熱河溝泥石流成因機制分析

蘇遠(yuǎn)東，劉　瑩

（核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院，成都 610059）

熱河溝泥石流成因機制分析

蘇遠(yuǎn)東，劉瑩

（核工業(yè)西藏地質(zhì)調(diào)查院，成都 610059）

受汶川地震的影響，西南地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害近來年頻繁發(fā)生，尤其是泥石流災(zāi)害。在地震作用下，有更多的松散物源參與泥石流的運動，加大了泥石流的危害性和暴發(fā)頻率。本文收集了熱河溝的地質(zhì)、氣象和水文等資料，通過分析該溝的地形、物源和水源條件來分析泥石流的形成過程，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查取證來綜合分析泥石流的形成機制，為泥石流的治理提供更為可靠的依據(jù)。分析表明，熱河溝泥石流的成因機制為“暴雨-潰決”型。

泥石流；發(fā)育特征；成因機制；熱河溝

熱河溝在黑水縣，位于四川西北的阿壩藏族羌族自治州中部，青藏高原東南緣橫斷山脈中段北端的岷江上游，與聞名遐邇的九寨溝毗鄰，與松潘縣、紅原縣、理縣、茂縣接壤。黑水縣城以境內(nèi)黑水河得名，河流縱貫全境，境內(nèi)山高坡陡，交通條件較差，僅有302省道和縣、鄉(xiāng)級公路與外界相通。熱河溝泥石流位于黑水河右岸，距離縣城42.5km，溝口地理坐標(biāo)為103°20′25″，31°58′44″。

熱河溝下游受泥石流威脅人數(shù)超過200人。通過對熱河溝泥石流進一步的發(fā)展趨勢及可能造成的經(jīng)濟損失進行估算，50年一遇的泥石流可能造成的潛在經(jīng)濟損失約300萬元。因此，研究該溝泥石流的發(fā)育特征及工程影響具有失分重要的現(xiàn)實意義。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1地形地貌

黑水縣處于橫斷山脈和邛崍山交匯處，系四川西北邊緣山地向丘陵過渡的高山峽谷地帶，境內(nèi)山勢巍峨，坡陡谷深，地勢西北高東南低，海拔1 800～3 500m，相對高差500～1 700m，屬高山峽谷、構(gòu)造剝蝕與侵蝕地貌。黑水河河床以地殼差異性升降為主，侵蝕下切為輔，堆積作用強烈，階地不發(fā)育。

熱河溝泥石流勘查區(qū)位于岷江支流—黑水河右岸，本次勘查泥石流所在地為中山深切割地貌區(qū)，地勢西南高東北低，最低海拔標(biāo)高1 985m，最高2 315m，溝谷切割深度較深。

熱河溝主溝長2.95km，整個流域形態(tài)呈“鴨梨”形，流域面積約4.87km2，主溝溝谷較為順直，以“V”型谷為主，溝寬5～30m，水系較為簡單，溝源處發(fā)育一條支溝，與主溝呈銳角交匯，支溝呈開闊型“U”型谷；溝域海拔高程1 985～2 315m，高差330m，主溝縱坡降為110.3‰，從縱坡降來看，溝床較為平緩，這主要是因為溝上游及下游地勢平緩，且長度較長，但從局部來看，在高程2 005～2 168m處，溝床縱坡降增大至142.1‰。

1.2地層巖性

勘查區(qū)地層有三疊系淺變質(zhì)巖和第四系各松散堆積層。

1）三疊系中統(tǒng)雜谷腦組（T2z）：地層厚度一般為390～770m，下部為厚層～塊狀變質(zhì)含鈣長石石英砂巖，夾少量灰黑色炭質(zhì)千枚巖及絹云母千枚巖、薄層砂巖；中上部為灰～深灰色中～厚層含鈣變質(zhì)細(xì)粒長石石英砂巖夾薄層變質(zhì)砂巖、灰黑色炭質(zhì)千枚巖及少量的深灰色薄層狀結(jié)晶灰?guī)r。

2）第四系全新統(tǒng)（Q4）：主要為崩坡積層（Q4col+dl）和洪積堆積層（Q4pl），崩坡積層為塊碎石土，分布在斜坡和坡腳的位置，厚度變化大，一般0.5～3.0m，主要成分為變質(zhì)巖和板巖的塊石和粘土，結(jié)構(gòu)松散。洪積堆積層，主要分布在場地較寬緩地帶，以卵石及碎塊石土為主，厚度達(dá)10～25m，地貌上為河流階地。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

