热河沟泥石流成因机制分析

苏远东，刘　莹

（核工业西藏地质调查院，成都 610059）

热河沟泥石流成因机制分析

苏远东，刘莹

（核工业西藏地质调查院，成都 610059）

受汶川地震的影响，西南地区地质灾害近来年频繁发生，尤其是泥石流灾害。在地震作用下，有更多的松散物源参与泥石流的运动，加大了泥石流的危害性和暴发频率。本文收集了热河沟的地质、气象和水文等资料，通过分析该沟的地形、物源和水源条件来分析泥石流的形成过程，结合现场调查取证来综合分析泥石流的形成机制，为泥石流的治理提供更为可靠的依据。分析表明，热河沟泥石流的成因机制为“暴雨-溃决”型。

泥石流；发育特征；成因机制；热河沟

热河沟在黑水县，位于四川西北的阿坝藏族羌族自治州中部，青藏高原东南缘横断山脉中段北端的岷江上游，与闻名遐迩的九寨沟毗邻，与松潘县、红原县、理县、茂县接壤。黑水县城以境内黑水河得名，河流纵贯全境，境内山高坡陡，交通条件较差，仅有302省道和县、乡级公路与外界相通。热河沟泥石流位于黑水河右岸，距离县城42.5km，沟口地理坐标为103°20′25″，31°58′44″。

热河沟下游受泥石流威胁人数超过200人。通过对热河沟泥石流进一步的发展趋势及可能造成的经济损失进行估算，50年一遇的泥石流可能造成的潜在经济损失约300万元。因此，研究该沟泥石流的发育特征及工程影响具有失分重要的现实意义。

1 地质环境条件

1.1地形地貌

黑水县处于横断山脉和邛崃山交汇处，系四川西北边缘山地向丘陵过渡的高山峡谷地带，境内山势巍峨，坡陡谷深，地势西北高东南低，海拔1 800～3 500m，相对高差500～1 700m，属高山峡谷、构造剥蚀与侵蚀地貌。黑水河河床以地壳差异性升降为主，侵蚀下切为辅，堆积作用强烈，阶地不发育。

热河沟泥石流勘查区位于岷江支流—黑水河右岸，本次勘查泥石流所在地为中山深切割地貌区，地势西南高东北低，最低海拔标高1 985m，最高2 315m，沟谷切割深度较深。

热河沟主沟长2.95km，整个流域形态呈“鸭梨”形，流域面积约4.87km2，主沟沟谷较为顺直，以“V”型谷为主，沟宽5～30m，水系较为简单，沟源处发育一条支沟，与主沟呈锐角交汇，支沟呈开阔型“U”型谷；沟域海拔高程1 985～2 315m，高差330m，主沟纵坡降为110.3‰，从纵坡降来看，沟床较为平缓，这主要是因为沟上游及下游地势平缓，且长度较长，但从局部来看，在高程2 005～2 168m处，沟床纵坡降增大至142.1‰。

1.2地层岩性

勘查区地层有三叠系浅变质岩和第四系各松散堆积层。

1）三叠系中统杂谷脑组（T2z）：地层厚度一般为390～770m，下部为厚层～块状变质含钙长石石英砂岩，夹少量灰黑色炭质千枚岩及绢云母千枚岩、薄层砂岩；中上部为灰～深灰色中～厚层含钙变质细粒长石石英砂岩夹薄层变质砂岩、灰黑色炭质千枚岩及少量的深灰色薄层状结晶灰岩。

2）第四系全新统（Q4）：主要为崩坡积层（Q4col+dl）和洪积堆积层（Q4pl），崩坡积层为块碎石土，分布在斜坡和坡脚的位置，厚度变化大，一般0.5～3.0m，主要成分为变质岩和板岩的块石和粘土，结构松散。洪积堆积层，主要分布在场地较宽缓地带，以卵石及碎块石土为主，厚度达10～25m，地貌上为河流阶地。

1.3 地质构造

勘查区大地构造部位隶属松潘～甘孜地槽褶皱系中的巴颜喀拉冒地槽褶皱带，茂汶～丹巴地背斜为中部，西邻玉树～义敦优地槽褶皱带，北界为秦岭地槽褶皱系，其东南侧紧靠后龙门山冒地槽褶皱带。作为大地构造单元边界深大断裂，西侧为鲜水河断裂带，北侧为岷山～雪山～虎牙断裂带，南东侧为龙门断裂带。它们在长期地史发展中，控制着沉积建造的分布和地壳差异升降，制约着大地的演化，并表现出强烈的继承性和新生性，往往也是强地震发生的所在。与勘查区关系密切的次级构造单元为弧形构造带，它是由一系列向南突出的弧形紧密 同斜倒褶皱及相伴生的压扭性断层组成。

