寧蒗縣金子溝泥石流形成條件及危險(xiǎn)趨勢分析

摘 要：金子溝泥石流位于滇西北高海拔地區(qū)，屬高頻易發(fā)性溝谷型泥石流，其物源補(bǔ)給豐富，匯水面積大，危害程度嚴(yán)重。在野外地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上，確定該泥石流的發(fā)育規(guī)模、破壞強(qiáng)度、災(zāi)害規(guī)模與范圍，根據(jù)該泥石流所在區(qū)域的氣候、地形、地質(zhì)等影響因素，結(jié)合泥石流多次發(fā)生的成因，對其危險(xiǎn)性進(jìn)行分析，運(yùn)用多種方法對其危險(xiǎn)趨勢進(jìn)行預(yù)判，為其防治措施的提出提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：金子溝泥石流 形成條件 防治措施 危險(xiǎn)趨勢分析

中圖分類號(hào)：P642.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）11（b）-0120-02

云南省寧蒗彝族自治縣紅橋鄉(xiāng)金子溝泥石流位于云南省麗江市。沿線分布金子溝村、礦山村、下鐵廠村、新村等幾個(gè)村寨。金子溝泥石流活動(dòng)每年都有發(fā)生，屬易發(fā)性泥石流。

1 金子溝泥石流形成條件

按照泥石流的形成條件，金子溝泥石流頻發(fā)的主要原因主要有以下幾個(gè)條件。

1.1 物源條件

流域內(nèi)土體結(jié)構(gòu)松散，溝兩側(cè)坡體穩(wěn)定性差，淺表層塌滑，滑坡，崩塌發(fā)育強(qiáng)烈。溝床松散物質(zhì)廣。

1.1.1 崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害補(bǔ)給

通過野外調(diào)查分析，金子溝泥石流主要的物源之一來自金子溝及支溝新村溝兩岸的滑坡、崩塌物質(zhì)?；聝?chǔ)備的泥石流物源的方量約330×104 m3。崩塌位于礦山溝上游溝左岸，多為塊石、漂石等；崩塌體可直接參與泥石流活動(dòng)方量約為30×104 m3。

1.1.2 溝床堆積物

溝床堆積物是金子溝泥石流的另一物質(zhì)來源，礦山溝溝床在海拔2 800 ～4 000 m左右，多為土質(zhì)溝床，物源區(qū)、流通堆積區(qū)溝床內(nèi)多為漂石、塊石、礫石、粉土等，暴發(fā)大規(guī)模泥石流時(shí)這些物質(zhì)可參與泥石流活動(dòng)，據(jù)估計(jì)，可直接參與泥石流活動(dòng)方量約20×104 m3。

1.1.3 活動(dòng)性沖溝

沖溝是新村溝泥石流固體松散物質(zhì)的又一主要來源之一，主要存在于下冽冰溝。下冽冰溝溝右岸較緩，松散物質(zhì)厚度較厚，溝長200～2 000 m不等，活動(dòng)固體物質(zhì)總儲(chǔ)量約10×104 m3，基本上活動(dòng)性沖溝內(nèi)部的物質(zhì)都可直接參與泥石流活動(dòng)。

1.2 地形地貌條件

流域內(nèi)以高中山侵蝕地貌為主，地勢西高，東低。其中在海拔3 200 m以上兩岸陡峻，溝床坡降變化較大，是泥石流松散固體物質(zhì)最集中的坡段，在海拔3 200 m以下到海拔近2 800 m區(qū)域兩岸相對較緩，坡度20 °～40 °，淺表層塌滑、崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。在海拔2 800～2 600 m為泥石流的堆積區(qū)，溝段兩側(cè)山坡較陡，地形坡度以45°～60°為主，活動(dòng)性沖溝、滑坡一般發(fā)育，屬于松散固體物質(zhì)相對較少地段，作為誘發(fā)泥石流的水源補(bǔ)給區(qū)；海拔2 600 m以下溝段主要溝床為緩坡，坡降變化小，是主要的堆積區(qū)，溝道內(nèi)存在以往泥石流堆積物，在下鐵廠村附近及以下段為泥石流的堆積消亡區(qū)，物質(zhì)多為砂卵礫石。

1.3 水文條件

金子溝旱季多無水，僅在個(gè)別沖溝內(nèi)有少量水源，雨季雨量較大，溝內(nèi)水量除取決于大氣降水外，還與金子溝源頭處冰雪融化量有關(guān)，常見強(qiáng)降雨過程，并匯集冰雪融水，產(chǎn)生洪流，在狹窄溝深的溝谷中產(chǎn)生較大的動(dòng)能，這為泥石流的產(chǎn)生提供了動(dòng)力。

2 危險(xiǎn)性分析

這里采用劉希林提出的單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)方法以及模糊理論方法進(jìn)行評價(jià)。

