白路沟稀性泥石流发育特征及其发展趋势分析

郑芳文，黄远金，杨 涛，马静静，方 正，吴 超

(1.海南鹏越勘测设计研究有限公司，海南 海口 570100；2.南昌工程学院水利与生态工程学院，江西 南昌330099；3.江西省水利规划设计研究院，江西 南昌 330029；4.海南有色工程勘察设计院，海南 海口 570100)

1 泥石流形成区概况

白路沟位于四川省雅安市石棉县蟹螺乡，大渡河一级支流松林河右岸。沟口是新乐村农户较集中居住区，泥石流灾害对沟口居民存在重大安全威胁。白路沟地处山区，地形起伏高差大，沟底落差达2 639 m，由13.0 km沟长和3.9 km平均沟谷宽度为沟域提供了35.0 km2汇水面积。沟域属中纬度亚热带季风气候为基带的山地气候。受地形影响，气候有明显垂直分带，多年平均气温为17.1 ℃。地区降雨量在时空上分布不均匀，降雨主要集中在夏季七八月份，占全年降水量的80%以上。

1.1 地形地貌

白路沟沟域位于成都平原与川西高原过渡地段，沟域形态近似不规则矩形，两岸共发育七条支流。沟域内岸坡以陡坡与陡坎为主，一般坡度大于45°，岸坡植被发育，但由于坡岸陡峭，滑坡、崩塌等地质灾害极易发生；虽在地震前地质灾害较少，但经“5.12”及“4.20”两次大地震后，沟域内次生灾害隐患点增多，并新生多处不良地质灾害点，堆积了大量松散固体颗粒[1]。

1.2 地层岩性

区域内出露地层主要有第四系残坡积物、冲洪积物、崩滑堆积物、泥石流堆积物等，其中，残坡积层主要分布在两岸斜坡坡脚地带；冲洪积物主要分布在泥石流沟底及沟口堆积扇地区；崩滑堆积层分布于泥石流堆积区上游和物源流通区沟道两侧。三叠系分布西油房至溜沙坡一带，主要为绢云母透闪石片岩等变质岩。二叠系下统在令牌山、地宝硐、田湾、草科一带出露，上统主要分布于石棉县的南部，主要为碳酸盐岩、变质碎屑岩—泥质砂岩、基性火山岩—玄武岩等。泥盆系主要为标水岩组片岩夹薄层大理岩及火木山组大理岩及片岩、珍珠岩、粗面斑岩。震旦系灯影组上部为条带状白云质灰岩、硅质白云岩，下部为白云岩及白云质灰岩，含少量硅质灰岩夹层，分布于沟谷形成区和流通区左岸斜坡[2]。

1.3 地质构造

石棉县位于川滇经向构造带北部，与青藏滇缅印尼板块交接，形成巨型“歹”字型构造；同时受华夏系在龙门山构造带南端部分残余的影响，形成以江官山为顶点的帚状构造，构造形迹复杂，形成大多以南北向和北北西向为主的断层、褶皱，节理和表层风化裂隙发育，岩体破碎。

1.4 水文地质条件

白路沟流域内植被繁茂，基岩节理发育，为基岩裂隙水的入渗、储存和运动提供了有利条件，一般以泉水形式补给沟水[3，4]。岩溶水储存和运移在三叠系中下统大理岩，多以溶隙水形式排泄于沟谷。孔隙水埋藏于第四系松散堆积层中，由于松散堆积物多由块碎石土组成，透水性好，利于大气降雨入渗和基岩裂隙水补给，坡脚和谷底松散堆积层孔隙水较丰富，且也向沟谷排泄。

2 泥石流的形成条件

2.1 地形条件

白路沟受断层和褶皱等地质构造及地形条件控制，沟道两岸山坡宽窄发育不对称，右岸较宽，左岸稍窄。沟内常年有水，且沟内水量具有明显的季节性，溪流由南向北汇入松林河。沟道左岸岸坡狭窄且较陡，坡度60°左右，局部近直立；右岸较缓，坡度35°～50°。

