樂山市金口河區(qū)和平溝泥石流發(fā)育特征及成因分析

◇四川九一五工程勘察設(shè)計(jì)有限公司 宋桂林 張健楠

和平溝為大渡河右岸一級支流，泥石流流域形態(tài)呈狹長條形，流域面積3.03km2，主溝溝道長4.6km，平均縱坡降359‰，全流域固體物源總儲(chǔ)量約115萬方，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量約37萬方，和平溝在2019年以前未有記錄發(fā)生過泥石流，該溝在強(qiáng)降雨作用下一般僅發(fā)生洪水，該溝僅具備暴發(fā)泥石流的地形條件和水源條件，因不合理的人類工程活動(dòng)致使溝內(nèi)具備形成泥石流的物源條件，最終形成2019年“8.6”泥石流，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，且目前物源仍十分豐富，再次暴發(fā)大規(guī)模泥石流的可能性大，建議盡快開展工程治理。

和平溝泥石流位于樂山市金口河區(qū)城區(qū)，主要威脅對象包括永和鎮(zhèn)羅回村、和平彝族鄉(xiāng)迎新村農(nóng)戶48戶158人，威脅了國電枕頭壩公司、金洋電力公司城關(guān)變電站、派普供排水有限公司、中陽天然氣公司等企業(yè)的辦公場所、廠房及職工，同時(shí)對城區(qū)用水、用電、用氣造成威脅，包括對金口河城區(qū)濱河路四段交通安全，其威脅財(cái)產(chǎn)總計(jì)約1.5億元，具有很大的危害性，分析和平溝泥石流發(fā)育特征及成因，可以為后續(xù)針對性地采用泥石流有效防治措施提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

研究區(qū)所在區(qū)域位于四川盆地與川西高原過渡地帶，境內(nèi)氣候受印度洋暖流和東南季風(fēng)的控制，屬于中亞熱帶季風(fēng)氣候類型，主要特征是氣候溫和，雨量較多，日照較少，四季分明[1]。區(qū)內(nèi)降水量比較充沛，年平均降水日163.3天，年最多達(dá)182天，連續(xù)最長降水日數(shù)18天，日最大降水量為157.4毫米。區(qū)內(nèi)降水量四季分配不均，具有“冬干春旱，夏季多洪澇，秋季有綿雨”的特點(diǎn)。

研究區(qū)為構(gòu)造侵蝕高、中山地貌，山脊較平緩，呈圓餅狀、錯(cuò)落層疊，溝谷呈狹窄的“V”或“U”字型，岸坡坡度一般30°～60°，局部在65°以上。區(qū)內(nèi)出露的地層為第四系松散堆積層（Q）及下元古界峨邊群第二段（Pteb2）地層。

研究區(qū)周邊主要發(fā)育的構(gòu)造為金口河斷裂，泥石流即位于金口河斷裂東翼。金口河區(qū)地處我國地震活動(dòng)強(qiáng)烈的南北地震帶中段龍泉山斷裂地震帶與峨邊～馬邊地震帶交接部位，是一個(gè)中強(qiáng)地震區(qū)[2]。

2 泥石流溝域基本特征

和平溝為大渡河右岸一級支流，泥石流流域形態(tài)呈狹長條形，流域面積3.03km2，主溝溝道長4.6km，地形陡峻，地勢呈東高西低展布，高程545m～2200m，平均縱坡降328‰。該溝域主要發(fā)育一條主溝為和平溝，溝谷呈狹窄的“V”字型，谷坡陡直，坡度35°～65°，局部近于直立，支溝不甚發(fā)育。整體呈上游陡下游緩的形態(tài)，溝底寬10～30m，溝心受2019年泥石流拉槽形成寬5～10m，深2～5m的槽谷，槽底為雜亂塊碎石，槽壁近直立，下游發(fā)育3級跌水，高度20～60m，坡度近直立，溝口到大渡河已建排洪溝，寬約5m，深約4m。該溝地表徑流主要受大氣降雨補(bǔ)給，常年有水，枯季約0.05m3/s，流量動(dòng)態(tài)隨季節(jié)性變化較大，流域內(nèi)植被以多年生灌木、喬木為主，植被覆蓋率大于60%（圖1）。

