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西藏天摩溝泥石流形成機(jī)制與成災(zāi)特征

2019-10-14 07:44張佳佳王軍朝楊東旭
水文地質(zhì)工程地質(zhì) 2019年5期
關(guān)鍵詞:堆積物溝口物源

高 波,張佳佳,王軍朝,陳 龍,楊東旭

(1. 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所,四川 成都 611734;2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)災(zāi)害防治技術(shù)中心,四川 成都 611734)

天摩溝位于帕隆藏布流域東部,該流域位于西藏東南部,雅魯藏布江大拐彎東北側(cè)。流域面積28 801.45 km2,發(fā)源于伯舒拉嶺西面冰川,途經(jīng)仲巴、松宗、波密、通麥,在雅魯藏布江大拐彎頂部的覺(jué)東附近匯入主河,在行政上分屬波密、林芝、嘉黎、邊壩和八宿縣[1]。流域地殼活動(dòng)性強(qiáng),海洋性冰川發(fā)育程度高,活動(dòng)性強(qiáng),冰川地貌發(fā)育。隨著全球氣溫逐漸升高,該區(qū)冰川逐年退縮,在溝谷流域中上部遺留下大量的冰磧物和冰水融水產(chǎn)生的崩滑堆積物,在溝內(nèi)常年冰雪融水作用下易啟動(dòng)形成泥石流。加之地處高山峽谷區(qū),山高谷深,同時(shí)又位于西藏東南部降雨中心位置,在降雨和冰雪融水共同作用下該區(qū)泥石流啟動(dòng)臨界雨量相較于普通溝谷泥石流要低。該區(qū)雨水充足,植被覆蓋率高,傳統(tǒng)地面調(diào)查和遙感解譯難度很大,尤其在物源調(diào)查上精度較低。因此總體上該區(qū)泥石流具有高易發(fā)性、高隱蔽性和高突發(fā)性的特征。

帕隆藏布流域泥石流研究從1954年川藏公路建設(shè)初期交通部門(mén)對(duì)公路沿線的災(zāi)害普查開(kāi)始,積累了豐富的研究成果。不同學(xué)者在泥石流類型、誘發(fā)因素、形成機(jī)制、活動(dòng)特征等方面做了大量研究工作。胡桂勝等[2-3]將林芝地區(qū)泥石流按照激發(fā)條件分為降雨型泥石流,冰川降雨型泥石流,冰崩、雪崩型泥石流,冰湖、堰塞湖潰決型泥石流共4類;呂儒仁等[4]按不同的水源補(bǔ)給方式將林芝地區(qū)泥石流分為降雨型泥石流和冰川泥石流。鄧明楓等[5]對(duì)天摩溝泥石流形成條件進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)年際水熱條件和前期水熱條件變化是引發(fā)冰川泥石流的重要原因;陳寧生等[6]認(rèn)為溫度和降水波動(dòng)性變化以及不同水熱組合影響林芝地區(qū)泥石流發(fā)育;劉建康等[7]通過(guò)對(duì)古鄉(xiāng)溝泥石流研究發(fā)現(xiàn)泥石流暴發(fā)與日降雨和日最高氣溫存在密切關(guān)系。鄧養(yǎng)鑫[8]對(duì)冰磧向冰川泥石流轉(zhuǎn)化進(jìn)行了詳細(xì)分析,認(rèn)為當(dāng)冰磧堵塞體潰決時(shí)冰磧將以牽引式和推移式兩種方式啟動(dòng),前者往往形成黏性泥石流,后者多形成稀性泥石流;中國(guó)科學(xué)院-水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所等單位[9]對(duì)川藏公路沿線典型冰湖潰決泥石流、冰川泥石流、冰川-降雨泥石流和降雨泥石流形成機(jī)理進(jìn)行了研究,指導(dǎo)了該區(qū)泥石流研究和防治工作;鐵永波等[10]系統(tǒng)總結(jié)了現(xiàn)有冰川泥石流形成機(jī)理,同時(shí)提出了5個(gè)冰川泥石流形成機(jī)理的未來(lái)研究方向。杜榕桓等[11]對(duì)西藏高原東南部冰川泥石流的研究發(fā)現(xiàn)其活動(dòng)具有暴發(fā)頻繁、規(guī)模大、首次暴發(fā)或停息若干年后再暴發(fā)常形成特大型泥石流、泥石流活動(dòng)呈波浪式發(fā)展等特點(diǎn);李鴻璉等[12]對(duì)我國(guó)冰川泥石流的活動(dòng)周期、年際活動(dòng)特征和季節(jié)性活動(dòng)特征進(jìn)行了深入研究;高波等[13]對(duì)帕隆藏布流域典型冰川泥石流進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),溝谷形態(tài)為U型谷的大型冰川泥石流一般情況下支溝泥石流較主溝泥石流活躍。

