易贡生单沟泥石流运动参数与物源分布特征

刘蕾 何夏裕 王勇智

收稿日期：2023-10-10

作者简介：刘蕾（1999—），男，重庆奉节人，研究方向为地质灾害预测与防治。#通信作者：何夏裕，E-mail：1179058995@qq.com。

摘 要：由于地处高原地区，地势陡峭，且受气候变化等因素影响，易贡藏布流域频繁发生地质灾害，如高山崩塌、冰崩、泥石流和滑坡等。生单沟位于易贡藏布流域生单村对岸，泥石流灾害的发生对基础设施、当地居民的生命安全均会造成威胁。通过研究当地泥石流爆发时的运动参数与物源分布特征，为泥石流防治工作提供一定的科学依据和技术支持。

关键词：生单沟；地质灾害；物源分布

中图分类号：P642.23 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

作为一种具有极大破坏性的地质灾害，泥石流严重威胁着人类社会和生态环境的安全。由于气候变化、地质构造和人类活动等多种因素的综合作用，泥石流灾害频发且具有突发性、不可预测性，威胁人们的生命财产安全[1-2]。在很长一段时间里，泥石流灾害造成了大量的人员伤亡和财产损失，给人类社会和生态环境带来了深重的灾难。因此，对泥石流的成因机理、预测预警、防治对策等方面进行深入研究，具有重要的理论和实践意义。

1 研究区概况

1.1 地理位置

生单沟位于易贡藏布生单村对岸（图1），海拔约为4 525 m，呈近南西—北东向。主河存在堆积扇。沟长约2.34 km，流域相对高差1 682 m，流域面积为

1.34 km2，沟床平均比降720‰，沟道断面呈“V”形，沟谷宽窄程度大体一致，沟道宽12～15 m。山坡平均坡度约为59°，整个泥石流流域植被覆盖较好。

1.2 地质条件

区域地层区划隶属冈底斯—腾冲地层区拉萨—波密地层分区和比如—洛隆地层分区，地层分区界线为嘉黎断裂。区内地层出露不全，连续性较差，沿易贡藏布主要出露的地层为中新元古界、前奥陶系、石炭系—二叠系、侏罗系、白垩系及新生代第四系等地层，并有部分岩浆岩分布，岩性较复杂[3-4]。

1.3 水文条件

易贡藏布是雅鲁藏布江下游北侧的一条二级支流，是帕隆藏布的主要支流。易贡藏布起源于嘉黎县西北念青唐古拉山脉的南麓，流域面积13 459.40 km2，

总长度286 km，河流整体向南东流动，途经阿扎、八盖和易贡错，最终在通麦大桥汇入帕隆藏布。沿途分布着众多的冰川及雪山，地势高峻、河谷深切，其比降达10.4%，总落差3 460 m，平均径流量为1.192×1010 m3，

平均流量为378 m3/s。

2 泥石流运动参数

2.1 泥石流容重

泥石流容重指单位体积条件下，泥石流流体的重量是确定泥石流性质的重要指标，容重在1.8 g/cm3以上的泥石流为黏性泥石流，而容重在1.3～1.8 g/cm3的泥石流为稀性泥石流。通过评分法与西南地区泥石流计算方法共同确定泥石流容重。

rC=1.32×103x7-5.13×102x6+8.91×102x5-55x4

+34.6x3-67x2+12.5x+1.55（1）

式（1）中，rC泥石流容重，单位为g/cm3；x泥石流土样中黏粒占的含量，约41%。经计算生单沟泥石流容重为1.523 g/cm3，评分法容重为1.474 g/cm3。因土样取样后寄回实验室时间过长，与实际存在一定偏差，故选取较大值作为泥石流容重最终值，泥石流容重取1.523 g/cm3。

2.2 泥石流暴雨洪峰流量与泥石流峰值流量

根据条件分析，生单沟为暴雨型泥石流沟。由于没有实际的流量资料，暴雨是推算设计洪水的最基本依据。暴雨又恰好是形成生单沟洪水的直接因素[5]。采用中国水科院水文研究所的“小流域暴雨洪峰流量计算方法”，公式如下。

Qp=0.278ψF（2）

式（2）中，Qp为暴雨洪水设计流量（m3/s）；ψ为洪峰径流系数；s为暴雨雨力；τ为汇流时间（h）；n为暴雨指数；F为流域面积。

目前，泥石流流量计算的基本方法是先依照水文方法计算出不同频率对应的小流域的暴雨洪峰流量，然后考虑沟道的堵塞情况，选用堵塞系数，按下式计算泥石流流量。

QC=（1+φ）Qp×DC（3）

利用（3）式，计算比定沟100年一遇峰值流量，φ泥沙修正系数取0.53；rW清水重度9.8 kN/m3；DC流堵塞系数取2.3；rH固体物质比重取26.5 kN/m3；经计算得比定沟百年一遇泥石流峰值流量为18.01 m3/s。

2.3 一次泥石流总量与冲出固体物质

利用固体物质总量和泥石流峰值流量之间的统计关系建立的经验模型、五边形法[6]，以及考虑流域面积增加系数的修正五边形法被用来估算，公式如下：

WC=0.264TQC（4）

WS=（rC -rW）WC/（rH -rW）（5）

式（4）、（5）中为一次泥石流总量，WC为一次泥石流总量，T为泥石流历时取1 200 s。经计算，生单沟百年一遇泥石流一次总量为0.98万m3，固体物质总量为0.31万m3。

