西昌市堡城河泥石流发育特征及成因机制分析

郭 剑

(攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川攀枝花617000)

堡城河为安宁河宋家院一带的支流，地理位置处于四川省西昌市佑君镇一带。1998年7月6日，堡城河流域普降暴雨，引发大规模泥石流灾害。沟域内多条支沟同时爆发泥石流，这些支沟泥石流汇集于主沟内，向下游倾泻而下，将佑君镇街道木桥冲毁淤塞河道，致使泥石流回淤抬高而翻越两侧土堤，泥石流挟带大量泥沙冲入街区、村庄。已淤毁街区房屋29间，在残留民房断壁上留下1.1 m高的泥痕。泥沙淤埋高产农田约35 hm2，淤积泥沙厚度40～120 cm，沿河沟、灌渠两岸的大部分农田难以复耕，严重威胁佑君镇街区及沿河4个村670村民的人身安全。据野外调查，1998年泥石流为稀性泥石流，历时约20 min，受沟域形态及支沟树枝状分布的控制，泥石流具有多峰的特点。

1 研究区概况

1.1 地形地貌

堡城河沟域地形总体上属高山峡谷区，沟域内地形陡峻，地形临空条件发育，为沟域内工程活动弃渣，崩塌、滑坡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。

堡城河为安宁河的支流，地形西高东低。安宁河河岸高程1 480 m，泥石流形成区后缘山顶处高程2 490 m，相对高差1 010 m。沟域面积54.8 km2，北支主沟站沟长度约8.2 km，南支主沟头道河沟长度约10.2 km(图1)。

沟域岸坡以陡坡地貌为主，坡度35°～45°，岸坡植被发育，乔、灌、草均有生长，生态环境较好。但由于人类工程活动频繁，岸坡堆放大量弃渣，同时引发崩滑不良地质现象，为泥石流的发育提供了大量松散固体物源。

堡城河总体上为V型谷地貌，特别是上游沟段和各支沟，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。堡城河中、下游段宽度略大，母猪龙沟以下沟段谷宽40～100 m，下游入河(安宁河)处，谷宽可达200 m。

图1 堡城河沟域卫星遥感影像

1.2 地层岩性

区内主要出露花岗岩和第四系地层(Q)。

第四系地层主要为泥石流堆积物和冲洪积物，沿堡城河及支沟沟谷分布，另有少量残坡积物沿斜坡坡脚地带分布。

1.3 地质构造

区内地质构造主要为安宁河断陷褶皱带，沿安宁河河谷有两条很陡的深大隐伏断裂，使安宁河河谷形成相对沉降的地堑，邛海就是著名的断陷湖。西昌-邛海沉陷区沉积第四系厚度达200～1 000 m。

1.4 水文地质条件

根据地下水赋存条件、含水介质特征等，研究区地下水划分松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水。

孔隙水赋存于冲沟中第四系崩坡积、冲洪积等松散堆积层中，以潜水为主，水位埋深变化较大，沿冲沟狭长分布，水力坡度陡；受季节性影响明显，含水条件和水力联系好，渗透性强，与溪沟地表水有密切的水力联系，表现为互补关系。

基岩裂隙水主要赋存于花岗岩中，由于地下水的赋存条件和岩石裂隙发育程度的差异，各地层中的富水性很不均一，该类型水主要埋藏于各类岩石裂隙中，以大气降水补给为主。

2 泥石流发育特征

2.1 泥石流各区段冲淤特征

2.1.1 清水区冲淤特征

堡城河北支主沟站沟上游及各支沟上游清水区普遍坡度较大(多在30°～35°)，沟谷纵坡较陡(普遍在300‰以上)，清水区的冲淤特征应表现为以冲为主的特征。但现场调查表明，这些地段并未表现出显著的冲刷迹象。主要原因有两个方面，一是这些沟段主要位于沟谷上游地区，虽纵比降较大，但汇水面积较小，因此尚不形成强烈冲刷所需的水动力条件，二是这些沟段普遍松散层较薄，有的为基岩裸露，且上游沟源地带普遍森林植被非常发育，沟床抗冲刷能力较强，综合上述因素，该区沟床大多表现为冲淤平衡的特点。