以上研究多聚焦于某次泥石流活動(dòng),針對(duì)該區(qū)多期高頻泥石流活動(dòng)下的發(fā)展演變特征的研究相對(duì)較少。本文選取帕隆藏布流域內(nèi)天摩溝為研究對(duì)象,天摩溝為典型冰川谷,“漏斗形”流域形態(tài),溝源處冰川發(fā)育,溝內(nèi)冰磧物豐富,且暴發(fā)過(guò)多次泥石流活動(dòng),同時(shí)具有冰川泥石流和降雨泥石流的特征,對(duì)溝口對(duì)岸國(guó)道G318造成極大危害,其形成條件、發(fā)育和演變特征具有一定代表性?;谇叭搜芯砍晒?,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和走訪,對(duì)比分析了天摩溝泥石流形成機(jī)制和成災(zāi)特征,為帕隆藏布流域泥石流調(diào)查和評(píng)價(jià)提供了理論支持,同時(shí)對(duì)川藏公路等生命干線的保護(hù)具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1 天摩溝流域概況

1.1 地質(zhì)環(huán)境條件

天摩溝位于西藏林芝市波密縣松繞村,流域面積17.9 km2,東距波密縣城48.7 km,西距林芝市160.3 km。大地貌為構(gòu)造侵蝕中高山峽谷地貌,具有冰川谷和山麓洪積扇地貌單元,屬帕隆藏布左岸一級(jí)支流。天摩溝在區(qū)域構(gòu)造上屬雅魯藏布江縫合帶東側(cè),岡底斯—拉薩陸塊中嘉黎—嘎龍寺弧-弧碰撞帶西端。帕隆藏布流域內(nèi)主要構(gòu)造軸線呈弧形展布,次級(jí)褶皺、斷裂構(gòu)造軸線呈NW—SE向。天摩溝流域內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有F1正斷層、F2逆斷層(圖1),出露基巖為元古界片麻巖、侏羅紀(jì)石英閃長(zhǎng)巖,受斷裂和凍融作用影響,節(jié)理裂隙發(fā)育,表面破碎。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB 18306—2015),天摩溝所在區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.3g。

1.2 泥石流災(zāi)害史(截至2018年8月31日)

2007年9月4日天摩溝暴發(fā)泥石流,一次沖出固體物總量約76×104m3,造成1人死亡,7人失蹤,9人受傷,2戶民房被毀,沖毀農(nóng)田2 hm2,松繞吊橋被毀,國(guó)道318交通中斷約43 h。

2010年7月25—31日天摩溝發(fā)生4次中性泥石流,總沖出固體物質(zhì)21×104m3,堵塞帕隆藏布15 min,450 m國(guó)道和76 m比通橋被毀,右岸遭受河水侵蝕后退110 m。2010年9月5—8日再次暴發(fā)泥石流,松繞吊橋被完全摧毀。2010年天摩溝泥石流造成國(guó)道318斷道16 d,直接經(jīng)濟(jì)損失1970萬(wàn)元[14-15]。

圖1 天摩溝流域地層與構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified diagram showing strata and geological structures