勘查区位于该弧形构造带的北西翼，由一系列北西向断层和紧密褶皱组成，主要的断层有松平沟断层、米亚罗断层、抚边河断层；主要的褶皱构造有瓦布梁复背斜、石雕楼背斜等；热河沟流域大部分地段处于石雕楼背斜北翼，岩层产状40°～50°∠65°～76°。通过工程地质调绘，勘查区内未见有断层通过，构造条件相对简单，但受石雕楼背斜影响，背斜枢纽通过地段节理裂隙发育。

2 泥石流形成条件

2.1地形地貌及沟道条件

清水区：分布沟谷上游上段、各支沟上游，面积4.05km2，地形陡峻，相对高差约147m，斜坡坡度多为40°以上，沟谷纵坡大，多在450‰以上，且森林植被十分发育，地震中不良地质现象较少，分布零星，大多不会参与泥石流活动。主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。

表1　泥石流物源统计表

形成-流通区：分布于沟谷下游以下至中下游段，已修建多级拦挡坝，对泥石流冲出物起到了一定拦挡作用。该沟道长度约1.147km，相对高差约163m，面积约0.76km2。沟谷形态呈“V”型，沟道较顺直，沟谷两岸地形坡度约40°～50°，局部可见基岩，基岩产状300°∠15°。沟侧部分区域可见泥痕，泥痕高度0.5～0.8m。

该区沟谷岸坡陡峻，松散堆积体厚度相对较大，不良地质现象发育，特别是5.12地震后新产生大量崩塌和滑坡等不良地质现象，特别是右岸崩滑体较多，为泥石流的发育提供了大量松散固体物源。部分区域由于崩塌、滑坡等不良地质现象堵塞沟道较为严重。同时，该段沟床纵比降相对较缓，沟床堆积物非常丰富，为泥石流的形成提供了大量沟道堆积物源。

综上所述，该区地形地貌条件及地质结构特征决定其成为泥石流的主要松散固体物源分布区，同时，山高坡陡的特点也为这些松散固体物源易于参与泥石流活动，为泥石流的形成提供了有利条件。

2.2物源条件

热河沟物源分布在主沟与支沟交汇地带及其周边地段，分布高程2 213～2 238m，通过地形判断，结合汇水物源区坡面特征及松散固体物质的分布面积，估算出泥石流汇水物源区松散固体物质分布面积共计约0.78km2；物源主要为沟内冲洪积物、泥石流堆积物、坡脚堆积崩塌体、沟源残坡积覆盖层及主沟沟床堆积物，这些构成了汇水物源区主要的固体物质来源，其中不稳定物源主要为沟内冲洪积物及泥石流堆积物，呈缓坡平台分布在两沟交汇处地带，面积0.425km2，平均厚度约7～15m，平台上已成为热河村建筑用地；主沟沟道位于冲洪积扇中，两侧物源丰富且堆积松散，雨季受沟水淘蚀；沟源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，主要为壤土夹碎块石，厚度不大，一般从坡底向坡顶逐渐变薄趋势，具体物源特征及分布见表1。

2.3水源条件

泥石流的水源主要来源于大气降水。由于泥石流均发生于雨季，且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。

3 成因机制分析

3.1形成条件

1）降雨是泥石流发生的主要诱发和动力因素，根据当地气象部门提供的降水资料显示，区内降雨集中，5～10月降雨量占全年雨量80%，同时由于受山区地形的影响，降水量的垂直分布特别明显，流域内易产生局域性的强降雨，迅速形成地表径流，汇集到沟道，冲刷沟道及两岸的松散固体物质，启动松散固体物质参与运动而形成泥石流。因而这种集中降雨及局域性的强降雨是泥石流的主要诱导因素。

2）流域缺少大规模活动型滑坡、崩塌，沟头和沟岸的局部崩滑体亦不活跃，但是由于流域内表层松散物质在水力和重力作用下不断向沟道迁移，在沟谷内的松散固体物质得到长期累积，为泥石流形成准备了一定的固体物质；同时，沟域内人类活动相对较强，对生态环境的影响主要表现在耕作、砍伐、放牧，导致沟内地质环境进一步脆弱，为不良地质现象的发育提供了条件。

