分析研究。研究结果表明：“5.12”汶川地震之后，乱水湾泥石流流域内岩、土体的原始应力状态发生改变，地质结构受到破坏松弛，为泥石流形成提供了大量的物源条件；近年来，四川盆地极端天气频发，降雨具有强度大、持续时间长的特征，为泥石流形成提供了强大的水动力条件。2009年，“7.11”特大暴雨激发了乱水湾泥石流发生。针对九寨沟县乱水湾泥石流的特点，提出以“拦固”为主，辅以“排导”的思路。

泥石流基本特征；工程地质；防洪工程评价

Sichuan Province Nuclear IndustryRadiation Testingand Protection Institute Chengdu 610061,Sichuan）

Abstract:Combined with the geological conditions of the landslide in the land of Jiuzhaigou County,Jiuzhaigou County,the basic characteristics of the debris flowin the Jianshui Bay of Jiuzhaigou County and the prevention and control project.The results show that after the Wenchuan earthquake,the original stress state of the rock and soil in the muddy watershed of the Sands Bay is changed and the geological structure is damaged and loosened,which provides a lot of material conditions for the formation of debris flow.In recent years,the Sichuan Basin Extreme weather is frequent and rainfall has the characteristics of strong strength and long duration,which provides powerful hydrodynamic conditions for debris flowformation.In 2009,the"7.11"heavy rainstorm triggered the occurrence of the Riverside debris flow.Aiming at the characteristics of the debris flowin the land ofJiuzhaigou County,the author puts forward the idea of"stopping"

Keywords:Essential characteristics,Engineeringgeologyand flood control project evaluation

0 引言

汶川8.0级大地震和“4.20”芦山强烈地震，给震源地区及周围市县造成极为严重的人员伤亡和财产损失，同时引发了大量的泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害[1]。乱水湾位于地震重灾区九寨沟县草地乡内，地震后沟内发生多处崩塌，大量固体物源堆积于沟床两侧，具备发生规模更大的泥石流的物源条件，在强降雨的作用下将发生泥石流[2]。泥石流将直接威胁草地乡新寨子90多户约410余人的生命、财产安全，同时位于流域下游的村乡公路也将受到严重威胁，受泥石流威胁的财产总计超过500万元。

2009年7月11日，九寨沟县草地乡突降暴雨，高强降雨持续时间2～3 h，降雨量累计达45 mm，在高强度降雨的作用下，流域内大量松散固体物质启动流入沟内形成泥石流，最后堆积在乱水湾沟口，随后爆发泥石流，据当地村民回忆泥石流持续了约30 mm。当时水宽约4.0 m，深约1.2 m，流速约3～4 m/s。经过对现场调查，初步测量和估算，2009年发生的泥石流大概冲出的堆积扇长约50 m，宽约20 m，平均厚度约4m，泥石流冲出量约 0.2×104m3。

乱水湾泥石流在地震作用的影响下演变为一条高频泥石流沟，虽然在2009年7月11日暴发了历史上最大规模的泥石流，但受环境破坏的影响，加之流域内仍然存在大量的松散物质，在将来还极有可能暴发更大规模的泥石流灾害。本文在乱水湾泥石流进行现场调查的基础上，对泥石流的基本特征、物源分布特征、泥石流形成机制、形成过程及泥石流的各重要特征参数以及防治思路、理念进行分析。

1 研究区地质环境条件

1.1 自然环境条件

九寨沟县属川西高原气候的暖温带干温河谷气候，特点是温和偏冷，夏短冬长，垂直差异大，冬暖夏凉，昼夜温差变化大，年均气温12.7℃。九寨沟县位于川气候受地形影响显著，降雨集中，主要集中在7～9月，常出现局地性暴雨和冰雹；据县气象站25年的观测资料，年最大降水量为750.2 mm，七月份降水量最多，为100.5 mm，1975～2000年期间区域内6个小时最大降雨量为37.3 mm，同时雨量随海拔高度升高而增加，平均降雨梯度约为4 mm/100 m；1小时最大雨强和10分钟最大雨强分别为40 mm和20 mm。降雨具有波动变幅大、降水集中、雨强大和暴雨频率高的特点，这些特点有利于洪水灾害和泥石流等灾害的发育。

