四川攀枝花仁和区大箐沟泥石流调查及危险性评价

邵玉祥 计扬 严步青 王啸 毛成阳 张坤

摘要 四川攀枝花仁和区大箐沟泥石流是一条沟谷型泥石流沟，在水动力侵蚀作用下时常发生泥石流并产生危害。通过野外勘察、测绘等研究方法，论述了大箐沟泥石流基本特征和形成条件，并通过选取泥石流10个特征因子，定量判定该泥石流危险度。泥石流综合判断结果为中度危险泥石流，危险等级为Ⅳ级。在形成条件方面，沟谷型泥石流汇水面积广且物源丰富，发生过程主要为降雨-崩滑-河道侵蚀-河道堆积，因此河道侵蚀、水动力强度是泥石流发生的关键因素。针对成因和特征，提出了以护坡、固床和导流等相关工程措施为主，以边坡植被恢复为辅的防治措施。

关键词 大箐沟;泥石流隐患;危险性评价

中图分类号：P642.2 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）05–0145–06

大箐沟位于攀枝花市仁和区啊喇彝族乡旺牛村，为大河流域大竹河左岸的一条支流。2000年7—8月，大箐沟流域内的主要支沟“夹马槽”爆发泥石流，造成旺牛村大箐组居民3人死亡，多处房屋被冲毁，之后也发生过多次山间洪流事件，但没有严重的人员伤亡。常年泥石流冲出物堆积在流域中下游小庙处，造成河岸隆起。大箐沟流域汇水面积广，河道坡度较大，边坡失稳时有发生，加上攀西地区点暴雨气候特点，易爆发泥石流灾害，对流域居民产生威胁。因此，深入研究该沟基本特征及形成条件，预测泥石流流量，评价潜在泥石流的危险性，制订区内泥石流防治对策，保障人民群众生命财产安全具有重要意义。

1 研究区概况

大箐沟沟域地形属于剥蚀、侵蚀中山丘陵地貌类型，沟谷上游植被发育较好，覆盖率大于60%，中游至沟口植被覆盖率降低为25%～40%。区内中下游河岸斜坡多开垦成耕地，破坏原始植被[1]。大箐沟主沟长度约7 328 m，流域总面积为11.5 km2，沟口处与大竹河交汇，海拔1 370 m，分水岭最高点海拔2 565 m，相对高差1 195 m。河流流向为北西至南东，在中上部有向南的转折，在1 650 m以下至沟口段发育有几处急弯，整体顺直。

流域内出露地层较简单，从新到老主要有第四系冲洪积层、残坡积层，晋宁期石英闪长岩，且流域內未发现断层通过（图1）。区内出露的主要岩层晋宁期石英闪长岩为粗粒结构，受物理风化作用强烈，强风化层厚度很大，抗冲刷能力差。

2 泥石流形成条件

2.1 地形特征

2.1.1 流域水系特征 大箐沟主河道道平均坡降170‰，按纵坡度大致可分为3段：从沟口起算，0～2 000 m段平均纵坡60‰，2 000～5 870 m段平均坡降125‰，5 870～7 300 m段平均坡降358‰（图2）。

除主沟以外，大箐沟水系还包含5条支沟，支沟流域总面积约为6.06 km2，其余地段均以面流和小股径流的形式直接补给主沟。其中，1#支沟、2#支沟、3#支沟流域面积较小，流域形态呈长条带状，沟谷呈“V”型，两侧岸坡坡度一般35°～45°，为森林植被覆盖，整体可参与泥石流活动的松散固体物源少。4#支沟（夹马槽）流域呈芭蕉叶形，具有明显上陡下缓的特点。上段纵坡417‰，为森林植被，物源量较少;下段纵坡141‰，岸坡表松散固体物源较多，以残坡积形成的含角砾、碎石粉质粘土和强风化石英闪长岩为主。5#支沟沟口距离主沟沟口2.5 km，呈不规则长条形，流域上陡下缓，上段纵坡387‰，下段纵坡138‰，坡岸岩性与4#支沟相同。大箐沟流域各水系具体特征（表1、图3）。

