雅安漫哈沟泥石流形成机理及防治建议

蒋清明，宋志

(1.成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610000；2.中国地质调查局成都地质调查中心,成都 610081)

雅安漫哈沟泥石流形成机理及防治建议

蒋清明1，宋志2

(1.成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610000；
2.中国地质调查局成都地质调查中心,成都 610081)

通过对四川省雅安市石棉县漫哈沟的现场调查，从地形地貌，物源，水源等基本条件入手，分析了漫哈沟泥石流的特征与形成机理。并提出了专门针对漫哈沟泥石流物源丰富、堆积区建筑物密集、沟口过流断面狭窄的特点的防治建议。

漫哈沟；泥石流；形成机理；防治建议

在汶川地震后，泥石流等次生灾害在西南山区尤为严重[1]，漫哈沟位于石棉县西部蟹螺乡猛种村一、二、三组，为藏民居住区，距蟹螺藏乡乡政府所在地约8 km，距石棉县城约25 km。地理坐标为东经102°08′54″～102°11′34″，北纬29°13′32″～29°16′04″。

漫哈沟为一老泥石流沟，曾于1930年和1985年雨季发生泥石流，其中1985年泥石流灾情较为严重，冲毁沟口和沟两侧的农田6.667 hm2，冲毁房屋10间，并致一人死亡，牲畜死亡数十头，道路损毁数百米，直接经济损失达100余万元。现漫哈沟泥石流威胁对象主要为漫哈沟下游及沟口附近猛种村3组近50户共247人的生命财产安全，并可能威胁到6.667 hm2耕地、800 m长的村村通公路和890 m长的高压线网，威胁资产1 350万元，其险情级别划分属中型。因此，对其实施防治工程显得十分必要而迫切[2]。

1 研究区概况

1.1 地形地貌

漫哈沟属侵蚀构造地貌，为深切割高中山、高山宽脊沟谷地形。沟谷呈“V”型，地形临空条件好，沟域内崩塌、滑坡、不稳定斜坡等不良地质现象发育较好，为泥石流松散固体物源的汇集提供了有利条件。沟域岸坡以陡坡地貌为主，坡度在35°～45°，岸坡植被发育，乔、灌、草均有生长，汶川地震前地质灾害较少，生态环境良好。但由于斜坡较陡，地形临空条件发育，客观上具备崩塌、滑坡等不良地质现象发育的地形条件，汶川地震后，沟内新出现了大量的崩滑不良地质现象，为泥石流的发育提供了大量松散固体物源(图1)。

1.2 地层岩性

区域内地层为泥盆系中统(D2z)纸厂组大理岩、板岩，岩体破碎，裂隙发育，出露于东侧山脊处，层间褶皱现象发育，岩层产状为60°∠25°。三叠系中下统(T1-2)灰岩、绢云母板岩、片岩等，呈薄层状，岩体破碎，裂隙发育，风化强烈，为区域内主要出露地层，岩层产状为75°∠75°。以及新生界第四系滑坡堆积层(Qdel)、崩塌堆积物(Qcol)、崩坡积层(Qcol+dl)、冲洪积层(Qal+pl)、泥石流堆积物(Qsef)及人工堆积(Qml)等。

1.3 地质构造

区域地处鲜水河断裂带与安宁河断裂带交汇处，又邻近龙门山断裂带，处于川西地震构造带上，断层带纵横交错，地层破碎，因而地震频繁。受断层影响，滑坡区岩体破碎，风化强烈，片岩、板岩多发育褶皱。滑坡区东侧山坡中后缘处发育一条近南北走向的逆断层，全长约50 km，断裂面总体向东陡倾，倾角约70°，属次级断裂。