根据以上公式，可以得出结论，生单沟百年一遇泥石流一次总量为0.98万m3，固体物质总量为0.31万m3，

峰值流量为18.01 m3/s。对照泥石流分级表，该泥石流属于小型泥石流，危险性较低。

3 物源分布特征

通过实地考察、高清遥感影像的解译分析，生单沟内的泥石流物源以沟床物源、坡面物源为主（图2）。

3.1 沟床堆积物

沟床堆积物是泥石流在沟道中留下的堆积物包括两岸崩落后落入沟道中的崩积物，主要是在泥石流发生时由冲刷沟床而来，它参与的泥石流活动能力主要受沟道的冲刷深度宽度影响，沟道的冲刷深度又受沟道形态、纵坡比降、宽度、水力条件和颗粒级配等因素的影响。遥感解译显示生单沟主支沟沟道面积约为

3.2万m2，平均厚度约为1.4 m，沟床堆积物物源总量约

为4.48万m3。

3.2 坡面侵蚀

坡面侵蚀物参加的泥石流过程主要以水土流失的形式出现，因此参加泥石流过程的物源量主要受侵蚀强度的影响。其侵蚀速度也受许多因子共同作用的影响，如植被特征、倾斜坡、降水、边坡构造、山坡地表岩石体结构特征和强烈的侵蚀程度等，以及一些阻挡原因，如侵蚀区的植被、下部缓坡等也会降低坡面侵蚀物和泥石流运动产生的物源量。因此，这些因素将进一步影响坡面侵蚀物对泥石流的贡献。坡面侵蚀量采用侵蚀模数法[7]进行计算，其计算公式为：

W=Fi×Mi×Ti（6）

式（6）中，W为地表土壤侵蚀量，单位为t；Fi为第i个预测单元的面积，单位为km2；i为预测单元（i=1，

2，3，…，n）；Mi为不同预测单元的土壤侵蚀模数，单位为t/（km2·年）；Ti为预测时段，单位为年。

生单沟植被覆盖面积差异大，流域上游植被较少，大多数为基岩裸露，而中下游山坡和中央谷地的植被覆盖率高。鉴于泥石流活动频率低，且中下游山坡和谷地植被覆盖率高，坡面侵蚀形成的物质多视为径流携带入主河。野外调查中也未在植被覆盖地区发现坡面侵蚀后残积的物质。因此，能供给泥石流形成的物源主要考虑流域上游植被覆盖率差的地区。

根据泥石流的形成条件初判，生单沟泥石流发育程度为发育，其危害程度等级为I级，对应泥石流治理工程等别为二等，即泥石流防治工程的设防标准（重现期）为50年。坡面侵蚀物源应计算工程有效期内的侵蚀总量，为此，坡面侵蚀物源的计算年限统一取为50年，侵蚀模量取7000 t/（km2·年）。最终计算得到坡面侵蚀16.91万t，按照松散土体密度1.6 kg/m3计算，侵蚀量为10.57万m3。

由于坡面侵蚀物源容易被洪水带走，残留的部分非常有限，因此，取坡面侵蚀的30%作为泥石流物源，计算得到生单沟坡面侵蚀物源量为3.17万m3。物源分布集中在生单沟中上游，且聚集在支沟两侧，遇到暴雨形成的径流，更容易被带入沟道内，然后冲刷沟道物源形成泥石流。

4 结论

（1）生单沟百年一遇泥石流一次总量为0.98万m3，

固体物质总量为0.31万m3，峰值流量为18.01 m3/s。对照泥石流分级表，该泥石流属于小型泥石流，危险性较低。

（2）遥感解译显示生单沟主支沟沟道面积约为3.2万m2，平均厚度约为1.4 m，沟床堆积物物源总量约为4.48万m3。最终计算得到坡面侵蚀16.91万t，按照松散土体密度1.6 kg/m3计算，侵蚀量为10.57万m3。取坡面侵蚀的30%作为泥石流物源，计算得到生单沟坡面侵蚀物源量为3.17万m3。动物源总量为7.65万m3。

参考文献

[1] 张悦，张锦.泥石流高分辨率遥感影像频域特征提取方法及应用[J].测绘通报，2023（3）：111-115.

[2] 吕杰堂，王治华，周成虎.西藏易贡大滑坡成因探讨[J].地球科学，2003（1）：107-110.

[3] 宋亚兵，贺拿，胡桂胜，等.川藏公路朗嘎村冲沟型泥石流形成演化机制与防治模式[J].成都理工大学学报（自然科学版），2022，49（6）：739-750.

[4] 向灵芝，崔鹏，钟敦伦，等.汶川地震区泥石流危害道路的定量分析：以汶川县肖家沟为例[J].西南交通大学学报， 2012，47（3）：387-393.

[5] 张生祥，何勇，何明阳.四川北川地震灾区杨家沟泥石流物源分析与防治方案确定[J].四川地质学报，2014，34（S2）： 80-84.

[6] 孙元，李娟.凉山州冕宁县修理营泥石流成因分析及防治方案建议[J].工程技术研究，2019，4（16）：247-248.

[7] 温清茂，钟东.推荐一种泥石流坡面侵蚀物源量的计算方法[J].四川地质学报，2019，39（2）：289-293，298.