磨子沟泥石流物源特征及易发性分析

王 君

(核工业西南勘察设计研究院有限公司， 四川成都 610065)

近年来，西南地区尤其是四川境内频发高烈度地震，“5·12”汶川地震、“4·20”芦山地震、“8·8”九寨沟地震等等，均引发了震区及周边地区大量的次生地质灾害和发生次生灾害的隐患[1-5]。磨子沟泥石流为其中之一，该沟威胁下游咱里村、G318国道。一旦该沟暴发泥石流，其直接经济损失大于1 000万元。根据受灾对象、危害人数、经济损失综合确定磨子沟泥石流灾害危害性等级为特大型。前人对此沟在不同时期灾后均做过相应的调查和研究，就地震对磨子沟的影响及震后泥石流活动状况[6]、泥石流沟基本特征[7]、防治和工程影响评价[8]等方面均得出了较为有益的成果。尤其是在2008年“5·12”地震以后，对此研究相对较多。但是磨子沟为老泥石流沟，建国后曾分别于1958年、1980年、2001年、2008年、2013年暴雨时暴发过五次泥石流灾害，如此之频的致灾对其物源的影响及物源的状态研究相对较少，而物源条件恰是评价泥石流灾害易损度和影响程度的关键因素。

因此，本文结合大量的实际调查数据，在磨子沟基本形态特征的基础上，对泥石流物源进行分类，归结不同物源的基本特征及物源间的相互转化关系，以明确该泥石流沟可能存在的风险，为后续的预测和治理提供关键依据，具有重要的现实意义。

1 磨子沟泥石流基本形态特征

磨子沟位于泸定县泸桥镇，大渡河右岸，距大渡河约0.2 km，距泸定县城约6.5 km，沟口为咱里村1组(图1)，沟口与大渡河之间G318国道通过，有通村公路(宽约3.0 m)通往咱里村1组，交通较方便。

图1 研究区位置

沟域地形总体上属深切割构造侵蚀中山地形，沟域内总体上地形陡峻，地形临空条件发育，为沟域内崩滑、坡面侵蚀等不良地质现象的发育，以及泥石流松散固体物源的汇集提供了有利条件。

沟域平面形态呈长柳叶形，总面积7.4 km2，主沟道总长5.0 km，平均宽度1.5 km，沟域最高点海拔高度3 336 m，沟口处高程为1 408 m，相对高差1 928 m，沟谷平均纵坡降296 ‰。磨子沟泥石流由一条沟谷组成，仅在沟头位置有两条小支沟，两条沟谷在沟头段交汇，因此沟域地面形态呈上游宽度小，下游宽度大的不规则形。沟域范围及地形特征如沟域遥感影像图所示(图2)。

图2 磨子沟沟域卫星遥感影像

沟域岸坡以陡坡地貌为主，一般坡度35～45 °，总体上为v型谷地貌。

上游各支沟通常沟谷较为狭窄，纵坡较陡，水流湍急，且动态变化较大，具陡涨陡落的山溪沟谷特征见图3(a)；主要由沟道堆积物组成，局部地段沟道内可见基岩出露，属清水区；

下游段宽度略大，一般20～30 m，但在局部段沟谷较为狭窄，宽度仅10 m左右见图3(b)。沟域主要为形成流通区和堆积区组成，堆积区主要分布于沟口场镇扇形地区。堆积长约0.3 km，宽约0.2 km，扇区堆积厚度5～8 m，扇区泥石流堆积物方量约50×104m3，挤压大渡河使其该段河形弯曲。由于地质历史时期该段沟谷摆动及人为改造等因素的影响，尤其是大渡河泸定水电站(白日坝)蓄水发电后，现磨子沟主要由扇区中间流过并汇入大渡河。

2 磨子沟泥石流物源特征

磨子沟泥石流松散固体物源较丰富，且物源分布较为集中，主要分布于磨子沟各支沟中上游～中下游段。物源类型主要包括崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源三类。详见表1所示。

2.1 崩滑堆积物源

崩滑堆积物源为点状分布的集中性物源，沟域内共发育不同规模的崩滑堆积物源点4处，均为崩滑，按规模划分共有小型崩滑4处，中型崩滑4处。这些崩滑为泥石流提供物源量16.42×104m3，其中可参与泥石流活动的动储量为5.48×104m3，为磨子沟泥石流的第二大类物源类型。进一步根据其崩滑源的不同可分为两种类型。

图3 泥石流沟基本形态特征

表1 磨子沟泥石流物源类型

第一类主要发育于元古代震旦系混合质花岗岩岩体中，主要分布于沟域两岸斜坡中上部，见图4，堆积体均一性极差，有的块度巨大，有的则较为细小，且堆积的块石坚硬，强度较大。

图4 第一类崩坡积物源

第二类属土质崩滑(图5)，主要发育于主沟中上游两侧，由于具有良好的临空条件，在“4·20”地震和暴雨作用下发生崩滑破坏而形成，其实质属阶坎变形，通常崩积的碎块石成分具有一定的磨圆度。

图5 第一类崩坡积物源

2.2 沟道堆积物源

沟道堆积物源为第一大物源，沟道堆积物源4处，沟道堆积固体物源总量为57.0×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为13.4×104m3。根据现场调查，该泥石流沟域从上至下存在大量的沟道堆积物源，主要以块碎石为主。

沟道堆积物源主要为原沟道的堆积物、部分支沟崩滑物源及坡面侵蚀物源在暴雨作用下形成新发生泥石流，经不同距离的搬运转移而成为新生的沟道堆积物源，在磨子沟域内分布广泛，尤其是磨子沟主沟老沟道堆积物源异常丰富。

