地震作用對泥石流活動性影響因素分析——以云南省永勝縣馬坪子大箐泥石流為例

張　橋（四川省煤田地質(zhì)局一三五隊，四川瀘州646000）

地震作用對泥石流活動性影響因素分析——以云南省永勝縣馬坪子大箐泥石流為例

張橋（四川省煤田地質(zhì)局一三五隊，四川瀘州646000）

云南省麗江市永勝縣順州鄉(xiāng)做為一個泥石流集中發(fā)育區(qū)，集中反映了山區(qū)城鎮(zhèn)遭受泥石流災害的變化過程及發(fā)育特征。本文以云南省麗江市永勝縣順州鄉(xiāng)迪里村馬坪子大箐泥石流為研究背景，結(jié)合實地調(diào)查與遙感影像圖，分析該泥石流物源的空間分布，以及地震對泥石流溝物源及地形條件的影響。地震作用破壞了泥石流流域內(nèi)植被及土壤情況，造成多處基巖直接出露，改變了溝道流通條件等。與震前相比，在相同降雨以及其它外部條件下，現(xiàn)有泥石流溝道更易暴發(fā)泥石流。由于馬坪子大箐泥石流發(fā)育特征在該區(qū)域內(nèi)極具代表性，因此可以做為該區(qū)域泥石流變化特征的一個典范。

泥石流；地震作用；地形條件；植被及土壤

1　泥石流概況

馬坪子大箐泥石流溝位于麗江市永勝縣順州鄉(xiāng)，由兩條主溝、六條支溝構(gòu)成（圖1～2）。據(jù)當?shù)卮迕窠榻B該泥石流溝每隔10年暴發(fā)一次，最大一次泥石流于2004年6月7日凌晨1點暴發(fā)，沖毀溝口下方村民聚集地少量房屋，造成4戶村民搬遷，未造成人員傷亡。上述災害體已嚴重威脅鄉(xiāng)政府、學校、幼稚園、醫(yī)院及當?shù)卮迕竦纳敭a(chǎn)安全，需采取必要措施進行治理。

泥石流的形成具有一定的必要條件，通常與地形、松散堆積體、水體關系最為密切，一旦泥石流溝道坡降較大，流域范圍內(nèi)存在大量能參加泥石流活動的松散堆積體，且有大量暴發(fā)性水體產(chǎn)生，那么形成泥石流災害體的機率將較大。而馬坪子大箐泥石流溝同時具備以上三個條件。

圖1　馬坪子大箐泥石流溝平面圖

圖2　馬坪子大箐泥石流縱斷面圖

2　地震對泥石流物源條件影響分析

地震作用對泥石流溝物源的影響較大，主要在于地震作用將改變溝道兩側(cè)坡體原有穩(wěn)定性，在外應力作用下，容易導致新物源的產(chǎn)生，本次也對地震對馬坪子大箐泥石流溝物源的影響進行了統(tǒng)計分析。研究區(qū)最近一次地震發(fā)生時間為2012年，在地震發(fā)生前，通過對2009年云南地質(zhì)工程第二勘察院編制的《永勝縣地質(zhì)災害防治規(guī)劃》中馬坪子大箐泥石流溝物源的統(tǒng)計，與本次地震后的物源調(diào)查統(tǒng)計進行對比分析，得出地震的破壞作用巨大，研究區(qū)內(nèi)新增的滑坡、崩塌等物源點較多，通過統(tǒng)計新增的物源量為6.90×104m3。并且通過調(diào)查分析，在震后泥石流兩側(cè)坡體不同高程、不同坡度等情況下，新增物源的類型、數(shù)量有顯著差異。

泥石流物源的形成原因是多方面的，并且都與物源的位置、范圍存在直接或間接的關系，通過研究分析，起主要決定性作用的有泥石流溝道兩側(cè)岸坡的坡率、泥石流溝各區(qū)段巖性物理力學性質(zhì)、泥石流溝道兩側(cè)及溝底松散土層的特性等。通常情況下，在岸坡角度45°左右，坡體上松散堆積體厚度較大，在地震作用下，易導致土體失穩(wěn)，多形成滑坡類物源，不易形成崩塌類物源；相反，如岸坡與松散堆積體厚度等條件與上述條件相反，則不易形成滑坡類物源，主要以崩塌類物源為主。同時，地震力作用也與岸坡高度存在密切聯(lián)系，受離心力作用，越靠近坡頂，地震力作用越明顯，再加之坡頂受風化剝蝕作用，土體厚度一般較小，且山頂位置多基巖直接出露，因此，岸坡中下部地段坡體破壞形式多呈滑塌模式，而岸坡坡體靠近頂部位置破壞形式多呈崩塌模式。

本次對馬坪子大箐泥石流溝流域范圍內(nèi)的新增的物源進行了統(tǒng)計分析，據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，新增滑坡類物源主要位于高程1900～2200m之間，新增物源量為2.22×104m3，占新增物源總量的32.16%；新增崩塌類物源主要位于高程2200～2455m之間，新增物源量為2.45×104m3，占新增物源總量的35.42%。新增物源情況見表1物源隨高層分布統(tǒng)計表。通過對馬坪子大箐泥石流溝新增物源的分析研究，在溝道兩側(cè)岸坡坡度突然變化位置存在應力集中區(qū)域，該區(qū)域在地震力作用下產(chǎn)生的水平位移變化較大，因此新增物源量也較大，通過實地測量后還發(fā)現(xiàn)，其坡度的大小也具有一定共性，主要分布在40～60°之間。

