四川康定母猪笼沟泥石流形成特征与物源定量计算

宋 志，巴仁基，刘宇杰

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都 610082;2.西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031)

四川康定母猪笼沟泥石流形成特征与物源定量计算

宋 志1，2，巴仁基1，刘宇杰1

(1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都 610082;2.西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031)

母猪笼泥石流的形成条件、受控因素和变化发展趋势在康定地区及周边具有代表性。通过调查，母猪笼沟形成区两岸滑坡体较大，主要为6个滑坡体和3个沼泽淤积土，边坡稳定性较差，在强降雨、饱水以及地震情况下，失稳可能性较大。综合分析，母猪笼沟松散物总储量达268050 m3，强活动物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)储量达22550 m3。从水源、地形、物源补给、人工活动方面上，母猪笼沟泥石流处于活跃阶段，发生泥石流的可能性较大。

泥石流;母猪笼沟;沟谷特征;形成区;强活动性物源

0 引言

母猪笼沟位于康定县炉桥镇南无寺村，折多河左岸，流域面积为0.5km2(图1)。1995年7月15日，母猪笼发生了较大规模泥石流，之后每年均有不同的活动迹象。由于沟内崩滑严重，结构松散，给泥石流提供了丰富的物源，对沟口烈士陵园、寺庙、机关、村庄近于千人的生命财产安全形成威胁，同时，存在中断318线公路交通的危险［1］。

图1 母猪笼沟位置图Fig.1 Muzhulong Ditch position map

为查明母猪笼泥石流的形成条件、受控因素和变化发展趋势，进一步做好群测群防、防治工程布设等工作，对母猪笼沟进行了工程地质测量，对泥石流灾害进行科学评价，并对泥石流形成特征进行分析和对现今存在的物源量开展定量计算，为下一步勘查治理和防治规划提供基础资料，并对康定地区周边类似地层地貌的灾害体提供借鉴意义［2］。

1 地质背景

1.1 地形地貌

母猪笼沟位于折多山北侧，在区域上位于川西高原山地与东部盆地西缘山地接触带的大雪山中段(折多山)，受折多河深切，地表破碎，谷坡陡峭，以山高、坡陡、谷深为其折东地区的地形地貌特征。

母猪笼沟流域源头地形陡峻，坡降大，岸坡坡度30°～40°，中、下游沟道山坡坡度 35°～50°，属于高中山地貌。

母猪笼沟流域内地貌格局受构造和岩性的制约，地壳的强烈上升形成了深切的沟道，中下游呈“U”型，上游呈“V”型格式。河谷中滑坡、崩塌地貌分布较普遍。

1.2 水文、气象

母猪笼沟流域属于青藏高原亚湿润气候区，具高原气候特征，气候干燥，日照充分、昼夜温差大，常年无夏、冰雪期长。母猪笼沟位于康定县城附近，年降水量803.4mm，多集中在6月到9月，占全年的60%～85%，多暴雨和连绵雨，最大日降雨量达96.1mm，最长连绵雨长达58天，雨量达427.5mm。

母猪笼沟为折多河支流，干流全长1.18km，首尾落差712m，比降435‰。该沟常年有水，根据现场观察，雨季平均流量为3m3/s，。流域内水系总体呈树状分布，主沟道明显，且较为顺直。在沟道上游平缓坡地上，沟道右侧分布有面积为200×300m2及100×200 m2的地下水溢出带，上层滞水及潜水丰富，常年有水，丰水期出水量大于5L/s。

1.3 植被

母猪笼沟流域地理条件较复杂，虽然山地高差大，流域内森林植被分布明显，主要为暖温带湿润气候针叶林混交林。中上游区域由于实行退耕还林、鱼鳞坑等工程，植被覆盖较好，以森林、草地为主。中下游-下游人口稠密地区，植被零星稀疏发育，以树木、灌丛为主。

从流域内整体土地利用上看，森林占30%、灌丛占40%、草地占10%，植被覆盖率达70%。

1.4 地层岩性

据区域资料、工程地质测绘，母猪笼沟流域内地层主要为第四系全新统残坡积物()、泥石流堆积物()、第三系冲洪积物()、三叠系中统杂谷脑组(T3z)、震旦系水晶组(Z2s)。