磨子沟上段部分沟床基岩出露，显示沟床基本稳定(图6)，其可能参与泥石流活动的可能性较小。

图6 沟道堆积物源

磨子沟中上游段沟床纵坡均较陡，宽度较小，松散堆积物源较少(图7)，但其冲淤特征以淤积为主，冲刷较为微弱，除局部地段因沟道纵坡稍小，有少量物质可能不参与泥石流活动外，大部分沟道堆积物源质参与泥石流活动的可能性较大。

图7 磨子沟支沟沟道堆积物源特征

2.3 坡面侵蚀物源

面侵蚀物源点2处，物源总量8.6×104m3，其中可参与泥石流活动的物源量为3.0×104m3，坡面侵蚀物源区P1和P2发育于元古代震旦系混合质花岗岩阶坎部位(图8)。

图8 坡面侵蚀物源

坡面侵蚀物源区参与泥石流活动的方式主要为水土流失，包括面蚀和沟蚀的情况均有，侵蚀强烈的可能形成坡面泥石流或坡面冲沟泥石流，其可能参与泥石流活动的物源量即主要受侵蚀强度控制，而侵蚀强度主要受降雨量、斜坡结构、斜坡表层岩土体结构特征、斜坡坡度、植被特征、地震破坏情况等因素控制，总体上这些坡面侵蚀物源区坡度均较大，地震对坡体表层破坏较为强烈，有的沟段植被破坏也较为严重，其一般侵蚀深度约3.0 m左右，且部分因侵蚀区植被、下部缓坡等阻挡，其可参与泥石流活动的物源量将进一步折减。

3 物源转换关系

目前磨子沟沟域内可能参与泥石流活动的松散固体物源动储量为17.88×104m3，这些物源是分布在主沟及支沟中，这些物源并非同时参与一次泥石流活动，且一次参与泥石流活动的松散固体物质也并非都会全部冲出泥石流沟进入主沟，参照近期有史以来规模最大的泥石流活动(2008年泥石流)情况，其一次固体物质冲出量为3.0×104m3。

出现这种情况主要受到以下几个方面因素的影响：

(1)沟域面积大，沟域内降雨分配不可能完全均一，只有在泥石流物源分布集中区出现集中降雨或暴雨洪水等条件时，这部分物源才可能启动参与泥石流的活动，因此，沟域内可能出现有物源分布，但未形成启动条件，而出现暴雨却没有物源分布的情况，这种降雨分布的不均一特性也决定了物源启动参与泥石流活动的不均一性，故物源往往要分多次参与泥石流活动。

(2)支沟泥石流物源并非均能参与主沟泥石流的活动，仅在形成支沟泥石流，被支沟泥石流冲出并汇入主沟的部分才可能在主沟洪水或泥石流卷动、裹挟下参与主沟泥石流的活动，其它部分则可能在支沟沟口宽缓地带或沟中相对平缓沟段内停积下来，不会参与主沟泥石流的活动，因此，可能参与主沟泥石流活动的物源量并非主支沟物源量的简单相加，支沟泥石流物源可能参与主沟泥石流活动的部分应为支沟泥石流的固体物源冲出量的一部分。

(3)即便汇入并参与主沟泥石流活动的物源也不一定全部被冲出泥石流沟，在泥石流运动过程中，随着沟道纵比降和宽度的变化，有的地段发生水沙分离，必然有相当部分固体物质沿沟道发生堆积，而不会冲出泥石流沟。

4 泥石流易发程度分析与评价

磨子沟泥石流流域内不良地质现象较发育，泥石流固体物源量较多，其基本参数如表2所示。

表2 泥石流沟基本参数

总体上沟谷纵坡降大，特别是沟源段纵坡大，有利于泥石流的形成；且研究区位于区域构造活动强烈区，沟谷下切和侧蚀作和强烈，地震活动强烈，有利于泥石流的发育；流域内虽植被总体上覆盖较高，但局部地段坡面结构较松散，坡面滑塌现象发育，植被破坏严重，水土流失可能加剧，可为泥石流的发育提供一定的固体物源；沟谷内近期(2013年泥石流)一次泥石流冲淤变幅达2 m左右，泥石流活动强度较大；区内主要出露第四系全新统泥石流堆积物(Q4sef)、第四系全新统崩坡积物(Q4col+dl)、第四系全新统冲洪积物(Q4al+pl)、元古代震旦系花岗岩(γM2)等，沿沟松散物总储量丰富，松散物源丰富(典型沟断面剖面图见图8)；沟岸山坡坡度陡，有利于物源和水源的汇聚和泥石流的形成，这些因素总体上有利于泥石流的发育(图8)。

根据泥石流沟域基本特征和参数，按照DT/T 0220-2006《泥石流灾害防治工程勘查规范》[9]附录G“泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准”，磨子沟泥石流易发程度评分为117分，其易发程度属极易发。

5 结论

磨子沟流域内具有泥石流发育的良好条件。从地形地貌上看，磨子沟流域内相对高差大，地形陡峻，沟谷纵坡较大，有利于泥石流物质的汇集和成灾；从物源条件上看，沟内泥石流固体物源丰富，可提供泥石流的固体物源类型有崩滑型、沟道型、坡面型。这些物源是分布在主沟及支沟中，且并非同时参与一次泥石流活动，一次参与泥石流活动的松散固体物质也并非都会全部冲出泥石流沟进入主沟，物源之间的转化非常复杂。根据泥石流沟域基本特征和参数，其易发程度属极易发。

(a)BT1崩滑堆积物源工程地质剖面

(b)BT7崩滑堆积物源工程地质剖面图8 典型沟断面剖面