云南省梁河县章巴小沙河“8.5”泥石流成灾机制分析

王玲，刘珍，杨林，侯赤金，尹博，陈亮

(云南地质工程第二勘察院，昆明 650218)

2016年8月5日凌晨3时，梁河县局部地区出现强降雨天气，芒东镇清平村在5 h内降雨量高达103 mm。暴雨引发芒东镇、平山乡等多地出现山体滑坡，山洪挟裹沙石形成泥石流冲入村寨，冲毁部分民房，部分农作物、基础设施等严重受灾。全县受灾群众499户2 247人，紧急转移安置群众200余人；农作物受灾面积135 hm2、绝收57 hm2；群众车辆被掩埋、粮食被水毁；大牲畜死亡40余头；房屋受损110余户、250余间；造成部分道路、桥梁、涵洞等交通及水利基础设施严重受损[1]。本文以章巴小沙河为例，从短时降雨特征、上游植被及物源条件、下游沟道地形及构筑物约束等方面，梳理泥石流冲淤过程，着重分析了章巴小沙河泥石流成灾机制，对避免和减少类似泥石流灾害的发生及危害，具有较大意义。

1 地质环境背景

调查区属低纬度高原南亚热带季风气候，年均降雨量为1 342.3 mm，雨量充沛，降雨集中，干湿季分明。

流域出露地层主要有第四系全新统泥石流堆积漂卵石及砾砂，第四系全新统冲积砾砂及粉质粘土，上第三系上新统芒棒组下段砂砾岩及粘土岩，下古生界高黎贡山群变质混合岩及燕山晚期花岗岩等地层。在区域上处于腾冲-梁河弧形构造带的南段之固东-梁河东部断裂带，地质构造复杂，调查区附近断裂、褶皱不发育，地质构造相对较为简单。由于降雨集中，雨量充沛，加之区内岩石风化强烈，风化带深厚，岩石全风化层多呈砂状，松散物储量较为丰富。

地貌类型主要为堆积地貌之阶地地形及侵蚀构造地貌之中切割中山陡坡地形，海拔标高2 000～3 000 m，切割深度1 000 m左右，水系呈羽状或树枝状，山顶多呈穹状及锥块，山脊显猪背状，河谷稍开阔，多呈“V”字型。谷坡一般40°～50°，具直线形坡的形态，坡积层较薄，常见滑坡、崩塌。区内人类活动强烈，植被破坏严重，土壤侵蚀强烈，为泥石流地质灾害发育提供了有利条件。

流域森林覆盖率高达60%，其中针叶林思茅松为林木中面积最多的树种，沟谷内枯木死树杂乱堆积，堵塞沟道。

2 泥石流灾害基本特征

2.1 灾前泥石流基本特征

(1) 泥石流形成条件

流向为自东向西，流域形态呈不规则“长条形”，泥石流沟汇流面积3.25 km2。流域最高点海拔2 090 m，最低点海拔约1 110 m，高差约980 m。主沟长约6.2 km，平均纵坡降159.4‰。

沟谷上游平均纵坡降276.0‰，沟谷呈“V”型，多跌坎、沟道狭窄、乱石堆叠、杂草丛生，沟宽3～5 m，沟深5～20 m，谷坡坡度40°～45°，植被以林地为主，人类活动少，地形陡峻，岩体风化强烈，水动力条件好，利于降雨的汇集及排泄。下段沟两岸集中发育4个滑坡，滑体厚2～5 m，方量0.5×104～1.5×104m3，受沟水冲刷影响，处于不稳定状态，沟道比降大，易于启动，为泥石流活动提供直接物源[2]。

沟谷中游，平均纵坡降162.0‰，沟谷切割较深，沟谷呈“V”型或“U”型，多卡口、沟道弯曲、乱石堆叠，沟宽5～8 m，沟深3～10 m，沟两岸间夹宽缓台地，谷坡坡度35°～40°。沟道堆积松散层厚2～5 m。人类活动多，多以坡耕地为主，毁林开荒植被破坏严重，坡面侵蚀及风化作用强烈。下段发育4个小滑坡和2个不稳定斜坡，存在沟岸坍塌现象。滑体厚2～4 m，方量0.01×104～1.2×104m3，受沟水冲刷影响，处于不稳定状态，为泥石流活动提供直接物源。

沟谷下游平均纵坡降80.0‰，沟谷呈 “U”型，沟宽3～6 m，沟深1～5 m，上段沟道弯曲、乱石堆叠，过村下段沟道顺直，沟两岸外为宽缓台地，坡度5°～8°，植被以耕地和疏林为主，人类活动强烈，地形平缓，水动力条件差，易于泥石流堆积。过村段建有一座桥梁，桥上游4 m处为固床跌坎，顶基本与桥面齐平。桥下8.6 m处为谷坊坝，坝顶基本与桥底齐平。桥前平均淤积坡度约35.0‰，其人为抬高桥上游沟道比降，易于堵塞、淤停，进而漫流改道(图1)。

