蔡达沟泥石流形成条件及特征研究

杨 鹏 彭振斌

(中南大学地学与环境工程学院，湖南长沙 410083)

0 引言

泥石流灾害具有发生突然、历时短暂、来势凶猛、冲淤大、破坏力强的特点，目前对单沟泥石流危险性的评价研究主要依靠进行区域统计分析，我国主要以刘希林的“泥石流危险度判定的研究”为代表，评价方法是根据因子权重及定量打分计算实现［1-3］，受客观条件的限制，其评价因子的选取和权重确定仍然是个焦点问题，有必要针对性的对某一地区典型泥石流进行分析研究。

乌东德水电站位于云南省昆明市禄劝县和四川省会东县交界的金沙江干流上，蔡达沟位于乌东德水电站的上段，直接与金沙江相连，调查表明，该沟历史上曾经暴发过泥石流活动，因此该泥石流沟现状情况，存在暴发较大规模泥石流活动的可能性等，都会对水电站的建设和维护产生重要影响。因此，对该泥石流沟进行有关泥石流的性质、特征、形成条件调查是有必要的。

1 蔡达沟泥石流形成条件

1．1 降水条件及其雨强特征

区内由于该区受地形影响所致形成多雷阵雨和夜雨气候的特征［4］。同时，大量的观察资料表明，泥石流发生的可能性以及其规模大小是由前期降雨量所决定，其中不同时间的降雨强度尤其是10 min和1 h降雨雨强所起的作用比较大，因此对所属的会东县不同时段的暴雨雨强特征值进行了统计。结果显示，近20余年来，区内 10 min雨强为 10．1 mm ～18．8 mm，最小值为8．5 mm，最大值为21．7 mm，平均14．2 mm;1 h 雨强一般为23 mm ～49．8 mm，最小为15．2 mm，最大为 77．2 mm，平均 35．1 mm;这些高强度的暴雨为泥石流的直接激发因素，其使得松散堆积物充分饱和而减少其内摩擦角，降低使其起动的动能要求，同时强度大的降水直接为泥石流形成提供松散物质起动的动力条件。

1．2 地质条件及其新构造运动作用

蔡达沟区域处于金沙江—红河断裂、鲜水河断裂、则木河断裂及小江断裂等深大断裂带所围限的川滇菱形断块内东南部的西昌—楚雄次级断块内。沿断裂带上软弱构造面发育，岩石破碎，形成了糜棱岩，岩性脆弱地带等区域地质背景对泥石流的产生具有控制性的作用。

区内新构造运动总体表现为大面积整体间歇性抬升为主，以及深、大断裂为边界的断块间的差异运动。此外，还有块体间的滑移和顺时针转动。这种新构造运动为泥石流的形成提供了地形条件和重力能量，并控制了该区域水文网的发育，其差异升降区升降幅度大，造成源区松散物质堆积发育，为泥石流的发展提供了重要条件。

1．3 地形地貌条件

蔡达沟总的地势表现为西北高，东南低，其最高点为塔布沟沟源，流域最大高差为1 614 m。由于受岩性、构造的影响，沟谷宽度、延伸方向变化较大，为典型的V形谷。

蔡达沟的主沟整段、各支沟沟床比降，除小水井支沟外，都在100‰～300‰区间内。与我国西部150条泥石流沟沟床比降的统计分析的比较［6］，可以发现泥石流沟平均沟床比降多在50‰～400‰，尤以100‰～300‰的沟床比降居多，这与攀西地区泥石流发育的沟床比降特征一致。因此，其具有发生山洪泥石流的沟床比降条件，即该泥石流沟沟床比降对泥石流形成和运动有利［6］。

蔡达沟山洪泥石流的活动具有典型的形成区、流通区和堆积区，从高程1 407 m至沟源分水岭为形成区，长度为5 912 m，面积约12．53 km2，主沟坡降变化不大，坡比降为 106．1‰ ～191‰，总体坡比降为188‰(见图1)，而分布在该区菜大沟、红花沟，其沟床相对较缓，平均比降分别为227．9‰，137．4‰。

图1 蔡达沟沟床比降图

流通区两岸岸坡较陡，左岸坡度约40°，右岸坡度约为30°，谷底宽度一般为10 m～15 m，坡降为105．1‰～377．2‰，平均坡降278．6‰。该区分布的支沟小水井沟，呈V形沟谷，沟床比降较大，一般为293．1‰ ～624．9‰，平均坡比降为 403．6‰，两岸岸坡坡度约为25°。流通区的坡度及其比降有利于流速的发展，使得沿程侵蚀能力的增强。堆积区主要由其内沟口的堆积扇及内的峡谷段组成，两岸山体陡峭，坡度一般大于40°，最陡的地方接近60°。堆积扇平面上呈一不完整扇形，整体倾向金沙江下游，堆积区沟谷平均坡降为135．6‰，沟床坡度平均7°，这种平坦的地形地貌有利于泥石流的堆积。