2018年7月11日天摩溝再次發(fā)生大型泥石流,約18.7×104m3泥石流物質(zhì)短時(shí)間從溝內(nèi)沖出,堵斷主河帕隆藏布,直沖右岸國(guó)道318之上,掩埋長(zhǎng)約220 m公路(圖2),斷道3 d,1輛面包車被毀(圖2a),上游形成小型堰塞湖,松繞村村道被淹沒(méi)(圖2b),帕隆藏布主河位置從右岸被迫改道至左岸。7月12晚溝內(nèi)發(fā)生堵塞,造成斷流。7月13日堵塞體潰決(圖2c),暴發(fā)中型泥石流,泥石流物質(zhì)沖入帕隆藏布內(nèi),未堵塞主河。7月15日內(nèi)陸續(xù)發(fā)生小—中型泥石流達(dá)7~8次(圖2d),至此主河又從左岸遷移至靠近右岸,導(dǎo)致下游河岸坡腳遭受河水掏蝕(圖2e)。8月1日起塌岸加速,8月2日右岸坍塌順公路長(zhǎng)約541 m,寬121 m,兩棟房屋和小范圍農(nóng)田被毀,無(wú)人員傷亡。

2 “7.11”泥石流形成條件分析

2.1 降雨

2018年7月9日波密縣開(kāi)始降雨,白天降雨較小,夜間雨勢(shì)增大,至7月11日泥石流暴發(fā)之后依然小雨持續(xù),7月13日白天降雨較大,后續(xù)小雨一直不斷。參考天摩溝下游22 km處雨量監(jiān)測(cè)站7月8—17日間降雨數(shù)據(jù)(圖3),7月8日開(kāi)始降雨,后續(xù)每日雨勢(shì)增大,至7月10日日降雨量達(dá)到最大值38 mm,泥石流暴發(fā)之后日降雨量有減小趨勢(shì),7月15日再次出現(xiàn)峰值(日降雨量25.8 mm),之后逐漸減小至雨停。參考前人關(guān)于該區(qū)泥石流啟動(dòng)降雨閾值研究成果[16],該區(qū)泥石流啟動(dòng)溝口日降雨量約為23.9 mm,小時(shí)降雨量為3.3~3.6 mm,相比其它區(qū)域該區(qū)泥石流啟動(dòng)雨量和激發(fā)雨強(qiáng)都明顯偏低[17]。7月11日最大規(guī)模泥石流前期降雨量已超過(guò)啟動(dòng)降雨閾值23.9 mm,且為泥石流前后最大降雨,從而引發(fā)“7.11”最大規(guī)模泥石流活動(dòng)。

圖2 2018-07-11泥石流成災(zāi)特征Fig.2 Disaster characteristics of the debris flow on July 11 of 2018

圖3 泥石流暴發(fā)前后日降雨量統(tǒng)計(jì)Fig.3 Daily rainfall statistics before and after debris flow outbreak

7月12日降雨較11日再次增大,引發(fā)溝岸坡面物源失穩(wěn)堵塞溝道,7月13日持續(xù)降雨下發(fā)生潰決形成小型泥石流。7月15日第二高降雨峰值依然超過(guò)降雨閾值23.9 mm,當(dāng)日陸續(xù)暴發(fā)多次小型泥石流活動(dòng),之后降雨漸小至停,泥石流活動(dòng)隨即停止。總體上本次泥石流活動(dòng)與降雨關(guān)系密切。

2.2 地形

天摩溝位于帕隆藏布江左側(cè)凸岸,流域上呈南西高、北東低地形特征,流域形態(tài)似“漏斗形”,流域面積約17.9 km2,發(fā)育1條較大支溝,主溝長(zhǎng)7.10 km,平均溝床比降286‰(不含堆積區(qū)),形成區(qū)縱比降413‰,流域平均坡度39.8 °(不含堆積區(qū)),主溝呈“V”型地貌。流域溝口海拔2 460 m,最高峰5 560 m,相對(duì)高差達(dá)3 100 m。溝谷上游海拔3 800 m以上發(fā)育有現(xiàn)代冰川,總面積4.7 km2,溝源處懸冰川3.87 km2,溝道內(nèi)山谷冰川0.83 km2??傮w上流域具有高差大、縱比降較大、溝道狹窄、冰川發(fā)育的特點(diǎn),陡峻的地形和冰川作用為泥石流發(fā)育提供了良好的勢(shì)能條件。

