| 标题 | 浅析青海省贵南县郭玉乎村泥石流形成条件及发展趋势 |
| 范文 | 山永祥 摘要：本文从地形地貌、水源、物源等方面较全面地分析了该泥石流形成的条件，查明了泥石流形成的关键因素，并对该泥石流沟的发展趋势进行了预测。根据该泥石流沟的危害特点提出了以“上游稳坡固源拦挡、中下游排导”的治理措施，为该区泥石流防治工程提供可以借鉴的实例经验。 Abstract： This paper comprehensively analyzes the formation conditions of the debris flow from topography and geomorphology， water source and material source， etc.， identifies the key factors for the formation of debris flow， and predicts the development trend of the debris flow ditch. According to the hazard characteristics of the debris flow ditch， the control measures of "solid slope solid source blockage， middle and lower reaches drainage" are proposed to provide practical experience for mudslide prevention and control projects in the area. 關键词：泥石流；形成条件；发展趋势；治理措施 Key words： debris flow；forming conditions；development trend；treatment measures 中图分类号：P642.23 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）21-0186-03 0 引言 泥石流是一类爆发在山区沟谷和坡面中包含大量泥沙石块的特殊洪流，具有分布广、发生频繁、成灾快、破坏力强等特点[1-3]。我国泥石流主要分布在西南、西北、华北地区及青藏高原边缘山区[4]。贵南县位于青海省东部，祁连山边缘至昆仑山的过渡地带，属于柴达木盆地的东延部分—共和盆地，总体地形东南高西北低。郭玉乎村泥石流位于贵南县茫拉乡郭玉乎村东部低山丘陵区及山前地带，东以丘陵区分水岭为界，西以茫拉河为界，南北宽约220m，东西长约1.25km，面积约0.27km2，该泥石流沟堆积扇上居民点密集，且有县道X334横贯通过。郭玉乎村泥石流目前每年都爆发泥石流，对居民和县道造成直接危害。因此，分析泥石流的形成条件及预测其发展趋势对合理制定泥石流防治措施，确保居民生命财产安全具有重要意义。 1 泥石流形成条件 泥石流的形成，必须同时具备三个基本条件，即：有利于贮集、运动和停淤的地形地貌条件；有丰富松散的固体物源条件；短时间内可提供充足水源的水动力条件。 1.1 地形地貌条件 郭玉乎村泥石流地貌类型属低山丘陵区和山前冲洪积倾斜平原，海拔高程一般2730-3104m，沿西北向东南依次平行展布，相对高差374m，流域面积约0.27km2，沟谷平均纵坡降为368‰，具有明显的形成区、流通区、堆积区。 郭玉乎村泥石流沟形成流通区面积约0.27km2，平面形态呈长方形，主要分成2条支沟，其中主沟沟全长1.25km，沟道内无常年流水。