1.5 地质构造

母猪笼沟所处区域处于鲜水河大断裂转折部位，其中2个扭性小断裂通过该区域，主要为郭达山一跑马山断裂、子耳坡断裂等扭性小断裂，构造线为南北向。

一条断裂通过母猪笼沟源头海拔3282m处，切割三叠系中统杂谷脑组和印支-燕山期混合质花岗岩。另一条断裂通过，通过母猪笼沟上游高程3160m的区域，切割三叠系中统杂谷脑组和震旦系水晶组。

由于断层通过，将母猪笼沟内的岩体切割得支离破碎，岩体结构面极其发育，岩体工程地质条件差。主干断裂形成的历史长，历经多期活动，新构造期活动显著，晚更新世以来活动尤其强烈，为多次强烈地震的发震构造［3-5］。

2 主沟道沟谷特征

母猪笼沟主沟长1.18km，流域总面积约0.5km2，海拔范围 2570～3282m，高差 712m，流域边界周长4.13km，主沟纵比降为435‰(流域主沟纵坡见图2)。主沟以“V”型谷为主，沟宽3～8m。母猪笼沟虽然主沟较短，但水系较为发育，呈树枝状分布，各支流与主沟呈锐角交汇，根据其地貌及泥石流物源补给特征，将母猪笼沟划分为清水区、形成区、流通区和堆积区四个区(图2)，各区的特征见表1。

图2 母猪笼沟流域主沟工程地质纵坡图Fig.2 Muzhulong Ditch main channel engineering geological longitudinal slope map

表1 母猪笼沟泥石流分区特征Table 1 Muzhulong Ditch debris flow partition characteristics

根据通过实地调查，母猪笼沟的水源主要来自上游较好的汇水区域与沼泽地，一年四季均有流水。泥石流发育基本沿着母猪笼沟主沟，无严重侵蚀支沟，主沟两岸山坡植被覆盖较好，但部分主沟道侵蚀严重，植被较差，河道内泥石流与冲洪堆积物较多。母猪笼沟沟口处的沟道两岸修建有大量的居民房屋，挤压原有沟道，使得沟道变得狭窄，尽管已修建排导槽，但是过流量小，弯曲度大，不利于泥石流直进性特点，是泥石流最容易造成灾害的区域。

通过调查，母猪笼沟两岸见有基岩出露，以白云质大理岩为主，岩层倾向305°，倾角67°。流域内的松散堆积物的类型有残坡积物()、滑坡积物()、沼泽淤积土()、沟道冲洪与泥石流堆积()。残坡积物()由坡面岩体风化残留物质及坡面流侵蚀堆积形成，为碎块石土，厚度不大，表层多为碎石夹砂土，有植物的根系残留，当其基脚受到河水的侵蚀后发生坍塌进入沟道。该残破积松散堆积物主要分布在母猪笼沟中、上游，坡度较缓，厚度不均，一般从坡底向坡顶逐渐变薄趋势。滑坡积物()主要由于坡脚被河流冲刷，引起失稳，而在沟道中堆积形成，多分布于临沟岸坡，主要为碎石土组成，碎块石含量约占45% ～50%，表面较为松散。主要分布在母猪笼沟的中、下游，根据实地调查，母猪笼沟分布6个不同规模的滑坡，其中主沟左岸2个、右岸4个，松散储量从200～8000m3不等。沼泽淤积土分布在中上游主沟左岸，3个规模较大的沼泽地，为粘性土，富含地表水与地下水，遇水极易失稳，是泥石流暴发的主要诱因。沟道冲洪与泥石流堆积()包括沟道流水作用形成的松散物，和在强降雨条件下堆积于沟道中的泥石流堆积物，据实地测量，沟道上游的松散堆积物较厚，而中下游普遍较浅。母猪笼沟松散固体物质主要来源于沟道两岸的滑坡松散堆积体与中游沼泽淤积土。

