汶川县响黄沟泥石流成因机制分析及趋势预测_胡小强.pdf

2023年第1期新 疆 有 色 金 属汶川县响黄沟泥石流成因机制分析及趋势预测胡小强（成都理工大学环境与土木工程学院，四川成都 610059）摘要：响黄沟原本为岷江西岸的清水沟，受汶川地震的影响，转化为泥石流沟。作者对响黄沟流域的详细调查，分析得到泥石流的基本特征和形成原因，并对其发展趋势进行了预测。结果表明：（1）响黄沟主沟纵比降较大，存在有利的水动力条件；（2）受汶川地震影响，沟道内堆砌着充足的物源；（3）在强降雨条件下，响黄沟爆发泥石流，属于低频、暴雨沟谷型泥石流；（4）结合灾害历史及现状，本文预测响黄沟再次爆发泥石流的可能性小。关键词：清水沟；震后泥石流；成因机制；趋势预测泥石流是山区常见的地质灾害，是一种包裹大量泥砂和石块的特殊洪流，属于固相、液相结合的流体运动，具有发生时间短、灾害性大的特点。强震作用通常会直接诱发大规模的崩塌、滑坡，加剧泥石流的发生。数据表明：在汶川地震后，震区内的泥石流活动异常剧烈，例如2008年9月，北川暴发了群体性泥石流1；2010年8月，汶川县、绵竹市清平乡、都江堰龙池镇爆发了特大群体性泥石流灾害2-3。强震不仅加剧泥石流活动，还造成某些清水沟转化为泥石流沟。都江堰龙溪河下游多条沟道在地震前均为清水沟，在经历地震后受强降雨影响相继暴发大规模泥石流4-5；位于汶川县漩口镇的响黄沟同样在汶川地震影响下发生转化发生泥石流，属于活动性较低的低频泥石流。本文通过对响黄沟走访、现状调查、工程勘察等手段，明确响黄沟泥石流的成因机制及发展趋势，为响黄沟治理及后期预警预报提供实际依据。1 工程概况响黄沟（又名小黄沟、毛安沟），位于汶川县漩口镇，为岷江东岸的一级支流。响黄沟流域（图1）呈由西向东延伸，所处区域属中山、低山河谷地貌，中山峡谷地形；响黄沟主沟纵长约3.1km，主沟最高程为1870m，沟口与岷江交汇处为最低处，高程860m，相对高差1010m，主沟纵比降为325.8。2 现场调查通过走访村民得知响黄沟地震前从未发生过泥石流，汶川地震后，于2009年8月25日、2013年7月9日发生两次小型泥石流。图1响黄沟流域示意图（来自 Google-Earth）按照沟道各个区段对泥石流的作用，将其划分为三个部分，分别为清水区、形成流通区、堆积区。（1）响黄沟清水区长约 1.2km，高差约 560m，在泥石流中主要起到汇水作用，沟道两侧以陡坡为主，未见大范围物源，植被覆盖良好。（2）形成流通区长约1.4km，该区域内地形较陡，泥石流的加速作用最为显著。局部沟段有基岩出露，沟道两侧存在崩坡积物且呈不规则间接分布，成分主要为块碎石土，存在部分架空、渗水现象；沟道内存在大量碎块石，为地震滑落至沟道的物源，据现场测绘及估算，现存响黄沟泥石流物源总量约6.35万m3，可启动物源量约1.05万m3。（3）堆积区分布在高程960m至860m区段，堆积扇界限较为明显，整体呈不规则扇形。DOI:10.16206/ki.65-1136/tg.2023.01.028作者简介：胡小强（1997-），男，四川人，硕士研究生，主要研究方向：地质灾害与工程安全监测，E-mail：742023年第1期新 疆 有 色 金 属3 研究区雨情分析响黄沟流域内年均降雨量在1200mm，降雨主要集中在每年的 4 月10 月，约占全年总降雨量的90%，响黄沟流域内1小时平均降雨量为25mm，24小时平均降雨量172mm。