九寨沟县勿角镇甲勿沟泥石流基本特征与防治建议

蒋清明，郝红兵，杨学之，蒙明辉

（1.四川省华地建设工程有限责任公司，成都 610081；2.四川省地质灾害防治工程技术研究中心，成都 610081）

甲勿沟泥石流位于九寨沟县勿角镇甲勿村，距九寨沟“8·8”地震震中距离约40km，受九寨沟“8·8”地震影响，新增了大量松散固体物源。2020 年8 月15—17 日，流域内遭受持续强降雨天气，据附近甲勿气象观测站数据可知，沟源处日降雨强度达到10 年一遇，在连续三天降雨后，8 月17 日凌晨诱发大规模泥石流物源启动形成灾害性泥石流。对甲勿沟泥石流基本特征、形成机制进行研究，对甲勿沟泥石流防灾减灾有重要参考意义。

1 自然环境背景

1.1 流域概况

甲勿沟泥石流属汤珠河左岸一级支流，主沟长10.7 km，流域面积43.9 km2。高差1 555 m，沟道平均纵坡降145.9‰。甲勿沟发育9 条支沟，其中二道坪沟、6#支沟为泥石流沟，其余7条支沟为清水沟（图1）。

图1 甲勿沟水系图

1.2 地形地貌

甲勿沟泥石流所处地貌单元主要为构造侵蚀高中山地貌。流域属强烈切割区，河谷深切。山坡坡度一般20°以上，部分地区50°以上。

1.3 地层岩性

沟域上游出露泥盆系中统三河口组一段（D21s1+2）灰岩、砂质板岩（图2）；中上游出露泥盆系益哇沟组（Dcy）生物碎屑灰岩；中游出露石炭系岷河组一段（Cm1）生物碎屑灰岩；下游出露泥盆系下吾拉组（Dx）生物碎屑灰岩、泥盆系当多组（Dd）石英岩状砂岩夹石英质角砾岩；斜坡地区以第四系残坡积层(Q4el+dl)为主；沿沟大量分布泥石流堆积物（Q4sef）（图3）。

图2 泥盆系中统三河口组变质砂岩出露

图3 泥石流堆积物

1.4 地质构造

甲勿沟流域处于四川西部地槽区岷山山脉北段新构造运动强烈区，由一系列复背斜或复向斜构成北东向和南北向构造。褶曲强烈，构造裂隙发育，沟域中游有断层通过。

1.5 气象水文

气候受地形影响显著，多年平均降水量625 mm 左右，雨量少降雨集中，常出现局地暴雨。降水集中在5～9 月，占全年降水量75%。

1.6 地震

邻近区域地震活动频繁，历史上发生多次强烈地震。最近一次发生在2017 年8 月8 日。据《中国地震动参数区划图（GB18306-2015）》，区域地震动反应谱特征周期为0.4 s，地震动峰值加速度0.20 g，地震基本烈度为Ⅷ度。

2 泥石流形成条件

2.1 地形条

甲勿沟泥石流地形以下特征：①流域相对高差大，最高点高程3 335 m，最低点高程1 780 m；②沟道纵坡降大，主沟上游段及支沟纵坡350‰以上，平均纵坡降145.9‰～417.4‰；③有9 条主要支沟，支沟流沟道长0.65～3.97 km;流域面积0.63～14.26 km2（表1）；④山坡坡度25°～55°；⑤沟谷呈现宽窄相间特征，高程2 310 m 以上呈“V”字型，谷底宽20～35 m。高程2 310 m 以下呈浅“U”型，谷底宽30～100 m。较大地形高差为泥石流提供较大势能；较大沟道纵坡,较陡峻岸坡有利于沟道松散物源启动及泥石流侵蚀；支沟有利于地表径流快速汇集；宽窄相间沟谷利于泥石流局部堵塞，增强泥石流冲击破坏能力。

2.2 物源条件

流域内相对集中物源点44 处，其中崩滑物源26 处，崩滑物源较地震前明显增多，沟道物源、坡面侵蚀物源以及主沟下游及支沟大量堆积施工弃渣物源（表2）。四类物源广泛分布，为泥石流发生提供了丰富物源条件。地震后新增物源稳定性较差，易启动参与泥石流，新增物源增加了泥石流易发性。

表2 甲勿沟泥石流物源估算汇总统计表

2.3 水源条件

甲勿沟附近气象站观测资料，日降水量大于30 mm 暴雨每4 年有3 次，观测最大一日降水量51.3 mm。雨强可满足激发泥石流条件（吴积善等，1993），甲勿沟域具备暴发泥石流水源条件，激发雨强较地震前有所降低。