圖1 和平溝泥石流流域全貌

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，和平溝泥石流的物源類型主要為滑坡物源、人工堆積物源、溝道物源和坡面侵蝕物源，共分布集中物源點(diǎn)28處。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，和平溝泥石流全流域固體物源總儲(chǔ)量約115.34×104m3，參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量約37.82×104m3；其中，滑坡物源總量71.54×104m3，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量22.71×104m3；人工堆積物源總量14.85×104m3，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量5.63×104m3，溝道物源總儲(chǔ)量5.76×104m3，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量0.72×104m3；坡面侵蝕物源總量9.75×104m3，可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量2.57×104m3，由此可以看出，目前該溝溝域內(nèi)物源十分豐富，具備再次大規(guī)模暴發(fā)泥石流的物源條件（圖2）。

圖2 和平溝泥石流溝域內(nèi)物源分布

3 2019年“8.6”泥石流基本特征

2019年8月5日～6日，金口河區(qū)發(fā)生強(qiáng)降雨，8月6日凌晨3時(shí)左右，和平溝暴發(fā)泥石流，泥石流歷時(shí)約30分鐘，造成城區(qū)斷水停電，道路損壞500米，泄洪溝損壞多處，沖毀人行便橋和公路橋4座，群眾房屋嚴(yán)重?fù)p毀5戶32間，進(jìn)水進(jìn)泥石10戶20間。國電公司部分圍墻損毀，一臺變壓器被泥石流沖入大渡河，變電站部分圍墻被沖毀。金口河派普供排水有限公司受損嚴(yán)重，圍墻及值班室被沖毀，部分機(jī)械損毀。羅回村3組、4組共255戶471人缺水停電，5組、6組和迎新村1組、10組出行道路被中斷，部分村民缺水，車輛損壞共18臺，沖毀污水管道500米，農(nóng)田120畝，魚池40平方米。經(jīng)估算，泥石流共造成直接經(jīng)濟(jì)損失約1570萬元，造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失（圖3）。

根據(jù)對2019年“8.6”泥石流的調(diào)查、訪問，2019年“8.6”和平溝泥石流扇頂位置淤積長度200m，寬度30m，厚度1～2m；34～35剖面之間，泥石流沿溝道兩側(cè)混凝土村路路面溢流堆積，該段長度300m，寬度15m，厚度0.5～1m；35剖面以下，為金口河區(qū)濱河路，泥石流在該處呈扇狀大量淤積，淤積長度150m，寬度100m，厚度1～2m，總計(jì)泥石流淤積量約2.7萬方，另外部分泥石流進(jìn)入大渡河，進(jìn)入大渡河約0.3×104m3，總計(jì)2019年“8.6”泥石流一次性沖出量為3×104m3。

泥石流堆積物質(zhì)為塊碎石土，灰色，塊石含量約30%，塊徑最大3.0m，一般塊徑20～100cm，碎石含量約60%，磨圓度較差，余為粉質(zhì)粘土，呈混雜堆積，基本無分選，綜合判斷，屬粘性泥石流堆積。

根據(jù)收集泥石流溝域附近降雨量數(shù)據(jù)，泥石流發(fā)生前6h累計(jì)降雨強(qiáng)度為103.5mm，根據(jù)雨強(qiáng)計(jì)算，該雨強(qiáng)略大于33年一遇，略小于50年一遇（表1）。