1．4 松散固体物源条件

沟床及沟谷两侧岸坡的松散固体物源条件是泥石流形成的基本条件之一，蔡达沟的形成区内主要松散物为沟床冲洪积物、两侧岸坡的崩、残坡积物等，主要为含漂(卵)砾石堆积，崩坡积物以块碎石及其风化的碎块为主，预计方量可达80万m3，流通区内出露的岩体风化严重，崩塌、滑坡等物理地质现象较发育。崩坡积物主要以大量块碎石为主，成分主要为白云岩、千枚岩、砂岩等。滑坡积物为灰黑色块碎石为主，预计方量达到20万m3。

总的来说，蔡达沟内松散固体物主要由坡积物、崩积、滑坡堆积物、沟床堆积物及沟口堆积物构成，其总方量达300×104m3。其中坡崩积物占其主要部分，达到61%，主要集中在沟谷两岸坡度较缓地带及小水井沟沟口上游约450 m及主沟左岸。

2 堆积特征及其颗粒分析

蔡达沟泥石流形成区的泥石流堆积类型包括堆积扇、堆积锥和侧积三类。堆积扇和堆积锥主要是支沟泥石流形成的，位于支沟沟口附近。流通区沟床较窄，泥石流堆积物较少，主沟沟床仅局部地带残有少量侧积，堆积颗粒磨圆度差，颗粒主要岩性为白云岩，白云质灰岩及泥灰岩，堆积区泥石流堆积类型主要为堆积扇。

从上游到沟口不同部位对现代泥石流堆积物取了两组试样:1号位置为沟口位置，2号采样于距离沟口1 000 m处，其中1号样中大于2 mm的颗粒含量为86．04%;2号样中大于2 mm的颗粒含量为56．21%，两个样品大于2 mm的颗粒含量平均值为71．13%，小于2 mm的颗粒含量为28．87%，说明蔡达沟泥石流堆积物中，粗颗粒含量相对较高。绘制的蔡达沟泥石流堆积物颗粒累积百分比含量如图2所示。由图2可以看出其曲线形态基本一致，得到表征颗粒粒度特征的一些指标，不均匀系数、曲率系数如表1所示。可见其颗粒组成是不均匀的，构成的固相物质粒径分布宽广，含有较多的粗大颗粒，在这样的颗粒分布下，粗大颗粒首先发生堆积，在粗大颗粒堆积物的阻挡下，较细粒物质也随之发生堆积，当堆积达到一定的规模，会发生改道和多处堆积，为孕育一场大的泥石流创造有利的堆积条件。

图2 堆积物颗粒累积百分比含量图

表1 蔡达沟泥石流不同部位堆积物粒度特征值

3 结语

1)该区处于地质构造复杂区域，区内断裂构造纵横交错，近期活动强烈，升降差异明显，加上起伏较大，使得沟内岩层破碎，稳定性差，是泥石流发育的控制性因素之一。

2)新构造运动和地震释放着地壳应力和地壳应变能量的同时，为泥石流形成提供了地形条件和重力势能，并控制该区的水文网的发育。

3)通过对蔡达沟泥石流区域沟床比降及坡度与有关文献统计的西部泥石流情况比较，发现其情况类似，这种比降和坡度直接影响着泥石流的规模和固体物质的补给。

4)各区物源条件不同，形成区主要为沟床冲洪积物，两侧岸坡的崩、残坡积物等;流通区物源主要为崩坡积，滑坡堆积物;堆积区堆积物主要类型为部分崩坡积、沟床堆积和沟口堆积。

［1] 刘希林．泥石流危险度的判定的研究［J］．灾难学，1988，3(3):10-15．

［2] DONGYE G L，WANG L L，LIU H Y．Debris flow hazard mapping and land use planning［J］．Transactions of the CSCE，2005，21(7):56-60．

［3] 丁继新，杨志法，尚彦军，等．区域泥石流灾害的定量风险分析［J］．岩土力学，2006，27(7):1071-1076．

［4] 赵志祥，任光明，唐兴华．金沙江乌东德水电站上河段各沟谷泥石流危险性评价专题研究［Z］．2005．

［5] 杨景春．地貌学教程［M］．北京:高等教育出版社，1989．

［6] 中国科学院水利部程度山地灾害与环境研究所．中国泥石流［M］．北京:商务印书馆，2000．

［7] 李进元．金沙江某水电站库区泥石流地质灾害研究［J］．中国地质灾害与防治学报，2003(10):37-38．

［8] 刘汉超，陈明东．库区环境地质评价研究［M］．成都:成都科技大学出版社，1993．