根据地形和物源堆积分布情况，将沟道分为3段。上游段为沟底高程2 050.00 m(黄海高程，下同)以上沟段，沟道岸坡陡峻高差大，沟谷纵横，汇流面积较大，两岸植被茂密，水土保持良好，无明显崩滑、滑坡等地质灾害现象。中游段为高程2 050.00 m至下游电站沟段，主沟沟谷呈“V”字形，植被较好，左岸坡度较陡，右岸坡度相对缓些，大部基岩裸露，坡面崩滑堆积物极少，但沟道有零星小规模崩滑物堆积，而冲洪积物和泥石流停积物沿沟堆积较多，两岸有5条支沟汇入，支沟植被覆盖较好，但松散物源分布少，沟口基本无洪积物堆积；下游段为电站至白路沟沟口沟段，纵坡较缓，沟谷呈宽“V”或“U”字型，两岸坡度45°左右，局部稍缓，沟道较宽，达45.00～95.00 m，堆积较厚的洪冲积物。

2.2 物源条件

白路沟岩石受断裂破碎及风化剥蚀作用，尤其是遭受近代地震作用，为泥石流提供大量的物源。根据物源成因，可分为崩滑堆积物源和洪坡积物源两大类[5]，主要分布于白路沟高程2 050.00 m至沟口沟段。

(1)崩滑堆积物源：岩石受断裂破碎、风化、雨水剥蚀、软化润滑和重力作用，而产生崩塌；残坡积物受雨水剥蚀、软化润滑和重力作用，而产生滑坡。崩塌产生的松散固体物质，多堆积于左岸坡脚，堆积体结构松散，呈碎块、碎屑状，一般块径10.00～40.00 cm，细粒物质含量低，块度相对较大，规模较小。滑坡产生的松散碎屑物，多堆积于右岸山坡，堆积体呈碎块、碎屑状，一般块径10.00～30.00 cm，大者50.00 cm。受2008年汶川大地震和2013年“4.20”地震影响，崩塌和滑坡将进一步恶化[4]。

(2)冲洪积物源：受水流作用，坡积物和崩滑堆积物随水流运移，并堆积于沟道。中游沟段物源丰富，颗粒较大，一般块径20.00～60.00 cm，堆积层厚约3.50 m；下游沟段物源更加丰富，颗粒相对较小，堆积厚度约6.50 m。冲洪积物是白路沟泥石流的主要物源类型。

2.3 水源条件

白路沟沟道及支沟均为季节性流水沟，具有山溪性水流陡涨陡落的特征。沟谷上游两岸边坡山高坡陡，各支沟纵坡大，有利于地表降水形成径流和汇集；但由于白路沟各支沟长度和沟域面积较大，各支沟降雨量的时空分配不均匀，支沟汇入主沟的时间会存在差异。所以白路沟洪水往往出现洪峰叠加且多峰的特点。大气降水是白路沟泥石流的主要水源。春季冰雪融水量小，沟域内地下水多为基岩裂隙水和岩溶水，水量均不丰富，因此，冰雪融水和地下水的流动惯量无法达到引发泥石流的条件。而沟域内长时间降雨，或强降雨，或集中暴雨是引发泥石流的主要水源，也是白路沟泥石流的主要激发因素[4-6]。

3 泥石流的冲淤特征

3.1 清水区冲淤特征

清水区位于白路沟上游段，两岸支沟发育，植被覆盖率大于90%，流水惯量较小，同时启动大量物源运移的能量不足，该区多表现为以冲为主的特点。

3.2 流通区冲淤特征

流通区位于白路沟中游段，边坡较陡，崩滑频发，物源丰富，水动力逐渐加强，基本属于物源-流通区。

在流通区上游沟道的高程2 050.00～1 710.00 m范围，沟道较顺直，沟谷纵坡降较小，沟道整体稍宽，一般25.00～50.00 m，利于泥石流松散固体物质停积。在较小洪水条件下，其淤积的速度大于冲蚀的速度，而表现为以淤为主的冲淤特征。在较大洪水条件下，或可能转变为以冲为主的冲淤特征。

在流通区下游沟道高程1 710.00～1 350.00 m范围，沟谷纵坡平均比降186.7‰，且沟道狭窄，一般沟宽13.00～25.00 m，洪水一般较大，冲刷能力相对较强，沟道多基岩出露，跌水坎发育，表现为以冲为主的特征。