流域内地层岩性较简单，主要为第四系上更新统洪积层砂砾卵石，结构中密，稍湿，浅黄或棕黄色，砂砾含量65-85%，卵石含约15-35%，砾径一般3-5cm，岩性成分主要为砂岩，呈次磨圆状，层理较清晰。形成区地形相对陡峭，两岸坡度约60°-65°，多三面环山，地形呈瓢形或漏斗形洼地，发育树枝状支沟，溯源侵蚀作用较为强烈，谷坡地形陡峻，地形坡降大，有利于降雨后雨水的汇集，为泥石流的暴发提供水源条件[5]。沟谷两侧斜坡植被较为稀疏，坡面流水冲刷强烈，水土流失较为严重。沟谷中下游流通区也是重要的固体物质补给区，沟道相对顺直，两岸坡度多为45°，沟谷横断面呈“V”型。沟道变窄即增加了水深和流速又增强了水的动力和冲刷力，且沟道的变窄，将松散固体物质淤积于沟道内，增大位能[6-8]。沟道两岸山坡汇水凹地间，可见降雨汇集形成的小型冲沟，冲沟密集、切割深度大，正处于形成期，对坡面植被覆盖造成一定的破坏。该沟沟道中下游强烈的侵蚀下切和侧蚀导致沟道两侧斜坡崩塌、滑坡灾害较为发育，大量的崩滑物堆积于沟道内，为泥石流的形成提供了充足的物源，容易形成泥石流。 泥石流流通堆积区位于茫拉河右岸郭玉乎村后部斜坡，两岸地势起伏较小，坡度为5°-10°，沟口堆积扇基本完整，扇长约400m，宽约300m，扩散角80°，泥石流堆积物一部分沿沟口漫流分散覆盖于斜坡表层，根据浅井及钻探揭露，泥石流堆积层厚度5-16m左右。现堆积扇上居民点密集，堆积扇上有近15户28人，县道X334在堆积区上横贯通过，县道两侧建有民房，每次泥石流爆发轻则道路淤埋，重则冲毁院墙。特别是山坡上方村民自行修筑了一处坝高约4m，库容约300m3的沉淀池，在一定程度上消除了一些小规模泥石流的危害，不过工程本身过于简陋，在遇到大规模泥石流时，沉淀池无法承载大量的泥砂而发生冒顶，反而成为泥石流的“帮凶”，增加泥石流的物源，加大泥石流的水头动能，增加泥石流的破坏，严重威胁堆积区上居民的生命财产安全。 1.2 物源条件 郭玉乎村泥石流松散固体物源较丰富，分布较为集中，主要分布于2条支沟内。物源类型主要为崩滑堆积物源、沟道堆积物源和坡面侵蚀物源三类。 1.2.1 滑塌堆积物源 滑塌堆积物源为点状分布的集中性物源，主要分布于沟岸。沟域内共发育不同规模的滑塌堆积物源点，规模不等。 滑塌堆积物源参与泥石流活动的方式主要包括三种：一种是堆积于沟道内的滑塌堆积物，在暴雨洪水或泥石流冲刷下作用下，被冲刷、裹挟而参与泥石流活动，可参与泥石流活动的物源量一般占堆积物的40～70%；第二种是堆积于沟岸坡体上的滑塌堆积物，在暴雨冲刷下，部分物源进入沟道，再被泥石流裹挟带走，由于其运动路径和过程相对较长，运动中部分物质仍可能被斜坡上的树木阻挡或缓坡地带缓冲而停积，其可能参与泥石流活动的物源量一般占10～30%；第三种情况为目前仍存留于斜坡体上，但处于不稳定状态，可能发生整体破坏的滑塌体，在暴雨冲刷下，崩落于沟道内，从而参与泥石流活动，其可能参与泥石流活动的物源量可占50～70%左右。 1.2.2 沟道堆积物源 郭玉乎村泥石流沟道堆积物源主要为修筑沉淀池后淤积于沟口的泥石流堆积物以及漫流于坡下而未被水流帶走的物源。 沟道堆积物源参与泥石流活动的方式主要为沟床的揭底冲刷，可参与泥石流活动的物源量主要为沟底下切掏蚀的部分及两侧岸坡失稳堆积于沟道中的松散固体物质。 1.2.3 坡面侵蚀物源 郭玉乎村泥石流沟流域范围内植被基本不发育，水土流失严重。该区地层岩性主要为第四系砂砾卵石层，结构较为松散，有利于大气降水入渗，侵蚀强烈的可能形成坡面泥石流或坡面冲沟泥石流侵蚀深度约0.5m左右。 