易县良岗镇五间房村中型泥石流形成机理

董加强　刘普峰　李雷

[摘要]易县良岗镇五间房村中型泥石流沟历史上曾发生过泥石流灾害，给当地居民造成了很大的危害和损失。本文主要以易县良岗五间房村泥石流的形成机理分析，进行泥石流灾害治理工作的实施探讨。

[关键词]泥石流 形成机理

[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-93-1

五间房村泥石流沟泥石流危险区范围主要为沿沟两岸预测最高泥位线以下区域，据此确定的泥石流危险区范围详见危险区域分区图，泥石流危险区面积为0.1km2。

根据确定的泥石流危险区范围，直接受泥石流威胁的为五间房村居民30户，120人及部分耕地等，五间房村中型泥石流目前潜在危害程度属中型，查清泥石流的成因机理并进行治理是必要而紧迫的。

1泥石流形成条件分析

1.1地形地貌及沟道条件

五间房村中型泥石流沟主沟长1.76km，沟域面积0.45km2，沟槽平均纵比降在160‰左右。流域内主沟上游发育有支沟，中下游坡面支沟规模较小，上游支沟规模较大，支沟多呈“V”型。较大的支沟主要为小北湾沟和窑坡沟，两支沟依次排列在主沟的东侧，主沟和两支沟在沟源形成“三叉戟”形状。五间房沟泥石流由形成区、流通区和堆积区组成，其中五间房村以北至沟源为形成区，五间房村泥石流过村段为流通区，堆积区主要分布于五间房村以南至下游小河之间。

1.2物源条件

五间房村泥石流松散固体物源较丰富，物源类型主要包括沟道堆积物源、滑坡物源和坡面侵蚀物源等三种。沟道堆积物源总量为20.6×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为3.0×104m3；滑坡物源总量0.7×104m3，能参与泥石流活动的动储量为0.7×104m3；坡面侵蚀物源源总量为3.0×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为0.6×104m3。共计有松散固体物源量24.3×104m3，根据松散固体物源的冲沟发育程度和沟道的下切深度，确定可能参与泥石流活动的动储量为4.3×104m3。

1.3水源条件

五间房村泥石流沟的水源主要来源于大气降水。由于泥石流均发生于雨季，沟域内地下水不丰富，不构成引发泥石流的主要水源，沟域内没有水库、湖泊等集中的地表水体，因此暴雨形成的地表径流是引发泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激发因素。该区地处中纬度地带，处于暖温带半湿润半干旱气候区，多年平均降雨568mm，年（1994年）最大降雨量888.7mm，据易县气象局监测资料，易县的1/6h、1h、24h多年最大暴雨量平均值分别为20.3mm、31.9mm、130mm，完全具备引发泥石流灾害的降雨条件。且沟域呈近似矩形，沟域面积0.45km2，支沟较发育，呈树枝状排列，沟谷上游及各支沟纵坡很大，有利于地表降水的径流和汇集，这些因素为五间房村泥石流沟泥石流的形成提供了有利的水源条件。

2泥石流基本特征

2.1泥石流灾害史及灾情、危害性分析

通过收集以往资料、现场踏勘和调查访问，五间房村中型泥石流沟曾于1989年8月，在沟上游发生滑坡，下滑物在沟谷形成垄坝堵塞河水下泄达数十分钟，溃决后，累积的大量泥水混合物向下快速移动中又带动中、下游沟谷底部和两侧松散物形成泥石流。该次泥石流毁坏房屋20间，毁坏耕地100亩，死亡牲畜10头。五间房村泥石流沟泥石流危险区范围主要为沿沟两岸预测最高泥位线以下区域，据此确定的泥石流危险区范围面积为0.1km2。直接受泥石流威胁的为五间房村居民30户，120人及部分耕地等，五间房村中型泥石流目前潜在危害程度属中型。

2.2泥石流各区段冲淤特征

形成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，其冲淤现象也会出现一定的差异，总体上看，主沟和支沟冲淤特征表现为以冲为主的特点。流通区位于五间房村泥石流过村段，该段长0.55km，上部0.43km现为既有排导槽，宽度平均在5.5m左右，深度在0.5-2.5之间，为干砌石结构；下部0.12km为自然排泄通道。流通区全段纵比降约为42‰，地形起伏较较小，由于过流断面相对平整，且较窄，所以泥石流在流通区流速较快，冲於特征表现为以冲为主。堆积区位于五间房村南侧至下游小河之间，海拔266-267m，纵比降约为24‰，地形平缓，且泥石流的过流断面增大，流速放缓；且据调查该区已形成面积约0.006km2冲积扇，轴长0.04km，前缘宽0.15km，扩散角约45°，以上表明该区主要冲於特征以於（堆积）为主。

2.3泥石流堆积物特征

通过对堆积物不同位置颗粒级配试验，泥石流的颗粒级配关系反应了该段的水动力条件和冲淤特征，与野外调查的情况基本相符，所有试验成果均反应出五间房村泥石流上次发生泥石流时水源较丰富，水动力条件较大，正是在此水动力条件下，细小颗粒出了沟口大部分被洪水带走，导致堆积扇由顶部到边缘粒径逐渐变小。

2.4泥石流发生频率和规模

根据以往五间房村泥石流沟泥石流的灾害史，该泥石流为极低频-低频泥石流，但随着植被等生态环境的恶化因此，其发生频率可能加密。根据1989年雨季五间房村泥石流沟泥石流的情况，该泥石流一次冲出量为0.8×104m3，一次固体物质冲出量为0.33×104m3，沟口泥石流峰值流量为66.26m3/s，因此，泥石流规模等级为中型。

3泥石流的成因机制和引发因素

五间房村泥石流沟属暴雨沟谷型泥石流。首先，五间房村泥石流沟各支沟泥石流主要为暴雨作用下，大量汇集于沟道，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，以滚雪球的方式向下游运动，从而暴发泥石流灾害。在暴雨作用下，各支沟的汇流大部分进入主沟，因而，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，因而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，主沟主要为稀性泥石流或高夹沙洪水。在泥石流形成过程中，沟域上游地形较陡，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，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。由于沟谷流域面积较小，上游地形较陡，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。1989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25年，沟域内固体物源再次累积，如遭遇了可激发泥石流的暴雨，将可能再次发生泥石流灾害。