山永祥

摘要：本文從地形地貌、水源、物源等方面較全面地分析了該泥石流形成的條件，查明了泥石流形成的關(guān)鍵因素，并對該泥石流溝的發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測。根據(jù)該泥石流溝的危害特點(diǎn)提出了以“上游穩(wěn)坡固源攔擋、中下游排導(dǎo)”的治理措施，為該區(qū)泥石流防治工程提供可以借鑒的實(shí)例經(jīng)驗(yàn)。

Abstract： This paper comprehensively analyzes the formation conditions of the debris flow from topography and geomorphology， water source and material source， etc.， identifies the key factors for the formation of debris flow， and predicts the development trend of the debris flow ditch. According to the hazard characteristics of the debris flow ditch， the control measures of "solid slope solid source blockage， middle and lower reaches drainage" are proposed to provide practical experience for mudslide prevention and control projects in the area.

關(guān)鍵詞：泥石流；形成條件；發(fā)展趨勢；治理措施

Key words： debris flow；forming conditions；development trend；treatment measures

中圖分類號：P642.23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）21-0186-03

0 引言

泥石流是一類爆發(fā)在山區(qū)溝谷和坡面中包含大量泥沙石塊的特殊洪流，具有分布廣、發(fā)生頻繁、成災(zāi)快、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)[1-3]。我國泥石流主要分布在西南、西北、華北地區(qū)及青藏高原邊緣山區(qū)[4]。貴南縣位于青海省東部，祁連山邊緣至昆侖山的過渡地帶，屬于柴達(dá)木盆地的東延部分—共和盆地，總體地形東南高西北低。郭玉乎村泥石流位于貴南縣茫拉鄉(xiāng)郭玉乎村東部低山丘陵區(qū)及山前地帶，東以丘陵區(qū)分水嶺為界，西以茫拉河為界，南北寬約220m，東西長約1.25km，面積約0.27km2，該泥石流溝堆積扇上居民點(diǎn)密集，且有縣道X334橫貫通過。郭玉乎村泥石流目前每年都爆發(fā)泥石流，對居民和縣道造成直接危害。因此，分析泥石流的形成條件及預(yù)測其發(fā)展趨勢對合理制定泥石流防治措施，確保居民生命財產(chǎn)安全具有重要意義。

1 泥石流形成條件

泥石流的形成，必須同時具備三個基本條件，即：有利于貯集、運(yùn)動和停淤的地形地貌條件；有豐富松散的固體物源條件；短時間內(nèi)可提供充足水源的水動力條件。

1.1 地形地貌條件

郭玉乎村泥石流地貌類型屬低山丘陵區(qū)和山前沖洪積傾斜平原，海拔高程一般2730-3104m，沿西北向東南依次平行展布，相對高差374m，流域面積約0.27km2，溝谷平均縱坡降為368‰，具有明顯的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū)。

郭玉乎村泥石流溝形成流通區(qū)面積約0.27km2，平面形態(tài)呈長方形，主要分成2條支溝，其中主溝溝全長1.25km，溝道內(nèi)無常年流水。流域內(nèi)地層巖性較簡單，主要為第四系上更新統(tǒng)洪積層砂礫卵石，結(jié)構(gòu)中密，稍濕，淺黃或棕黃色，砂礫含量65-85%，卵石含約15-35%，礫徑一般3-5cm，巖性成分主要為砂巖，呈次磨圓狀，層理較清晰。形成區(qū)地形相對陡峭，兩岸坡度約60°-65°，多三面環(huán)山，地形呈瓢形或漏斗形洼地，發(fā)育樹枝狀支溝，溯源侵蝕作用較為強(qiáng)烈，谷坡地形陡峻，地形坡降大，有利于降雨后雨水的匯集，為泥石流的暴發(fā)提供水源條件[5]。溝谷兩側(cè)斜坡植被較為稀疏，坡面流水沖刷強(qiáng)烈，水土流失較為嚴(yán)重。溝谷中下游流通區(qū)也是重要的固體物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)，溝道相對順直，兩岸坡度多為45°，溝谷橫斷面呈“V”型。溝道變窄即增加了水深和流速又增強(qiáng)了水的動力和沖刷力，且溝道的變窄，將松散固體物質(zhì)淤積于溝道內(nèi)，增大位能[6-8]。溝道兩岸山坡匯水凹地間，可見降雨匯集形成的小型沖溝，沖溝密集、切割深度大，正處于形成期，對坡面植被覆蓋造成一定的破壞。該溝溝道中下游強(qiáng)烈的侵蝕下切和側(cè)蝕導(dǎo)致溝道兩側(cè)斜坡崩塌、滑坡災(zāi)害較為發(fā)育，大量的崩滑物堆積于溝道內(nèi)，為泥石流的形成提供了充足的物源，容易形成泥石流。