2.1.2 物源区冲淤特征

堡城河主沟及支沟物源区的冲淤特征视不同沟段和主、支沟条件的差异而表现出不同的特点，另外，因降雨量及其分布的不同、沟道内洪水(或泥石流)流量的差异，其冲淤现象也会出现一定的差异，总体上看，主沟上段冲淤特征表现为以冲为主的特点，主沟下段冲淤特征表现为以淤为主的特点，而各支沟普遍表现为以冲为主的特点。

堡城河北支主沟站沟在站沟中上上游段由于沟谷纵比较相对较大(平均400‰)，沟床相对狭窄(一般为5～20 m，局部地段沟道宽度仅5～10 m)，局部地段可见基岩沟床。这些特点决定，在具备较强的水动力条件时，泥石流下蚀作用通常大于堆积作用，其冲淤特征表现为以冲为主的特点。但在沟道拐向局部地段也可能出现小规模的淤积，形成泥石流的淤积段；在站沟中下段(马家沟以下至堡城河出口)，由于沟谷纵比降较缓(一般60%～100‰)，且沟床宽度较大(一般20～50 m，局部可达80 m)，这种特征决定其泥石流冲刷能力相对较弱，冲刷深度较小，在小规模暴雨洪水或泥石流条件下，其淤积的速度大于侵蚀的速度，其冲淤特征表现为以淤为主的特点，但在发生大规模暴雨洪水或泥石流的条件下，则可能转化为冲刷侵蚀，但其冲刷深度相对较小；各支沟物源区主要分布于支沟上段，其纵坡也普遍较大(普遍在300‰以上)，且沟道往往较为狭窄(一般仅5～20 m)，这种条件决定其冲刷下蚀作用往往较为强烈。因此，支沟泥石流物源区表现出以冲为主的特点。

堡城河南支主沟头道河沟在中上游段由于沟谷纵比较相对较大(平均450‰)，沟床相对狭窄(一般为5～20 m，局部地段沟道宽度仅3～8 m)，局部地段可见基岩沟床。这些特点决定，在具备较强的水动力条件时，泥石流下蚀作用通常大于堆积作用，其冲淤特征表现为以冲为主的特点。但在沟道拐向局部地段也可能出现规模不小的淤积，形成泥石流的淤积段；在中下段(纸房村以下至堡城河出口)，由于沟谷纵比降较缓(一般50%～110‰)，且沟床宽度较大(一般20～40 m，局部可达60 m)，这种特征决定其泥石流冲刷能力相对较弱，冲刷深度较小，在小规模暴雨洪水或泥石流条件下，其淤积的速度大于侵蚀的速度，其冲淤特征表现为以淤为主的特点，但在发生大规模暴雨洪水或泥石流的条件下，则可能转化为冲刷侵蚀，但其冲刷深度相对较小；各支沟物源区主要分布于支沟上段，其纵坡也普遍较大(普遍在300‰以上)，且沟道往往较为狭窄(一般仅3～12 m)，这种条件决定其冲刷下蚀作用往往较为强烈，因此，支沟泥石流物源区表现出以冲为主的特点。

2.1.3 流通堆积区冲淤特征

流通堆积区分布于站沟出山口的站沟村段及头道河沟出山口的油碾村段以下的沟段，由于其沟道坡降为50‰～70‰，较平缓，而沟道宽度则更大，泥石流的势能降低，这种条件决定该沟段冲淤特征仍为以淤为主的特点，形成堡城河泥石流堆积物源。

2.2 泥石流堆积特征分析

从堡城河泥石流堆积扇体的形态特征分析，堡城河泥石流为一老泥石流沟，沟口扇体为一老堆积扇。扇区范围从油碾村段起至堡城河边，总长度约1 000 m，前缘宽度达500 m，堆积平均厚度达10 m以上，方量达500×104m3，而目前沟道主要由堆积扇体右侧通过。这些现象表明，堡城河泥石流堆积扇体的形成经历了复杂的地质历史变迁，其形成是多期次叠加的。从堆积扇体的形态看，堡城河泥石流至少经历过形成期—发展期的变化过程。堡城河泥石流曾经暴发过大规模的泥石流活动，在此次大规模泥石流活动后，泥石流的活动强度减弱，表现为后期泥石流堆积物覆盖于前期的堆积扇上的后退式活动；在后期泥石流活动中，其沟道由老堆积扇右侧通过，并在后期人类工程活动的影响下，其沟道走向进一步明晰，从而形成现有的形态。

