徐如閣，鐵永波，巴仁基

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081)

西南山區(qū)典型低頻泥石流溝谷特征與監(jiān)測(cè)預(yù)警
——以四川省瀘定縣興隆溝為例

徐如閣，鐵永波，巴仁基

(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081)

興隆溝是一條典型的低頻泥石流溝，其流域面積大，主溝長(zhǎng)度長(zhǎng)，溝床比降小，物源充足，植被覆蓋率高，堆積扇下切深度大。通過(guò)分析興隆溝溝谷特征、物源特征和植被特征，確立低頻泥石流識(shí)別指標(biāo)為主溝長(zhǎng)度≥10 km，流域面積≥30 km2,主溝溝床比降≤200‰，流域植被覆蓋率≥70%，老堆積扇下切深度≥4 m，流域形態(tài)為扇形，流域內(nèi)巖體易破碎或易風(fēng)化。興隆溝溝口居民聚居，受泥石流威脅，由于無(wú)工程防治措施，在2011年安裝多種監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警；通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，除自動(dòng)雨量計(jì)外，多數(shù)監(jiān)測(cè)設(shè)備的使用壽命較短，因此建議低頻泥石流以雨量監(jiān)測(cè)為主。

泥石流；低頻；監(jiān)測(cè)預(yù)警；瀘定縣興隆溝；四川省

低頻泥石流是指暴發(fā)頻率為20 a以上暴發(fā)一次的泥石流[1]。低頻泥石流具有隱蔽性、突發(fā)性[2]，其潛在危害大，一旦發(fā)生往往規(guī)模大，破壞性強(qiáng)[3]。低頻泥石流堆積扇較平坦，且多年無(wú)泥石流發(fā)生，容易使人們降低警惕性，從而在泥石流危險(xiǎn)區(qū)生產(chǎn)和生活，而在西南山區(qū)，由于缺乏有利的居住地形，人們往往居住在低頻泥石流堆積扇上。因此而發(fā)生了很多低頻泥石流爆發(fā)造成的重大人員傷亡的慘劇，因此研究低頻泥石流溝識(shí)別方法和監(jiān)測(cè)預(yù)警方法具有重要的實(shí)際意義。王帥等[4]通過(guò)泥石流堆積區(qū)特征和野外調(diào)查訪(fǎng)問(wèn)進(jìn)行識(shí)別低頻泥石流，識(shí)別起來(lái)耗時(shí)耗力。本文通過(guò)對(duì)興隆溝溝谷特征的分析，建立低頻泥石流溝谷識(shí)別指標(biāo)，通過(guò)量算溝谷指標(biāo)即可初步識(shí)別低頻泥石流溝，降低了識(shí)別工作量。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

興隆溝位于二郎山西側(cè)瀘定縣境內(nèi)，流域內(nèi)海拔最高點(diǎn)3 729 m；溝口海拔1 240 m，高差達(dá)2 489 m；溝床比降110.1‰。流域內(nèi)水系總體呈樹(shù)狀分布，各支溝狹窄，多呈“V”型谷，溝床深切而陡峻，多跌坎；兩岸陡峭，谷坡坡度25°～55°。鹽水溪溝是興隆溝最大的支溝，和漁進(jìn)溝(興隆溝中上段)在馬桑坡村交匯，形成橫“Y”型的水系。

興隆溝流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，冬季干燥溫暖，夏季溫涼濕潤(rùn)，年平均無(wú)霜期較長(zhǎng)，年均降雨量近664.4 mm，且隨著海拔的升高降雨量逐漸增大。

興隆溝流域內(nèi)可見(jiàn)奧陶系、志留系、泥盆系、三疊系、侏羅系及第四系地層，巖性以礫巖、泥巖、砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r、殘坡積土為主；巖漿巖在流域內(nèi)分布面積較大，以γ2的花崗巖為主。