泥石流流通堆積區(qū)位于茫拉河右岸郭玉乎村后部斜坡，兩岸地勢起伏較小，坡度為5°-10°，溝口堆積扇基本完整，扇長約400m，寬約300m，擴(kuò)散角80°，泥石流堆積物一部分沿溝口漫流分散覆蓋于斜坡表層，根據(jù)淺井及鉆探揭露，泥石流堆積層厚度5-16m左右?，F(xiàn)堆積扇上居民點(diǎn)密集，堆積扇上有近15戶28人，縣道X334在堆積區(qū)上橫貫通過，縣道兩側(cè)建有民房，每次泥石流爆發(fā)輕則道路淤埋，重則沖毀院墻。特別是山坡上方村民自行修筑了一處壩高約4m，庫容約300m3的沉淀池，在一定程度上消除了一些小規(guī)模泥石流的危害，不過工程本身過于簡陋，在遇到大規(guī)模泥石流時，沉淀池?zé)o法承載大量的泥砂而發(fā)生冒頂，反而成為泥石流的“幫兇”，增加泥石流的物源，加大泥石流的水頭動能，增加泥石流的破壞，嚴(yán)重威脅堆積區(qū)上居民的生命財產(chǎn)安全。

1.2 物源條件

郭玉乎村泥石流松散固體物源較豐富，分布較為集中，主要分布于2條支溝內(nèi)。物源類型主要為崩滑堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源三類。

1.2.1 滑塌堆積物源

滑塌堆積物源為點(diǎn)狀分布的集中性物源，主要分布于溝岸。溝域內(nèi)共發(fā)育不同規(guī)模的滑塌堆積物源點(diǎn)，規(guī)模不等。

滑塌堆積物源參與泥石流活動的方式主要包括三種：一種是堆積于溝道內(nèi)的滑塌堆積物，在暴雨洪水或泥石流沖刷下作用下，被沖刷、裹挾而參與泥石流活動，可參與泥石流活動的物源量一般占堆積物的40～70%；第二種是堆積于溝岸坡體上的滑塌堆積物，在暴雨沖刷下，部分物源進(jìn)入溝道，再被泥石流裹挾帶走，由于其運(yùn)動路徑和過程相對較長，運(yùn)動中部分物質(zhì)仍可能被斜坡上的樹木阻擋或緩坡地帶緩沖而停積，其可能參與泥石流活動的物源量一般占10～30%；第三種情況為目前仍存留于斜坡體上，但處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能發(fā)生整體破壞的滑塌體，在暴雨沖刷下，崩落于溝道內(nèi)，從而參與泥石流活動，其可能參與泥石流活動的物源量可占50～70%左右。

1.2.2 溝道堆積物源

郭玉乎村泥石流溝道堆積物源主要為修筑沉淀池后淤積于溝口的泥石流堆積物以及漫流于坡下而未被水流帶走的物源。

溝道堆積物源參與泥石流活動的方式主要為溝床的揭底沖刷，可參與泥石流活動的物源量主要為溝底下切掏蝕的部分及兩側(cè)岸坡失穩(wěn)堆積于溝道中的松散固體物質(zhì)。

1.2.3 坡面侵蝕物源

郭玉乎村泥石流溝流域范圍內(nèi)植被基本不發(fā)育，水土流失嚴(yán)重。該區(qū)地層巖性主要為第四系砂礫卵石層，結(jié)構(gòu)較為松散，有利于大氣降水入滲，侵蝕強(qiáng)烈的可能形成坡面泥石流或坡面沖溝泥石流侵蝕深度約0.5m左右。

1.2.4 泥石流的物源轉(zhuǎn)化關(guān)系

郭玉乎村泥石流物源有溝道堆積、坡面侵蝕和滑塌堆積。根據(jù)郭玉乎村泥石流形成區(qū)的地形條件及松散物質(zhì)的堆積特征，物源補(bǔ)給方式有三種：

①崩滑補(bǔ)給。

這是郭玉乎村泥石流物源補(bǔ)給的主要方式之一。郭玉乎村泥石流形成區(qū)內(nèi)發(fā)育多個崩滑點(diǎn)，多位于溝谷兩岸地勢陡峻地帶，崩塌、滑坡形成了大量松散堆積物，在雨水作用下源源不斷地進(jìn)入溝道。

