北川县某泥石流诱因的地质环境讨论

摘 要：北川县位于龙门山构造带内，区域构造发育，大小断裂交错分布，“5.12”汶川大地震更是触发了多种地质灾害。为了确保灾区人民群众生命财产安全和北川地震地质遗迹安全，文章通过调查查明了北川县某泥石流发育的自然环境、基本特征及形成泥石流的物源条件、沟道条件和水源条件，综合分析泥石流暴发频率、活动规律，达到了预测泥石流发展趋势和可能造成危害的目的，划定了泥石流灾害危险区范围，为制定泥石流应急方案和治理工程设计提供地质资料。

关键词：泥石流；沟道；地震

中图分类号：X141 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）01-0177-03

Abstract： Beichuan County is located in the Longmenshan structural belt， the regional structure is developed， the size of faults is staggered distribution， and the "5/12" Wenchuan earthquake triggered a variety of geological disasters. In order to ensure the safety of the lives and property of the people in the disaster area and the safety of seismic geological relics in Beichuan， in this paper， the natural environment and basic characteristics of a debris flow in Beichuan county are found out， the conditions of source， channel and source of debris flow are found out， and the frequency and activity of debris flow are analyzed synthetically. It has achieved the purpose of predicting the development trend of debris flow and possible hazards， delineated the scope of debris flow hazard risk area， and provided geological data for drawing up the emergency plan of debris flow and the design of control engineering.

Keywords： mudflow； channel； earthquake

1 泥石流溝域自然和地质环境条件

1.1 位置与交通

该泥石流位于北川县慈竹村、庙坪村境内，白草河主干流的右岸，距北川羌族自治县城约35公里，道路路面较差，慈竹村有通村机耕道至该上游，勘查区交通条件较差（图1）。

1.2 气象水文

1.2.1 气候

北川县位于著名的鹿头山暴雨区，雨量充沛。据1970年-2007年曲山镇气象站资料统计（表1）：多年平均降雨量为1399.1mm，最大年降雨量1860.5mm（1977年），最小年降雨量619.8mm（2003年），日最大降雨量101mm，小时最大降雨量32mm。

降雨对灾害体稳定性影响较大，暴雨的影响尤为明显，暴雨作用下，不仅灾害体表面的松散岩土体可能失稳破坏，坡顶的岩体力学性质也会发生改变，暴雨对岩土体的主要作用有三：一是水的物理化学作用降低了角砾的粘结力；二是在灾害体后缘裂缝中的水柱形成静水压力；三是入渗灾害体外倾结构面内形成的扬压力作用；都会使得岩土体在降雨时的稳定性大幅下降。

1.2.2 水文

该泥石流勘查区位于白草河右岸，是湔江一级支流，流域内分布2条较大支沟，分别为堰头上沟和三岔沟（表1），堰头上沟和三岔沟汇集该泥石流主道，该泥石流沟口位于慈竹村打鹿桩，最后汇入白草河。堰头上沟和三岔沟汇入该泥石流主道后坡度放缓，纵坡降为122‰，沟床宽度约10米，深度约1.35米。

表1 泥石流沟道及水文特征一览表

1.3 地形地貌

该泥石流沟域平均纵向长度4.8km，平均宽度2.7km，沟域面积12.9km2。沟域最高点高程2027m，最低点位于该泥石流与白草河的汇集处，高程774m，相对高差1253m。沟域范围及地形特征如沟域遥感影像图所示（图2）。

该泥石流沟道总体上为“V”型谷地貌，特别是上游沟段沟谷较为狭窄，纵坡较陡，水流湍急，且动态变化较大，具陡涨陡落的山溪沟谷特征。泥石流下游段宽度略大，一般50～120m左右，但在中游局部沟谷较为狭窄，宽度仅10～40m左右。

1.4 地层岩性

在勘查区内广泛分布志留系茂县群（Smx）组地层，其岩性为灰黑色千枚岩，岩体破碎、节理裂隙较为发育，属半坚硬-软弱薄-中-薄层状千枚岩岩组，被当地开采加工后做为建筑装饰材料使用。

1.5 地质构造和地震

2008年5月12日汶川8.0级大地震是由于龙门山构造带的活动造成。主震发生后沿映秀-北川-青川一线发生5.7万余次的余震，其中4级以上的余震达299次。成都地质矿产研究所对龙门山地区开展的震后监测结果显示，在地震期间龙门山断裂带两侧的地壳运动与震前相比发生了方向改变和速率增大现象。