興隆溝處于中部隆起區(qū)，三大斷裂帶在流域附近交匯，SN向的大渡河斷裂帶(屬川滇南北向構(gòu)造帶)離溝口約3 km，NW向的金坪斷裂(屬北西向構(gòu)造帶)從該溝流域內(nèi)通過(guò)，龍門(mén)山斷裂帶的尾部收斂于該溝沿大渡河向上約3 km的冷磧鎮(zhèn)。金坪斷裂從流域內(nèi)穿過(guò)。

2 泥石流溝特征

2.1 溝谷基本特征

興隆溝主溝長(zhǎng)16.75 km，流域總面積約91.63 km2，海拔范圍1 240～3 729 m，最大高差2 489 m，溝床比降為110.1‰。主溝下游呈“U”型谷，中上游以“V”型谷為主，中下游溝寬30～50 m，上游溝寬5～20 m。興隆溝主溝較長(zhǎng)，水系十分發(fā)育，呈樹(shù)枝狀分布，各支流與主溝主要呈銳角交匯，部分近直角交匯。漁進(jìn)溝為興隆溝主溝的中上段，主溝長(zhǎng)11.65 km，流域總面積約38.39 km2，海拔范圍1 510～3 320 m，最大高差 1 810 m，溝床縱比降為136.5‰。鹽水溪溝為興隆溝最大的一條支溝，主溝長(zhǎng)9.75 km，流域總面積約31.94 km2，海拔范圍1 510～3 729.4 m，最大高差2 219.4 m，溝床縱比降為193.8‰。

興隆溝清水區(qū)主要為主溝道和主要支溝的上游區(qū)域，呈不規(guī)則環(huán)狀包圍在興隆溝的上游，主要是海拔2 600 m以上區(qū)域，該區(qū)的主要特點(diǎn)是山體植被茂密，地形坡度較大，松散堆積物很少，溝道縱坡較大，溝道狹窄，基本無(wú)崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

興隆溝泥石流的物源區(qū)主要為馬桑樹(shù)村以上的中上游區(qū)域，主要高程范圍1 500～2 600 m，形成區(qū)溝道主要為“V”型谷，部分溝道呈“U”型，河道較平緩，溝床較寬，溝道比降為112.3‰，寬度10～40 m，兩岸山坡較陡峭，一般在30°～60°，溝道塊石堆積較多。物源區(qū)內(nèi)松散堆積物較多，方量較大，崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害及不良地質(zhì)現(xiàn)象十分發(fā)育，共計(jì)15條泥石流溝，15處較大規(guī)模的滑坡及不穩(wěn)定斜坡。

興隆溝泥石流流通區(qū)為主溝道的下游段，溝道高程范圍1 305～1 510 m，主溝長(zhǎng)3 940 m，溝道比降為52.0‰。溝道平緩寬闊，寬度一般大于50 m，上段比較曲折。溝岸左側(cè)居民較多，分別為馬桑坡村、銀廠(chǎng)村及興隆鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府，在接近溝口處修建有水泥廠(chǎng)，該廠(chǎng)的修建擠壓了河道，使該處河道發(fā)生彎曲且變得狹窄，寬僅10 m左右。該段左岸有3條支溝，曾爆發(fā)過(guò)泥石流，但規(guī)模較小；溝岸右側(cè)岸坡陡峭，存在少量的岸坡垮塌；溝道內(nèi)碎塊石堆積較厚，局部可達(dá)2 m；整體上該段可提供泥石流物源較少。

興隆溝泥石流堆積區(qū)位于主溝溝口位置，溝道高程范圍1 240～1 305 m，長(zhǎng)1 290 m，溝床比降為85.3‰，總體呈緩傾向下游的較完整扇形地，溝道為深切的“U”型谷，溝谷深4～7 m，谷底寬10～40 m，岸坡一般為30°～40°，堆積扇前緣寬1 555 m。該堆積扇為早期歷次泥石流堆積形成，如今已成為居民聚居地和耕地。堆積扇的成分主要為碎石土，溝道內(nèi)殘存較多的塊石及漂石，最大直徑可達(dá)1.6 m。

2.2 物源補(bǔ)給特征

興隆溝的水源主要是降雨補(bǔ)給，泥石流主要發(fā)育于各支溝，主溝內(nèi)有較多的沖洪積堆積物，主溝內(nèi)部分溝段存在泥石流發(fā)生的痕跡，主要是支溝泥石流的延續(xù)。興隆溝下游沿岸及溝口有較多建筑物，遭受泥石流的威脅.