②徑流侵蝕補(bǔ)給。

溝床堆積物及兩側(cè)溝岸的松散堆積物，受徑流的長期侵蝕作用，局部崩滑，尤其是在泥石作用下，短時徑流量的增加，侵蝕能力增強(qiáng)，使得這些松散固體物質(zhì)被裹挾或沖刷溝床中的松散堆積物參與泥石流活動。

③坡面侵蝕補(bǔ)給。

泥石流溝兩岸坡體均為松散物質(zhì)，顆粒較小，易于攜帶，當(dāng)遭遇暴雨時，這些物質(zhì)隨流水流入溝道內(nèi)，成為泥石流的物源之一。

1.3 水源條件

短時間的強(qiáng)降雨是泥石流發(fā)生的激發(fā)因素，為泥石流的暴發(fā)提供水動力條件。該溝為干溝，大氣降水是該溝水源的主要補(bǔ)給來源，因此該溝受降雨量影響較大。孟河清等研究表明，年降雨量為200-6000mm的山區(qū)，只要具備泥石流形成的地形條件和物源條件，均可能發(fā)生泥石流[9]。據(jù)貴南縣氣象資料表明，貴南縣境內(nèi)多年平均降水量403.8mm，最大年降水量485.8mm，最小年降水量280.0mm，日（24小時）最大降水量56.2mm，但降水量年內(nèi)分配極不均勻，主要集中于5-9月份，占全年降水量的86.8%，此時段雨強(qiáng)較高、日降雨量大、降雨集中，多夜雨、暴雨，具備了激發(fā)該泥石流發(fā)生的水動力條件。短時期強(qiáng)降雨增加了土體含水量，即減少了黏結(jié)力和內(nèi)摩擦角又增加其自重，給坡面堆積體一個沖刷力，使得坡面松散固體物質(zhì)變得不穩(wěn)定，容易發(fā)生泥石流。溝域內(nèi)物源分布在溝道兩岸或堆積于溝道內(nèi)，降雨所形成的徑流對坡面侵蝕，同時水流還侵蝕切割溝道兩岸的物源致使其失穩(wěn)，因此降雨使得松散固體物質(zhì)匯集到泥石流溝內(nèi)，造成固體物質(zhì)富集。

綜上所述，該溝具備暴發(fā)泥石流的水源條件，短時間強(qiáng)降雨則是郭玉乎村泥石流暴發(fā)的主要因素。

2 泥石流發(fā)展趨勢分析

2.1 泥石流易發(fā)程度分析

根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DT/T0220-2006）附錄G“泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標(biāo)準(zhǔn)”，郭玉乎村泥石流易發(fā)程度綜合評分為105分，綜合判定泥石流易發(fā)程度屬中易發(fā)。

2.2 泥石流的發(fā)生頻率和發(fā)展階段

通過訪問及調(diào)查，郭玉乎村泥石流目前每年都爆發(fā)泥石流，判定為高頻泥石流。物源主要來源于斜坡體松散堆積物及滑塌體形成的松散堆積物，流域內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，溝坡陡峻，溝形順直束窄，植被覆蓋率低，判斷該泥石流處于發(fā)展期。

2.3 泥石流發(fā)展趨勢預(yù)測

泥石流的發(fā)展受多種因素的影響，主要有地形地貌、物源、水源，本文主要從以下幾個方面進(jìn)行分析：

①從泥石流的活動歷史分析泥石流的發(fā)展趨勢。

依據(jù)對溝口居民的訪問調(diào)查得知，泥石流每年都爆發(fā)泥石流，從泥石流發(fā)展歷史來看，該泥石流溝處于發(fā)展期，泥石流再次暴發(fā)的可能性很大。

②從地形地貌分析泥石流的發(fā)展趨勢。

泥石流的發(fā)生和發(fā)展的能量匯集過程受地形坡降的影響較大。溝域平均坡度較大、高差大，流域的產(chǎn)流、匯流條件較好，地形坡降因素滿足再次發(fā)生泥石流的條件。

③從物源條件分析泥石流的發(fā)展趨勢。

經(jīng)統(tǒng)計郭玉乎村流域內(nèi)總共有4.9×104m3的物源，而且細(xì)顆粒偏多，從物源變化量來看，溝域內(nèi)松散土體較為豐富，在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，本溝泥石流的暴發(fā)頻率與規(guī)模都將有所增大，且以稀性為主。

④從水源條件分析泥石流的發(fā)展趨勢。

該溝無常年徑流，主要受強(qiáng)降雨補(bǔ)給。本區(qū)多年平均降雨量403.8mm，年最大降雨量485.8mm，年最大日降雨量為56.2mm，降雨量能滿足泥石流發(fā)生發(fā)展要求。從降雨的條件分析泥石流還可能會繼續(xù)發(fā)生。