3 物源特征定量计算

3.1 清水区特征

母猪笼沟清水区面积约0.24km2，沟道高程范围约为3000～3280m，该区植被覆盖较好，沟道两岸多见基岩石出露，母岩为石英砂岩夹少量深灰色板岩。清水区沟道总长约180m，沟道比降为461‰，以“V”型谷为主，沟床平均宽度约10m。该区域植被覆盖良好，清水汇集方式主要为山坡型。虽然坡面残积物分布较广，但基本被植被根系所固定，所以汇流区地表松散物质对母猪笼沟泥石流的贡献不大(图3)。

图3 母猪笼沟清水区植被发育Fig.3 Muzhulong ditch water district development of vegetation

3.2 形成区特征

母猪笼沟形成区主要分布在主沟的中上游段，区域面积约0.21km2，高程范围为2680～3000m，物源区沟道长为570m，沟道比降为561‰。物源区沟道以“V”型谷为主，部分沟道两岸坡度陡，呈“U”型谷，沟床较宽，平均宽度约6m。

综上所述，母猪笼沟形成区的松散物储量约为197570m3，其中，强活动性物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)储量达19970m3。滑坡体与沼泽淤积土松散堆积体特征见图4、5及表2。

图4 滑坡体后缘明显Fig.4 Rear margin of the landslide obviously

图5 沼泽淤积土十分松散Fig.5 Marshy silt soil is loose

母猪笼沟物源区两岸均有零星基岩出露，平均坡度约35°～50°，基本属于中-弱风化，但由于风化作用继续，加之，山坡坡度大，重力侵蚀能力强，不断零星剥落，也会在沟道内形成一定规模松散物源体。主沟沟道内弯道较少，较为顺畅，易于泥石流能量的聚集，并不断侵蚀，形成较大规模的泥石流。母猪笼沟泥石流的固体物质来源主要是两岸滑坡体和中游沼泽淤积土，在泥石流的运动过程中，泥石流体不断侵蚀，像滚雪球一样，冲刷坡角，有可能会引起新的崩塌与滑坡，聚集更多的物源。目前，已有滑坡松散物堆积在沟道两侧，基脚受到河水的侵蚀后发生坍塌进入沟道。堆积体多呈典型滑坡形态，坡向基本与河流流向垂直，坡度20°～60°不等，堆积体以碎石土为主，表层多为碎石夹粉土，有植物的根系残留，下部为松散碎石土，碎石粒径2～10cm占60%，10～20cm占20%，堆积体平均厚度2～5m。

表2 母猪笼沟形成区固体松散物质堆积特征Table 2 Muzhulong ditch groove formation zone the accumulation characteristics of solid loose materials

3.3 流通区特征

流通区位于母猪笼沟的下游段，沟道高程范围2640～2680m，全长仅 120m，面积约 0.023km2，沟道平均宽度约3～5m，沟道纵比降为333‰，两岸皆有基岩出露，岩石为白云质大理岩为主夹片岩。

区内松散物分布为残坡积物、沟道冲洪与泥石流堆积物。残坡积物分布在两岸分水岭处部分区域，松散体平均厚度为1～1.5m，储量为14400m3。由于该残坡积物离沟道较远，植被发育，没有给沟道可提供的强活动性物源。沟道冲洪与泥石流堆积物为碎块石，堆积物长约120m，平均宽约3～5m，最大厚度为4～5m，平均厚度约为3m，由此计算出沟道内松散固体物质的储量约1000m3，并且都为强活动性物源该区内松散固体物质的主要补给方式为沟道松散堆积物，其次，是沟道两边零星崩坡积物(图6)。

综上所述，母猪笼沟流通区的松散物储量约为15400m3，其中，强活动性物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)储量为1000m3。

3.4 堆积区特征

堆积区主要分布在母猪笼沟下游基岩狭窄处与折多河之间，地势开阔，堆积体特征明显。堆积区分布大量建筑物与农田，左岸有康定著名寺庙-南无寺，右岸有康定烈士陵园，之间分布大量居民点与农田(图7)。

堆积区总长270m，总面积约0.027km2，高程分布范围2570～2640m，沟道纵比降为259‰，沟道平均宽度5m，沟道内有大量垃圾堆积，该段未见基岩出露。

图6 母猪笼沟泥石流流通区沟道特征Fig.6 Muzhulong ditch debris flow circulation channel characteristics

