海螺沟景区磨西镇大牛沟泥石流特征及防治对策

刘民生，黄紫琪，董义，吴鄂

（1.中国地质科学院探矿工艺研究所，成都 611734；2.四川九一五工程勘察设计有限公司，四川 眉山 620010；3.四川华地建设工程有限责任公司，成都 610081）

海螺沟风景区由海螺沟、燕子沟、磨子沟、南门关沟、雅家埂和磨西台地6 个景区组成，辖磨西镇、燕子沟镇21 个行政村、1 个街道居民委员会、42 个村民小组。磨西镇地处贡嘎山风景区东坡海螺沟风景名胜区外围保护地带，海螺沟冰川森林公园入口处，海螺沟名胜风景区旅游接待基地；已建成1 个准五星级温泉酒店、150 余个精品酒店、3 000 余间特色民宿，旅游旺季接待游客单日最大超过50 000 人。大牛沟泥石流位于磨西镇牛坪村，每年汛期有不同程度泥石流固体物质冲出，威胁沟口牛坪村一组居民和位于沟道中部海螺沟磨西镇饮用水水源地的生命财产安全，给磨西镇1 600 余户近7 000 人以及旅游季节的外来游客等的生活、旅游都带来不利影响。

1 研究区地质背景

1.1 气象、水文

贡嘎山地区以及磨西河流域处于亚热带季风气候区；由于青藏高原隆起，形成独特的大陆性季风高原型气候。受东南季风和太平洋暖湿气流的影响，具亚热带季风气候特色。区内地形高差大，不同海拔高度气候呈规律变化：气温随海拔升高逐渐降低；降雨量（表1、表2，图1）随海拔升高呈先升后降，3 000 m 和5 000 m 出现两个降雨峰值带。对贡嘎山3 000 m 站1988～2005 年5～8 月日降水量统计，日降水量＞50 mm 有8 天，＞40 mm 有31 天，＞30 mm 有89 天，＞20 mm 有297 天（何德伟等，2008）。丰沛降水量、较大雨强是形成泥石流的有利水源条件。磨西河干流长43 km，流域面积923 km2，支流26 条，落差3 000 多米，比降51.3‰，年均流量23.6 m/s，枯水期9 m/s。大牛沟属磨西河支流。

表1 磨西河流域降雨量特征值（单位：mm）

表2 磨西河流域月平均降水量（单位：mm）

图1 磨西河流域月平均降雨量

1.2 地形地貌

大牛沟处于川西高原与四川盆地过渡带，属构造剥蚀侵蚀中高山地貌（图2），以海拔1 500～3 500 m的中山为主，少数山峰超过4 000 m，山体走向南北向为主，与构造吻合。大牛沟位于雅加埂河右岸，泥石流堆积扇区即为雅加埂河阶地与山体斜坡过渡区。主沟长4.98 km，沟域面积1.5 km2，发育3 条较小支沟。最高点位于北东山体顶部，海拔3 080.29 m，最低点沟道与磨西河交汇处海拔1 400.56 m，高差1 680 m，平均沟床纵比降323‰。山高、坡陡、谷深、主沟纵坡降较大，成为形成沟谷型泥石流有利地形条件。

图2 研究区区域地貌分区简图

图3 大牛沟域全貌图

1.3 地层岩性

出露第四系（Q）全新统残坡积、崩塌堆积、冲洪积、泥石流堆积地层，上更新统冰水积层（Q3fgl），及元古代斜长花岗岩（γO2）。松散物、碎裂岩体构成泥石流丰富固体物源。

1.4 构造与地震

位于川滇南北向构造带北段与金汤弧形构造带北西翼交汇部位。新构造运动以整体间歇性强烈抬升和地震活动，现代区域构造应力方向为近EW 向或NWW—SEE 挤压，地应力水平较高。

鲜水河断裂带公元前26 年至1997 年间发生7 级以上地震8 次，6～6.9 级地震12 次。对1955 年4月4 日康定县折多塘7.5 级地震烈度分析，达到Ⅶ一Ⅷ度，地震对该区影响非常明显（陈晓清，2006）。

复杂构造、频繁地震造成山体破碎，为泥石流发育提供丰富松散固体物源条件。

1.5 人类工程活动

地处高原和高山峡谷区，人多耕地少，曾造成水土流失十分严重；大牛沟流域分布公路、民房以及沟道中部海螺沟磨西镇饮用水水源，居民、基础设施及游客受到泥石流威胁或影响。

2 大牛沟泥石流特征及危害性

磨西台地就是冰川、泥石流和河流堆积形成。近50 年来，贡嘎山景区有15 年暴发过泥石流灾害18次，同一条沟暴发泥石流周期大致为10 年左右（何德伟等，2008）。黄紫琪等2021 年访问村民，磨西镇大牛沟每年汛期有不同程度泥石流发生，冲出松散固体物质。

2.1 大牛沟泥石流形成条件

2.1.1 沟域地形条件磨西镇大牛沟泥石流沟上游清水汇流区无明显沟道发育，中下游形成流通区呈V 型、沟床形态呈U型（图4），沟道弯曲，沟道宽4～18 m，常年流水，沟道堆积松散块碎石厚0.5～2.0 m，部分沟段有大块石堆积；沟道两侧斜坡陡峭，斜坡坡度40°～65°，植被覆盖率85%，多为松树和低矮灌木；主沟上游段纵坡较大，为水源集中汇流提供了条件；陡峭的山坡为崩塌、滑坡等发育。在降雨条件下极易爆发泥石流。该沟爆发泥石流属于典型沟谷型泥石流。