1.2.4 泥石流的物源转化关系 郭玉乎村泥石流物源有沟道堆积、坡面侵蚀和滑塌堆积。根据郭玉乎村泥石流形成区的地形条件及松散物质的堆积特征，物源补给方式有三种： ①崩滑补给。 这是郭玉乎村泥石流物源补给的主要方式之一。郭玉乎村泥石流形成区内发育多个崩滑点，多位于沟谷两岸地势陡峻地带，崩塌、滑坡形成了大量松散堆积物，在雨水作用下源源不断地进入沟道。 ②径流侵蚀补给。 沟床堆积物及两侧沟岸的松散堆积物，受径流的长期侵蚀作用，局部崩滑，尤其是在泥石作用下，短时径流量的增加，侵蚀能力增强，使得这些松散固体物质被裹挟或冲刷沟床中的松散堆积物参与泥石流活动。 ③坡面侵蚀补给。 泥石流沟两岸坡体均为松散物质，颗粒较小，易于携带，当遭遇暴雨时，这些物质随流水流入沟道内，成为泥石流的物源之一。 1.3 水源条件 短时间的强降雨是泥石流发生的激发因素，为泥石流的暴发提供水动力条件。该沟为干沟，大气降水是该沟水源的主要补给来源，因此该沟受降雨量影响较大。孟河清等研究表明，年降雨量为200-6000mm的山区，只要具备泥石流形成的地形条件和物源条件，均可能发生泥石流[9]。据贵南县气象资料表明，贵南县境内多年平均降水量403.8mm，最大年降水量485.8mm，最小年降水量280.0mm，日（24小时）最大降水量56.2mm，但降水量年内分配极不均匀，主要集中于5-9月份，占全年降水量的86.8%，此时段雨强较高、日降雨量大、降雨集中，多夜雨、暴雨，具备了激发该泥石流发生的水动力条件。短时期强降雨增加了土体含水量，即减少了黏结力和内摩擦角又增加其自重，给坡面堆积体一个冲刷力，使得坡面松散固体物质变得不稳定，容易发生泥石流。沟域内物源分布在沟道两岸或堆积于沟道内，降雨所形成的径流对坡面侵蚀，同时水流还侵蚀切割沟道两岸的物源致使其失稳，因此降雨使得松散固体物质汇集到泥石流沟内，造成固体物质富集。 综上所述，该沟具备暴发泥石流的水源条件，短时间强降雨则是郭玉乎村泥石流暴发的主要因素。 2 泥石流发展趋势分析 2.1 泥石流易发程度分析 根据泥石流沟域基本特征和参数，按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220-2006）附录G“泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准”，郭玉乎村泥石流易发程度综合评分为105分，综合判定泥石流易发程度属中易发。 2.2 泥石流的发生频率和发展阶段 通过访问及调查，郭玉乎村泥石流目前每年都爆发泥石流，判定为高频泥石流。物源主要来源于斜坡体松散堆积物及滑塌体形成的松散堆积物，流域内不良地质现象发育，沟坡陡峻，沟形顺直束窄，植被覆盖率低，判断该泥石流处于发展期。 2.3 泥石流发展趋势预测 泥石流的发展受多种因素的影响，主要有地形地貌、物源、水源，本文主要从以下几个方面进行分析： ①从泥石流的活动历史分析泥石流的发展趋势。 依据对沟口居民的访问调查得知，泥石流每年都爆发泥石流，从泥石流发展历史来看，该泥石流沟处于发展期，泥石流再次暴发的可能性很大。 ②从地形地貌分析泥石流的发展趋势。 泥石流的发生和发展的能量汇集过程受地形坡降的影响较大。沟域平均坡度较大、高差大，流域的产流、汇流条件较好，地形坡降因素满足再次发生泥石流的条件。 ③从物源条件分析泥石流的发展趋势。 经统计郭玉乎村流域内总共有4.9×104m3的物源，而且细颗粒偏多，从物源变化量来看，沟域内松散土体较为丰富，在今后相当长的时间内，本沟泥石流的暴发频率与规模都将有所增大，且以稀性为主。 ④从水源条件分析泥石流的发展趋势。 该沟无常年径流，主要受强降雨补给。本区多年平均降雨量403.8mm，年最大降雨量485.8mm，年最大日降雨量为56.2mm，降雨量能满足泥石流发生发展要求。从降雨的条件分析泥石流还可能会继续发生。 以上因素总体有利于泥石流的发育，根据以上的分析，该沟为高频稀性暴雨沟谷型泥石流，处于发展期，易发程度属中易发，流域内地层岩性结构松散，崩塌、滑坡等地质灾害较发育，可参与泥石流活动的松散固体物源也大大增加，一旦遭到大暴雨的作用，势必引发大规模的泥石流灾害。 3 泥石流防治措施 泥石流治理之道基本原则是：让、排导、拦挡及综合治理。根据该泥石流沟的发育特征，可采用“上游稳坡固源拦挡、中下游排导”的综合治理方案。 ①拦挡：在形成区修建4座拦砂坝，通过坝体和有效库容起到调节泥石流流体峰值、拦挡泥石流中的固体物质的作用，从而达到减小泥石流流速、降低泥石流流体重度和规模的目的，同时利用坝的回淤效应稳固沟道，防止沟道被再次冲刷及沟脑溯源侵蚀的进一步加剧。 ②排导：流通区中、下游原有沟道两岸陡坎、滑塌发育，沟道两岸稳定性较差，易发生坍塌，对沟口淤塞段进行清理，利用开挖的方式新建约750m排导明渠接至X334公路涵洞，以便泥石流沿固定沟道排出，避免漫开、冲进沟口居民区。 4 讨论与结论 近年来贵南县泥石流灾害频发，本文在对贵南县郭玉乎村泥石流沟实地勘察的基础上，对其形成条件进行了研究分析，并对该泥石流的发展趋势进行了预测分析，针对性地制定治理方案，对防范和治理贵南县地区的泥石流提供实例经验和参考。取得结论如下： ①沟域内山高坡陡，沟道纵坡较大，沟内松散固体物源丰富，降雨较充沛，因此该沟具备泥石流的地形地貌、水源条件和物源条件，短时间强降雨则是郭玉乎村泥石流暴发的主要因素。 ②该沟为高频稀性暴雨沟谷型泥石流，目前处于发展期，易发程度属中易发，一旦遭到大暴雨的作用，势必引发大规模的泥石流灾害。 ③通过对郭玉乎村泥石流形成条件、物源补给及发展趋势等方面的分析，“上游稳坡固源拦挡、中下游排导”的综合治理方案。该设计方案可达到拦蓄泥石流中固体物质，减少冲刷，控制侧蚀、稳床固坡，消减洪峰流量的目的，也可避免泥石流漫开、冲进沟口居民区、公路的效果。 参考文献： [1]马东涛，祁龙，吴宏.关家沟泥石流灾害及其防治对策研究[J].中国地质灾害与防治学报，1997，8（4）：94-101. [2]杨旭伟，赵勇，孔逊.青海省祁连县拱北槽沟泥石流形成条件及治理措施[J].青海大学学报，2017，35（4）：26-31. [3]康志成，马蔼乃，李焯芬，等.中国泥石流研究[M].北京：科学出版社，2004. [4]周必凡，李德基，罗德富，等.泥石流防治指南[M].北京：科学出版社，1991：6. [5]李少达.强震区斜坡地质灾害遥感信息提取与评价關键技术研究[D].成都：成都理工大学，2011. [6]曹琰波.矿渣型泥石流的成因机理和防治措施研究[J].西部探矿工程，2008，20（1）：5-7. [7]曹琰波.矿渣型泥石流启动机理试验研究[D].西安：长安大学，2008. [8]杨敏.影响小秦岭金矿区矿渣型泥石流形成的主要因素研究[D].西安：长安大学，2010. [9]孟河清.泥石流的发生和降雨[A].中国科学院、水利部成都地理研究所.第二届全国泥石流学术会议论文集[C].北京：科学出版社，1991：143-148. |
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