图7 母猪笼沟泥石流堆积区沟道特征Fig.7 Muzhulong ditch debris flow accumulation area channel characteristics

综上所述，母猪笼沟堆积区的松散物储量约为55080m3，其中，强活动性物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)储量为1580m3。

3.5 物源特征

母猪笼沟泥石流的物源具备以下特征:

(1)滑坡松散堆积体和沼泽淤积土是形成区固体物质的主要来源。根据调查，中上游沼泽淤积土是在暴雨情况下，最先滑动的松散物，极为不稳，易于粘吸固体物质参与泥石流运动中去，虽然不是主要的松散物，但是却是泥石流暴发的诱发因素。滑坡松散物质在物源区较为集中，主要分布中游400m左右长度的沟道内，沟两岸均分布，坡向与河流流向垂直，当堆积体的基脚遭到水流的侵蚀时，便很容易发生坍塌进入沟道，成为物源区泥石流的固体物质来源，储量约13350m3，占固体松散物质总量的60% ～70%。

(2)2003年，当地政府在沟道中游6号滑坡位置处修建一拦挡坝，宽4.6m，高约6m，并在下游5m处有一人工混凝土跌水，这些人为的工程，有效地拦挡泥石流固体物源，抬高了上游河床侵蚀基准面，稳定了两岸山坡，降低了泥石流势能，控制了泥石流形成的规模(图8)。根据调查，至从2003年修建完毕后，母猪笼沟未再发生较之前规模更大的泥石流。但是，拦挡坝的设计、施工，未由地灾防治专业单位实施，也未经过质量合格检验，拦挡坝现今已於满，无法再发挥拦蓄泥砂的作用，随着时间推移，拦挡坝一旦溃坝，将大大增强泥石流的规模与能量。

(3)在物源区主沟沟道中，两岸多为基岩，表现其特点为纵坡大、沟道直，多跌水。在这种条件下，沟道内堆积的松散物源体较少，说明泥石流暴发具有强大的势能，将沟道固体物质一带而光。另外，据访问得知，在百余年前，主沟沟道宽度多为1～2m，人、畜牲一跃而过，但现今沟道平均宽在4～6m，沟道侵蚀能力不断增强，母猪笼沟地貌形成正处于壮年期。所以，母猪笼沟侵蚀能力强，泥石流形成的可能性大［6-11］。

图8 母猪笼沟中游拦挡坝Fig.8 Muzhulong Ditch dam in the middle reaches of stopping dam

4 结论

(1)母猪笼沟处于四川西南部横断山脉，具有西南地区泥石流形成的典型特征。从水源、地形、物源补给、人工活动方面上，母猪笼沟泥石流处于活跃阶段，发生泥石流的可能性较大。

(3)通过调查，母猪笼沟形成区两岸滑坡体较大，主要为6个滑坡体和3个沼泽淤积土，边坡稳定性较差，在强降雨、饱水以及地震情况下，失稳可能性较大。综合分析，母猪笼沟松散物总储量达268050 m3，强活动物源(一次泥石流最大可能提供的物源量)储量达22550 m3。可见，母猪笼存在爆发中-大规模泥石流灾害。

(4)对母猪笼沟泥石流物源调查，采用面上工程地质测绘，点上具体灾害点定量描绘相结合的方法。这种方法较为准确地反映了四川西南部甘孜区域内开展泥石流物源评价、计算值的确定，对相关泥石流调查、研究提供较好的借鉴与参考。

［1］中国地质调查局成都地质调查中心，四川康定县地质灾害详细调查报告［R］.成都:成都地质矿产研究所，2010.

Chengdu Center of China Geological Survey，The geologic hazard in Kangding County，Sichuan detailed survey report［R］.Chengdu:Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources，2010.

［2］国土资源部.泥石流灾害防治工程勘查规范［S］.北京:中国标准出版社，2006.

The Ministry of Land and Resources.Debris flow disaster prevention engineering exploration norm ［S］.Beijing:Standards Press of China，2006.

