云南省寧蒗縣瀘沽湖流域扎實溝泥石流形成機理

石文龍 SHI Wen-long；范柱國 FAN Zhu-guo

（昆明理工大學，昆明650093）

0 引言

瀘沽湖位于寧蒗縣北部，距寧蒗縣城駐地大興鎮(zhèn)79km，隸屬寧蒗縣永寧鄉(xiāng)落水行政村和四川省鹽源縣左所鄉(xiāng)管轄。80年代初以來，瀘沽湖周邊的扎實溝、竹地溝、大魚壩溝、午馬溝、三家村溝及蒗放溝泥石流活動頻繁，危害嚴重，曾造成永寧—寧蒗公路交通中斷、淤埋農(nóng)田、沖毀房屋的危害事件。我國西南部地區(qū)泥石流頻發(fā)，每年因泥石流造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡很大。泥石流因其來勢猛，影響大的特點，長期以來是學術界和工程界關注的熱點。許多學者專家對泥石流破壞河谷、公路、鐵路、鄉(xiāng)鎮(zhèn)等方面進行了研究。瀘沽湖是云南AAAA級旅游景點，因其附近豐富的自然和人文景觀聞名遐邇。由于近年來瀘沽湖周邊泥石流活動頻繁，對當?shù)厣鐣?jīng)濟和自然景觀造成了較大影響。筆者曾參與了該區(qū)泥石流勘察和防治工作，對瀘沽湖流域泥石流特征進行探討，以期為相似地質(zhì)環(huán)境下的泥石流調(diào)查研究提供參考。

1 泥石流流域地質(zhì)背景

1.1 地形地貌 調(diào)查區(qū)位于滇西北橫斷山高山峽谷，即滇西北山地峽谷區(qū)，麗江山原湖盆亞區(qū)。瀘沽湖屬斷陷溶蝕湖泊，近南北向展布，湖岸第四系湖積層平坦延伸，溝谷入湖處洪積扇裙和泥石流堆積扇發(fā)育。湖周圍為構造侵蝕、剝蝕和溶蝕地貌，以高中山構造侵蝕地形為主，海拔2657～3800多m，最高點為狗鉆洞西側山峰，海拔3865m，與湖面相對高差1000余m。扎實溝泥石流所處地貌以中高山侵蝕地貌為主，地勢南東高，北西低，流域面積17.9km2，最高海拔3510m，最低海拔2645m，相對高差865m，主溝長7.85km，平均縱坡降140.5‰，一級支溝主要有吉普羅溝、吉普小羅溝、格優(yōu)溝、阿瓦羅溝、阿瓦小羅溝5條。主溝的斜坡地形從分水嶺至山口可分為緩～陡～緩～陡～緩～陡～緩6級，存在多級跌水（見圖1）。溝谷多成“V”和“U”型谷交替出現(xiàn)，陡坡地段溝兩側地形坡度為25°～40°，緩坡地段溝兩側地形坡度為5°～25°。該泥石流溝溝床縱坡降和山坡坡度較大，有利于降水的迅速匯集，并為泥石流的發(fā)生創(chuàng)造了有利的勢能條件。

圖1 扎實溝泥石流縱剖面圖

1.2 地質(zhì)特征 泥石流區(qū)內(nèi)地層從新生界第四系到下古生界奧陶系均有出露，大多呈北西南東向條帶狀展布（東南部呈北東向展布），新生界地層分布于湖邊和壩區(qū)，中生界、古生界地層廣布于全區(qū)，巖性以碎屑巖、碳酸鹽巖和玄武巖為主，巖層傾向北西或北東，傾角25°～40°。瀘沽湖西側局部分布有華力西期（βμ）輝綠巖、輝綠玢巖。域內(nèi)褶皺以北西向為主，另有北東向、近東西向，多為不對稱長、短軸褶皺。