2.1.2 地形地貌分区 根据大箐沟水动力特点和松散固体物源分布，将大箐沟流域分为4个区：从沟口起算，0～2 000 m为影响区，2 000～2 080 m为堆积区、2 080～5 870 m为流通区、5 870～7 300 m为清水区，区域各分区地形地貌条件（图4）。

2.2 物源特征

2.2.1 坡面侵蚀物源 大箐沟流域坡面侵蚀物源属于碎屑岩坡积物，一般分布在坡岸较高的位置，在降雨的作用下形成坡面滑坡，汇入沟道，不断补充主沟泥石流物源（图5）。大箐沟主沟、4#支沟和5#支沟两侧均分布有此类斜坡，这些区域很多原始植被已经被破坏，土地开垦程度高，水土流失严重，在重力和河流侵蚀下边坡失稳，最终汇入沟道。

按照规范和野外实测工作，估算坡面侵蚀体积。坡面侵蚀模量根据规范《土壤侵蚀强度分级标准表》[2]，大箐沟流域为四川山地丘陵水力侵蚀类型，侵蚀程度强，平均流失厚度为3.7～5.9 mm/a。平均流失厚度取5.0 mm/a，工程有效期按50年来考虑，实际调查与估算坡面侵蚀面积按现场。坡面侵蚀物源因其粒度较小常年被洪水带走，仅部分可计为泥石流的动储量，依照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220—2006）[3]，流域动储量一般为总储量的20%～40%。统计了流域内坡面侵蚀总量及动储量，可见大箐沟主沟及4#支沟、5#支沟坡面侵蚀动储量较大，分别为1.75×104、0.56×104和0.35×104 m3，流域各水系坡面侵蚀动储量一共约为2.83×104 m3（表2）。

2.2.2 沟道堆积物源 泥石流沟道堆积物源具有动态循环特征，在水力较弱的条件下比较稳定，但是达到一定水力强度时，可以被掏蚀成泥石流物源[4-5]。大箐沟流域沟道堆积物源主要为主沟和各支沟的原生沟道堆积物，是岩石风化物及岸坡土质在暴雨的作用下经不同距离的搬运、转移而形成的。此类物源在该流域分布较为分散，主要分布在大箐沟水系的中游河道，河床的揭底冲刷包括两个部分，分别为沟底拉槽下切可能掏蚀部位的物质和拉槽下切后两侧岸坡可能失稳的物质，这些均能参与泥石流活动。

根据路线实测、探槽等野外调查，依照规范中的推算方法，统计汇总流域堆积物源点（表3）[6]。从结果来看，大箐沟沟道物源总量约为23.45×104 m3，其中可参与泥石流活动的物源量为6.67×104 m3，约为坡面侵蚀动储量的2.4倍。不同沟段沟道物源厚度差异大且主沟厚度最大，可见在水动力侵蚀下，支流不断为主沟提供物源，抬升主沟河床，形成降雨-岸坡崩滑-河道侵蚀-河谷堆积状态，导致河道沉积物抗冲刷能力减弱，增加洪涝灾害风险。

2.3 水源特征

大箐沟流域潜在泥石流发育形成的水源条件主要是天然降雨。大箐沟地处西南内陆地区，属于南亚热带干热河谷气候，夏季长，四季不分明，而旱季、雨季分明。据资料统计，区内多年总年均降水量为780～1 100 mm，主要集中于5—9月，强降雨集中于6—8月（图6），流域年均暴雨日（≥300 mm/h）大于3 d，是攀西暴雨高发地区之一[7-10]。大箐沟流域主要发育石英闪长岩风化层和第四系地层，地表水通过地层裂隙入渗进地下水排泄能力有限，主要在地表汇集通过地表径流排泄。区内山坡坡度陡，大部分沟谷沟床纵坡大，中部植被覆盖率较低，地表水汇流时间短，因此暴雨天气易形成河流洪峰，为形成泥石流提供水源条件。

3 泥石流流量预测

3.1 泥石流峰值流量

泥石流峰值流量的计算主要有形态调查法和雨洪法，采用雨洪法预测泥石流峰值流量。在泥石流与暴雨同频率，且同步发生，计算断面的不同频率下暴雨洪水设计流量的假设下建立计算方法。在计算过程中，先用水文学方法计算出断面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量[11]，然后选用堵塞系数计算泥石流峰值流量，具体为：