3.3 堆积区冲淤特征

堆积区位于白路沟下游段，沟道纵坡较缓，沟宽50.00 m以上，两岸坡缓，有利于泥石流松散固体物质的淤积，且堆积层较厚，因此堆积区表现为以淤积为主的冲淤特征。

3.4 泥石流易发程度

根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220-2006)，根据地形、物源、水源三个泥石流形成条件，选择有代表性的15项因素进行调查，并进行数量化处理，对白路沟泥石流进行综合评判，评判结果N得分为92分，易发程度为易发[3]。

4 泥石流发展趋势分析

4.1 发生频率和发展阶段

白路沟曾于1994年和2013年发生泥石流灾害，频率约为1次/19年，属于中频泥石流[3]。从前期泥石流堆积的遗迹观察，堆积扇呈串珠状分布，依据堆积体层理和物质组成的差异分析，判断有新的堆积物覆盖在老的堆积物上，且有新泥石流侧蚀老泥石流堆积体并与老泥石流堆积体叠加的现象。这说明白路沟曾经历过多次强烈的泥石流活动。白路沟固体物质不具稠性，结构较松散，水流夹带的固体物质含量小于50%，石块等固体物质在泥石流中以滚动或跳跃的方式移动，故白路沟泥石流为稀性泥石流[7]。

4.2 发展趋势分析

白路沟泥石流域内分布大量的不稳定松散堆积体，部分已出现垮塌。根据调查和分析计算，在暴雨频率P=5%和P=2%时，泥石流单次固体物质总量分别为0.92×104m3和1.97×104m3，泥石流峰值流量分别为284.23 m3/s和346.74 m3/s[8]。按《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T 0220-2006)表1泥石流单次堆积总量为1～10×104m3，泥石流峰值流量>200 m3/s的标准判别，预测泥石流规模为特大型。按该规范泥石流活动性分级表判别，白路沟泥石流活动性分级为高级，活动强度为强。按24 h雨量(H24)等值线图分区，对暴雨资料的统计分析，并结合前述泥石流形成条件分析，综合评判白路沟泥石流活动量化结果为21分，属易活动区。

白路沟沟域内曾爆发过多次泥石流活动，属于复发型泥石流，在“5.12” “4.20”大地震后，崩滑等次生地质灾害使沟域内松散固体物质增加，坡岸岩体稳定性进一步降低，当遇到集中强降雨时发生泥石流灾害的可能性较大。目前白路沟泥石流处于发展期，当地居民应该提高警惕，发现异常应及时撤离[2]。

5 结 论

白路沟流域内山谷高差相对较大，山高坡陡，利于水源汇集合流，沟域内存在较多物源，在暴雨或强降雨作用下易形成泥石流，沟域内爆发过多次泥石流活动，特别是在“5.12” “4.20”大地震后，崩滑等次生地质灾害使沟域内松散固体物质增加，坡岸岩体稳定性进一步降低，当遇到集中强降雨时发生泥石流灾害的可能性较大。结合泥石流物源分布、成灾特征、动力学特征和防治目标等因素，可以通过主动稳固泥石流中下部沟道中的巨石群和较大孤石，在下游布设拦沙坝等建筑物，在沟口段进行排导槽防治工程分段优化设置，以能有效达到减防灾目的。

参考文献：

[1] 谢航，易加强，高攀.四川丹巴县卡垭沟泥石流发育特征及其发展趋势研究[J].西部探矿工程，2017(7)：8～11.

[2] 孙瑜，李宏俊，曹树波，等.四川雷波碉楼沟泥石流特征及防治对策[J].地质灾害与环境保护，2017，28(1)：1～6.

[3] 刘希林，吕学军，苏鹏程.四川汶川茶园沟泥石流灾害特征及危险度评价[J].自然灾害学报，2004，13(1)：66～71.

[4] 王家柱，任光明，余天斌，等.四川芦山震区大叶龙沟泥石流发育特征及危险度评价[J].中国地质灾害与防治学报，2015，26(4)：1～5.

[5] 张建楠，马煜，张慧慧，等.四川省都江堰市大干沟地震泥石流[J].山地学报，2010，28(5)：624～627.

[6] 唐邦兴.中国泥石流[M].北京：商务印书馆，2000.

[7] 杜玉龙，方维萱.柳玉龙.东川铜矿区泥石流特征与成因分析[J].西北地质，2010，43(1)：130～136.

[8] 孙瑜，李宏俊，蔡 鹏.四川省大瑞乡泥石流灾害特征及减灾对策.河北工程大学学报(自然科学版)，2015，32(1)：74～78.