易貢生單溝泥石流運動參數(shù)與物源分布特征

劉蕾 何夏裕 王勇智

收稿日期：2023-10-10

作者簡介：劉蕾（1999—），男，重慶奉節(jié)人，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與防治。#通信作者：何夏裕，E-mail：1179058995@qq.com。

摘 要：由于地處高原地區(qū)，地勢陡峭，且受氣候變化等因素影響，易貢藏布流域頻繁發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，如高山崩塌、冰崩、泥石流和滑坡等。生單溝位于易貢藏布流域生單村對岸，泥石流災(zāi)害的發(fā)生對基礎(chǔ)設(shè)施、當?shù)鼐用竦纳踩鶗斐赏{。通過研究當?shù)啬嗍鞅l(fā)時的運動參數(shù)與物源分布特征，為泥石流防治工作提供一定的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：生單溝；地質(zhì)災(zāi)害；物源分布

中圖分類號：P642.23 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

作為一種具有極大破壞性的地質(zhì)災(zāi)害，泥石流嚴重威脅著人類社會和生態(tài)環(huán)境的安全。由于氣候變化、地質(zhì)構(gòu)造和人類活動等多種因素的綜合作用，泥石流災(zāi)害頻發(fā)且具有突發(fā)性、不可預(yù)測性，威脅人們的生命財產(chǎn)安全[1-2]。在很長一段時間里，泥石流災(zāi)害造成了大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失，給人類社會和生態(tài)環(huán)境帶來了深重的災(zāi)難。因此，對泥石流的成因機理、預(yù)測預(yù)警、防治對策等方面進行深入研究，具有重要的理論和實踐意義。

1 研究區(qū)概況

1.1 地理位置

生單溝位于易貢藏布生單村對岸（圖1），海拔約為4 525 m，呈近南西—北東向。主河存在堆積扇。溝長約2.34 km，流域相對高差1 682 m，流域面積為

1.34 km2，溝床平均比降720‰，溝道斷面呈“V”形，溝谷寬窄程度大體一致，溝道寬12～15 m。山坡平均坡度約為59°，整個泥石流流域植被覆蓋較好。

1.2 地質(zhì)條件

區(qū)域地層區(qū)劃隸屬岡底斯—騰沖地層區(qū)拉薩—波密地層分區(qū)和比如—洛隆地層分區(qū)，地層分區(qū)界線為嘉黎斷裂。區(qū)內(nèi)地層出露不全，連續(xù)性較差，沿易貢藏布主要出露的地層為中新元古界、前奧陶系、石炭系—二疊系、侏羅系、白堊系及新生代第四系等地層，并有部分巖漿巖分布，巖性較復(fù)雜[3-4]。

1.3 水文條件

易貢藏布是雅魯藏布江下游北側(cè)的一條二級支流，是帕隆藏布的主要支流。易貢藏布起源于嘉黎縣西北念青唐古拉山脈的南麓，流域面積13 459.40 km2，

總長度286 km，河流整體向南東流動，途經(jīng)阿扎、八蓋和易貢錯，最終在通麥大橋匯入帕隆藏布。沿途分布著眾多的冰川及雪山，地勢高峻、河谷深切，其比降達10.4%，總落差3 460 m，平均徑流量為1.192×1010 m3，

平均流量為378 m3/s。

2 泥石流運動參數(shù)

2.1 泥石流容重

泥石流容重指單位體積條件下，泥石流流體的重量是確定泥石流性質(zhì)的重要指標，容重在1.8 g/cm3以上的泥石流為黏性泥石流，而容重在1.3～1.8 g/cm3的泥石流為稀性泥石流。通過評分法與西南地區(qū)泥石流計算方法共同確定泥石流容重。

rC=1.32×103x7-5.13×102x6+8.91×102x5-55x4

+34.6x3-67x2+12.5x+1.55（1）

式（1）中，rC泥石流容重，單位為g/cm3；x泥石流土樣中黏粒占的含量，約41%。經(jīng)計算生單溝泥石流容重為1.523 g/cm3，評分法容重為1.474 g/cm3。因土樣取樣后寄回實驗室時間過長，與實際存在一定偏差，故選取較大值作為泥石流容重最終值，泥石流容重取1.523 g/cm3。

2.2 泥石流暴雨洪峰流量與泥石流峰值流量

根據(jù)條件分析，生單溝為暴雨型泥石流溝。由于沒有實際的流量資料，暴雨是推算設(shè)計洪水的最基本依據(jù)。暴雨又恰好是形成生單溝洪水的直接因素[5]。采用中國水科院水文研究所的“小流域暴雨洪峰流量計算方法”，公式如下。

Qp=0.278ψF（2）

式（2）中，Qp為暴雨洪水設(shè)計流量（m3/s）；ψ為洪峰徑流系數(shù)；s為暴雨雨力；τ為匯流時間（h）；n為暴雨指數(shù)；F為流域面積。

目前，泥石流流量計算的基本方法是先依照水文方法計算出不同頻率對應(yīng)的小流域的暴雨洪峰流量，然后考慮溝道的堵塞情況，選用堵塞系數(shù)，按下式計算泥石流流量。

QC=（1+φ）Qp×DC（3）

利用（3）式，計算比定溝100年一遇峰值流量，φ泥沙修正系數(shù)取0.53；rW清水重度9.8 kN/m3；DC流堵塞系數(shù)取2.3；rH固體物質(zhì)比重取26.5 kN/m3；經(jīng)計算得比定溝百年一遇泥石流峰值流量為18.01 m3/s。

