某地區(qū)泥石流發(fā)育特征與成災(zāi)特點(diǎn)分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2262某地區(qū)泥石流發(fā)育特征與成災(zāi)特點(diǎn)分析案例 1318451.1溝域基本特點(diǎn) 138881.2地形地貌特征 341851.3.1匯水區(qū)特征 467701.3.2流通區(qū)特征 6258161.3.3堆積區(qū)特征 6223431.2物源特征 7102441.2.1溝道物源 999551.2.3坡面物源 12234121.2.4棄渣物源 13237861.3水源特征 1489551.3.1降雨特征 14147481.3.2流域匯水特征 1588781.4桃花溝成災(zāi)特點(diǎn)分析 16查明泥石流發(fā)育環(huán)境和特征對揭示泥石流形成至關(guān)重要，本文以桃花溝為研究對象，從其地形地貌、物源以及水源對桃花溝泥石流的發(fā)育特征及成災(zāi)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。1.1溝域基本特點(diǎn)桃花溝位于大渡河左岸，猴子巖水電站壩址下游5km，擬建移民搬遷安置點(diǎn)下游約600m處。流域面積約4.737km2，溝口高程1690m，平時流水經(jīng)過經(jīng)過簡單平整的堆積區(qū)匯入大渡河。桃花溝主溝整體流向南偏西36°，發(fā)源于約3850m高程，長約1.92km，平均坡降為562.5‰（圖3-1與圖3-2）；溝域內(nèi)共發(fā)育有一級、二級支溝7條，分布在主溝兩側(cè)。其中最長的一條支溝長約1.5km，發(fā)源于約3640m高程，于2760m高程匯入主溝。表3-1桃花溝流域地形特征參數(shù)流域面積（km2）主溝長度(km)平均坡降(‰)最大高程（m）最小高程（m）最大高差（m）4.7371.92562.5385016902160區(qū)內(nèi)河谷地貌以“V”型峽谷為主，階地零星分布于相對寬闊段。溝內(nèi)植被茂密，多數(shù)位置均有灌木、草和樹木生長。溝道兩側(cè)山體陡峭，危巖崩塌發(fā)育在斜坡坡腳普遍堆積有崩塌等重力堆積物，以崩坡積扇、崩坡積裙或倒石堆的形式堆積于河谷岸坡和溝道兩側(cè)。擬建移民安置點(diǎn)場地位于桃花溝溝口左側(cè)的I級階地上，順河向長約500m，東西向?qū)捈s120～200m。場地前沿為大渡河，河流流向從北北西流向南東，河谷較狹窄，河床寬度在60～80m；場地后緣為谷坡地貌，由震旦系燈影組(Zbdn)白云質(zhì)灰?guī)r夾少量炭質(zhì)千枚巖、白云巖及絹云千枚巖、震旦系陡山沱組炭質(zhì)千枚巖夾薄層灰?guī)r組成，多基巖裸露，坡度70~80°，僅在坡腳地段部份為崩坡積物所堆積，坡度25°～40°。圖3-1桃花溝流域衛(wèi)星圖圖3-2桃花溝主溝縱剖面示意圖1.2地形地貌特征。近年由于猴子巖水電站工程建設(shè)，在溝口周邊區(qū)域開采石料，堆放棄渣等活動，對泥石流堆積區(qū)地貌景觀破壞較大，其原貌已幾乎不可見。溝口及向內(nèi)延伸部位修建有公路便道，不同時期溝口地貌特征見圖3-4與圖3-5。圖3-3桃花溝流域三區(qū)示意圖圖3-4桃花溝溝口堆積扇與擬建移民場地原始地貌景觀（2009年攝）圖3-5桃花溝溝口堆積扇現(xiàn)狀航拍圖（2020年攝）1.3.1匯水區(qū)特征距桃花溝溝口約1.5km處的支溝匯合口以上部分為匯水區(qū)，海拔高程介于2760-3850m，溝道平均縱坡達(dá)736.5‰。在平面上總體呈“漏斗狀”，整體植被覆蓋茂密，水系主要由主溝上游部分與另外2條支溝組成。主溝上游整體上較為寬闊，部分地段如與支溝合流處收窄至8~10m，寬者則達(dá)15~20m。主溝與第一條支溝匯合處高程3200m，其上方巖體受風(fēng)化凍融和卸荷作用明顯，巖體裸露，在與支溝合流處附近有大量塊碎石土堆積于溝道中，厚度約5m左右。