［3］李治红，罗照华，陈岳龙，等.康定一泸定地区变质侵入岩的地质地球化学特征及其构造环境［J］.现代地质，2008，22(2):181-189.

LI Zhihong，LUO Zhaohua，CHEN Yuelong et al.Kangding-Luding area of metamorphic intrusive rock geological and geochemical characteristics and its tectonic environment［J］.Modern geology，2008，22(2):181-189.

［4］LI Z X，LI X H，Kinny P D，er al.The breakup of Rodinia:Did it start with a mantle plume beneath South China［J］.Earth and Planetary Science Letters，1999，173:171-181.

［5］李献华，李正祥，周汉文，等.川西新元古代玄武质岩浆岩的锆石u.P b年代学、元素和N b同位素研究:岩石成因与地球动力学意义［J］.地学前缘，2002，9(4):329-338.

LI Xianhua，LIZhengxiang，ZHOU Hanwen， etal.Kawanishi Nishimotokoyoxuanwu magma rock zircon u.P B N B chronology，element and isotope study:Petrogenesis and Geodynamic Significance［J］.Earth Science Frontiers，2002，9(4):329-338.

［6］四川省水利电力厅.四川省中小流域暴雨洪水计算手册［S］.成都:四川省水利厅，1984.

Sichuan Province Office of Water Conservancy and Electric Power.Sichuan province small watershed storm flood Computation Handbook［S］.Chengdu:Department of Water Resources of Sichuan province，1984.

［7］谭炳炎.泥石流活动评估与防治［R］.北京:国土资源部地质环境司，2004.

TAN Bingyan.Debris flow activity assessment and control［R］.Beijing:Ministry of Land and Resources Department of Geological Environment，2004.

［8］吴积善，田连权.泥石流及其综合治理［M］.北京:科学出版社，1993.

WU Jishan， TIAN Lianquan. Debrisflow and its comprehensive control［M］.Beijing:Science Press，1993.

［9］田连权，吴积善，康志成，等.泥石流侵蚀搬运与堆积［M］.成都:成都地图出版社，1993.

TIAN Lianquan，WU Jishan，KANG Zhicheng，et al.Debris flow erosion handling and stacking［M］.Chengdu:Chengdu Cartographic Publishing House.1993.

［10］周必凡，李得基，吕儒仁，等.泥石流防治指南［M］.北京:科学出版社，1993.

ZHOU Bifan，LI Deji，LV Ruren，et al.Debris flow prevention guide［M］.Beijing:Science Press，1993.

［11］2008中国地质调查局成都地质调查中心，四川泸定县地质灾害详细调查报告［R］.成都:成都地质矿产研究所，2008.

Chengdu Center of China Geological Survey，Sichuan geological hazards in Luding County of detailed investigation report［R］.Chengdu:Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources，2008.

Debris flow characteristics at Muzhulong gulley，Kangding Country Sichuan province and quantity estimation of its source material

SONG Zhi1，2，BA Ren-ji1，LIU Yu-jie1
(1.Chengdu Center of China Geological Survey，Chengdu 610082，China;2.Southwest Jiaotong University College of Civil Engineering，Chendu 610031，China)

Sow cage debris flow formation conditions，the development trend of the controlled factors and changes in and around the region in Kangding representative.Through investigation，the two sides sow cage groove-forming region larger landslides，landslides of six major and three marsh sediment soil，slope stability is poor，the heavy rainfall，saturated with water and seismic cases，the possibility of instability the larger.Comprehensive analysis of the total sow cage groove loose material reserves of 268050 m3，a strong source of live animals(a landslide material source to provide the maximum possible amount)reserves of 22550 m3.From the water，topography，source material supply，labor activities，and sow the cage debris flow in the active phase，the occurrence of landslides more likely.

landslides;sow cage ditch;valley features;forming region;strong source of active material

1003-8035(2012)03-0039-07

P694;P642.23

A

2011-12-26;

2012-06-05

中国地质调查局项目“大渡河重点地区地质灾害监测预警示范”(1212011014017)

宋 志(1982—)，男，四川省宣汉县，工程师，岩土工程在职博士研究生，主要从事岩土工程及地质灾害等研究。

E-mail:35842126@qq.com