Qc=（1+φ）Qp·Dc

φ=（γc-γw）/（γH -γc）

公式中，Qc为频率为P的泥石流洪峰流量（m3/s）;Qp为频率为P的暴雨洪峰流量（m3/s）;Dc为堵塞系数，按勘查规范，取1.45;φ为泥石流泥沙修正系数;γH为泥石流中固体物质比重（t/m3）;γc为泥石流重度（t/m3）;γw为清水的重度（t/m3）。根据实际情况，在现场选择代表性堆积物进行颗分实验，经计算得出，该泥石流固体颗粒平均容重γH=2.550 t/m3，采用水土体积比法换算泥石流流体容重，γc为1.586 t/m3。

为满足泥石流勘查评价及防治工程设计的需要，在大箐沟4#支沟沟口、下游主沟段及拟设治理工程部位等典型断面部位计算泥石流流量，且均在未实施下一步治理工程的假定前提下进行。大箐沟泥石流流域内无水文观测资料和降雨观测资料，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》[12]提供的暴雨资料计算流量，其中暴雨洪峰流量Qp计算公式为：

Qp=0.278ψSpF

公式中，ψ为洪峰径流系数，根据手册中的指标取0.5;Sp为最大平均暴雨强度（mm/h）;F为流域面积（km2）。经计算得出，大箐沟泥石流暴雨及泥石流洪峰流量（表4）。

3.2 一次泥石流过程总量

一次泥石流总量是泥石流拦、稳、排等防治工程的重要设计参数，但准确评估计算比较困难。有关泥石流一次总量计算方法主要分为三类，分别为直接观测测量法、经验公式和统计模型[13-14]，其中，实测法精度最高，但不具备测量条件。按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》提供的经验公式和部分实验数据，计算大箐沟泥石流一次泥石流过程总量和固体物质冲出量，公式分别为：

Q=0.264TQc

QH=Q（γc-γw）/（γH -γc）

公式中，0.264为经验系数;T为一泥石流历时（s），取3 600 s;Qc为泥石流峰值流量（m3/s）;γc、γw、γH分别为泥石流重度（t/m3），清水的重度（t/m3），泥石流中固体物质比重（t/m3），其中，γc、γH为实验数据，分别为1.586 t/m3、2.55 t/m3。大箐沟流域各断面一次泥石流过程总量和泥石流输砂量（表5）。

4 泥石流危险性分析

4.1 泥石流易发程度评价

有利的地形、丰富的松散固体物源和充足的水动力条件是形成泥石流的基本条件，地质现象各个要素的组合在泥石流形成过程中起着提供位势能量、固体物质和发生场所的作用[15]。选取大箐沟流域内坡岸水土流失严重程度、泥沙沿程补给长度比、沟口泥石流堆积扇活动程度、河沟纵坡、区域构造影响程度、植被覆盖率、河沟近期一次冲淤变幅、岩性因素、松散物堆积量、山坡坡度沟槽横断面、松散物平均厚度、流域面积、流域相对高差、河沟堵塞程度等基本特征与参数，按照规范行各项要素评分，最后综合取总分进行易发性评价（表6）。按照分值，泥石流易發程度可划分为极易发（116～130）、易发（87～115）、轻度易发（44～86）、不发生（15～43）4个等级，大箐沟泥石流隐患综合评分为85分，属于轻度易发。

4.2 泥石流危险度评价

单沟泥石流危险度评价按照刘希林提出的中国山区沟谷泥石流危险度定量判定法[16]，选取了2个主要因子和8个次要因子：一次最大冲出量L1、发生频率L2、流域面积S1、主沟长度S2、最大高差S3、切割密度S6、弯曲系数S7、泥沙补给段长度比S9、24小时最大降雨量S10、流域人口密度S14，依据各个因子的关联序次，给出各个因子的权重值（表7）。

除了对各因子赋予权重外，还根据泥石流的实际情况评分每个因子，根据规范化处理，统一危险因子的等级与危险度的标准，大箐沟泥石流各个因子的特征及分值（表8）。单沟泥石流危险度计算公式为：