图4 大牛沟沟道形态

2.1.2 物源条件

调查发现，松散固体物源类型包括沟道堆积物源和5 处（B01、B02、B03、B04、B05）崩滑堆积物源（图5、表3）（黄紫琪等，2021）。总储量19.64×104m3，动储量6.77×104m3；其中，崩滑堆积物源静储量16.73×104m3，动储量5.26×104m3；沟道堆积物源静储量2.91×104m3，动储量1.51×104m3

表3 大牛沟泥石流物源统计表

图5 大牛沟崩滑物源分布图

2022 年9 月5 日，发生泸定6.8级地震，震中位于研究区域西侧8km左右。大牛沟崩塌、滑坡形成新增松散固体物源近万立方米，地震部门核定该区属于地震烈度9 度区，地震造成山体破裂、岩土体松动为泥石流发生提供更多松散固体物源量。

2.1.3 水源条件

收集邻近泸定县多年平均降雨量653.3 mm，年最大降雨量814 mm。据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》所附暴雨量等值线图，大牛沟流域所在地区1/6h、1h、6h、24h 多年最大暴雨量平均值分别为6.0 mm、10.0 mm、25 mm、40 mm，变异系数分别为0.55、0.46、0.35 和0.3（黄紫琪等，2021）。磨西气象站多年平均降水量1 113.6 mm，有随地面高程升高降水量增大规律。充足降水及较大雨强，快速集中汇流为引发泥石流提供了水源条件（解伟等，2021）。

2.2 泥石流的成因机制

大牛沟沟谷呈V 型，山坡坡度40°～65°，残破积松散固体物质极易在雨水冲刷下汇积到沟道中；中下游沟道呈U 型，形成高陡临空面，两侧崩滑体极易失稳形成沟道堵塞，堰塞体溃决爆发泥石流。

大牛沟参与泥石流活动物源以沟道松散堆积和两侧斜坡崩滑物源为主，未来大牛沟可能多发暴雨-沟谷型泥石流，物源的启动模式为侧蚀-滑塌及沟道揭底侵蚀。多次水流作用对沟道两侧崩滑体进行冲刷侧蚀，使崩滑体形成高陡临空面，崩滑体失稳，大量崩滑物源堆积到沟床内，形成不同规模的泥石流。

2.3 泥石流的危害性

2.3.1 危害对象

磨西镇大牛沟泥石流威胁沟口牛坪村一组居民4 户18 人，以及位于沟道中部海螺沟磨西镇饮用水水源。

2.3.2 危害方式

磨西镇大牛沟泥石流可能危害方式：B01 崩塌物源启动泥石流对海螺沟磨西镇饮用水水源积水池等侧蚀作用，位于积水池右上方跌水水流长期对供水工程积水池所在斜坡冲刷作用，引起积水池失稳，危及供水安全；挟沙洪水对中下游桥洞冲刷、撞击作用，B05 崩滑物源和沟道物源在桥涵处易构成堵塞、淤积；大牛沟泥石流对沟口民房冲击、淤埋等。

参照《地质灾害危险性评估规范》（GB/T 40112-2021），遇持续或短时强降水，大牛沟发生较大规模泥石流，沟口居民，海螺沟磨西镇饮用水水源设施等遭受泥石流灾害危险性较大。

2.4 泥石流发展趋势

磨西镇大牛沟流域内崩滑体发育，可参与泥石流活动松散固体物源量大大增加，遭遇持续或短时强降水，可引发较大规模泥石流灾害。

2.5 泥石流的性质及类型

经计算，在P=5%～2%工况下，一次冲出固体物总量800～1 900 m3。

根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）分类，属于暴雨（降雨）、沟谷型、高频、泥石型、稀性小型泥石流。易发程度为轻度易发。

3 大牛沟泥石流运动特征参数

按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）的相关规定，计算了大牛沟泥石流运动特征参数值。

3.1 大牛沟暴雨洪峰流量、泥石流峰值流量（表4、表5）

表4 大牛沟暴雨洪峰流量表

表5 大牛沟泥石流峰值流量表

3.2 大牛沟一次泥石流过程总量和一次冲出固体物质量（表6、表7）

表6 一次泥石流过程总量

表7 一次冲出固体物质总量

3.3 大牛沟泥石流流速（表8）

表8 大牛沟泥石流流速

3.4 大牛沟泥石流冲击力（表9、表10）

表9 大牛沟泥石流整体冲击力

表10 大牛沟泥石流大块石冲击力

3.5 大牛沟泥石流最大冲起高度和爬高（表11、表12）

表11 大牛沟泥石流最大冲起高度

表12 大牛沟泥石流爬高值

3.6 大牛沟泥石流冲刷深度（表13）

表13 大牛沟泥石流在民房侧拟设防护提位置冲刷深度

4 防治建议

参考《泥石流防治工程设计规范》（T/CAGHP021-2018）中“以防为主、防治结合、避强治弱、重点治理”，以及“在形成区应以抑制泥石流启动、发生为主”的防治原则，为保护沟口牛坪村一组居民民房及沟道中部海螺沟磨西镇饮用水水源，结合泥石流水源、松散固体物源特征、泥石流特征参数，建议采取“固源+防护”的方案，以减轻或防治大牛沟泥石流威胁、危害。