主溝中游區(qū)域谷底開始逐漸變窄，溝底相對光滑，兩邊山體存在崩塌現(xiàn)象，通過衛(wèi)星和航拍圖可以看到部分山體頂部有大量崩塌堆積體賦存，表面坡腳有崩塌堆積體，崩坡積物質(zhì)較為豐富。同時淺表巖體被幾組較大規(guī)模結(jié)構(gòu)面將兩岸巖體切割為塊狀，加之氣溫晝夜溫差大，巖體表面受風(fēng)化凍融和熱脹冷縮的長期作用影響，強(qiáng)度降低，極容易發(fā)生崩解崩塌，最終形成崩塌物源或墜落至溝道中形成溝道物源，為泥石流的暴發(fā)提供了必要的物質(zhì)和水動力條件。圖3-6匯水區(qū)特征1.3.2流通區(qū)特征段為流通兼物源補(bǔ)給區(qū)所在溝谷呈V形，溝床寬度平均為5~12m，部分地段寬至30m左右，位于匯水區(qū)以下至距溝口約1.2km，海拔位于2270~2760m之間。兩岸山體多基巖裸露，部分溝道中植被長勢好，有草本和木本植物生長，根據(jù)主干直徑可知近幾年桃花溝中并無較大泥石流暴發(fā)，岸坡處則有崩積物源和坡積物源賦存。桃花溝內(nèi)多數(shù)崩塌和坡面物源也均位于本區(qū)，谷坡山體多可見較大面積垮塌，但整體方量較小，同時在兩岸山體較為陡立部分也存在危巖危石。在海拔2500m處有支溝與主溝匯合，支溝溝口可見早期因泥石流和流水而成的小型堆積扇。部分溝道上覆蓋有厚3~5m的碎石層，其來源于兩側(cè)山體上的崩塌體。發(fā)生暴雨時表面難以賦存流水，多從碎石層下流動，受坡度影響，穩(wěn)定性差，極易發(fā)生滑塌，對下方溝道形成鏟刮。此外該段溝床整體縱坡降大，溝道狹窄且較為順直，部分地段縱坡達(dá)1000‰以上，對泥石流具有顯著流通加速功能。這都為形成泥石流提供了有利的地形和物源補(bǔ)給條件。圖37流通區(qū)特征1.3.3堆積區(qū)特征流通區(qū)以下，距離溝口約800m處至溝口原堆積扇區(qū)域?yàn)槎逊e區(qū)，溝口靠大渡河上游側(cè)堆積有大量工程棄渣，下游側(cè)則已形成簡易護(hù)坡（圖3-8）。該區(qū)上部溝道平均寬10~15m，溝道內(nèi)碎石覆蓋，現(xiàn)代溝床絕大部分深切于老泥石流堆積扇中或堆積邊緣，往下開始逐漸開闊變寬。自溝口至溝內(nèi)650m已修筑有通往右岸山坡的水泥道路，在溝口上方通過公路與棄渣堆相銜接，對原有溝口地形地貌改造強(qiáng)度大，縱坡降較陡，平均約500‰，以公路為臺階形成數(shù)級陡坎。圖3-8堆積區(qū)特征1.2物源特征桃花溝溝域內(nèi)松散物源以溝道物源(Q4sef)、坡面物源(Q4dl+el)和崩塌物源(Q4col)為主，溝口另有松散工程棄渣物源(Q4ml)。根據(jù)野外調(diào)查，溝域內(nèi)可啟動物源共46處，具體分布及規(guī)模見表3-2、圖3-9和圖3-10，其中松散固體物質(zhì)總靜儲量約360.71萬m3，泥石流暴發(fā)時可以參與運(yùn)動的總動儲量約42.02萬m3。由崩塌、棄渣及溝道堆積形成的物源占比達(dá)41.6%。溝域內(nèi)除部分上游溝道物源易發(fā)生滑塌外，其余各松散物源點(diǎn)整體穩(wěn)定，未見明顯的堵塞物源點(diǎn)。從空間分布來看，溝道物源主要呈“長條狀”分布在溝道內(nèi)與兩側(cè)溝岸；崩塌物源則分布于高位山體以及溝道兩側(cè)，有一部分成為了溝道物源，可在水流作用下部分參與泥石流運(yùn)動；坡面物源大部分分布在溝谷兩岸山體的中部以及上部，占總松散固體物質(zhì)的45%，構(gòu)成了靜儲量主要部分；棄渣物源主要分布在桃花溝溝口位置，人為形成三級階梯，整體抬高了溝口地形。表3-2桃花溝溝域不同成因松散物源統(tǒng)計表物源類型數(shù)量（個）靜儲量（萬m3）動儲量（萬m3）崩塌物源23105.796.53溝道物源1267.674.37棄渣物源222.377.43坡面物源9164.8721.69合計46360.7142.02圖39桃花溝物源點(diǎn)分布圖圖3-10桃花溝物源分布遠(yuǎn)景示意圖1.2.1溝道物源桃花溝中溝道物源共12處，總方量為67.67萬m3，其中可參與泥石流活動的動儲量為4.37萬m3。