以上因素總體有利于泥石流的發(fā)育，根據(jù)以上的分析，該溝為高頻稀性暴雨溝谷型泥石流，處于發(fā)展期，易發(fā)程度屬中易發(fā)，流域內(nèi)地層巖性結(jié)構(gòu)松散，崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育，可參與泥石流活動的松散固體物源也大大增加，一旦遭到大暴雨的作用，勢必引發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

3 泥石流防治措施

泥石流治理之道基本原則是：讓、排導(dǎo)、攔擋及綜合治理。根據(jù)該泥石流溝的發(fā)育特征，可采用“上游穩(wěn)坡固源攔擋、中下游排導(dǎo)”的綜合治理方案。

①攔擋：在形成區(qū)修建4座攔砂壩，通過壩體和有效庫容起到調(diào)節(jié)泥石流流體峰值、攔擋泥石流中的固體物質(zhì)的作用，從而達(dá)到減小泥石流流速、降低泥石流流體重度和規(guī)模的目的，同時利用壩的回淤效應(yīng)穩(wěn)固溝道，防止溝道被再次沖刷及溝腦溯源侵蝕的進(jìn)一步加劇。

②排導(dǎo)：流通區(qū)中、下游原有溝道兩岸陡坎、滑塌發(fā)育，溝道兩岸穩(wěn)定性較差，易發(fā)生坍塌，對溝口淤塞段進(jìn)行清理，利用開挖的方式新建約750m排導(dǎo)明渠接至X334公路涵洞，以便泥石流沿固定溝道排出，避免漫開、沖進(jìn)溝口居民區(qū)。

4 討論與結(jié)論

近年來貴南縣泥石流災(zāi)害頻發(fā)，本文在對貴南縣郭玉乎村泥石流溝實(shí)地勘察的基礎(chǔ)上，對其形成條件進(jìn)行了研究分析，并對該泥石流的發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測分析，針對性地制定治理方案，對防范和治理貴南縣地區(qū)的泥石流提供實(shí)例經(jīng)驗(yàn)和參考。取得結(jié)論如下：

①溝域內(nèi)山高坡陡，溝道縱坡較大，溝內(nèi)松散固體物源豐富，降雨較充沛，因此該溝具備泥石流的地形地貌、水源條件和物源條件，短時間強(qiáng)降雨則是郭玉乎村泥石流暴發(fā)的主要因素。

②該溝為高頻稀性暴雨溝谷型泥石流，目前處于發(fā)展期，易發(fā)程度屬中易發(fā)，一旦遭到大暴雨的作用，勢必引發(fā)大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

③通過對郭玉乎村泥石流形成條件、物源補(bǔ)給及發(fā)展趨勢等方面的分析，“上游穩(wěn)坡固源攔擋、中下游排導(dǎo)”的綜合治理方案。該設(shè)計方案可達(dá)到攔蓄泥石流中固體物質(zhì)，減少沖刷，控制側(cè)蝕、穩(wěn)床固坡，消減洪峰流量的目的，也可避免泥石流漫開、沖進(jìn)溝口居民區(qū)、公路的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬東濤，祁龍，吳宏.關(guān)家溝泥石流災(zāi)害及其防治對策研究[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1997，8（4）：94-101.

[2]楊旭偉，趙勇，孔遜.青海省祁連縣拱北槽溝泥石流形成條件及治理措施[J].青海大學(xué)學(xué)報，2017，35（4）：26-31.

[3]康志成，馬藹乃，李焯芬，等.中國泥石流研究[M].北京：科學(xué)出版社，2004.

[4]周必凡，李德基，羅德富，等.泥石流防治指南[M].北京：科學(xué)出版社，1991：6.

[5]李少達(dá).強(qiáng)震區(qū)斜坡地質(zhì)災(zāi)害遙感信息提取與評價關(guān)鍵技術(shù)研究[D].成都：成都理工大學(xué)，2011.

[6]曹琰波.礦渣型泥石流的成因機(jī)理和防治措施研究[J].西部探礦工程，2008，20（1）：5-7.

[7]曹琰波.礦渣型泥石流啟動機(jī)理試驗(yàn)研究[D].西安：長安大學(xué)，2008.

[8]楊敏.影響小秦嶺金礦區(qū)礦渣型泥石流形成的主要因素研究[D].西安：長安大學(xué)，2010.

[9]孟河清.泥石流的發(fā)生和降雨[A].中國科學(xué)院、水利部成都地理研究所.第二屆全國泥石流學(xué)術(shù)會議論文集[C].北京：科學(xué)出版社，1991：143-148.