2.3 物源

通過(guò)對(duì)WorldView遙感影像(2016年3月17日,分辨率0.5 m)解譯(圖4),借鑒前人的物源計(jì)算公式[18-19],“7.11”泥石流前天摩溝內(nèi)分布滑坡堆積體2處,總面積5.1×104m2,體積為31.10×104m3;崩塌堆積體2處,總面積0.9×104m2,體積1.30×104m3;溝道堆積物2處,總面積8.5×104m2,體積為6.82×104m3;冰磧物5處,總面積51.6×104m2,體積775.50×104m3。流域內(nèi)物源靜儲(chǔ)量為814.7×104m3,動(dòng)儲(chǔ)量85.64×104m3(表1),冰磧物穩(wěn)定性好,只有在大型泥石流鏟刮下啟動(dòng),相比之下崩滑類物源和溝道堆積物源在暴雨條件下更易于啟動(dòng)。豐富的物源是形成“7.11”泥石流的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖4 物源分布圖(2016-03-17)Fig.4 Materials source map(2016-03-17)

3 泥石流成災(zāi)特征分析

3.1 泥石流物源變化特征

通過(guò)對(duì)2006年4月30日QuickBrid影像(分辨率0.61 m)數(shù)據(jù)進(jìn)行解譯(圖5)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),主溝左岸沒(méi)有發(fā)育滑坡型物源,崩塌和溝道堆積物源也相對(duì)較少,整體上溝內(nèi)物源發(fā)育程度一般,說(shuō)明天摩溝在老泥石流活動(dòng)之后處于間歇期,泥石流易發(fā)程度低。對(duì)比分析2006年影像解譯結(jié)果發(fā)現(xiàn),2016影像顯示主溝中部左岸新發(fā)育兩處滑坡型物源,總面積5.2×104m2,說(shuō)明此兩處溝岸物源參與了2007年或2010年泥石流,同時(shí)上部的小范圍崩塌也可能是啟動(dòng)物源之一。根據(jù)文獻(xiàn)[15],2007年為溝源冰雪融水引發(fā)巖崩形成泥石流,2010年為降雨條件下該處物源堵塞主溝潰決形成泥石流。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和無(wú)人機(jī)航拍對(duì)比前期相關(guān)照片,分析2018年泥石流為主溝上游巖崩碎屑率先啟動(dòng)形成大型泥石流。綜合3年泥石流形成特征,該溝谷同時(shí)具有冰川泥石流和降雨泥石流的發(fā)育特征,啟動(dòng)物源與觸發(fā)條件相關(guān),為一典型冰川-降雨型泥石流溝谷,冰川泥石流和降雨泥石流交替出現(xiàn),且冰川泥石流規(guī)模相對(duì)較大。

表1 泥石流物源分布統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistical of materials sources

圖5 物源分布圖(2006-04-30)Fig.5 Materials source map(2006-04-30)

該溝谷在經(jīng)歷了3次泥石流活動(dòng)后溝內(nèi)物源發(fā)生了較大變化,主要表現(xiàn)為滑坡型物源和溝道堆積型物源的增加,如左岸新發(fā)育的兩處滑坡物源。通過(guò)對(duì)比分析兩期遙感影像物源解譯結(jié)果(表2)發(fā)現(xiàn),2006年之前溝內(nèi)物源相對(duì)較少,在之后的4個(gè)水文年中發(fā)生3次泥石流活動(dòng),2010年泥石流后(2016年影像解譯),截至2018年泥石流活動(dòng),溝內(nèi)物源明顯增加。表2表明:滑坡型物源面積增加0.8×104m2,溝道堆積物源面積增加4.9×104m2,崩塌型物源面積增加0.5×104m2,冰磧物物源面積減少1.8×104m2,變化量分別為18.2%、71.4%、136.1%、-3.4%。2007年和2010年泥石流改變了溝內(nèi)物源分布情況,產(chǎn)生大量物源,新增的物源大部分都轉(zhuǎn)化為溝道堆積物源或排泄至主河。

表2 物源變化統(tǒng)計(jì)