1.3 地質(zhì)環(huán)境 ①氣候。工作區(qū)所在的永寧鄉(xiāng)屬低緯高原山地季風暖溫帶氣候，季風明顯，夏溫不足，高溫期短，冬季寒冷，受地形影響，測區(qū)氣候類型較為復雜，總的特點是“冬春晴朗，夏秋濕潤多雨；高山寒冷，壩區(qū)溫暖，氣候垂直分帶明顯”。②水系。瀘沽湖屬金沙江水系，湖水從東南部的草海出口，經(jīng)袒蓋河流入雅礱江匯入金沙江。水面面積50.25km2，平均深40.3m，最大水深73.5m，湖容量 2.26×109m3，年逕流量 5200 萬 m3，逕流面積 187km2，水位變幅1.5m，湖周圍地表水系發(fā)育、呈樹枝狀或“非”字狀，河谷多呈“V”字型，河谷侵蝕下切強烈，常見陡坎和跌水。③土壤植被。瀘沽湖周圍山地拔湖高最大1000m左右，植物垂直分帶較明顯。海拔3200m以上分布有黃背櫟林、麗江云杉林，山頂部為低矮密集的豆葉杜鵑灌叢；海拔3200m以下分布著大面積的云南松林；海拔3200m以下的廣大地區(qū)，出現(xiàn)次生落葉闊葉的圓葉楊、滇山楊林和白樺林。雖然全鄉(xiāng)的森林覆蓋率較高，但湖的北側、東測和西測的老屋基等村寨附近，受墾荒、陡坡墾植、砍伐林木等人為活動影響，森林植被破壞嚴重，水土流失加劇，活動性沖溝集中發(fā)育，泥石流頻繁發(fā)生。

2 泥石流的形成條件

2.1 物源條件 流域內(nèi)出露巖層以泥頁巖、泥灰?guī)r、沉凝灰?guī)r、玄武巖及輝綠巖為主，物源巖體風化強烈，風化殼及殘坡積層厚度大，另外該區(qū)域受過度毀林開荒，陡坡墾殖和構造影響，導致殘破積土體與全強風土巖體結構松散，溝兩側坡體穩(wěn)定性差，活動性沖溝與滑坡發(fā)育強烈。大量松散殘坡積與全強風化物堆積于活動性沖溝與滑坡兩側，為泥石流爆發(fā)提供了豐富物源條件。因此扎實溝物源主要來源于滑坡與活動性沖溝兩側的松散殘破積物，以及溝床堆積物。

2.1.1 滑坡 流域內(nèi)有滑坡25個，形成的活動固體物質(zhì)儲量約94.97×104m3，是扎實溝泥石流松散固體物質(zhì)來源之一。其中，方量大于1.0×104m3的滑坡主要有H2、H9、H12、H13、H14、H20、H21、H23、H24 滑坡。H20 號滑坡為扎實溝流域發(fā)育規(guī)模最大的滑坡，其長500m，高度50m，滑坡體平均厚度為7m～8m，其物質(zhì)是未來幾年參與泥石流活動的主要物質(zhì)之一。

2.1.2 活動性沖溝 活動沖溝是扎實溝泥石流固體松散物質(zhì)的又一主要來源之一，溝道寬5～10m，溝兩岸松散層厚3m～10m，活動固體物質(zhì)總儲量約134.7×104m3（表1），其中約1/4的物質(zhì)可直接參與泥石流活動。