3 泥石流特征

3.1 泥石流灾害

2020 年8 月15～17 日遭受持续强降雨天气，2020 年8 月17 日凌晨发生大规模泥石流，持续时间3小时，沟口处冲出固体物量20.0 万方。规模较大，造成沟域内公路损坏，村房屋被淤埋或冲毁，沟口处绵九高速项目部被淤埋，直接经济损失大于4 000 万元，未造成人员伤亡（图4）。

图4 “8.17”泥石流沟口淤积特征

3.2 “8·17”泥石流启动特征

启动分为3 段：

（1）主沟上段启动特征

熊猫园以上启动段沟道1 860 m，沟底较宽缓，以揭底冲刷沟道堆积物源为主，表现为边冲边淤，最大冲刷深3.0 m 左右，下部区域淤积厚度1～3 m。启动物源量7.5×104m3左右，绝大部分启动后在沟道内停积，部分进入熊猫园景区段淤积，松散物3.0×104m3左右，少量进入下游主沟淤积（图5）。

（2）中段（甲勿池至游客中心）启动特征

甲勿池至游客中心段是“8·17”泥石流主要启动段。强降雨汇集进入甲勿池，导致甲勿池水从溢流口处溢出，溢流口处溢出地表水强大冲刷侵蚀能力，导致二道坪沟中下段斜坡冲刷拉槽，在末端熊猫醉水处汇合下渗出露冲刷岸坡及沟底，造成熊猫醉水处沟槽下切，两岸岸坡垮塌，大量物质启动形成泥石流（图6）。

图6 熊猫醉水部位拉槽启动特征

物源启动后大量在启动点下游宽缓部位停积，部分汇合主沟上段物质启动下泄，沿程冲刷沟槽两岸岸坡（图7）垮塌严重，植被破坏，大量松散物质到达游客中心受建筑物阻挡停积。

图7 沟道及岸坡物源启动特征

游客中心建筑物阻挡后，主沟水动力条件减弱，携砂能力降低，二道坪沟至游客中心启动段松散物在游客中心至上寨段逐渐沉积，淤积长度400 m，淤积总量5×104m3。

（3）下段（游客中心至甲勿下寨）

在下游段发育一条支沟，主沟由于上游流量较大，冲刷能力较强，两岸岸坡松散物质丰富，稳定性较差，受水流冲刷侧蚀坡脚形成沿沟大面积岸坡垮塌（图8），对下游泥石流起物源补充作用。该段启动段长4.3 km，启动物量30×104m3，启动松散物质沿沟逐步停积，冲出沟口固体物20×104m3直接造成沟口堆积扇区被淤埋，平均淤积厚3 m，最大5 m以上，进入主河造成汤珠河淤塞，洪水上岸，对勿角场镇造成严重洪涝灾害。

图8 主沟中游岸坡侵蚀

图9 泥石流治理工程平面布置图

4 泥石流防治建议

4.1 防治思路

甲勿沟沟域面积较大，物源丰富，易发程度较高，危害对象多且分布广。游客中心处涵洞过流能力不足，以涵洞过流能力为基本控制，以拦挡调节和固源为主，辅以排导防护治理。经上游拦挡固源后，使夹沙洪水顺利通过涵洞，达到保护游客中心、熊猫园和游客中心以上旅游道路目的。

4.2 防治建议

采取“拦挡+固源+导流+防护”相结合的治理方案建议：

（1）拦挡工程：主沟中游二道坪沟口至游客中心段，设两座拦挡坝，起到拦挡泥石流固体物、回淤稳固沟床及岸坡、调节泥石流流速流量等作用。

（2）固源工程：二道坪支沟沟口熊猫醉水段，沟道纵坡大，岸坡陡峻，物质结构松散，易于冲刷下切特点，布置谷坊坝群固源防护。

（3）导流工程：主沟上游熊猫园景区段，以边冲边淤为主，在熊猫园以上左岸修建导流堤，防止冲刷影响熊猫园。

（4）防护工程：沟道中游岸坡垮塌，采取防护措施进行处置。

5 结论

（1）甲勿沟在持续强降雨条件下，易发生泥石流，对沟内景区、沿沟旅游公路、沟域中下游村民、场镇等造成严重威胁。

（2）九寨沟“8·8”地震后，沟域内新增物源较多，经“8·17”泥石流过程后，沿沟道堆积松散物源较多，可能使规模增大。

（3）泥石流上游有熊猫园、甲勿池等旅游景点，沿沟有旅游公路及居民区，沟口处有甲勿场镇及在建绵九高速等重要基础设施，建议尽快对其进行综合治理。