1.4 水文地质条件

区域内地下水按赋存类型分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水二类。松散岩类孔隙水含水岩组主要是第四系各种堆积物组成，按地貌形态、堆积成因、物质成分、岩层结构不同，富水性分两级，松林河等主干河流河谷漫滩、一级阶地全新统砂砾卵石层含水层水量较丰富；河谷高阶地区及坡脚崩坡积等多为泥砾和泥夹石，含水性差，水量贫乏。基岩裂隙水主要赋存于三叠系、泥盆系灰岩、大理岩地层中，其为主要含水岩层，主要为大气降水补给，其次为岩溶水侧向补给。大部分地区沟谷发育，地形切割较深，地下分水岭与地表分水岭相一致，地下水径流途迳短，循环交替强烈。水化学类型为重碳酸钙镁型，矿化度0.58 g/l。据水质检测，区内地下水无侵蚀性。

2 泥石流形成条件和基本特征

2.1 地形条件

漫哈沟的沟域形态近似矩形，沟域平均纵向长度7.0 km，平均宽度2.7 km，沟域面积21.6 km2。受构造控制，沟域分布不对称，西侧(右岸)较宽，东侧(左岸)较窄，相对高差2 440 m。上游集水范围大，树枝状支沟水系有利于降水的迅速汇流形成山洪，两岸高陡谷坡，有利于坡面表层松散物源随水流向主沟汇集。主沟较大的纵坡降，有利于沟域物源碎屑启动并向下游运移。

2.2 地貌条件

该区沟谷岸坡陡峻，构造复杂，褶皱断层发育，松散堆积体厚度相对较大，不良地质现象发育，除原有的木耳滑坡及其北侧崩滑堆积体两处大型灾害体外，特别是汶川大地震后新产生大量小型崩塌和滑坡等不良地质现象，为泥石流的发育提供了大量松散固体物源。充足的物源在暴雨及强汇流作用下易集中搬运形成规模较大的泥石流。

2.3 水源条件

漫哈沟流域海拔高程1 100～3 500 m，区域内年均降水量为900～1 000 mm，日最大降雨量为108.6 mm，6 h最大降雨量56 mm，1 h最大降雨量30 mm，10 min最大降雨量13 mm，且多以暴雨或阵雨出现。

四川山区泥石流激发雨量一般为一次1 h雨量48～50 mm左右或10 min雨量8～12.2 mm，1 min雨强0.8～1.2 mm左右[3]。由于地震后，漫哈沟内不良地质现象发育，松散物源量大增，其激发雨量将会降低，区域内降雨较充沛，其雨强完全可以满足激发泥石流的条件。

2.4 基本特征

根据现场的勘察数据计算得到漫哈沟泥石流流体容重1.697 t/m3，泥石流平均流速为4.46 m/s，泥石流整体冲击力为50.6 kN；在20 a一遇的情况下，泥石流峰值流量为204.75 m3/s，一次泥石流过程总量为19.45×104m3，一次泥石流冲出的固体物质总量为8.22×104m3；在50 a一遇的情况下，泥石流峰值流量为304.08 m3/s，一次泥石流过程总量为28.88×104m3，一次冲出的最大固体物质总量为12.2×104m3。泥石流规模为大型[4-6]。

2.5 未来发展趋势

(1) 在连续强降雨的情况下暴雨强度达到56 mm以上或6 h以上的连续暴雨时，该沟有暴发泥石流的可能性。

(2) 根据沟内各类物源的性状特征，该沟发生泥石流时仍以稀性泥石流为主，而在暴发泥石流2～3次之后，随着物源量的减少，其暴发规模也将随之减小，在人类活动强度得到控制、坡面生态得以改善的前提下，该泥石流沟会停歇或终止。

(3) 发生泥石流时，由于流通区至堆积区段沟道较短，弯道较急，泥石流外溢可能性较大，并对位于扇体上的猛种村3组居民区构成直接危害。

3 泥石流沟的防治建议

3.1 泥石流基本特征参数检算

泥石流峰值流量、一次泥石流固体物质冲出量、泥石流冲压力以及泥石流爬高和最大冲起高度是设计拦挡坝断面、拱形结构的主要参数[7-8]。由四川水文手册可知，现采用雨洪法[4]计算漫哈沟泥石流峰值流量，计算结果见表1。用铁二院公式[4]计算泥石流整体冲压力，结果见表2，并得到泥石流爬高和最大冲起高度见表3。