由于桃花溝溝內(nèi)植被分布與溝道縱坡比降差異，溝道物源從兩條支溝匯合后部分也具有明顯的分段特征，可以由高至低劃分為3段：第一段海拔高度介于2415~2780m之間，垂直高差365m，長約700m（圖3-11）。其主要特征為整體坡度35°，局部地段陡至40°~45°。溝道寬達(dá)10~20m，表面均為厚5m以上的碎石，極為松散；部分地段分布有巨石，長寬多大于5m。根據(jù)無人機(jī)航拍與多年歷史衛(wèi)星影像顯示，該段溝道上方西北方向約500m處的高位山體表面破碎，發(fā)育有大量崩塌堆積體，有條件持續(xù)向溝道內(nèi)輸送松散物質(zhì)。此處的溝道物源極易受外力因素影響而發(fā)生滑移，運(yùn)動方式也多以彈跳和快速滾落為主。根據(jù)陳明等[72]（2018）對震區(qū)部分泥石流溝的特征研究，其一旦啟動將具有溝道泥石流與坡面泥石流的運(yùn)動特征，呈急陡溝道型泥石流的運(yùn)動形態(tài)，具有傾瀉而出、下切侵蝕的特點(diǎn)。同時在支溝匯合處，兩岸山體呈陡立狀，溝道急速收窄而呈“一線天”。若在暴雨和地震條件下，泥石流很可能在此加速，從而對下方溝道物源產(chǎn)生強(qiáng)烈沖刷。第二段海拔高度位于2150~2410m之間，垂直高差260m，長700余m，整體坡度20°左右。與第一段不同，該段溝道內(nèi)部植被覆蓋茂密，溝道內(nèi)松散物源較少，穩(wěn)定性好。對上方的松散溝道物源主要有緩沖與耗能作用，是天然消能過渡段。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在一般條件下，從上方滾落的大部分松散碎石到達(dá)該段時將逐漸停止滑移，另外在該段下端部分溝道發(fā)現(xiàn)有寬3m以上的碎石停積。但在暴雨或地震情況下則容易對其表面鏟刮。第三段海拔高度位于2025~2105m之間，垂直高差接近100m，長100m左右，整體較陡，坡度介于25°~40°間。該段下端與進(jìn)溝道路相接，表面植被覆蓋一般，溝道內(nèi)堆積有厚1~3m的松散堆積物，對下方道路和建筑有直接威脅。(a)GD10(b)GD15(c)GD27圖3-11溝道物源崩塌物源是桃花溝泥石流的主要物源類型，是山體以及陡坡地段巖石由于受強(qiáng)烈風(fēng)化剝蝕、地震、降水或人工開挖等影響而形成塊體，在重力作用下崩落而形成的堆積物。其厚度較小，在流水沖擊下可以逐漸參與泥石流的形成；而位于高位山體上的崩塌堆積體則可以逐步滑塌至溝道中，成為溝道物源中的一部分。桃花溝中的崩塌物源分布廣泛，有23處共計靜儲量105.79萬m3，動儲量為6.53萬m3。(a)溝道兩岸崩塌物源BT07(b)高位崩塌物源BT35和BT38圖312崩塌物源1.2.3坡面物源坡面物源（圖3-13）是構(gòu)成桃花溝泥石流靜儲量的重要組成部分，分布有9處坡面物源，大部分位于兩岸山坡中部以及下部，厚1~2m，遇到強(qiáng)烈暴雨沖刷時可形成物源補(bǔ)給。另外在溝口兩側(cè)，由于修筑公路而使得早期冰水堆積層得以暴露，構(gòu)成大量的坡面物源。巖性主要成分是以碎塊石土，分選性和磨圓度差，其中碎塊石粒徑多介于5-20cm，平均15cm作用，少數(shù)粒徑最大達(dá)150cm，顆粒之間多呈弱膠結(jié)或中度膠結(jié)，粘粒組分少，崩解性弱。冰水堆積物中夾有粉砂質(zhì)粘土層和部分含礫粉砂質(zhì)粘土層，透水性較弱，斜坡往往沿夾層表面失穩(wěn)，分布于緩坡地帶，一旦發(fā)生泥石流更易被鏟刮。坡面物源的總靜儲量為164.87萬m3，其中動儲量為21.69萬m3。(a)PM03(b)PM17圖313坡面物源1.2.4棄渣物源桃花溝棄渣物源（圖3-14）共有2處，由人類工程活動而產(chǎn)生，集中堆放在溝口以及兩側(cè)坡體附近，其物質(zhì)組分主要是為塊碎石以及粉質(zhì)黏土，分選性差。棄渣物源形成三級堆放，使溝口范圍內(nèi)堆積扇在縱坡方向上坡度增大，可容納泥石流堆積物的空間減小。棄渣物源堆放高度達(dá)55m，共有靜儲量22.37萬m3，可參與形成泥石流的動儲量達(dá)7.43萬m3。