2.3 一次泥石流總量與沖出固體物質(zhì)

利用固體物質(zhì)總量和泥石流峰值流量之間的統(tǒng)計關(guān)系建立的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、五邊形法[6]，以及考慮流域面積增加系數(shù)的修正五邊形法被用來估算，公式如下：

WC=0.264TQC（4）

WS=（rC -rW）WC/（rH -rW）（5）

式（4）、（5）中為一次泥石流總量，WC為一次泥石流總量，T為泥石流歷時取1 200 s。經(jīng)計算，生單溝百年一遇泥石流一次總量為0.98萬m3，固體物質(zhì)總量為0.31萬m3。

根據(jù)以上公式，可以得出結(jié)論，生單溝百年一遇泥石流一次總量為0.98萬m3，固體物質(zhì)總量為0.31萬m3，

峰值流量為18.01 m3/s。對照泥石流分級表，該泥石流屬于小型泥石流，危險性較低。

3 物源分布特征

通過實地考察、高清遙感影像的解譯分析，生單溝內(nèi)的泥石流物源以溝床物源、坡面物源為主（圖2）。

3.1 溝床堆積物

溝床堆積物是泥石流在溝道中留下的堆積物包括兩岸崩落后落入溝道中的崩積物，主要是在泥石流發(fā)生時由沖刷溝床而來，它參與的泥石流活動能力主要受溝道的沖刷深度寬度影響，溝道的沖刷深度又受溝道形態(tài)、縱坡比降、寬度、水力條件和顆粒級配等因素的影響。遙感解譯顯示生單溝主支溝溝道面積約為

3.2萬m2，平均厚度約為1.4 m，溝床堆積物物源總量約

為4.48萬m3。

3.2 坡面侵蝕

坡面侵蝕物參加的泥石流過程主要以水土流失的形式出現(xiàn)，因此參加泥石流過程的物源量主要受侵蝕強度的影響。其侵蝕速度也受許多因子共同作用的影響，如植被特征、傾斜坡、降水、邊坡構(gòu)造、山坡地表巖石體結(jié)構(gòu)特征和強烈的侵蝕程度等，以及一些阻擋原因，如侵蝕區(qū)的植被、下部緩坡等也會降低坡面侵蝕物和泥石流運動產(chǎn)生的物源量。因此，這些因素將進一步影響坡面侵蝕物對泥石流的貢獻。坡面侵蝕量采用侵蝕模數(shù)法[7]進行計算，其計算公式為：

W=Fi×Mi×Ti（6）

式（6）中，W為地表土壤侵蝕量，單位為t；Fi為第i個預(yù)測單元的面積，單位為km2；i為預(yù)測單元（i=1，

2，3，…，n）；Mi為不同預(yù)測單元的土壤侵蝕模數(shù)，單位為t/（km2·年）；Ti為預(yù)測時段，單位為年。

生單溝植被覆蓋面積差異大，流域上游植被較少，大多數(shù)為基巖裸露，而中下游山坡和中央谷地的植被覆蓋率高。鑒于泥石流活動頻率低，且中下游山坡和谷地植被覆蓋率高，坡面侵蝕形成的物質(zhì)多視為徑流攜帶入主河。野外調(diào)查中也未在植被覆蓋地區(qū)發(fā)現(xiàn)坡面侵蝕后殘積的物質(zhì)。因此，能供給泥石流形成的物源主要考慮流域上游植被覆蓋率差的地區(qū)。

根據(jù)泥石流的形成條件初判，生單溝泥石流發(fā)育程度為發(fā)育，其危害程度等級為I級，對應(yīng)泥石流治理工程等別為二等，即泥石流防治工程的設(shè)防標準（重現(xiàn)期）為50年。坡面侵蝕物源應(yīng)計算工程有效期內(nèi)的侵蝕總量，為此，坡面侵蝕物源的計算年限統(tǒng)一取為50年，侵蝕模量取7000 t/（km2·年）。最終計算得到坡面侵蝕16.91萬t，按照松散土體密度1.6 kg/m3計算，侵蝕量為10.57萬m3。

由于坡面侵蝕物源容易被洪水帶走，殘留的部分非常有限，因此，取坡面侵蝕的30%作為泥石流物源，計算得到生單溝坡面侵蝕物源量為3.17萬m3。物源分布集中在生單溝中上游，且聚集在支溝兩側(cè)，遇到暴雨形成的徑流，更容易被帶入溝道內(nèi)，然后沖刷溝道物源形成泥石流。

4 結(jié)論

（1）生單溝百年一遇泥石流一次總量為0.98萬m3，

固體物質(zhì)總量為0.31萬m3，峰值流量為18.01 m3/s。對照泥石流分級表，該泥石流屬于小型泥石流，危險性較低。

（2）遙感解譯顯示生單溝主支溝溝道面積約為3.2萬m2，平均厚度約為1.4 m，溝床堆積物物源總量約為4.48萬m3。最終計算得到坡面侵蝕16.91萬t，按照松散土體密度1.6 kg/m3計算，侵蝕量為10.57萬m3。取坡面侵蝕的30%作為泥石流物源，計算得到生單溝坡面侵蝕物源量為3.17萬m3。動物源總量為7.65萬m3。

參考文獻

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