铜琼沟泥石流发育特征及评价

纪海锋，李辉，陈长江

铜琼沟泥石流发育特征及评价

纪海锋，李辉，陈长江

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072）

金沙江流域为典型的高山峡谷地区，为泥石流易发区。铜琼沟为典型的沟谷型泥石流冲沟，通过对该沟的现场调查，结合易发程度、危险度评价及计算分析，对该沟泥石流发生规模及频次进行详细评价，认为铜琼沟是一条低频泥石流沟，中度易发，危险度中等，为该沟泥石流防治设计工作提供依据。

泥石流；评价；铜琼沟

1 泥石流基本特征

1.1 流域背景

铜琼沟位于位于金沙江支流降曲河右岸。流域面积77.2km2，主沟长12.81km。主沟发源于4840m高程，总体流向近S，平均纵坡降123.1‰，属常年性流水沟，在海拔约2960m处汇入金沙江左岸一级支流降曲河，流域高差达1880m。流域水系图见图1，流域全貌见图2。

图1 铜琼沟流域水系图

图2 铜琼沟流域全貌

铜琼沟流域水系较复杂，支沟发育，在平面上呈“葫芦”形。在主沟距沟口3.3～4.2km一带，分为三支，流域面积、沟长和枯水期流量均较大。其中以最北侧的主沟流域面积和沟长略大，另外两条分别为一级支沟L1、L2，均为常年流水沟，L1、L2均呈< 30°锐角汇入主沟。在主沟及一级支沟内，又发育次一级的支沟，流域水系呈树枝状，主沟和各主要支沟的基本特征见表1。

表1 铜琼沟及各支沟特征表

注：铜琼沟主沟指全流域，包含各条支沟

1.2 物源条件

铜琼沟属典型的沟谷型泥石流，其松散固体物源较为丰富，物源类型主要有滑坡物源、坡面侵蚀物源、沟道物源等，其中滑塌物源15处，坡面侵蚀物源9处，沟道物源4处（表2）。

表1 铜琼沟泥石流物源估算统计汇总表

1.3 历史泥石流调查

研究区地处藏区核心区，原始森林广布且人烟稀少，无前人调查研究成果。根据当地如苏村村民拉崩（藏族，48岁）介绍，铜琼沟及附近范围内，自记事以来没有发生过泥石流，1979年8月下大雨，洪水涨的很厉害，降曲的桥冲断了，铜琼沟里洪水很大，冲出来一些石头。表明铜琼沟是一条低频泥石流沟，重现期较长。

2 泥石流运动特征及动力特性

泥石流运动特征和动力特征的定量分析，是认识泥石流和进行泥石流防治工程设计的基本数据。铜琼沟泥石流属于典型的高山区沟谷型泥石流，由于无泥石流发生时的实际观测数据，我们对其分析主要依据调查资料，类比利用目前泥石流运动特征及动力特征研究的成果。

2.1 泥石流流速

泥石流流速是决定泥石流动力学性质的最重要参数之一，目前泥石流流速计算公式为半经验或经验公式，稀性泥石流经比较选择采用较成熟的东川稀性泥石流改进公式法，粘性泥石流采用综合西藏古乡沟、东川蒋家沟、武都火烧沟的通用公式作为本研究的计算公式。

东川稀性泥石流流速计算改进公式法为现西南地区泥石流流速计算所广泛采用的方法，采用铁道科学研究院西南科学研究所研究东川泥石流后推荐的流速改进公式（即《泥石流灾害防治工程勘查规范》中所推荐的西南地区铁二院公式）：

根据公式1代入相关数据，最后计算出断面处（纵坡降186‰）的泥石流流速见表3。

表3 铜琼沟泥石流流速计算成果表

2.2 泥石流流量计算（峰值流量）

泥石流流量计算，有雨洪修正法和泥痕调查法。

（1）雨洪修正法

前苏联学者М·Ф·斯里勃内依1940年建议泥石流流量为清水流量和固体流量之和，考虑堵塞因素，另加上附加流量，得到如下公式（简称斯氏公式）：

前苏联学者E·K·拉布柯娃提出的泥石流流量计算式（简称拉氏公式）为：

（2）泥痕调查法

根据泥石流泥痕及沟槽形态，可得泥石流流量计算公式：

采用雨洪修正法，按东川公式计算了铜琼沟在设计概率下的泥石流峰值流量（表4）。

表4 铜琼沟泥石流峰值流量QC（m3/s）

2.3 泥石流总量及输砂量

泥石流总量和输砂量（即一次泥石流冲出固体物质总量），是进行泥石流防治工程设计的基本参数，也是分析评价泥石流规模的关键参数，目前泥石流总量及输砂量计算一般采用雨洪法或调查法进行。

据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》，按泥石流暴涨暴落的特点，认为洪水流量达到峰值流量时，泥石流流量亦达到峰值，通过断面一次泥石流的总量及相应固体物质总量可以分别由式7和式8进行计算：