圖1 興隆溝工程地質(zhì)平面圖

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，興隆溝流域內(nèi)地層巖組以泥巖、頁(yè)巖、砂巖互層的半堅(jiān)硬巖組為主，巖層易風(fēng)化破碎，尤其是須家河組(T3x)含有碳質(zhì)頁(yè)巖，侏羅系(J2s、J1-2z)為泥巖、粉砂巖、砂巖、頁(yè)巖，造成地質(zhì)災(zāi)害及不良地質(zhì)現(xiàn)象十分發(fā)育(圖1)。同時(shí)，流域內(nèi)巖漿巖分布也較多，巖漿巖表層風(fēng)化，巖體完整性較好，但有采石、采礦等現(xiàn)象，形成大量棄渣。流域內(nèi)共發(fā)育典型地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)或隱患點(diǎn)42處，其中泥石流溝20條，滑坡12處，崩塌1處，不穩(wěn)定斜坡9處。另外，興隆溝兩岸還廣泛發(fā)育沖溝泥石流及岸坡垮塌，流域內(nèi)公路沿線(xiàn)廣泛產(chǎn)生巖石墜落等災(zāi)害。流域內(nèi)松散物集中在主溝及各級(jí)支溝沿岸，支溝內(nèi)松散物往往以泥石流的形式進(jìn)入主溝道。

興隆溝流域內(nèi)松散堆積物的主要類(lèi)型有殘坡積物(Qhdel)、崩滑坡積物(Qhdp+col)、溝道沖洪與泥石流堆積(Qhapl+df)。泥石流固體物質(zhì)的補(bǔ)給方式為崩塌、滑坡等重力侵蝕提供和支溝泥石流提供，

2.3 植被特征

興隆溝植被分布呈現(xiàn)以亞熱帶為基帶的垂直自然帶譜，自溝口起，由河谷稀樹(shù)灌叢帶遞變?yōu)樯降爻＞G闊葉林帶與常綠闊葉落葉闊葉混交林帶，亞高山針闊葉混交林帶與針葉林帶。1 500 m以下為亞熱帶半干旱河谷稀樹(shù)灌叢帶，1 500～2 300 m為山地亞熱帶常綠闊葉林帶，2 300～2 500 m為山地亞熱帶常綠闊葉與落葉闊葉混交林帶，2 500～2 900 m為山地暖溫帶針葉闊葉混交林帶，2 900～3 800 m為亞高山寒溫帶暗針葉林帶[5]。興隆溝植被覆蓋率為90%，其中森林覆蓋率約占50%，草地及灌叢覆蓋率約占40%。

3 泥石流歷史

降水是泥石流發(fā)生的主要誘發(fā)和動(dòng)力因素，一方面降水使得坡面的表層土體失穩(wěn)，易產(chǎn)生滑坡、崩塌；另一方面，降水形成匯流后強(qiáng)烈沖刷溝道兩岸的松散堆積體，使得溝道兩岸的松散固體物質(zhì)不斷進(jìn)入溝道，為泥石流提供物源。豐富的松散固體物質(zhì)補(bǔ)給是泥石流發(fā)生的一個(gè)重要因素，其性狀及儲(chǔ)量大小決定著泥石流暴發(fā)的規(guī)模、流體性質(zhì)及破壞強(qiáng)度等，而它的儲(chǔ)量大小與當(dāng)?shù)氐臉?gòu)造、巖性、土壤、人類(lèi)活動(dòng)及植被覆蓋率等有著很密切的關(guān)系[6]。

興隆溝主溝高差大，匯水面積大，支溝眾多，為泥石流的形成提供良好的匯水條件。溝內(nèi)松散物源總儲(chǔ)量大，強(qiáng)活動(dòng)性物源量較大，具備發(fā)生泥石流的物源補(bǔ)給條件。但溝床縱坡比降較小，泥石流啟動(dòng)的動(dòng)力不足，泥石流多停淤在溝道內(nèi)。