3 泥石流的成因机制分析

堡城河泥石流为暴雨沟谷型泥石流。在泥石流形成过程中，沟域内地形陡峻，沟谷上游和各支沟纵坡较大，为水源和泥沙的汇聚提供了有利的地形地貌条件；当地村民开荒种地和修建公路对水土流失的加剧，支沟泥石流的发育和沟床内的松散堆积物为泥石流的发生提供了丰富的松散固体物源，而暴雨则是泥石流形成的主要引发因素。

堡城河各支沟的泥石流主要为暴雨作用下大量汇集于沟道，在汇流过程中将坡面松散泥沙及坡面的各类松散堆积物源携带进入沟道，并顺沟而下，通过沟道揭底冲刷卷动沟道内的松散堆积物源，并将两侧沟岸松散固体物质带走，以滚雪球的方式下向游运动，从而暴发支沟泥石流灾害。

在暴雨作用下，各支沟的汇流大部分进入主沟，因主沟的水流量远大于支沟，而支沟泥石流的固体物质则部分停积于沟口平缓开阔地段，部分汇入主沟，故支沟泥石流往往在汇入主沟后被大大稀释，其重度降低，而流量则从上游向下游逐步增大，冲刷能力增强，并将主沟两岸及沟底的松散固体物质带向下游。因此，主沟及支沟均为稀性泥石流或高夹沙洪水。

在泥石流形成过程中，沟域内地形陡峻，沟谷纵坡大为水源和泥沙的汇聚提供了有利的地形地貌条件，堡城河中上游段两岸及各支沟中上游地段公路弃渣现象和水土流失的强剧，以及沟道内的沟道堆积物为泥石流的发生提供了丰富的松散固体物源，而暴雨则是泥石流形成的主要引发因素。由于沟谷流域面积大，地形陡峻，易于汇水，水源丰富，泥石流类型主要为稀性泥石流。

泥石流规模主要与沟域内松散固体物源的累计和动态变化情况及与引发泥石流的暴雨情况相关。当沟域内松散固体物源累积较多，且遇到集中暴雨时，往往就会发生较大规模的泥石流灾害。1998年泥石流后，沟域内大部分可参与 泥石流的固体物源被泥石流带走，经过13年，沟域内固体物源再次累积并遭遇了可激发泥石流的暴雨，再次将可参与泥石流活动的松散固体物质冲入堡城河。1998年后，当地村民开荒种地现象增多及西盐公路修建后堆弃大量石渣，可参与泥石流活动的松散固体物源量也大大增加，在暴雨的作用下，发生大规模泥石流灾害的可能性较大。

4 结论

堡城河属暴雨沟谷型泥石流，泥石流规模主要与沟域内松散固体物源的累计和动态变化情况及与引发泥石流的暴雨情况相关，沟域内松散固体物源累计较多，当遇到集中暴雨时，可能就会发生较大规模的泥石流灾害。从其堆积特征上看，堡城河历史上曾发生过多期泥石流灾害，其中1998年暴雨激发泥石流危害最大。

[1] 吴平，郑文晓.泥石流的形成条件及其防治措施[J].西部探矿工程，2008,(3)

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

[3] 康志成.中国泥石流灾害与防治[M].北京:科学出版社，1996

[4] 王彦海，江巍.泥石流的危害与综合防治[J].灾害与防治工程,2006,(1)

[5] 唐晓春.从生态系统稳定性分析流域泥石流防治的生态效益[J].中国地质灾害与防治学报,1996,7(2)：57-62

[6] 张棵，梁凯.泥石流防治工程经济效益评价研究[J].中国地质灾害与防治学报,2005,18(3)：48-53