表1 泥石流發(fā)生前降雨量表

表2 不同頻率累計(jì)雨強(qiáng)計(jì)算值

對該次泥石流流量采用形態(tài)調(diào)查法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)調(diào)查得到的泥石流泥位及據(jù)此求得的泥石流流速，再乘上調(diào)查求得的過流斷面求取泥石流流量（圖4）。

圖4 2019年8.6泥石流泥痕斷面

形態(tài)調(diào)查法計(jì)算選用通用公式進(jìn)行計(jì)算。

計(jì)算公式為：

經(jīng)計(jì)算，各計(jì)算斷面參數(shù)取值和計(jì)算結(jié)果列于表（表3）。

表3 泥石流流量形態(tài)調(diào)查法計(jì)算表

因該次泥石流雨強(qiáng)略大于33年一遇，略小于50年一遇，結(jié)合該溝堵塞情況綜合分析，2019年“8.6”泥石流發(fā)生時(shí)，溝道存在堵溝放大效益，綜合判斷，該次泥石流頻率為50年一遇規(guī)模。

由此可見，假設(shè)1未能通過顯著性檢驗(yàn)，即接受原假設(shè)，LTTL不是LGDP的格蘭杰原因；假設(shè)2通過了顯著性檢驗(yàn)，即LGDP是LTTL的格蘭杰原因，也就是說恰是國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了農(nóng)業(yè)剩余勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，因此，協(xié)整方程的設(shè)置是符合計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)與實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義的。

4 2019年“8.6”泥石流形成機(jī)制及成因分析

據(jù)調(diào)查訪問，和平溝在2019年以前未有記錄發(fā)生過泥石流，該溝在強(qiáng)降雨作用下一般僅發(fā)生洪水，由于溝域內(nèi)修建村道，開挖斜坡，棄渣大量堆積于岸坡上，大量松散堆積物的不斷積累和富集，逐漸具備了有利的泥石流物源條件。最終在2019年暴雨過程中暴發(fā)了較大規(guī)模的泥石流災(zāi)害。

根據(jù)勘查，和平溝2019年“8.6”泥石流與2處堵潰物源緊密相關(guān)，即H2滑坡和H3滑坡。

H2滑坡位于和平溝泥石流溝主溝高程1050m的溝道左岸，為修建公路開挖后引發(fā)，滑坡長約152m，寬約93m，平均厚度2.5m，方量約6.45×104m3。堆積體地形坡度25°～35°，以塊碎石土為主，占70%%～80%，一般塊徑5～50厘米，余為粉質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)松散，滑坡下滑后堵塞溝道厚度約10m，沖刷下切后，目前仍殘留厚度約5m。

H3滑坡位于和平溝泥石流溝主溝高程995m的溝道左岸，為修建公路開挖后引發(fā)，堆積體平面形態(tài)呈扇形，長約200m，寬約100m，平均厚度2m，方量約4.0×104m3。堆積體地形坡度25°～35°，以塊碎石土為主，占70%～80%，一般塊徑5～50cm，余為粉質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)松散，滑坡下滑后堵塞溝道厚度約10m，沖刷下切后，目前仍殘留厚度約4m。

圖5 H2、H3滑坡物源分布

圖6 H2滑坡物源堵溝殘留斷面

圖7 H3滑坡物源堵溝殘留斷面

泥石流的形成必須具備三個(gè)重要條件，即地形條件、物源條件和水源條件，三者在泥石流的形成過程中由后至前其作用漸進(jìn)，同時(shí)又必須相互影響，是一個(gè)綜合而又復(fù)雜的過程。

和平溝泥石流流域存在大量滑坡及人工堆積的松散物質(zhì)堆積于主溝溝道內(nèi)和斜坡表面，歷經(jīng)多次強(qiáng)降雨的沖刷、攜帶，使這些松散物質(zhì)逐步進(jìn)入溝道內(nèi)，在溝道內(nèi)聚集了充足的固體松散物質(zhì)。在強(qiáng)降雨作用下，與高陡的地形條件相互配合，同時(shí)具備了泥石流形成的三個(gè)基本條件，故發(fā)生了泥石流，且來勢兇猛，危害較大。根據(jù)勘查，受強(qiáng)降雨作用，2019年“8.6”泥石流成因機(jī)制分析如下。