興隆溝1975年8月曾暴發(fā)大規(guī)模泥石流，泥石流沖入大渡河，2010年暴發(fā)較小規(guī)模的泥石流。漁進(jìn)溝1974年7月、1968年、1997年、2005年均有支溝暴發(fā)泥石流，沖入主溝道但未向下游流通，2010年多數(shù)支溝同時(shí)暴發(fā)，部分流通至興隆溝下游；鹽水溪溝的支溝在1975年、20世紀(jì)80年代、2010年和2011年均有泥石流暴發(fā)，但未沖出主溝道。

從泥石流的活動(dòng)歷史可知，興隆溝泥石流暴發(fā)頻率較低，2005年瀘定縣群發(fā)泥石流，但溝該未暴發(fā)；不過(guò)其較小的二級(jí)支溝和三級(jí)支溝泥石流活動(dòng)較頻繁，但規(guī)模均較小，多淤積在對(duì)應(yīng)的主溝道內(nèi)。

4 監(jiān)測(cè)預(yù)警

興隆溝是西南山區(qū)一條典型的低頻泥石流溝，其溝內(nèi)物源充足，溝口居民聚居，威脅較大，而該溝未采用任何工程措施來(lái)防治泥石流；為研究低頻泥石流的形成機(jī)理和保障興隆溝內(nèi)人民財(cái)產(chǎn)與生命安全，2011年在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目的依托下，對(duì)該溝開(kāi)展多手段的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

興隆溝流域內(nèi)按照高程成立體式從上游至下游共布置有4個(gè)自動(dòng)雨量計(jì)，對(duì)重要的支溝布置有泥位監(jiān)測(cè)綜合報(bào)警儀，并對(duì)流域內(nèi)典型滑坡布置土體含水率自動(dòng)采集裝置，在興隆溝主溝下游布置地聲儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警(圖2)。

圖2 興隆溝泥石流監(jiān)測(cè)預(yù)警方案布置圖

雨量監(jiān)測(cè)主要是用確定的降雨臨界值指標(biāo)(閾值雨量)，預(yù)報(bào)特定降雨強(qiáng)度下可能會(huì)發(fā)生泥石流災(zāi)害[7]。泥位監(jiān)測(cè)主要通過(guò)架于溝道上方的監(jiān)測(cè)探頭對(duì)溝道的水位變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，若溝道的水位上漲到設(shè)定的閾值，則會(huì)發(fā)出警報(bào)；泥石流物源區(qū)土體含水率監(jiān)測(cè)主要獲取泥石流物源啟動(dòng)前的含水量變化情況，通過(guò)分析含水量與降雨強(qiáng)度或降雨歷時(shí)之間的關(guān)系，探索泥石流形成的機(jī)理和物源起動(dòng)的臨界值[8]；地聲監(jiān)測(cè)主要是利用埋設(shè)在溝道中的地聲探頭接受泥石流的特殊信號(hào)，再通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射至監(jiān)測(cè)人員處，發(fā)出警報(bào)以達(dá)到提前預(yù)警的目的。

截止2017年6月，未監(jiān)測(cè)到興隆溝及其支溝有泥石流發(fā)生，僅有洪水出現(xiàn)；而監(jiān)測(cè)儀器中除自動(dòng)雨量計(jì)外，均已報(bào)廢。

5 結(jié)論

(1) 興隆溝是一條典型的低頻泥石流溝，具有較大的流域面積、較長(zhǎng)的主溝道、較低的溝床比降、較豐富的物源和較高的植被覆蓋率，其特征具有一定的代表性，研究其參數(shù)對(duì)該類(lèi)泥石流的識(shí)別和防災(zāi)減災(zāi)均具有重要的科學(xué)意義。