2 泥石流形成条件分析及基本特征

2.1 泥石流沟道条件

沟道形态：该泥石流形态近似一锐角三角形，有支沟发育，沟谷为深切割“V”型谷，具有谷坡陡峻、切割深度较大的特点。主沟沟头最高点高程为1165m，沟口与白草河交汇处高程为767m，相对高差398m，主沟平均纵坡降122‰，其中中上游泥石流形成区段较陡，由三岔沟汇入主沟，平均纵坡245‰，而中游泥石流形成-流通区段总体上纵坡陡峭，以堰头上沟汇入，堰头上坡度落差大，平均纵坡降可达737‰，下游泥石流堆积区段比较平缓，平均纵坡降122‰。主沟由堰头上和三岔沟两条主要支沟在距离沟口1.7km处交汇后形成该泥石流流域。

泥石流区域中上游较为狭窄，下游宽度一般可达10～20m，但局部地段也较为狭窄，形成宽窄相间的变化特点，局部形成卡口，为泥石流工程治理设拦砂坝等拦挡工程提供了有利条件。

2.2 形成-流通区地形地貌条件

该泥石流无明显泥石流形成及流通区，从沟源至沟口均为泥石流形成-补给、流通区段。泥石流沟无明显流域邊界，主要表现为坡面汇流。该泥石流沟汇水区域为构造侵蚀中高山地貌，两岸岸坡坡度30°-40°，沟道宽度多在10-15m，弯道较为发育，在现场勘查过程中无跌水发育，且沟道表层无水源流动。沟道右侧坡面植被茂盛，覆盖率在70%以上，下部基岩出露（图3），沟口巨块石堆积（图4）。

2.3 泥石流物源

主要沟道物源由三部分组成，分别为主沟物源、三岔沟物源、堰头上沟物源。

（1）泥石流主沟物源：物源沟道面积42730m2，平均厚度1.5m，方量64095m3；其可参与泥石流活动的堆积体方量约44866m3，以碎石土为主。

（2）三岔沟物源：物源沟道面积13713m2，平均厚度

0.7m，方量9599m3；其可参与泥石流活动的堆积体方量约4896m3，以碎石土为主。

（3）堰头上沟物源：物源沟道面积8456m2，平均厚度1.2m，方量10147m3，参与泥石流活动的堆积体方量约

6008m3，以碎石土为主。

三条沟道物源参与方式均主要为沟床揭底冲刷，参与泥石流活动物源量为沟底拉槽下切可能掏蚀的部分及两侧岸坡可能失稳进而参与泥石流活动物源两部分组成。沟道物源主要为由暴雨、洪流冲刷形成。2013年“7.9”暴雨期间受雨水冲刷大部分物源已起动流向下游，使该泥石流主道物源厚度增大。

3 泥石流成因机制及引发因素

该泥石流与三岔口沟均为暴雨沟谷型泥石流，其主要诱发因素为暴雨，该区为著名的鹿头山暴雨区；三岔口沟与该泥石流沟谷纵比降较小，平均纵坡分别为245‰、122‰，虽然纵比降较小，松散固体物质的启动搬运能力较差，但连续性暴雨使整个沟道内一直处于加速状态，剧烈冲刷两岸岸坡，导致两岸岸坡及分布于两岸岸坡的崩滑体进一步下滑失稳，进入沟道参与泥石流运动；暴雨洪水的迅速为物质汇集提供了良好的条件，同时良好的临空条件为沟域内滑坡等不良地质现象的发育以及泥石流松散固体物源的汇集堤供了有利的条件。

4 结束语

通过对该泥石流发育的自然环境、形成泥石流的物源条件、泥石流的沟道条件、形成泥石流的水源条件，泥石流的基本特征分析得出初步结论：

该泥石流为潜发性泥石流。在泥石流形成过程中，沟域内地形陡峻，沟谷中上游纵坡较大，为水源和泥沙的汇聚提供了有利的地形地貌条件；沟内大量的矿渣堵塞沟道，特别是“5.12”地震后，局部的斜坡结构变得更加松散，沟床内大量的松散堆积物为泥石流的发生提供了丰富的松散固体物源；暴雨条件也是泥石流形成的主要引发因素，该区雨量充沛，强度大，易在短时间内形成山洪，引发泥石流灾害。

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