=19TQ/72 （7）

计算出相应设计频率下泥石流总量和泥石流输砂量（表5）。

计算结果表明，在20年一遇洪水条件下，铜琼沟物源区的部分不稳定物质能被洪水启动，但规模较小；50年一遇、100年一遇，激发泥石流能力更大，能携带物源区的大量固体物质而形成中等规模泥石流。其20年一遇泥石流总量及单次输砂量分别为2.57×104m3、0.54×104m3，其50年一遇泥石流总量及单次输砂量分别为4.66×104m3、1.21×104m3，100年一遇泥石流总量及单次输砂量分别为7.53×104m3、2.39×104m3。

表5 铜琼沟泥石流总量和泥石流输砂量

3 泥石流危险性评价

泥石流危险性评价是是灾害预测预报和防灾减灾的重要内容，其研究方法较多，本研究分别采用易发程度、危险性指数和泥石流危险度三种方法进行判断。

3.1 易发程度评价

泥石流形成的基本条件是有利的地形、丰富的松散固体物质和充足的水源。地质现象各要素及其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三大主要作用。水不仅是泥石流的物质组成部分，而且是泥石流的激发因素。因此我们围绕地形、松散堆积物质、水源三个主要方面，根据流域内泥石流活动条件的诸因素，按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》T/C AGHP006-2018，对有代表性的15项因素进行数量化处理，以此来界定泥石流沟和对泥石流沟易发程度进行评价。

铜琼沟天然状况下诸因素综合评分值为92，按泥石流沟易发程度数量化综合评判等级标准，属于中度易发程度。

3.2 危险性指数评价

为了分析泥石流现状，参考张梁、张业成等编著的《地质灾害灾情评估理论与实践》，采用地质灾害危险性分析的方法，分析研究区泥石流危险性指数构成。铜琼沟泥石流危险性指数Zw为3.25。按危险性指数判别标准，铜琼沟泥石流为危险性中等。

3.3 危险度评价

泥石流危险度的评价方法很多，这里采用成都山地所刘希林于1996年提出的单沟泥石流危险度评价方法。铜琼沟泥石流的危险度计算为0.449，按照分级标准：极低危险（0<<0.2）、低度危险（0.2<<0.4）、中度危险（0.4<<0.6）、高度危险（0.6<<0.8）、极高危险（0.8<<1）。铜琼沟属于中等危险的泥石流沟，与实地调查的定性结果基本吻合。

3.4 评价结果比较分析

泥石流沟易发程度评价结果显示铜琼沟泥石流为易发，危险性指数评价为危险性中等，单沟危险度评价结果为中等。综合以上三种评价结果，可以认为铜琼沟是一条低频泥石流沟，中度易发，危险度中等。

4 结论

（1）铜琼沟位于金沙江支流降曲河右岸，发源于4840m高程，在海拔约2960m高程汇入降曲河，沟床纵坡降大，沟两岸山高坡陡，沟内崩塌、滑坡等物理地质现象发育，松散物源较丰富，具有产生沟谷型泥石流的可能性。从沟口均发育规模较大的老泥石流堆积扇，沟口新近泥石流堆积规模小的特点判断，该沟为低频泥石流沟，泥石流总体处于衰退趋势。

（2）通过泥石流沟易发程度、危险性指数和危险度的调查评价，结果表明铜琼沟沟泥石流发育程度为中度易发，泥石流危险度为中等。

（3）该沟5年、10年一遇条件下一般发生泥石流的可能性较小，20年、50年和100年一遇的条件下的泥石流为稀性。20年一遇、50年一遇、100年一遇的泥石流固体物质一次冲出量分别为0.54万m3、1.21万m3、2.39万m3，20年一遇泥石流规模较小，50年一遇、100年一遇的泥石流为中等规模。

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Development Characteristics and Evaluation of Debris Flow in Tongqionggou

JI Hai-feng LI Hui CHEN Chang-jiang

(Powerchina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu, Sichuan 610072)

The Jinsha River basin is a typical alpine valley area, which is prone to debris flow. Tongqionggou is a typical debris flow gully. The scale and frequency of debris flow in this ditch are evaluated in detail through the field investigation, the evaluation and calculation analysis of the degree of vulnerability and risk. through field investigation of the ditch, prone degree, risk evaluation and calculation analysis, the detailed evaluation on the scale and frequency of the gully happen, that copper Joan groove is a low frequency debris flow gully, moderate prone, medium risk, provide the basis for prevention and control of the gully design work. The evaluation results show that Tongqionggou is a low-frequency debris flow gully with moderate prone occurrence and moderate risk, which provides the basis for the design of debris flow control in this ditch.

debris flow; evaluation; Tongqionggou

P642.23

A

1006-0995（2022）04-0639-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.019

2022-02-17

纪海锋（1984— ），男，江苏邳州人，高级工程师，主要从事水利水电工程地质勘察工作