(2) 興隆溝內(nèi)物源充足，使多條支溝頻繁暴發(fā)泥石流，泥石流出入主溝道并停淤在主溝道內(nèi)。

(3) 根據(jù)興隆溝的溝谷特征、物源特征和植被特征建立低頻泥石流識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)如下：主溝長(zhǎng)度≥10 km，流域面積≥30 km2,主溝溝床比降≤200 ‰，流域植被覆蓋率≥70%，老堆積扇下切深度≥4 m，流域形態(tài)為扇形，流域內(nèi)巖體破碎或風(fēng)化強(qiáng)烈。

(4) 對(duì)興隆溝及其主要支溝開(kāi)展了雨量、泥位監(jiān)測(cè)預(yù)警，對(duì)主要滑坡進(jìn)行土體含水量監(jiān)測(cè)，在居民區(qū)布置地聲儀進(jìn)行預(yù)警。通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證，考慮到各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器的使用壽命，建議低頻泥石流溝的監(jiān)測(cè)以降雨監(jiān)測(cè)為主。

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部．泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006．

[2] 鐵永波，周洪福，倪化勇.西南山區(qū)短時(shí)強(qiáng)降雨誘發(fā)型低頻泥石流成因機(jī)制分析——以四川省寶興縣冷木溝泥石流為例[J].災(zāi)害學(xué)，2013,28(4):110-113.

[3] 倪化勇，呂學(xué)軍，劉宇杰，等.低頻泥石流特征及其預(yù)測(cè)初步探討[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,15(5):612-620.

[4] 王帥，鐵永波，江金濤.基于野外調(diào)查的低頻率泥石流識(shí)別——以瀘定縣潘溝泥石流為例[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2016,27(2):31-34.

[5] 陳富斌.貢嘎山旅游地學(xué)基本問(wèn)題[J].火山地質(zhì)與礦產(chǎn)，1997,18(3):221-231.

[6] 鐵永波，唐川，蘇小琴.四川省九龍縣石頭溝泥石流動(dòng)力學(xué)特征及其危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)研究[J].水土保持研究，2008,15(5)：168-170.

[7] 高速，周平根，董穎，等.泥石流預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)技術(shù)方法的研究現(xiàn)狀淺析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2002,10(3):279-283.

[8] 徐如閣，鐵永波，巴仁基．下游集中補(bǔ)給型泥石流動(dòng)力學(xué)特征與防治對(duì)策——以四川省瀘定縣干溝泥石流為例[J]．災(zāi)害學(xué)，2013,28(3)：204-209.

ALLEYCHARACTERISTICSANDMONITORINGANDWARNINGOFTYPICALLOWFREQUENCYDEBRISFLOWINSOUTHWESTMOUNTAINOUSAREA——TAKEXINGLONGGULLYASANEXAMPLE

XU Ru-ge, TIE Yong-bo, BA Ren-ji

( Chengdu Center of China Geological Survey, Chengdu 610081，China)

Xinglong gully is a typical gully of low-frequency debris flow, which has a larger drainage area,a longer main channel, a smaller channel bed gradient, sufficient source of debris flow, higher vegetation coverage and a larger fan with a lower dinting depth. Based on the analysis of gully characteristics, source characteristics and vegetation characteristics, the identification index of low frequency debris flow is established, which are main channel length is larger than 10 km, the drainage area is larger than 30 km2, the main gully bed gradient is less than 200 per thousand, the vegetation coverage rate is more than 70%, the old fan dinting depth more than 4m, valley morphology is fan-shaped, rock mass is easily broken or weathered. Residents living in the downstream of Xinglong gully are threatened by the debris flow. Because of no engineering prevention measures, China Geological Survey installed a variety of monitoring equipment for monitoring and early warning in 2011. Through practice, it is found that the life of most monitoring equipments is short, so it is suggested that the monitoring of low frequency debris flow should be mainly based on rainfall monitoring.

debris flow; low frequency; monitoring and early warning; Xinglong gully in Luding county; Sichuan Province

1006-4362(2017)03-0010-04

2017-04-10改回日期2017-06-15

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(DD20160722)資助

X141;P642.23

A

徐如閣(1985- )，男，安徽阜陽(yáng)人，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與防治工作。E-mail: xuruge@163.com