勘查區(qū)大地構(gòu)造部位隸屬松潘～甘孜地槽褶皺系中的巴顏喀拉冒地槽褶皺帶，茂汶～丹巴地背斜為中部，西鄰玉樹～義敦優(yōu)地槽褶皺帶，北界為秦嶺地槽褶皺系，其東南側(cè)緊靠后龍門山冒地槽褶皺帶。作為大地構(gòu)造單元邊界深大斷裂，西側(cè)為鮮水河斷裂帶，北側(cè)為岷山～雪山～虎牙斷裂帶，南東側(cè)為龍門斷裂帶。它們在長期地史發(fā)展中，控制著沉積建造的分布和地殼差異升降，制約著大地的演化，并表現(xiàn)出強烈的繼承性和新生性，往往也是強地震發(fā)生的所在。與勘查區(qū)關(guān)系密切的次級構(gòu)造單元為弧形構(gòu)造帶，它是由一系列向南突出的弧形緊密 同斜倒褶皺及相伴生的壓扭性斷層組成。

勘查區(qū)位于該弧形構(gòu)造帶的北西翼，由一系列北西向斷層和緊密褶皺組成，主要的斷層有松平溝斷層、米亞羅斷層、撫邊河斷層；主要的褶皺構(gòu)造有瓦布梁復(fù)背斜、石雕樓背斜等；熱河溝流域大部分地段處于石雕樓背斜北翼，巖層產(chǎn)狀40°～50°∠65°～76°。通過工程地質(zhì)調(diào)繪，勘查區(qū)內(nèi)未見有斷層通過，構(gòu)造條件相對簡單，但受石雕樓背斜影響，背斜樞紐通過地段節(jié)理裂隙發(fā)育。

2 泥石流形成條件

2.1地形地貌及溝道條件

清水區(qū)：分布溝谷上游上段、各支溝上游，面積4.05km2，地形陡峻，相對高差約147m，斜坡坡度多為40°以上，溝谷縱坡大，多在450‰以上，且森林植被十分發(fā)育，地震中不良地質(zhì)現(xiàn)象較少，分布零星，大多不會參與泥石流活動。主要為泥石流的形成匯集水源和提供水動力條件。

表1　泥石流物源統(tǒng)計表

形成-流通區(qū)：分布于溝谷下游以下至中下游段，已修建多級攔擋壩，對泥石流沖出物起到了一定攔擋作用。該溝道長度約1.147km，相對高差約163m，面積約0.76km2。溝谷形態(tài)呈“V”型，溝道較順直，溝谷兩岸地形坡度約40°～50°，局部可見基巖，基巖產(chǎn)狀300°∠15°。溝側(cè)部分區(qū)域可見泥痕，泥痕高度0.5～0.8m。

該區(qū)溝谷岸坡陡峻，松散堆積體厚度相對較大，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，特別是5.12地震后新產(chǎn)生大量崩塌和滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，特別是右岸崩滑體較多，為泥石流的發(fā)育提供了大量松散固體物源。部分區(qū)域由于崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象堵塞溝道較為嚴(yán)重。同時，該段溝床縱比降相對較緩，溝床堆積物非常豐富，為泥石流的形成提供了大量溝道堆積物源。

綜上所述，該區(qū)地形地貌條件及地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征決定其成為泥石流的主要松散固體物源分布區(qū)，同時，山高坡陡的特點也為這些松散固體物源易于參與泥石流活動，為泥石流的形成提供了有利條件。

2.2物源條件

熱河溝物源分布在主溝與支溝交匯地帶及其周邊地段，分布高程2 213～2 238m，通過地形判斷，結(jié)合匯水物源區(qū)坡面特征及松散固體物質(zhì)的分布面積，估算出泥石流匯水物源區(qū)松散固體物質(zhì)分布面積共計約0.78km2；物源主要為溝內(nèi)沖洪積物、泥石流堆積物、坡腳堆積崩塌體、溝源殘坡積覆蓋層及主溝溝床堆積物，這些構(gòu)成了匯水物源區(qū)主要的固體物質(zhì)來源，其中不穩(wěn)定物源主要為溝內(nèi)沖洪積物及泥石流堆積物，呈緩坡平臺分布在兩溝交匯處地帶，面積0.425km2，平均厚度約7～15m，平臺上已成為熱河村建筑用地；主溝溝道位于沖洪積扇中，兩側(cè)物源豐富且堆積松散，雨季受溝水淘蝕；溝源殘坡積物由坡面巖體風(fēng)化殘留物質(zhì)及坡面流侵蝕堆積形成，主要為壤土夾碎塊石，厚度不大，一般從坡底向坡頂逐漸變薄趨勢，具體物源特征及分布見表1。

2.3水源條件

泥石流的水源主要來源于大氣降水。由于泥石流均發(fā)生于雨季，且溝域內(nèi)地下水不豐富，不構(gòu)成引發(fā)泥石流的主要水源，溝域內(nèi)沒有水庫、湖泊等集中的地表水體，因此暴雨形成的地表徑流是引發(fā)泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激發(fā)因素。