1.2 地质条件

1.2.1 地形地貌

该泥石流沟的流域面积约3.5 km2，主沟长约2.3 km，流域内最高点海拔2559 m，位于勘查区的东南侧，最低点海拔1675 m，位于主沟与草地沟河交汇口处，相对高差884 m，主沟最高点海拔2410 m，平均沟床纵比降约319‰。其中两条支沟，左侧沟长约0.5 km，平均沟床纵比降约390‰；右侧沟长约1.2 km，平均沟床纵比降约325‰。形成区山高坡陡，高差变化大，地形狭窄，形态呈“V”型，岸坡坡度一般70°，局部接近90°；流通区沟道形态呈“U”型，平均沟床纵比降240‰，岸坡坡度一般 50°，局部达 80°；堆积区扩散角约 45°，地形坡度约 5°～10°。主沟及其支沟在平面上呈树枝状发育，清水区、形成流通区、堆积区划分明显，呈现出典型泥石流沟的地形地貌特征。

1.2.2 地层岩性

区域内主要地层由泥石流堆积层（Q4sef）、冲洪积层(Q4al+pl)、残坡积层(Q4el+dl)和泥盆系中统三河口组（D2s）地层组成。

（1）泥石流堆积层（Q4sef）

黄灰色，含碎石粉质粘土，块石粒径一般20～40 cm，可见最大粒径达80 cm，含量约占25%，碎石粒径一般2～6 cm，含量约占35%，砂质粉土约占40%，稍密～中密，母岩为变质砂岩、板岩，碎块石级配差，磨圆度差，呈次棱角状。主要分布于主沟上游沟床及支沟下游沟床部位。

（2）冲洪积层(Q4al+pl)

主要分布于沟床及两侧及沟口堆积扇部位，主要物质为卵石土，中密—密实，母岩为砂岩和砂板岩，卵石级配差，磨圆度好，一般 10～30 cm，含量在50%～60%。

（3）残坡积层(Q4el+dl)

以碎块石层为主，灰黄色、灰色，松散～中密，碎石粒径一般3～15 cm，少数可达18 cm；块石粒径一般20～40 cm，少数可达55 cm以上；母岩为板岩、砂岩等，呈中等～强风化状，分选性较差，磨圆度差，呈块状、棱角状，充填角砾及粗砂，局部地段粘性土含量较大，流域内广泛分布于沟谷、斜坡下段，厚度较大。

（4）泥盆系中统三河口组（D2s）

上部为灰、深灰色厚层—快状板岩。下部为深灰色中厚层-块状致密结晶灰岩，中细粒结构，含黑色燧石条带及团块，表面可见白色钙膜，局部表面附有乳黄色钙华。构造裂隙及卸荷裂隙较发育。

2 泥石流流域基本特征

乱水湾流域属构造侵蚀的中山地貌，地势东南高西北低，形态上呈典型的栎叶形，流域面积3.5 km2，主沟长约2.3 km，流域的完整系数为0.6616，最高点海拔2559 m，最低海拔1660 m，岭谷相对高差下游为200～900 m，平均沟床比降319‰。

在乱水湾流域上游，地形起伏较大，常见有跌水坎，沟道弯曲、狭窄，岸坡坡度陡，主要以“V”字形沟谷为主，沟床纵比降较大，平均纵坡367‰，沟谷两岸地形基本对称，坡度一般为50°，局部接近85°；在流域中游，沟床纵坡变化不大，坡度较缓，区域内弯道较多，局部沟谷较宽且较顺直平缓，在宽缓沟谷地带可见河流下切作用形成的台地，一般切割深度2.0 m，最大可达 4.2 m，沟谷多呈“V～U”字形，坡度一般为 25°～60°，局部可达85，沟床纵平均纵坡276‰；流域下游，沟床纵坡变化不大，坡度平稳，平均纵坡165‰，沟道较顺直，沟谷以“U”字形为主，坡度一般为6°～25°，局部可达35°。通过调查及计算，流域内未被切割的面积约1.5 km2，未被切割区域内的面积与最大地形高差约之比为40%，表明该流域地貌发育阶段为壮年期。

综上分析可知，乱水湾流域的完整系数、相对高差、流域地貌发育阶段、沟床最小纵坡比降及最小岸坡坡度等条件均满足泥石流的形成的地形条件[3]。

3 泥石流暴发过程及成因

据现场调查，乱水湾历史上曾发生过两次较大规模的泥石流：

（1）1934年8月份暴发泥石流，乱水湾两岸表面松散物质被雨水浸湿而土体达到饱和，泥石流由地下潜水饱和土体引发，泥石流比较粘稠，规模较大，在汇入主沟时浆体高度约4.0 m，在沟口处浆体一边运动一边堆积，主河被堵断约一半，该次泥石流规模是调访当地人见过最大规模的泥石流。经过对现场调查，初步测量和估算，1934年发生的泥石流大概冲出的堆积扇长约90 m，宽约70 m，平均厚度约2 m，泥石流冲出量约 0.8×104m3；