3.2 泥石流擠壓河道特征

通過(guò)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn),關(guān)于天摩溝2007年之前暴發(fā)泥石流的記載很少,但通過(guò)解譯和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)溝口存在一老泥石流堆積扇(圖6a),證明該溝谷為一老泥石流溝。通過(guò)對(duì)兩期遙感影像的堆積區(qū)進(jìn)行對(duì)比解譯,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)2006年天摩溝溝口河道平均寬度53 m。2007年泥石流堆積區(qū)覆蓋在老泥石流堆積區(qū)之上并且向兩側(cè)擴(kuò)大,總面積39.7×104m2。2010年泥石流堆積區(qū)在2007年泥石流堆積區(qū)上并沒(méi)有向兩側(cè)擴(kuò)展,泥石流物質(zhì)更多地沖到河谷之中(圖6b),泥石流過(guò)后主河被擠壓至右岸,強(qiáng)烈地侵蝕右岸比通溝堆積區(qū),溝口河道最窄處33 m,最寬處150 m,堆積區(qū)總面積約10×104m2。2018年泥石流與2010年泥石流相似,堆積區(qū)向兩側(cè)擴(kuò)展(總面積7×104m2)很少,泥石流主要沖至右岸國(guó)道318上和主河之中(圖6),河水從左岸側(cè)蝕部分2010年泥石流物質(zhì),使得河道重新回到左岸,因后續(xù)泥石流活動(dòng),河道最終又回到右岸位置,4次泥石流活動(dòng)中河道最大偏移距離190 m。2018年泥石流活動(dòng)中河道歷經(jīng)多次變道,2010年泥石流同2018年泥石流均為主泥石流加后續(xù)多陣次較小規(guī)模泥石流,由此判斷2010年河道也被泥石流擠壓變道多次,從而使得河流側(cè)蝕部位和強(qiáng)度都發(fā)生變化,對(duì)河岸穩(wěn)定性造成影響。

圖6 泥石流堆積區(qū)擠壓河道Fig.6 Debris flow accumulation area squeezes the river course

3.3 泥石流流速特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn),天摩溝2018年7月11日泥石流物質(zhì)大部分堆積在河流右岸老泥石流堆積物和國(guó)道318上,在天摩溝口堆積區(qū)上堆積物相對(duì)較少,泥石流沖出溝口后高速運(yùn)動(dòng)沖過(guò)帕隆藏布,撞擊到右岸比通溝口堆積區(qū)公路旁的陡坎后停止運(yùn)動(dòng)。此外,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)歷者回憶,當(dāng)時(shí)一輛小型面包車經(jīng)過(guò)此處時(shí)被高速泥石流擠壓的河水沖到國(guó)道318上后向兩側(cè)擴(kuò)展流動(dòng),汽車漂浮在水中被旋轉(zhuǎn)推移運(yùn)動(dòng)約60 m(圖6),歷時(shí)2 s。由此說(shuō)明此次天摩溝泥石流流速快。通過(guò)對(duì)右岸堆積區(qū)泥石流物質(zhì)取樣(圖6c)計(jì)算其容重為2.10 g/cm3,為黏性泥石流。

選取溝口P1剖面進(jìn)行流速計(jì)算(圖6),此位置泥位較穩(wěn)定,易于獲取數(shù)據(jù),泥痕高度25~30 m,平均27 m(圖7c),采用此區(qū)黏性泥石流流速通用計(jì)算公式[20]以最大泥痕高度30 m計(jì)算出天摩溝“7.11”泥石流流速為15.0 m/s。

(1)

式中:Vc——泥石流斷面平均流速/(m·s-1);

nc——黏性泥石流的河床糙率,用內(nèi)插法查表可得;

Hc——泥石流計(jì)算斷面平均泥深/m;

Ic——泥石流水力坡度/‰,一般用溝床縱坡代替。

參考前人有關(guān)2007和2010泥石流流速計(jì)算結(jié)果[15](表3)對(duì)比分析可得:2018年泥石流流速介于2007年泥石流和2010年泥石流之間,天摩溝泥石流為黏性泥石流,流體有陣性,流速快、破壞力強(qiáng)。

表3 天摩溝泥石流流速

4 泥石流形成機(jī)制及發(fā)展趨勢(shì)