3 成因機制分析

3.1形成條件

1）降雨是泥石流發(fā)生的主要誘發(fā)和動力因素，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T提供的降水資料顯示，區(qū)內(nèi)降雨集中，5～10月降雨量占全年雨量80%，同時由于受山區(qū)地形的影響，降水量的垂直分布特別明顯，流域內(nèi)易產(chǎn)生局域性的強降雨，迅速形成地表徑流，匯集到溝道，沖刷溝道及兩岸的松散固體物質(zhì)，啟動松散固體物質(zhì)參與運動而形成泥石流。因而這種集中降雨及局域性的強降雨是泥石流的主要誘導(dǎo)因素。

2）流域缺少大規(guī)?；顒有突?、崩塌，溝頭和溝岸的局部崩滑體亦不活躍，但是由于流域內(nèi)表層松散物質(zhì)在水力和重力作用下不斷向溝道遷移，在溝谷內(nèi)的松散固體物質(zhì)得到長期累積，為泥石流形成準(zhǔn)備了一定的固體物質(zhì)；同時，溝域內(nèi)人類活動相對較強，對生態(tài)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)在耕作、砍伐、放牧，導(dǎo)致溝內(nèi)地質(zhì)環(huán)境進一步脆弱，為不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育提供了條件。

3）地形條件是泥石流形成的一個重要因素，通過對泥石流溝谷特征的調(diào)查，形成區(qū)地形較陡，匯水面積大，這為泥石流的發(fā)生提供強大的水動力源；同時區(qū)內(nèi)發(fā)育豐富松散堆積物；流通區(qū)溝谷呈狹窄“V”型谷，縱比降大，泥石流在形成后至流通區(qū)加速下泄，同時溝谷狹窄易形成局部堵塞，潰決后泥石流規(guī)模更大，在流通區(qū)中，泥石流還沿途產(chǎn)生側(cè)蝕和揭底，將溝道內(nèi)及兩側(cè)的松散固體物質(zhì)一同帶走，形成規(guī)模較大的泥石流；堆積區(qū)地形較緩，泥石流出山后變呈扇形撒開。

3.2泥石流形成過程

泥石流溝形成區(qū)面積占流域面積78.2%，暴雨季節(jié)，形成區(qū)集中大量的水源匯入沖溝，隨著流域溝道水量不斷增加，便形成山洪，溝道受到了強烈的地表徑流或洪水沖刷侵蝕，使溝槽內(nèi)的松散堆積物被淘蝕垮塌，形成區(qū)豐富的物源被啟動，形成泥石流，受溝道寬窄的限制，泥石流可能翻越溝道呈面流撒向下游，至流通區(qū)后，受地形條件制約，泥石流在溝谷內(nèi)匯集并產(chǎn)生壅高，泥石流在運動過程中進一步加速，區(qū)內(nèi)局部崩塌能造成小規(guī)模的暫時性堵塞，潰決后泥石流規(guī)模更大，并攜帶掀動流通區(qū)溝床物質(zhì)及岸坡松散堆積物，泥石流呈“龍頭”沿“V”型溝谷下泄，至出山口處，地形變緩，泥石流呈扇狀撒開，形成堆積扇。

4 結(jié)論

1）根據(jù)以上分析，熱河溝泥石流對下游城區(qū)居民的生命財產(chǎn)、公共設(shè)施、道路等安全構(gòu)成巨大威脅，熱河溝處于地貌演化的發(fā)展期（壯年期），流域內(nèi)松散固體物質(zhì)儲量大表明該溝還有暴發(fā)大規(guī)模泥石流的可能性。

2）從誘發(fā)因素分析，該溝屬于暴雨型泥石流，豐富的物源儲量和有利的地形是該溝形成泥石流的先天優(yōu)勢，加之外界因素，暴雨的誘發(fā)，導(dǎo)致了泥石流的暴發(fā)，局部形成堰塞，引發(fā)更大規(guī)模的泥石流。

3）從成因機制分析，該溝屬于“暴雨-潰決”型泥石流。

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Genetic Mechanism for the Rehegou Debris Flow

SU Yuan-dong LIU Ying
(Tibet Institute of Geological Survey, CNNC, Chengdu 610059)

The Wenchuan Earthquake on May 20, 2008, resulted in frequent geohazards, especially debris flow in Southwest China. The present paper has a discussion on genetic mechanism for the Rehegou debris flow based on geological, hydrogeological, topographical and meteorological data, providing scientific basis for control of the debris flow. The results indicate the Rehegou mud flow as a heavy rains-dam type debris flow.

debris flow; development; genetic mechanism; Rehe Valley

P642.23

A

1006-0995（2016）02-0306-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.030

2015-07-16

蘇遠(yuǎn)東（1975-），男，四川萬源人，碩士研究生，從事地質(zhì)地勘工作