2.1 單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)方法

單溝泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)方法采用7個(gè)評價(jià)因子，除主要因子泥石流規(guī)模和發(fā)生頻率外，次要因子分別是流域面積S1、主溝長度S2、流域相對高差S3、流域切割密度S6和不穩(wěn)定溝床比例S9。

單溝泥石流危險(xiǎn)度計(jì)算公式為：

H=0.29M+0.29F+0.14S1+0.09S2+0.06S3+0.11S6+0.03S9

根據(jù)公式，金子溝泥石流的危險(xiǎn)度為H=0.88，可知金子溝泥石流屬于極高危險(xiǎn)的泥石流溝。

2.2 模糊綜合判別法

泥石流其形成、發(fā)展直至消亡受到很多因素的影響。該判別法為這種具有不確定性的事物提供了新方法， 計(jì)算各因子權(quán)重時(shí)，由于不同的因子對應(yīng)不同的量綱，首先要對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化，去掉量綱，其原理為：

若某因子的原始數(shù)據(jù)為：x0（F），F(xiàn)=1，2，….，n，其均值化序列為：

x（k）=x0（k）/k=1，2，3，…，n

式中=將初始化的數(shù)據(jù)代入r0i=oi（K），計(jì)算后得出各因子的關(guān)聯(lián)度如下：r（x0，x1）=0.63，r（x0，x2）=0.64，r（x0，x3）=0.83；x0為泥石流溝平均比降作為主導(dǎo)因子對泥石流危險(xiǎn)度影響最大，按照該方法確定金子溝泥石流溝泥石流的危險(xiǎn)度屬高度危險(xiǎn)泥石流。

3 泥石流危險(xiǎn)性趨勢預(yù)測

結(jié)合該泥石流現(xiàn)狀，按照泥石流劉希林等提出的方法運(yùn)用多元回歸分析方法及Gis軟件對該泥石流未來20年的活動(dòng)趨勢進(jìn)行預(yù)測。泥石流再次發(fā)生的最大堆積長度、堆積寬度、堆積厚度和堆積面積等有如下關(guān)系：

a L d

其中：a為一次泥石流堆積面積（km2）；L為最大堆積長度（km）；d為一次性堆積厚度（m）；Q為一次泥石流過程總量（此文取值20年一遇22萬m3）；G為最大坡降；F為流域面積（31.23 km2）；γ為泥石流溝最大容重（1.67 g/cm3）。

計(jì)算結(jié)果：a（km2）=4.935；l（km）=2.346；d（m）=1.52

通過以上分析計(jì)算，為了驗(yàn)證該公式的有效性， 在GIS平臺(tái)下對流域進(jìn)行坡度分析，主要是針對坡度<10°區(qū)域的頂點(diǎn)作為泥石流可能堆積區(qū)的堆積扇頂點(diǎn)；在Gis軟件下量出流域的流通堆積區(qū)頂點(diǎn)即為再次發(fā)生泥石流堆積扇的頂點(diǎn)，將流域最高點(diǎn)和堆積扇頂點(diǎn)用直線連接，得到連線與水平線的夾角大小，即堆積扇扇頂角（β）；通過下式確定泥石流沖出角（α）的大小，并在平面圖上以流域頂點(diǎn)為起點(diǎn)畫出α角值，其連線與流域下游主溝的交點(diǎn)即是泥石流堆積的終點(diǎn)； 在Gis下量出堆積扇頂點(diǎn)和堆積扇終點(diǎn)的距離即為泥石流可能沖出的最遠(yuǎn)距離。

α=0.826β+ω；

式中：α為泥石流堆積終點(diǎn)和流域最高點(diǎn)連線與水平方向的夾角（銳角）=23°；β為泥石流開始堆積點(diǎn)（溝道坡度小于10 °處）和流域最高點(diǎn)連線與水平方向的夾角（銳角）=28 °；F表示流域面積（km2）；ω為流域面積系數(shù)，根據(jù)F大小確定=0.55。 最終取值=2.562 km。

再次發(fā)生后，泥石流堆積主要堆積與金子溝中下游及支溝新村溝下游沿線，最終受災(zāi)范圍2.562 km，是主要的受災(zāi)區(qū)。

4 結(jié)語

通過以上分析，證明金子溝泥石流屬高危重度泥石流，在雨季點(diǎn)暴雨及溝水沖刷側(cè)蝕作用下，可能誘發(fā)兩岸更大規(guī)模的邊坡、崩塌等不良地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，并啟動(dòng)原有溝床堆積物，為泥石流提供充足的物源，導(dǎo)致再次形成大規(guī)模泥石流災(zāi)害，故該泥石流再次發(fā)生的可能性大，危險(xiǎn)性大，急需進(jìn)行治理，盡量消除隱患。

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