岷江上游干旱河谷地区泥石流形成条件与防治——以黑水县芦花镇泽盖村中芦花组垮沟泥石流为例

李毅，邓茂林，张洪，李乾坤



岷江上游干旱河谷地区泥石流形成条件与防治——以黑水县芦花镇泽盖村中芦花组垮沟泥石流为例

李毅1，邓茂林2，张洪1，李乾坤1

（1.四川省核工业地质局二八三大队，四川 达州 635000； 2. 三峡大学 湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站，湖北 宜昌 443002)

岷江上游干旱河谷地区存在大量松散固体物质，泥石流给当地人民的生命财产带来了严重威胁。黑水县中芦花组垮沟泥石流为粘性泥石流，爆发泥石流的可能性极大，为该区域的典型泥石流之一。以芦花组垮沟泥石流为例分析了岷江上游干旱河谷地区泥石流发生的三个基本条件和促发（激发、触发和诱发）条件。通过对泥石流的形成条件分析，针对泥石流灾害的基本特征提出了相应的综合治理措施，对其治理效果进行了评述。为岷江上游地区的泥石流调查、勘察和评价提供了技术借鉴，也对相关工程研究具有一定的理论意义。

泥石流；干旱河谷；防治措施；垮沟

泥石流作为山区常见的自然灾害现象之一，具有来势凶猛、破坏力强、发生突然、历时短暂等特点[1-2]。“5·12”汶川大地震后黄润秋等通过灾后对地震地质灾害的现场调查和遥感解译，共获得地质灾害点l1 308处[3]。崔鹏等对汶川地震区震后泥石流活动特征与防治对策就行了分析，震后泥石流的活动特征主要表现在泥石流数量增多，规模增大、频度增加、临界降雨强度降低，多发育粘性泥石流[1,4]。汶川地震灾区的泥石流集中分布于干旱河谷松散固体物质大量存在且以风化壳和碎屑岩及其变质岩为主的地区[1]，给当地人民的生命财产带来了严重威胁。降雨特征与国内外众多泥石流沟的降雨特征可以比较，其形成模式多样［1,5］。四川黑水县芦花镇泽盖村中芦花组垮沟泥石流为典型的干旱河谷区泥石流，研究该泥石流具有典型的工程意义。

表1 垮沟2007~2010年之间主要泥石流统计表

垮沟泥石流位于黑水县县城泽盖村中芦花组，发源于中芦花组上游，向东于泽盖村中芦花组汇入黑水河。该泥石流发育于“5·12”汶川大地震前，震后进入了快速发育期，爆发频率明显增加，仅2007年至2010年期间就发生了多次（表1）。根据实地调查，该流域内存在多处滑坡，形成了较多物源，多段沟道处存在堵塞现象，流域内发育了多处不稳定的土质滑坡，爆发泥石流的可能性极大。一旦泥石流发生，将直接威胁到堆积区内现有居民及城镇居民的生命财产安全，潜在经济损失5 000万元以上。因此，通过芦花组垮沟泥石流的形成条件，预测其暴发规模及应急治理措施的分析，为岷江上游河谷中的泥石流调查、评价和治理提供技术借鉴作用和对相关工程研究具有一定的理论指导意义。

1 垮沟泥石流形成条件

泥石流发生需要三个基本条件和促发（激发、触发和诱发）条件。三个基本条件包括水体条件，地形（自然坡面）或压力坡条件、松散固体物质条件[6]。

1.1 垮沟泥石流形成的基本条件

1）水体条件，垮沟泥石流区属高原型季风气候区，旱、雨季分明，日照充足，气温年差较小，日差较大，夏无酷暑，冬无严寒。平均气温为9.5℃，县城年平均气温9℃，年极端最高气温33.5℃，最低极端气温-14.4℃。黑水县是阿坝州降水最多的地区之一，降雨分布不匀，夏季集中，秋季阴雨连绵，雨量的日变化大，夜间降雨占全年总降雨量的70.2%。

表2 黑水县芦花镇气象站月平均降雨量统计表

根据《四川省水文手册》所附暴雨量等值线图[7]，泽盖村中芦花组流域内，雨季总降雨量699.5mm，旱季总降雨量136.3mm；旱季平均天数190天，雨季平均天数160天；10min最大降雨量8.0mm，1h最大降雨量约20mm，24h最大降水量约41mm，多年平均降雨量835.8mm[8]。本地区1h泥石流触发雨量的临界值为20mm。该区激发泥石流形成的暴雨条件是充分的[8]。