3）地形条件是泥石流形成的一个重要因素，通过对泥石流沟谷特征的调查，形成区地形较陡，汇水面积大，这为泥石流的发生提供强大的水动力源；同时区内发育丰富松散堆积物；流通区沟谷呈狭窄“V”型谷，纵比降大，泥石流在形成后至流通区加速下泄，同时沟谷狭窄易形成局部堵塞，溃决后泥石流规模更大，在流通区中，泥石流还沿途产生侧蚀和揭底，将沟道内及两侧的松散固体物质一同带走，形成规模较大的泥石流；堆积区地形较缓，泥石流出山后变呈扇形撒开。

3.2泥石流形成过程

泥石流沟形成区面积占流域面积78.2%，暴雨季节，形成区集中大量的水源汇入冲沟，随着流域沟道水量不断增加，便形成山洪，沟道受到了强烈的地表径流或洪水冲刷侵蚀，使沟槽内的松散堆积物被淘蚀垮塌，形成区丰富的物源被启动，形成泥石流，受沟道宽窄的限制，泥石流可能翻越沟道呈面流撒向下游，至流通区后，受地形条件制约，泥石流在沟谷内汇集并产生壅高，泥石流在运动过程中进一步加速，区内局部崩塌能造成小规模的暂时性堵塞，溃决后泥石流规模更大，并携带掀动流通区沟床物质及岸坡松散堆积物，泥石流呈“龙头”沿“V”型沟谷下泄，至出山口处，地形变缓，泥石流呈扇状撒开，形成堆积扇。

4 结论

1）根据以上分析，热河沟泥石流对下游城区居民的生命财产、公共设施、道路等安全构成巨大威胁，热河沟处于地貌演化的发展期（壮年期），流域内松散固体物质储量大表明该沟还有暴发大规模泥石流的可能性。

2）从诱发因素分析，该沟属于暴雨型泥石流，丰富的物源储量和有利的地形是该沟形成泥石流的先天优势，加之外界因素，暴雨的诱发，导致了泥石流的暴发，局部形成堰塞，引发更大规模的泥石流。

3）从成因机制分析，该沟属于“暴雨-溃决”型泥石流。

[1] 石豫川，王运生，等: 西南某水电站闸址区右岸泥石流特征及其工程效应研究[J]. 中国地质灾害与防治学报，2004，15 （1）:70～73.

[2] 张伟峰，黄润秋，唐川，等: 四川美姑河牛牛坝水电站库区泥石流成因分析[J].中国地质灾害与防治学报，2007，18 （1）:18～22

[3] 李彦军，刘汉超，石豫川，等: 四川某电站库区泥石流的特征研究[J].水土保持研究，2005，12 （3）:194～197.

[4] 吉锋，石豫川，葛华，刘汉超等:雅砻江直流某泥石流沟特征及其工程效应研究[J].水土保持研究，2006，13 （5）:77～79

[5] 李文强，石豫川，王敬勇等.雅鲁藏布江中游某水电站库区泥石流工程影响分析[J].水文地质工程地质，2013，40 （1）:89～92.

[6] 铁永波，唐川等: 四川省北川县暴雨泥石流的发育与汶川地震的响应特征[J].灾害性，2011，26 （4）:73

[7] 唐 川， 李为乐， 丁 军， 黄翔超. 汶川震区映秀镇 8.14 特大泥石流灾害调查.地球科学-中国地质大学学报.2011，36（1）:172～180.

Genetic Mechanism for the Rehegou Debris Flow

SU Yuan-dong LIU Ying
(Tibet Institute of Geological Survey, CNNC, Chengdu 610059)

The Wenchuan Earthquake on May 20, 2008, resulted in frequent geohazards, especially debris flow in Southwest China. The present paper has a discussion on genetic mechanism for the Rehegou debris flow based on geological, hydrogeological, topographical and meteorological data, providing scientific basis for control of the debris flow. The results indicate the Rehegou mud flow as a heavy rains-dam type debris flow.

debris flow; development; genetic mechanism; Rehe Valley

P642.23

A

1006-0995（2016）02-0306-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.030

2015-07-16

苏远东（1975-），男，四川万源人，硕士研究生，从事地质地勘工作