(a)棄渣物源(b)棄渣物源航拍側(cè)視圖圖3-14棄渣物源1.3水源特征1.3.1降雨特征桃花溝溝域內(nèi)不存在集中地表水體，地下水不豐富，水量隨季節(jié)變化明顯，故大氣降水是引發(fā)泥石流的主要水源條件。結(jié)合《中國暴雨參數(shù)統(tǒng)計圖集》2006年版內(nèi)的暴雨等值線圖可知，康定市孔玉鄉(xiāng)的10min、60min、1/4d和1d年最大暴雨量均值分別為8.0mm、14.0mm、28.0mm與39.0mm，相應(yīng)的變差系數(shù)分別為0.55、0.45、0.38和0.39。不同頻率下的雨強(qiáng)值統(tǒng)計（表3-3）可通過變差系數(shù)取值查皮爾遜Ⅲ型曲線得到。表33桃花溝不同頻率降雨強(qiáng)度值頻率10min雨強(qiáng)60min雨強(qiáng)6h雨強(qiáng)24h雨強(qiáng)平均值mm變差系數(shù)雨強(qiáng)mm平均值mm變差系數(shù)雨強(qiáng)mm平均值mm變差系數(shù)雨強(qiáng)mm平均值mm變差系數(shù)雨強(qiáng)mm20%8.00.5510.7414.00.4518.2828.00.3835.6139.00.3949.8010%11.7622.3842.2459.345%16.7626.3448.5268.412%20.7131.4656.5079.951%21.6935.2562.3688.44根據(jù)吳積善等[73]（1993）對位于四川省西部山區(qū)的泥石流溝的研究，誘發(fā)溝谷泥石流暴發(fā)的降雨閾值一般為48～50mm/次左右或10min降雨量達(dá)到8至12mm。根據(jù)前文可知，桃花溝整體坡度較陡，溝內(nèi)崩塌和滑坡等地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，不少堆積在溝道內(nèi)的碎石堆積體極易受到外力影響而產(chǎn)生滑動，尤其在溝口還堆積大量棄渣物源，因此桃花溝流域所在地區(qū)的雨強(qiáng)已經(jīng)達(dá)到誘發(fā)泥石流產(chǎn)生的降雨閾值。1.3.2流域匯水特征1、地形因素對匯水的影響整個桃花溝流域溝谷呈V型，平均坡降為562.5‰，坡度均較陡。上游匯水區(qū)部分地段兩岸山體收窄，溝道寬度僅2~5m。在這種條件下，水流速度快，沖刷能力強(qiáng)，攜砂能力大。2、地層巖性對匯水的影響桃花溝流域范圍主要巖性為白云巖與千枚巖，在上游溝道中形成了大量塊碎石堆積物，極易發(fā)生整體失穩(wěn)；溝道中下游至溝口以及兩岸坡體下部則多為崩滑、滑坡與棄渣堆積物，較為松散，滯水作用也相對較強(qiáng)，在飽水狀態(tài)下容易參與泥石流運(yùn)動；兩岸高位山體多為基巖出露，匯水區(qū)山體頂部及山坡也有崩塌堆積體，整體利于形成地表徑流；總之，桃花溝中上游構(gòu)成了良好的匯水條件，中下游則可將其進(jìn)一步放大，從而導(dǎo)致泥石流暴發(fā)。3、植被分布對匯水的影響桃花溝內(nèi)植被茂密，多數(shù)位置均有灌木、草和樹木生長。在中下游中部分地段植被將整個溝道覆蓋，形成天然“緩沖帶”，具有一定的消能作用。在上游匯水區(qū)，崩塌更為發(fā)育，植被主要分布兩岸山體上，溝道內(nèi)沖刷痕跡明顯，多為碎石堆積層和基巖出露，有利于降水在碎石堆積層下或者匯聚形成地表徑流。圖3-15桃花溝植被覆蓋1.4桃花溝成災(zāi)特點(diǎn)分析本章依據(jù)實(shí)地調(diào)查，借助無人機(jī)航拍影像等手段，對桃花溝的地形地貌、匯水、流通和堆積區(qū)特征、物源分布、溝道特點(diǎn)、植被覆蓋情況和水源特征等進(jìn)行了分析，認(rèn)為桃花溝的成災(zāi)特點(diǎn)可以分為泥石流暴發(fā)與由泥石流引發(fā)的次生災(zāi)害兩部分。1、形成泥石流泥石流的暴發(fā)主要受到三個因素的影響，有利的地形、足夠的降雨和豐富的松散物源[74]。桃花溝位于深切高山峽谷區(qū)，整個流域坡度較陡。在匯水區(qū)溝道多為基巖出露，加之部分地段溝道較窄，利于水流的集中和快速流