图1 年最大24小时暴雨量均值等值线图

图2 中芦花组垮沟泥石流堆积区地貌图

2）地形条件，垮沟泥石流沟地势总体西高东低，地形总体上属高山浅沟地貌。流域范围内，沟源三面环山，主沟沟槽向下逐渐开阔；中游两侧沟岸较陡、沟道较顺直；下游至沟口呈堆积扇地貌[8]（图2）。该沟最高分水岭高程为3 000m，由沟源向下，沟床纵向坡降总体呈由陡变缓的变化趋势，沟源最大高程约2 924m，入河口高程为2 350m，相对高差650m[8]（图3）。沟域形态为纺锤体，流域面积为1.01km2，流域纵向长度2.73km，平均宽度0.84km[8]。

根据垮沟泥石流的沟谷变化特点，可将沟谷分为四段，即沟源段、上游段、中游段及下游段。其中，沟源段三面环山，两侧岸坡较陡，呈小漏斗状陡坡地形，利于汇水，为泥石流的清水区[9]；上游段沟道狭窄，滑坡较发育，沟底下蚀能力强，沟侧滑塌现象普遍，属此泥石流的形成区[8]。中游段沟道较顺直，“V”型谷发育，属泥石流的流通区；下游流经泥石流堆积扇，其上段沟道较深，下段较为平缓，下部居民聚居区内沟道浅坦，并因人类工程活动，沟道已被掩埋，属泥石流的堆积区[8]。根据对跨沟泥石流纵向坡度的分析，其坡降最小达142.8‰，而平均坡降达322.0‰。整个沟道坡度较陡，沟道具备发生土力类泥石流条件。

3）松散固体物质条件，垮沟泥石流沟域内物源丰富，物源主要包含滑坡堆积物源，沟道堆积物源和坡面侵蚀物源三种。滑坡堆积物源多形成于“5·12”地震之前，均分布在泥石流沟道形成区东侧50m范围内，地震后及余震期间有所加剧，堆积松散，呈锥状、裙状分布在垮沟中上游两侧，系垮沟水流冲刷土质边坡坡脚引起的土质边坡滑塌，部分滑塌土体已进入沟道，且严重挤压沟道[8]。沟道堆积物源主要位于形成区和流通区段，其沟道总长度约为1.68Km，河床平均宽度约为2.0m～3.0m，沟底松散堆积体约为1～5m，其沟底表面松散物约为0.5m[8]。坡面侵蚀物源区参与泥石流活动方式主要为水土流失，包括面蚀和沟蚀的情况均有，该泥石流沟两侧均有垮塌现象产生，其垮塌及可能垮塌段长约860m，沟深约2m，沟宽约3.5m，沟侧坡度较陡[8]。沟道两侧土体松散，主要为粉质粘土及碎块石土，物源动储量按照稳定坡度25°～35°计算，见表3。

表3 垮沟泥石流形成区、流通区物源储量统计表（单位：104m3）

垮沟泥石流的各类物源总量在4.72×104m3，可启动的动储量总计为0.83×104m3。从分布区域上看，绝大多数的动储量物源集中在形成区内。从表2可看出，垮沟泥石流的滑坡堆积物源和坡面侵蚀物源是其主要物源。

从垮沟物源总量、动储量以及主要物源类型进行分析，该沟具备爆发泥石流的松散固体物质条件。

图3 垮沟沟床坡降分区图

1.2 垮沟泥石流形成的触发条件

泥石流的触发条件是泥石流研究的重要内容[10-18]。也有不少专家对泥石流运动过程进行了研究[ 19-23 ]。垮沟具备爆发泥石流的基本条件后，则需发生泥石流灾害的促发条件，即激发、触发和诱发条件。该泥石流沟的基本触发条件据现场调查及访问资料，类比目前泥石流运动及动力特征研究的成果进行的[8]。

跨沟沟道总体较陡，土层厚度较大，沟侧滑坡等不良地质灾害发育，沟道堵塞严重，物源丰富，在持续降雨的条件下，水土流失严重，致使沟道进一步下切，进而引发沟侧滑坡等不良地质灾害出现失稳滑塌，并会进一步加剧沟侧滑坡等不良地质灾害形成，当暴雨超过一定强度或暴雨持续时间较长时，随即激发跨沟发生泥石流。