据前面的计算结果和分析测试结果，按P=5%计算漫哈沟1985年泥石流暴发时泥石流冲出量为Q=19.45×104m3，泥石流重度γc=1.697 t/m3，水的重度γw=1 t/m3，泥石流固体物质重度γH=2.65 t/m3，据此计算出一次泥石流固体物质冲出总量为QH=8.22×104m3。按P=2%计算曼哈沟1985年泥石流暴发时泥石流冲出量为Q=28.88×104m3，据此计算出一次泥石流固体物质冲出总量为QH=12.2×104m3。

3.2 防治建议

主沟中游(崩滑堆积体上游30 m处)布置拦挡坝，起到稳拦物源和削峰减流的作用，减少到达漫哈沟下段的固体物质量，降低泥石流容重，并调节下游泥石流洪峰流量，减轻下游排导的压力；拦挡坝断面设计尺寸见表4。

在漫哈沟主沟下游4-4′断面40 m处及其下游流通堆积区部分沟段左侧沟坡修建防护堤，同时利用自然沟槽进行排导，将拦挡坝下游的泥石流物质顺畅地导入主河松林河，保护流通堆积区猛种村三组居民的生命财产安全。防护堤断面尺寸见表5。

4 结语

漫哈沟是一老泥石流沟，曾经发生过两次较大的泥石流，造成了较大的经济损失，其险情级别属中型，对其实施防治是十分必要的。通过对泥石流采用稳拦、排导为主的工程措施结合，可有效保护危险区人们生命财安全和公路交通安全，对当地恢复重建和社会的稳定与发展、民族的团结和人民群众的安居乐业均将起到积极的作用，由此带来的社会效益将是非常显著的。

[1] 陈宁生,张飞.2003年中国西南山区典型灾害性暴雨泥石流运动堆积特征[J].地理科学,2006,(6):701-705.

[2] 湖北省地质环境总站. 四川省石棉县漫哈沟泥石流应急治理工程[R]. 成都：湖北省地质环境总站,2010.

[3] 吴积善,等.泥石流及其综合治理[M].北京：科学出版社,1993.

[4] 中国地质调查局.泥石流灾害防治工程设计规范[M].北京:地质出版社, 2004.

[5] 周必凡,李德基,罗德富,等.泥石流防治指南[M].北京:科学出版社, 1991.

[6] 李德基.泥石流减灾理论与实践[M]. 北京:科学出版社,1997.

[7] 邓敏,吴新星,徐庆.翻身沟泥石流危险度评价及防治研究[J].金属矿山,2010,(8):160-162.

[8] 崔鹏.我国泥石流防治进展[J].中国水土保持科学,2009,05:7-13、31.

FORMATION MECHANISM AND PREVENTION RECOMMENDS OF THE DEBRIS FLOW AT ManHaGOU GULLY IN YA’AN

JIANG Qing-ming1，SONG Zhi2

(1.College of Environmental and Civil Engineering, Chengdu University of Technology, Chengdu 610000,China; 2.Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081,China)

Based on the site investigation of ManHaGou Gully Debris Flow and the basic conditions of topography, material source and rainfall etc. The characteristics and formation mechanism of the Man Ha Gully Debris Flow is analyzed. In allusion to the characteristics (such as abundant material source, close-packed buildings at accumulation area and the narrow gully exit) of ManhaGou gully debris flow, the prevention and control measures is proposed in this article.

ManhaGou Gully; debris flow; Formation Mechanism; prevention and control measures

1006-4362(2015)04-0001-04

2015-08-20改回日期：2015-10-17

中国地质调查局地质调查项目，12120114069501；成都地质矿产研究所青年基金项目，所控基[2014]-05。

P642.23

A

蒋清明(1990- )，男，硕士研究生，研究方向：地质工程及地质灾害防治。E-mail: vincent-jqm@qq.com