Rd =0.2353GL1+0.2353GL2+0.1176GS1+0.0882GS2+0.0735GS3+0.1027GS7+0.0588GS9+0.0441GS10+0.0294GS11

公式中，Rd为泥石流危险度，G为各要素统一取值。当Rd≥0.85时，属于极度危险;0.65≤Rd<0.85时，属于高度危险;0.35≤Rd<0.6时，属于中度危险;Rd<0.35时，属于轻度危险。

计算得到Rd=0.479，根据刘希林等泥石流危险区划与泥石流防治对策，大箐沟泥石流属于中度危险泥石流，危险等级为Ⅳ级，走访发现，大箐沟易损房屋18户，易受灾村民约48人，一旦发生泥石流，会造成一定的危害，因此要采用以治为主、以防为辅的防治原则进行治理。

5 结论与建议

通过调查与分析大箐沟泥石流发现，沟谷型泥石流物源主要为坡面侵蚀物和沟道堆积物，在形成条件上这些物源相对分散且易受水动力作用的影响，从调查和计算的结果来看，坡面侵蚀物源和沟道堆积物源总量大，约为37.44×104 m3，但能提供的泥石流动储量仅约为9.50×104 m3;其发生过程也主要为降雨-崩滑-河道侵蚀-河谷堆积，其中水动力强度和河道侵蚀是泥石流发生的关键因素。经量化评价，大箐沟潜在泥石流为中度危险泥石流，危险等级为Ⅳ级。

近年来，随着攀西地区降雨量增加，突发暴雨天气增多，防洪防险形势紧迫，提出了以下防治建议。

（1）加强大箐沟中下游边坡的植树造林，减少开耕开挖，严防水土流失，增强坡体稳定性。

（2）从数据来看，流域拟支挡位置一次泥石流过程流量占整体80%左右，且该处位置上游地势较缓适合进行工程疏流，因此建议在4#支沟（夹马槽）沟口上游约240 m处采取修建排洪渠，降低泥石流发生时对下游村庄的危害。

（3）在沟谷中上游流通区布置拦挡工程，用以拦截泥石流下泄的固体物质，加快淤积速度，防止沟床下切，以稳住岸坡，或在中上游岸坡失稳带进行边坡支护，抑制泥石流的进一步发展。

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责任编辑：黄艳飞

Daqinggou Debris Flow Hazard Investigation and Evaluation in Renhe， Panzhihua of Sichuan

SHAO Yu-xiang et al（Geological Rese-arch Center of China Geological Survey， Sichuan， Chengdu 610036）

Abstract Daqinggou was a valley-type debris flow ditch， where debris flow with an incision process frequently caused serious damages. This paper discussed the basic characteristics and formation conditions of the debris flow in Daqinggou on the basis of field survey， investigation and other comprehensive methods. Meanwhile， the debris flow risk assessment has been given through the score analysis of 10 debris flow factors， which result was moderately dangerous as IV grade. In terms of debris flow forming condition， the valley-type debris flow had a wide catchment area and abundant provenance， and its occurrence process was mainly a complex process， namely rainfall-collapse-erosion or accumulation， the key process of which were river erosion and slope instability. In view of the causes and characteristics， corresponding countermeasures were put forward at the end of this paper， including main engineering controls such as slope blocking， gull-bed fixing， flow diversion and slope vegetation restoration.

Key words Daqinggou watershed; The po-tential of debris flow; Prevention suggestions

基金項目 中国地质调查局地质大调查项目“四川攀枝花大河流域仁和街（G47E010023）、立溪东（G47E011023）、坪地（G47E011024）、拉鲊（G47E010024）、攀枝花（G47E00-9023）幅地质灾害调查”（12120115041901）。

作者简介 邵玉祥（1993-），男，湖北枣阳人，助理工程师，主要研究方向：环境地球化学。*通信作者：计扬（1991-），男，汉族，四川绵阳人，助理工程师，学士学位，勘查技术与工程专业，主要从事地质灾害等相关工作，E-mail：553024034@qq.com。

收稿日期 2021-01-14