藏南桑日县比巴沟泥石流形成条件分析

（中国地质科学院探矿工艺研究所 四川成都611743）

（中国地质科学院探矿工艺研究所 四川成都611743）

泥石流危险性分析是泥石流灾害预报和减灾工作中的重要内容和决策基础。它是对潜灾害进行预评估的重要手段，其涉及到了致灾体的自然属性，是一个重要而复杂的科学问题。桑日县地形地貌复杂多样，地质构造发育，是西藏自治区地质灾害多发地区之一，长期以来地质灾害对人民群众的生命、财产造成了较大损失和威胁。县城周边比巴泥石流一旦再次大规模暴发将对沟口人民生命财产安全构成极大威胁，威胁桑日县城的自来水厂、供水管网、学校、居民等；同时，威胁桑日县城的电力和通讯设施，可能造成的直接经济损失达数亿元。对比巴沟泥石流的形成条件进行分析，有助于为泥石流的防治提供依据，以保障人民的生命财产安全。

泥石流形成条件防治危险性分析

0 引言

桑日县地形地貌复杂多样，地质构造发育，是西藏自治区地质灾害多发地区之一，长期以来地质灾害对人民群众的生命、财产造成了较大损失和威胁。县城周边潜的地质灾害主要以泥石流为主，县城周边比巴泥石流在1998年8月出现大规模的暴发，造成直接大量的经济损。县城周边比巴泥石流一旦再次大规模暴发将对沟口人民生命财产安全构成极大威胁，威胁桑日县城的自来水厂、供水管网、学校、居民等；同时，威胁桑日县城的电力和通讯设施，可能造成的直接经济损失达数亿元。潜在的地质灾害对当地人民的安居乐业、市政基础设施安全都构成了十分严重的威胁。因此，对比巴沟泥石流的形成条件进行分析，有助于为泥石流的防治提供依据，以保障人民的生命财产安全。

1 地形地貌及沟道条件

照片1 N01 2#支沟发育基岩裂隙泉水

勘查区内受构造作用影响，地形起伏大，沟谷发育。山区岩石裸露，植被不发育，受寒冻风化作用影响，岩石较为破碎，沟谷内坡面残积物和坡洪积物十分发育。这样的地形条件和丰富的固体物源一遇暴雨极易产生泥石流。据调查，桑日县比巴泥石流共有6条泥石流沟组成，近年来，各泥石流沟域内均有不同规模的泥石流活动，产生不同程度的危害。比巴泥石流各沟域内山高坡陡，平均坡度在35°以上，沟谷纵坡较大，特别是各支沟纵坡多在300‰以上，有利于降雨的汇集，为泥石流水源的汇流集中提供了基础。同时，由于地形陡峻，为崩塌、滑坡等不良地质现象的发育提供了有利条件，为泥石流增加了松散固体物源，且沟谷纵坡较大，也为松散固体物质的搬运和参与泥石流活动提供了有利的地形条件。

2 固体物源条件

饱含大量泥沙、碎石和块石等固体物质是泥石流区别于一般洪流与水流的主要标志，丰富的固体物质积累是形成泥石流不可缺少的重要条件。固体物质的积累过程又与一定的地质环境和外营力作用密切相关。

勘查区出露的地层岩性为泥石流的形成提供了松散固体物源的保证。区内在强烈的构造作用下，岩石裂隙发育，岩体十分破碎，加之冰冻崩解、寒冻风化、融冻剥蚀等内外营力作用，岩石风化作用强烈，谷坡广泛分布坡积物，组成坡积层的岩石碎屑颗粒结构松散，在重力和水流搬运作用下运移至坡麓和沟床，成为各种沟道堆积物，长期的积累使沟谷内松散固体物质储量大，分布集中，有利于泥石流的补给。根据堆积物成因，将沟域内堆积物划分为四种成因类型，即残坡积物、坡洪积物、洪积物及风积物。其中这四种类型的堆积物集中分布于沟道中上游沟床及谷坡，总储量大，是泥石流固体物质的主要来源。

3 水动力条件

勘查区内泥石流的水源主要是大气降雨。短历时集中降雨（大雨、暴雨）产生大量的坡面迳流和沟道迳沟，导致泥石流发生；除雨季以外泥石流沟道多无地表迳流，只在N01 2#支沟发育基岩裂隙泉水，在枯水期可达1-2L/s（见照片1），丰水期可达3－5L/s，该水源原为桑日县县城饮用水源，现做为绿化林地灌溉水源。而基岩裂隙泉水以及山区冰雪融水对泥石流的形成有一定的促进作用。

3.1 沟域降雨特征

勘查区为内陆高原温带半干旱气候区，具有日照充足，干、湿季分明的特点。多年平均降水量385.15mm，多年平均蒸发量2673.8mm，年际降水量变化较大，最大年降雨出现在1962年，降水量705.7mm，最小227.9mm，出现在1982年；雨季主要集中在6-9月，占年降雨量的88.6%；最大一日降雨量42.9mm，最大一次连续降雨量165.7mm，出现在1970年2月23日-8月12日。