表4 黑水县境内3.0级以上以及受境外地震影响统计表

黑水县地处位于松潘—龙门山地震带上，从茂县经较场坝到漳腊沿线的岷江干流地震活动频繁且强烈[24]。据记载，黑水县境内3.0级以上地震25次，受境外地震波及14次（表4）。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），对应地震基本烈度VII度。强烈的地震活动使跨沟泥石流具备了良好的触发条件。同时，跨沟内固体物源丰富，降雨充足，具备沟内水体突然增加，土体聚然失稳等爆发泥石流的诱发条件。

2 工程防治措施

泥石流的防治工程设计要适合泥石流的特点，应在查清泥石流各种特征的基础上确定方案、精心设计，应更多地采用拦、排措施相结合，工程措施和生物措施相结合的综合治理方案[25]。

针对黑水县垮沟泥石流的基本特征及其可能造成的危害，采用主要措施为：多级谷坊+防冲肋板+三级拦挡坝+排洪涵[26]。

该措施通过在形成区设置谷坊群，并在形成区X1#谷坊坝和X2#谷坊坝之间、X1#谷坊坝和3#格栅坝之间以及3#格栅坝和原4#谷坊坝之间底坡度较陡（平均436.8‰），下蚀和侧蚀作用十分强烈，为此泥石流沟主要物源形成区，因此在此三段之间布置了三段防冲刷肋板，布置间距均为5m，其匹配物源为此段沟底物源以及此段坡面侵蚀物源，减小集中水流对边坡的淘蚀，减少松散物源的来源，同时防冲肋板通过回淤物质对沟道两侧不稳定和潜在不稳定的坡体进行压脚加固[27]。多级拦挡坝可以拦蓄大量泥沙，降低过坝泥石流重度，使沟底坡度平缓，河床固定，达到减少泥石流流速和峰值流量，保护沟道。原始沟道进行简单的清理修整，以满足排洪需要为主。

通过采用上述措施对垮沟泥石流的治理，并结合近几年垮沟泥石流防治工程的运行情况，可初步判定，采用“多级谷坊+防冲肋板+三级拦挡坝+排洪涵”对该沟进行治理效果较为显著，其中防冲肋板群措施在该项目治理效果中起到了十分关键的作用。

3 结论与建议

1） 垮沟爆发泥石流具备泥石流爆发的水体条件、地形（自然坡面）或压力坡条件、松散固体物质三个基本条件以及促发（激发、触发和诱发）条件，爆发泥石流的可能性极大，一旦泥石流发生，将直接威胁到堆积区内现有居民及城镇居民的生命财产安全。潜在经济损失5 000万元以上。危险性等级为大型。

图4 垮沟泥石流综合治理平面图

2）针对垮沟泥石流的基本特征及其可能造成的危害，采用主要措施为：多级谷坊+防冲肋板+三级拦挡坝+排洪涵。结合近几年垮沟泥石流防治工程的运行情况，可初步判定，采用“多级谷坊+防冲肋板+三级拦挡坝+排洪涵”对该沟进行治理效果较为显著，其中防冲肋板群措施在该项目治理效果中起到了十分关键的作用。

3)黑水县中芦花组垮沟泥石流为粘性泥石流，爆发泥石流的可能性极大，为该区域的典型泥石流之一。岷江上游干旱河谷地区存在大量松散固体物质，泥石流给当地人民的生命财产带来了严重威胁。通过对泥石流的形成条件分析，针对泥石流灾害的基本特征提出了相应的综合治理措施，对其治理效果进行了评述。为岷江上游地区的泥石流调查、勘察和评价提供了技术借鉴，也对相关工程研究具有一定的理论意义。

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Forming Conditions and Control of Debris Flow in Arid Valley in the Upper Reaches of the Minjiang River

LI Yi1DENG Mao-lin2ZHANG Hong1LI Qian-kun1

(1-No. 283 Geological Party, Bureau of Geology, CNNC, Dazhou, Sichuan 635000; 2-National Field Observation and Research Station of Landslides in Three Gorges of Yangtze River, Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002)

A lot of loose solid matter are in existence in the arid valley area of the upper reaches of the Minjiang River, and debris flow brings serious threat to the lives and property of the local people. The Kuagou debris flow in Heishui County is one of typical debris flows in the study area. The present paper has a discussion on three basic conditions and control of debris flow in the arid valley area of the upper reaches of the Minjiang River by the example of the Kuagou debris flow.

arid valley; forming condition; control; Kuagou debris flow

2017-11-15

国家自然科学青年科学基金（41502291）资助

李毅(1984 - ) ，男，四川岳池人，本科，工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质及地质灾害防治等方面的研究

P642.2

A

1006-0995（2018）01-0138-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.01.031