（2）2009年7月11日又发生过一次泥石流，当时早上8点到11点下大雨，持续3个小时，随后转为小雨持续了一天一夜，发生了泥石流，据当地村民回忆泥石流持续了约30 min。当时水宽约4.0 m，深约1.2 m，流速约3～4 m/s。经过对现场调查，初步测量和估算，2009年发生的泥石流大概冲出的堆积扇长约50 m，宽约20 m，平均厚度约4 m，泥石流冲出量约0.2×104m3。

乱水湾近一百年来暴发过2次较大泥石流，造成一定的损失，初步确定该沟属于中频泥石流沟，调访时间约100年左右，调访结果推断2009年泥石流相当于五十年一遇，从堆积物特征及调访资料初步判定，该次泥石流属于粘性泥石流，推测其容重在1.6～1.8 g/cm3之间，初步确认乱水湾泥石流为中频粘性泥石流沟。

泥石流灾害的发展趋势与孕育泥石流灾害的环境密切相关。该沟自然地理和地质环境条件决定了该区域生态环境具有脆弱性和泥石流灾害的易发性。而人类大量的砍伐森林，陡坡垦荒，还有不合理的放牧等，将导致流域内山坡上大量土体松散，进一步导致边坡失稳，形成崩塌等地质灾害，将加剧该区域生态环境的继续恶化，在一定时期内，将加剧泥石流灾害的发生。目前，受“5.12”地震和大量人类工程活动影响，泥石流流域内堆积的松散固体物质不断增加，在大雨、特大暴雨或地震的激发下，仍有发生中～大规模泥石流灾害的可能。

4 泥石流防治措施

根据乱水湾泥石流发育特点、物源特征、泥石流规模及危害等级等因素，综合确定乱水湾泥石流防治等级为二级，主体工程设计频率为20年一遇（5%），校核频率为50年一遇（2%）。防治工程以“拦挡和排导结合”为指导思想，采用“谷坊坝+排导槽”对乱水湾泥石流进行治理。谷坊坝不仅能对泥石流提供一定的库容量以拦挡冲出的固体物质，亦能起到消能的作用，一定程度上减小泥石流的活动规模，并能利用其回淤压脚稳固沟岸崩塌堆积体和防止沟床进一步下切。经上游拦挡工程控制后，泥石流下泄流量显著减小，沟口处的自然沟道已能满足过流要求，因此在沟口设置排导槽对泥石流起到导流的作用，使其有规律、有秩序的排导至主河沟道内[4]。

5 结语

（1）乱水湾流域内松散物源储量约21×104m3，其中沟床堆积方量约5×104m3，沟床两侧老崩塌堆积体约1.5×104m3，5.12地震后崩塌堆积体约1.5×104m3，近期可能参与泥石流活动的动储量约 1.8×104m3；

（2）乱水湾泥石流20年一遇容重为1.63 g/cm3；其流速沿程变化范围为5.6～7.4 m/s。地震以后20年一遇的泥石流峰值流量为23.4～25.2 m3/s；50年一遇的泥石流峰值流量为36.8～34.0 m3/s；20年一遇可能冲出的固体物质约为0.41×104m3；50年一遇可能冲出的固体物质约为0.66×104m3；

（3）乱水湾泥石流属于暴雨类-沟谷型-粘性-低频率-中等规模-泥石型泥石流，易发程度为中等易发，泥石流活动性强，危害性等级为中等，危险性为中等。泥石流危险区预测面积超过0.3 km2，进行工程治理是必要的。

[1]许强.汶川大地震诱发地质灾害主要类型与特征研究[J].地质灾害与环境保护.2009.20（1）.

[2]苏远东;袁凤凯.九寨沟县干沟泥石流形成机制及防治工程评价[J].科技视界.2014.01.15.

[3]王影,陈国辉.黄家沟泥石流的基本特征及成因分析[J].四川地质学报.2009.09（3）.

[4]黄星高,杨少武,钱丽华.泥石流基本知识及防治措施[J].四川建筑.2009.04（2）.

Essential Characteristics and Control Measures of Water Chaos Bay Debris flow in Jiuzhaigou County

Luo Mingxing,Li Bin,Yuan Fengkai

（Tibet Geological SurveyofNuclear Industry Lhasa 850000,Tibet

P642.23

B

1673-9000（2017）05-0087-03

2017-04-06

罗明星（1971-），男，四川平昌人，助理工程师，主要从事工程地质、环境工程、水文地质勘察工作。