勘查中对区内最大的一条泥石流沟道采用推理公式法计算出各设计频率下清水洪峰流量，该方法是从暴雨形成洪水的成因分析出发，把暴雨形成洪水的过程分为产流和汇流两个过程，利用等流时线的原理，计算各频率下清水洪峰流量，计算成果见表1。

同时，勘查区内雨季降雨以大雨、暴雨为主，雨量集中，历时短，一次连续暴雨过程多集中在6小时以内完成。据气象资料分析，日降雨量大于40mm出现频率为20年一遇，因此，出现大暴雨的频率很低。泥石流暴发的周期、频率和规模与上述降水规律基本吻合，每年10月至翌年5月末降水量很少，不会发生洪流，更不可能发生泥石流；6月份降水相对集中，大雨和暴雨很少，出现小规模泥石流活动；7、8月份降雨最为集中，大雨、暴雨出现频率较高，泥石流活动频率，规模随之增大，9月降水逐渐减少，泥石流活动进入低潮期。

表1 泥石流沟各频率最大洪水流量

3.2 地表迳流特征

由于沟域集雨面积较大，山高坡陡，植被覆盖率极低，且多为滞水能力差的草原植被。坡面冲沟发育、谷底狭窄且坡降较大。因此，泥石流沟域内坡面产流量大，沟源汇流快，极易在沟道中汇成具有较高能量、足以产生泥石流的水流。除N01 2#支沟内发育发育基岩裂隙泉水，在枯水期可达1-2L/s，丰水期可达3－5L/s，其余各泥石流沟道通常为“干沟”，无地表迳流，仅雨季大雨或暴雨后沟道出现地表迳流，持续时间较短，一般为几小时至一日。经现场调查和分析计算，形成地表迳流的极限降雨量为10-20mm，降雨量达到20-30mm时，地表产生洪流；降雨量大于30mm或前期降雨较丰沛时，降雨量达到25mm，沟域内便可发生泥石流。沟道产生洪流域泥石流的持续时间一般20-40分钟。地表迳流对形成泥石流的主要影响表现在以下两方面：一是为泥石流的形成提供充足的水源（携带固体物质）；二是迳流所产生的强大动力将谷坡和沟道中的各类松散物源运移到泥石流中使其与水流充分混合，形成固液两相的流体，并驱动泥石流向山外奔涌形成灾害。

3.3 地下水

经勘查，桑日县比巴泥石流流域内地下水较贫乏，除N01 2#支沟发育基岩裂隙泉水，在枯水期可达1-2L/s，丰水期可达3－5L/s，其余各泥石流及其支沟基本无地下水露头，仅大雨、暴雨或长时间小量连续降雨后于基岩山坡前缘和泥石流堆积扇前缘地带分别有基岩裂隙水、第四系松散孔隙水的出露。地下水的富集受岩性和地形等因素控制，各处富水性变化较大，据实测泉流量<0.1L/s，作为泥石流形成的水源，作用十分有限。但是，由于地下水广泛分布于岩石裂隙和松散土体孔隙中，对促进岩石风化分解，使土体饱水强度降低，抗冲刷能力下降，加快松散固体物积累速度却起着很重要的作用。

综上所述，在泥石流形成过程中，水的作用主要表现在两个方面：一是对松散固体物质的浸润饱和作用，加快松散固体物源的积累速度，这个过程是经常而缓慢的，可视为泥石流形成的物质准备过程。二是对沟谷强烈侵蚀下切和侧蚀掏挖作用，为泥石流形成和运动提供了动力条件。尽管沟域内年降雨量不大，但降雨集中，降雨过程短，多以大雨、暴雨形式出现，加之沟域内地形陡峻，沟谷形态有利于地表汇流，对泥石流形成甚为有利，源头和上游有广阔的汇流面积，储备有大量的松散固体物质；中游峡谷地段泥石流运动得到加速，运动过程复杂，提高了泥石流的运动速度和冲刷力，即使泥石流流出山口，仍具有很大的冲击力，破坏性逐渐增大。

4 结论

（1）比巴沟泥石流沟地形陡峻，为崩塌、滑坡等不良地质现象的发育提供了有利条件，为泥石流增加了松散固体物源，且沟谷纵坡较大，也为松散固体物质的搬运和参与泥石流活动提供了有利的地形条件。

（2）残坡积物、坡洪积物、洪积物及风积物这四种类型的堆积物集中分布于沟道中上游沟床及谷坡，总储量大，是泥石流固体物质的主要来源。

（3）区内泥石流的水源主要是大气降雨。短历时集中降雨（大雨、暴雨）产生大量的坡面迳流和沟道迳沟，导致泥石流发生；地下水广泛分布于岩石裂隙和松散土体孔隙中，对促进岩石风化分解，使土体饱水强度降低，抗冲刷能力下降，加快松散固体物积累速度却起着很重要的作用。

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藏南桑日县比巴沟泥石流形成条件分析

■张文 刘勇 谌威

P642.3[文献码]A

1000-405X（2016）-10-484-2