分析响黄沟泥石流爆发前后的降雨量可知，2009年8月25日的日累计降雨量达到77mm，最大小时降雨量达到18.3mm，响黄沟爆发了地震后第一次泥石流；2013年7月7日10日，4天的日降雨量均超过了 30mm，其中 7 月 9 日的日累计降雨量达到174mm，泥石流爆发前期累计降雨量达到 328mm。引发响黄沟第一次泥石流的降雨具有突发降雨量大的特点，第二次泥石流的启动降雨量明显提高，阈值接近第一次的一倍，且具有持续几天强降雨的情况。关于震后诱发泥石流降雨阈值问题6-7，根据前人对汶川地区的研究，地震后，泥石流启动的前期累积雨量降低了 15%22%，小时雨强降低 25%31%。对比响黄沟的两次泥石流，前期降雨均超过了理论激发雨量，暴雨强度完全满足诱发泥石流的降雨条件。4 分析讨论4.1 成因机制响黄沟原本是清水沟，“汶川”地震后在降雨作用下发生泥石流。地震改变了响黄沟流域原有的地形地貌，两岸岸坡因地震发生崩塌、滑坡，坡度变为2025，据余斌8等人的研究，这样的地形不仅有利于沟谷的汇水，而且岸坡的松散堆积物在降雨的作用下更容易发生崩塌滑坡，给沟道补给物源；主沟及岸坡地形陡峻，能够为泥石流的形成提供有利的水动力条件。可启动物源是诱发泥石流的重要因素。地震造成山体的崩塌、滑坡，在沟道内汇聚大量的固体松散堆积体，直接对泥石流沟道物源进行补给；地震还使得山体破碎，在两岸岸坡形成大范围的松散堆积体，在降雨的作用迅速被侵蚀，间接增大泥石流的物源储量。降雨是泥石流发生的激发因子，也是其重要组成部分。强降雨一方面在清水区不断汇集形成山洪，从上游冲下，沿途不断带动可启动物源；另一方面降雨在两岸的松散堆积物表面形成径流，不断冲刷侵蚀岸坡，松散物质不断涌入沟道内，不断扩大泥石流的规模，最终形成泥石流灾害。4.2 趋势预测响黄沟近年来在暴雨天气下均未爆发泥石流，从沟道内现状来看，沟道基本特征没有较大变化，沟道两岸地形陡峭、沟床纵比降大等特点依旧存在；但地貌发生改变，植被覆盖茂盛，减小了岸坡的水土流失，保证了岸坡稳定性；从已发生两次泥石流来看，强度降低、诱发泥石流降雨量阈值升高，综上分析响黄沟再次爆发泥石流的可能性很小。5 结论（1）响黄沟因地震影响从清水沟转化为泥石流沟，属于低频暴雨沟谷型泥石流。（2）汶川地震改变了响黄沟流域原有的地形地貌，提供有利的水动力条件；地震直接、间接增加沟道内的物源储量，提供了泥石流必要的物源条件，最后在强降雨的作用下形成泥石流。（3）综合分析预测响黄沟未来发生泥石流的可能性很小。参考文献：1唐川，丁军，梁京涛汶川震区北川县城泥石流源地特征的遥感动态分析 J 工程地质学报，2010，18（1）:172倪化勇，郑万模，唐业旗，等绵竹清平813群发泥石流成因、特征与发展趋势 J 水文地质工程地质，2011，38（3）:1291333马煜，余斌，李彩侠，等汶川强震区群发性泥石流特征研究以四川省都江堰龙池“813”群发泥石流为例 J 灾害学，2014，29（3）:2182234姚维益，常鸣，李为乐都江堰龙溪河流域典型泥石流物源演化特征遥感监测 J 水土保持研究，2018，25（3）：2052095余斌，马煜，张健楠，等汶川地震后四川省都江堰市龙池镇群发泥石流灾害 J 山地学报，2011，29（6）：738746.6吕小波，游勇，柳金峰，等汶川2019年“820”群发性泥石流降雨特征与临界雨量分析 J 兰州大学学报（自然科学板），2021，57（6）：7757827余斌，朱云波，刘秧坡面泥石流降雨预报模型 J 水科学进展，2017，28（6）：8398488余斌，王涛，朱渊浅层滑坡诱发沟谷泥石流的地形和降雨条件 J 水科学进展，2016，27（4）:542550收稿：2022-10-1275