表1 扎實溝泥石流活動性沖溝統(tǒng)計表

2.1.3 溝床堆積物 ①阿瓦羅溝、阿瓦小羅溝。阿瓦羅溝與阿瓦小羅溝溝床在海拔3250m以上以強風化巖質(zhì)溝床為主，溝床堆積物較少；海拔3000m～3250m溝段以土質(zhì)溝床為主，海拔2750m～3000m段為流通區(qū)，溝床以巖質(zhì)為主，松散固體物質(zhì)儲量1.5×104m3，以漂石、大塊石為主，在暴發(fā)大規(guī)模泥石流時可啟動參與泥石流活動。②吉普羅溝。吉普羅溝溝床總體以土質(zhì)溝床為主，溝床物質(zhì)主要分布于中段，固體松散物質(zhì)儲量0.8×104m3，可參與泥石流活動物質(zhì)約0.6×104m3。③吉普小羅溝。溝床以玄武巖質(zhì)為主，松散固體物質(zhì)儲量0.7×104m3，可參與泥石流活動物質(zhì)量0.5×104m3。④格優(yōu)溝。格優(yōu)溝海拔3180m以上溝段以玄武巖風化巖質(zhì)至溝床為主，松散固體物質(zhì)儲量較少，海拔2900m～3180m，段以巖質(zhì)溝床為主，溝道內(nèi)有漂石、大塊石等沖出物、松散固體物質(zhì)儲量約1.5×104m3，這些物質(zhì)在暴發(fā)較大規(guī)模泥石流時可直接參與。

2.2 地形地貌條件 流域內(nèi)以中高山侵蝕地貌為主，地勢南東高，北西低，主溝的斜坡地形從分水嶺至山口可分為緩～陡～緩～陡～緩～陡～緩6級。從分水嶺至海拔3310m 段為緩坡，地形坡度 7°～25°；海拔 3310m～3200m 段為陡坡，地形坡度以25°～40°為主，活動性沖溝、滑坡發(fā)育，是泥石流松散固體物質(zhì)最集中的坡段，容易形成泥石流；海拔 3200m～3100m 溝段為緩坡，山坡坡度 5°～20°，溝道內(nèi)存在石砂淤積；海拔3100m～3050m段為陡坡，山坡坡度25°～40°溝床以巖質(zhì)為主；海拔3050m～2970m段為緩坡，地形坡度5°～25°，溝道內(nèi)存在石砂堆積；海拔2970m～2750m段為陡坡段，溝床以巖質(zhì)為主，存在多級跌水，溝道內(nèi)有部分漂石、溝兩岸小型崩塌發(fā)育；海拔2750m～2640m為堆積區(qū)，斜坡坡度變緩，是泥石流堆積消亡區(qū)，泥石流在這一區(qū)段轉(zhuǎn)化為挾沙水流進入永寧壩子后匯入永寧河，挾沙水流在永寧壩區(qū)淤積形成較為嚴重的災情。

此外，吉普羅溝、吉普小羅溝和格優(yōu)溝在海拔2900m～3100m段多為陡坡地貌，存在多級跌水。

2.3 水文條件 扎實溝有常年性水流，旱季補給源為泉水，流量3L/s，雨季雨量充沛時期，溝谷常出現(xiàn)較大洪水，年徑流變化較大。區(qū)域洪峰模數(shù)2.0m3/s.km2。

由于流域內(nèi)雨量與雨洪有直接對應關系，因此采用暴雨頻率來分析洪峰頻率。扎實溝大規(guī)模暴發(fā)泥石流主要出現(xiàn)在1980年、1985年、1986年和1998年。根據(jù)縣氣象局資料，近22年雨季平均全年日降水量≥25.0mm的天數(shù)為7.8天，日降水量≥50.0mm的天數(shù)為1.0天，日降水量≥100.0mm的降水日數(shù)為0.1天。由此推測，當日降水量≥25.0mm時，扎實溝即可形成泥石流，當日降雨量≥50.0mm時，則會暴發(fā)規(guī)模較大的泥石流。

圖2 寧蒗縣降水資料曲線圖

2.4 人類活動 扎實溝流域內(nèi)主要有泥鰍溝村公所的中瓦村、新村、上村、中村、下村5個村寨居住，總人口1203人，以彝族為主。生活生產(chǎn)技術落后、自然條件惡劣，可耕作的土地資源不足，隨著人口的不斷增加，毀林開荒、陡坡墾殖的范圍在不斷增加，加之60、70年代該流域過渡的砍伐森林，破壞了天然植被，加劇了水土流失，促進了災害發(fā)展，使當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活條件進一步惡化，處于惡性循環(huán)狀態(tài)。