4.1 泥石流形成機(jī)制

天摩溝“7.11”泥石流與2007年泥石流類似,誘發(fā)因素主要為降雨[21-22],在2018年7月8—10日降雨共計(jì)90 mm,達(dá)到泥石流啟動(dòng)臨界閾值。天摩溝內(nèi)植被茂密,降雨作用下坡面徑流沖刷溝內(nèi)和坡面碎屑物質(zhì)的作用相對(duì)較弱,主溝內(nèi)兩岸坡面物源啟動(dòng)相對(duì)較少。天摩溝內(nèi)冰川分布范圍大(圖7a),降雨條件下主要促使了溝源懸冰川和溝道內(nèi)山谷冰川進(jìn)一步消融,導(dǎo)致溝內(nèi)徑流增大。通過(guò)仔細(xì)對(duì)比泥石流前后天摩溝內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)照片,溝道兩岸無(wú)明顯大范圍失穩(wěn)現(xiàn)象,本次泥石流主要啟動(dòng)物源為溝源右側(cè)高位的基巖崩塌(圖7)。該處物源分布高程為4 450~4 750 m,遭受強(qiáng)烈的凍融風(fēng)化作用,巖體結(jié)構(gòu)破碎,主溝上游冰川融水對(duì)其不斷沖刷使其穩(wěn)定性不斷降低,同時(shí)雨水和融水順結(jié)構(gòu)面等裂隙進(jìn)入巖體內(nèi)部,在孔隙水壓力作用下最終失穩(wěn),固體物質(zhì)、冰雪融水和坡面雨水同時(shí)匯入溝內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)。同時(shí),隨著冰川融水流量增大,山谷冰川加速消融(圖7b),兩者水量匯集溝道內(nèi),在山谷冰川未完全消融前已從上游開(kāi)始啟動(dòng)溝道物質(zhì)形成泥石流。泥石流在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中強(qiáng)烈下切侵蝕溝道(圖7c),裹挾原溝道泥石流堆積物和山谷冰川一起運(yùn)動(dòng),同時(shí)鏟刮溝道兩側(cè)斜坡坡腳和冰磧壟物質(zhì)參與泥石流活動(dòng)[23],剩余未消融的冰塊被攜帶出溝口堆積在河流右岸國(guó)道之上(圖7d),泥石流物質(zhì)堆積于原天摩溝堆積區(qū)之上,堆積最高點(diǎn)距河面37 m(圖7e)。帕隆藏布河水被推擠至國(guó)道北側(cè)比通溝口堆積物上,河水將堆積區(qū)部分植被沖倒貼于地面(圖7f)。相比于支溝,天摩溝主溝更易于形成泥石流,本次泥石流主要為坡面物源率先啟動(dòng),繼而啟動(dòng)溝道松散物源,進(jìn)而演變?yōu)檎麄€(gè)流域內(nèi)的泥石流活動(dòng)。

圖7 天摩溝“7.11”泥石流啟動(dòng)物源Fig.7 Initating material sources of the debris flow on July 11 in the Tianmo gully

2018年7月11日泥石流沖出物共分為3部分(圖6):①右岸公路上堆積物,現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)扇長(zhǎng)130 m,扇寬220 m,均厚8 m,按照堆積形狀為三角形計(jì)算方量約114 400 m3;②左岸溝口堆積物,本次溝口泥石流堆積區(qū)與原堆積區(qū)重合,未向兩側(cè)擴(kuò)展,剔除河道中部分堆積區(qū)面積,根據(jù)2016年影像勾繪的堆積區(qū)面積為44 780 m2,厚度1 m,方量為44 780 m3;③河水沖走堆積物,河寬50 m,溝口長(zhǎng)度210 m,堆積物均厚2 m,方量約21 000 m3??傆?jì)方量180 180 m3。

現(xiàn)場(chǎng)堆積區(qū)取樣篩分結(jié)果(圖8)表明,堆積物黏粒(粒徑小于0.005 mm)含量較低,粒徑小于2 mm的細(xì)粒含量40.8%,粒徑小于10 mm顆粒含量為58.6%,總體細(xì)粒物質(zhì)含量較高。累計(jì)曲線較平緩,堆積物顆粒組成較寬,分選差,流體性質(zhì)呈黏性特征。