（1）物源流通區(qū)上段（高程1185m～1885m），該段溝道物源分布密度低，溝道內(nèi)堆積物厚度4～5m，寬度5～8m，溝道縱比降417‰，因溝道狹窄，縱比降大，溝道表現(xiàn)為沖刷下切，沖刷深度1～2m，強(qiáng)降雨在該段形成泥石流低重度泥石流。

（2）物源流通區(qū)中段（高程787m～1185m以上），該段溝道物源分布密度大，多為修建公路人工棄渣沿斜坡進(jìn)入溝道，溝道內(nèi)堆積物厚度4～10m，寬度10～15m，溝道縱比降338‰，因溝道狹窄，縱比降大，溝道物質(zhì)松散，溝道表現(xiàn)為沖刷下切，沖刷深度1～5m，上段泥石流沿溝道沖刷，裹挾固體物質(zhì)，致使泥石流規(guī)模增加，同時(shí)由于降雨，導(dǎo)致H2、H3滑坡相繼大規(guī)模滑動(dòng)，堵塞溝道，堵塞高度5～10m，后沖刷下切，深度5m左右，增大泥石流規(guī)模。

（3）物源流通區(qū)下段（高程787m至溝口堆積扇區(qū)以上），該段溝道物源分布密度一般，溝道寬度10～30m，溝道縱比降243‰，溝道表現(xiàn)為沖刷下切，沖刷深度1～2m，堵溝作用進(jìn)一步增大泥石流規(guī)模。

（4）堆積扇區(qū)，由于局部彎道及橋涵卡口影響，排洪溝排導(dǎo)泥石流能力不足，泥石流沖出溝道并向下游淤積，扇頂位置淤積長度200m，寬度30m，厚度1～2m；堆積扇中部泥石流沿溝道兩側(cè)混凝土村路路面溢流堆積，該段長度300m，寬度15m，厚度0.5～1m；堆積扇下部為金口河區(qū)濱河路，泥石流在該處呈扇狀大量淤積，淤積長度150m，寬度100m，厚度1～2m，總計(jì)泥石流淤積量約2.7萬方，另外部分泥石流進(jìn)入大渡河，進(jìn)入大渡河約0.3×104m3，總計(jì)2019年“8.6”泥石流一次性沖出量為3×104m3。

綜上，和平溝在2019年以前未有記錄發(fā)生過泥石流，該溝在強(qiáng)降雨作用下一般僅發(fā)生洪水，該溝僅具備暴發(fā)泥石流的地形條件和水源條件，而因不合理的人類工程活動(dòng)致使溝內(nèi)具備形成泥石流的物源條件，最終形成2019年“8.6”泥石流，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，且目前物源仍十分豐富，再次暴發(fā)大規(guī)模泥石流的可能性大，建議對其盡快開展工程治理。

5 結(jié)論

（1）金口河和平溝泥石流具備有利的地形地貌、豐富的松散物源和充沛的降雨條件，具備暴發(fā)泥石流的基本條件，局部滑坡堵潰進(jìn)一步增大了泥石流的規(guī)模，屬典型的堵潰型泥石流。

（2）和平溝在2019年以前未有記錄發(fā)生過泥石流，該溝在強(qiáng)降雨作用下一般僅發(fā)生洪水，該溝僅具備暴發(fā)泥石流的地形條件和水源條件，而因不合理的人類工程活動(dòng)致使溝內(nèi)具備形成泥石流的物源條件，最終形成2019年“8.6”泥石流，造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失，且目前物源仍十分豐富，再次暴發(fā)大規(guī)模泥石流的可能性大，建議對其盡快開展工程治理。