2.5 泥石流分區(qū)及特征 據(jù)調(diào)查，主要泥石流溝由西往東依次為扎實溝、竹地溝、大魚壩溝、午馬溝、三家村溝及蒗放溝。下面以扎實溝為例研究其泥石流特征：

根據(jù)流域特征及形成泥石流的條件將流域劃分為4個區(qū)，即形成區(qū)（包括清水亞區(qū)（Ⅰ）和物源亞區(qū)（Ⅱ）、流通區(qū)（Ⅲ-1）和堆積區(qū)（Ⅳ）。各區(qū)基本特征見表2。

3 泥石流活動類型和活動特征

3.1 泥石流活動類型 根據(jù)現(xiàn)場堆積物斷面調(diào)查發(fā)現(xiàn)，0m～0.2m左右為碎礫石粉質(zhì)粘土，粒徑5mm～20mm之間，具有一定分選性，0.2m～0.5m為碎石質(zhì)粉質(zhì)粘土，粒徑20mm～40mm之間，同樣具有一定分選性，0.5m～1.0m，為碎石土，粒徑40mm～150mm，不具分選性。由此可知，扎實溝暴發(fā)較大規(guī)模泥石流時，泥石流運動具結構性，單次泥石流無分選性，堆積物密實，為粘性泥石流特征。而近年來泥石流暴發(fā)規(guī)模較小時則表現(xiàn)為稀性。綜上所述，將扎實溝泥石流流體性質(zhì)定為稀性～粘性泥石流，近期以稀性水石流為主。

3.2 泥石流規(guī)模 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，扎實主溝一次堆積方量約4.94×104m3，扎實主溝泥石流洪峰量約181.52m3/s。綜上所述，基于一次堆積方量為主要因素考慮，扎實溝為中型泥石流。

3.3 泥石流活動特點 扎實溝泥石流源頭活動性沖溝及滑坡發(fā)育強烈，殘破積物結構松散，為泥石流爆發(fā)提供了大量固體松散物質(zhì)。扎實溝流通區(qū)則多陡砍和跌水，溝床大多呈“V”型，溝床及岸坡大多基巖裸露，泥沙輸移條件好，泥石流流速相對較快；堆積區(qū)地勢平坦開闊，以淤埋為主，常形成巨大的泥石流堆積扇，其上既有壟崗起伏的巨礫堆積，又有平坦的泥砂堆積，堆積物具明顯的分帶性，扇面上流水改道和沖淤變化明顯。

表2 扎實溝泥石流流域基本特征表

4 結語

本文較為系統(tǒng)地總結了瀘沽湖流域扎實溝泥石流的地質(zhì)環(huán)境、分區(qū)特征、活動特征及形成機理，形成了“來源于滑坡與活動性沖溝兩側的松散殘破積物在暴雨促發(fā)下，以沖刷、淤埋方式進行破壞的旺盛期激發(fā)類高頻山坡型稀～粘性泥石流”的宏觀認識。在此基礎上擬定了下一步工程治理的方案，通過治理工程的實施，區(qū)內(nèi)泥石流隱患得到了較大的緩解。這也為其他地區(qū)相似地質(zhì)環(huán)境條件下的泥石流勘察治理提供了較有價值的參考。

[1]張開平，呂態(tài)能.新平縣曼蚌河滑坡型泥石流特征及治理[J].云南地理環(huán)境研究，2003（15）：4:54-60.

[2]李九乾.雅西高速公路拖別溝發(fā)育特征[J].資源環(huán)境與工程2009(23)：97-101.

[3]張俊德，張志強.南疆鐵路K230段凍土區(qū)滑坡泥石流勘察整治[J].中國地質(zhì)災害與防治學報，2010(21)3:43-45.

[4]孟滿倉.蘭渝鐵路泥石流成因分析和工程防治措施[J].甘肅科技縱橫，2009(38)1:150-151.

[5]張建良，車志強等.河南盧氏縣羅家溝泥石流災害評價[J].中國地質(zhì)災害與防治學報，2013（24）1:7-17.