圖8 泥石流堆積物顆粒級(jí)配圖Fig.8 Particle size distribution of debris flow deposits

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)3.1節(jié)物源變化分析,2007—2018年多次泥石流均和溝內(nèi)豐富的物源有直接關(guān)系。天摩溝在“7.11”泥石流后溝內(nèi)地形陡峭,主溝縱比降大,易于形成泥石流[24-25]。源區(qū)海拔高,凍融風(fēng)化作用十分強(qiáng)烈,巖體產(chǎn)屑速率快,物源積累快。此外,該區(qū)冰川整體處于退縮狀態(tài),1990—2010年冰川退縮速率達(dá)0.91 km2/a[26]。天摩溝內(nèi)山谷冰川年內(nèi)變化非常大,直接導(dǎo)致冰川融水流量增大,可直接沖刷溝道物源,雨水的促進(jìn)作用下相比于降雨泥石流更容易啟動(dòng),或者啟動(dòng)泥石流所需激發(fā)雨強(qiáng)更低。綜合判斷,天摩溝依然具有暴發(fā)大型泥石流的可能性,其活動(dòng)性依然以高頻為主。

5 結(jié)論

(1)遙感解譯天摩溝“7.11”泥石流前物源滑坡堆積體2處,崩塌堆積體2處,溝道堆積物2處,冰磧物4處,靜儲(chǔ)量為814.7×104m3,動(dòng)儲(chǔ)量85.64×104m3,豐富的物源為物質(zhì)基礎(chǔ),陡峻的地形提供了勢(shì)能,加之位于凍融風(fēng)化強(qiáng)烈的高海拔位置,在降雨激發(fā)下形成泥石流。

(2)天摩溝經(jīng)歷了3次泥石流后溝內(nèi)物源發(fā)生了較大變化,2016年物源在2006年基礎(chǔ)上滑坡型物源面積增加0.8×104m2,溝道堆積物源面積增加4.9×104m2,崩塌型物源面積增加0.2×104m2,冰磧物物源面積減少1.8×104m2,變化量分別為18.2%、136.1%、28.6%、-3.4%,主要表現(xiàn)為滑坡崩塌等斜坡類物源向溝道堆積型物源的轉(zhuǎn)化。

(3)帕隆藏布河道受到天摩溝泥石流不同程度擠壓,最大偏移距離190 m,主河在靠近左右岸的位置上不斷變化,甚至在同一期泥石流中變換多次,使得河流側(cè)蝕部位和強(qiáng)度都發(fā)生變化,對(duì)河岸穩(wěn)定性造成影響。

(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查泥石流泥痕計(jì)算2018年泥石流流速為15.0 m/s,綜合2007年和2010年泥石流流速特征,判斷天摩溝泥石流為黏性泥石流,流速快破壞力強(qiáng)。

(5)2018年7月11日主泥石流主要是因降雨加劇冰川消融引發(fā)主溝溝源右側(cè)巖崩從而啟動(dòng)形成泥石流,與2007年泥石流成因相似;后續(xù)泥石流活動(dòng)為堵潰形成呈多期陣性特征,與2010年泥石流相似。該溝谷同時(shí)具有冰川泥石流和降雨泥石流的發(fā)育特征,不同時(shí)期的泥石流有不同的表現(xiàn)形式,為一典型冰川-降雨型泥石流溝谷,冰川泥石流和降雨泥石流交替出現(xiàn),且冰川泥石流規(guī)模相對(duì)較大。

(6)天摩溝在今后一定時(shí)間段內(nèi)依然具有暴發(fā)大型泥石流的可能性,其活動(dòng)性依然以高頻為主,危害大,建議進(jìn)行防治,降低其對(duì)G318和上下游居民的危害。

致謝:李鴻儒碩士、曾憲陽(yáng)碩士在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中給予了幫助,劉建康博士、李元靈工程師為文章提供了相關(guān)資料,在此謹(jǐn)表示衷心的感謝!

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