3　地震對泥石流地形條件影響分析

在泥石流發(fā)生的各種條件中，地形處于舉足輕重的位置，其作用主要表現(xiàn)在泥石流發(fā)生的重現(xiàn)期、分布區(qū)域等方面。通過現(xiàn)場對馬坪子大箐泥石流溝的調(diào)查以及參照相關資料對比地震前后泥石流溝道情況，可以發(fā)現(xiàn)地震對泥石流的影響較大，但在植被、岸坡坡體坡率、溝道通暢性上尤為突出。

表1　馬坪子大箐泥石流溝震后物源隨高層分布統(tǒng)計表

3.1地震對泥石流溝流域植被的影響

通常情況，廣大學者在植被與泥石流關聯(lián)之間的研究較少，甚至在很多時候沒有考慮其影響，但植被對泥石流的作用和植被在水土保持中的作用有著類似的效果：一方面樹木能夠增大泥石流溝道的粗糙系數(shù)，提高入滲率；另一方面植被根系對泥石流流域內(nèi)的松散堆積體能夠起到穩(wěn)攔作用，樹木可以吸收一部分地表水體，從而緩解水體的沖刷和啟動能力。

對于馬坪子大箐泥石流溝來說，地震對其影響較大，地震后坡體淺表部破壞嚴重，崩塌滑坡發(fā)育，造成表層植被破壞，加之其流域范圍內(nèi)土體自穩(wěn)能力本身較差，地震作用進一步加速土體失穩(wěn)滑落，從而土體賦存部分地表水的作用喪失，使得泥石流匯水區(qū)的降雨量直接流入溝道內(nèi)，增大了地表徑流量。而在馬坪子大箐泥石流溝的形成流通區(qū)，較地震前對比，坡體上松散物質(zhì)更容易流入溝道形成物源，而松散物質(zhì)流入溝道后，岸坡上剩下的基本為堅固的巖土體，對地表水無法起到儲存或拉阻作用，因此在同等地表水體的條件下，其匯流時間將進一步縮短，水體的沖刷將持續(xù)增強，為馬坪子大箐泥石流的暴發(fā)提供了更多有利條件。

3.2地震對泥石流溝兩側(cè)坡體的影響

地震力對泥石流溝的影響中，屬對溝側(cè)坡體的影響最大，泥石流溝兩側(cè)坡體坡度的陡緩，對松散堆積體的形成和分布有著直接影響，從而決定泥石流的物源規(guī)模和固體物質(zhì)的補給方式。對比馬坪子大箐泥石流溝地震前后地貌，發(fā)現(xiàn)新形成的滑坡區(qū)、崩塌區(qū)原有地形已不付存在，可見地震作用對溝道兩側(cè)坡體的地形改造作用比較顯著。

通過對馬坪子大箐泥石流溝到兩側(cè)坡體的研究，坡度在10～30°之間的坡體，由于地震造成的變形主要以滑坡為主；坡度在30～70°之間的坡體，由于地震造成的變形主要以崩塌、碎屑流為主（圖3）。其它地段坡體雖然現(xiàn)階段未發(fā)生明顯變形，但地震力改變了坡體的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性，地震前坡體主要由雨水沖刷淺表層土體參與泥石流活動，地震后由于地震力水平作用的影響，泥石流流域范圍內(nèi)淺表部土體結(jié)構(gòu)基本破壞，一旦遇到地表水體，土體的物理力學性質(zhì)將出現(xiàn)大幅度降低，如遇外應力擾動，極易出現(xiàn)大范圍坡體滑動，并且由于水體在土體內(nèi)部的富集存在一定的時間過程，相對于地震直接產(chǎn)生的新增物源，該類物源的形成具有一定的滯后性。

圖3　地震后坡體形態(tài)特征

3.3地震對泥石流溝道縱坡的影響

泥石流溝道縱向坡率是影響泥石流形成、發(fā)生的重要條件之一，針對以往發(fā)生過的泥石流來說，溝床坡率越大，泥石流暴發(fā)的機率越高。通過對馬坪子大箐泥石流溝的研究情況來看，地震對溝道縱坡比降的影響主要體現(xiàn)在溝道兩側(cè)坡體上的滑塌類物源堆積于溝道內(nèi)或者溝道附近，使的溝道過流斷面的進一步縮小，導流能力削弱，如在此過程中遇到強降雨或其它突發(fā)性大量水體，有可能由于排水不暢導致淤堵，一旦水動力條件超過淤堵能力時，失穩(wěn)后將發(fā)生較大的動水壓力，對溝床造成進一步?jīng)_刷。此外坡體表層植被失穩(wěn)后也堆積于溝道內(nèi)，增加了溝道的堵塞系數(shù)，有利于水流匯集，增大沖刷能力。對馬坪子大箐泥石流溝滑塌類物源較發(fā)育地段，均改變了泥石流溝的暢通程度（圖4）。

圖4　地震后溝道形態(tài)特征

4　結(jié)語

云南省麗江市永勝縣順州鄉(xiāng)屬于強震區(qū)，地震對泥石流溝的形成和誘發(fā)起著主要作用，本文所敘述的地震對物源條件、地形條件的影響具有區(qū)域普遍性，由于是一種基本分析方法，因此該方法存在一定的局限，但在快速判定地震對泥石流的影響上，具有一定的參考價值。

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[3]柳金峰，游 勇，范建容，呂 娟.汶川地震觸發(fā)潛在性泥石流研究—以岷江上游關山溝為例.四川大學學報（工程科學版），2009，5.

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P642.23

A

2095-2066（2016）31-0094-02

2016-10-23

張 橋（1983-），男，工程師，碩士，主要從事工民建勘察、巖土設計及地質(zhì)災害勘查、設計等工作。