图1 桥前跌坎

(2) 泥石流堆积特征

沟口的泥石流堆积区呈“长条形”展布，长1 000 m，宽约15～50 m，面积0.2 km2，堆积物大块石多位于上部。堆积区地形坡度自上而下由陡变缓，堆积物颗粒粗细混杂，分选性差，颗粒堆积由粗变细。

粗大颗粒的岩性以花岗岩为主，棱角形、亚圆形混杂堆积。堆积区上段一般粒径为10～60 cm，可见最大粒径4 m。堆积区下段一般粒径10～30 cm。

2.2 灾后泥石流基本特征

(1) 物源分布情况

灾后上游各支沟、坡面多发育溯源侵蚀冲沟，村寨道路及边坡多处坦滑，坡上耕地小型坡面泥石流发育，村内小规模浅层滑坡也较发育，导致流域范围内不良地质作用物源非常分散。原有滑坡失稳滑移，后缘扩展，规模变大。

(2) 沟道形态情况

灾后经洪流挟裹、泥石流强烈揭底作用，沟道渐直，部分沟段呈“U”型，基岩出露，中上游沟段宽8～10 m，沟深10～15 m(图2)。章巴村上游沟段存在冲、淤、溃、冲交互作用，沟道更加弯曲。章巴村下游沟段揭底冲蚀作用明显，沟道宽10～17 m，深5～8 m。

图2 灾后桥前沟道

(3) 冲淤情况

灾前中上游以堆积为主，现沟道揭底作用明显，以冲为主，支沟溯源侵蚀发育。下游淤堵、溃决、冲蚀交替作用明显。受章巴小组桥梁的限制，上游冲出物在桥前淤积，几分钟后，桥梁垮塌溃决，后以冲蚀拉槽为主。沟道弯道处出现多处爬高冲出沟道的现象直接造成弯道上部村民房屋受损，泥位高出原河床3～5 m。多数冲出物堆积在河口，长约200 m，宽约50～80 m，厚约3～5 m，沿沟带状堆积(图3)。主要为漂卵石、砂及粗大树干，最大粒径可达1.5 m，山洪泥石流爆发持续时间约2 h，流体主要为稀浆状。

图3 泥石流堆积物

3 泥石流成灾机制分析

泥石流具有形成过程复杂、爆发突然、来势凶猛、历时短暂、破坏力强等特点[3]，各泥石流成灾机制有所差异。

(1) 超强单点降雨

2016年8月5日凌晨3时，梁河县局部地区出现强降雨天气，芒东镇清平村在5 h内降雨量高达103 mm。据当地老人介绍，50～70 a未见这么大的雨。当地6 h 点雨量均值约为55 mm，当日时段降雨约为均值的2倍。当雨量超过临界值，超强降雨则形成洪流，为灾害发生提供有利的水源条件[4]。

(2) 植被分布特征

上游植被良好，人行困难，山高坡陡。树木死亡后，枯木杂乱堆积在沟道两岸，形成较多卡口及淤塞。在洪流裹挟作用下，枯木漂浮顺流而下，沿途刮铲、冲积沟道松散堆积层，逐渐扩大洪流及泥石流规模。在强降雨作用下，坡面浅层滑坡、坡面泥石流发育，树木也随之进入沟道，堆积物堆积在沟道，混入洪流。沟道狭窄处易堵塞，之后溃决下泄。中游坡耕地分布范围内形成较多坡面小规模泥石流和浅层滑坡，致使部分农田及作物受损。

(3) 物源集中分布

上游下段滑坡集中分布，滑移体堆积在沟道内，该段沟道比降378.8‰。其大比降及集中分布松散物源，在洪流裹挟及枯木刮铲冲积作用下，极利于松散堆积物启动，并逐层揭起，与洪流混合，迅速下泄，破坏中上游沿途道路。中游堆积物也随之启动，伴随侧蚀、底蚀作用，沟岸坍塌。

(4) 桥梁堵溃作用

泥石流携带树木、巨砾来到村子附近后，因沟道宽缓、比降小，逐渐向上游淤积，并在弯道处形成数个淤积体。漂浮枯木在桥梁处淤积堵塞，细颗粒流体逐渐冲出沟道，漫流改道至村内，损毁部分民房。在更多的泥石流冲出巨石冲蚀、砸击、碰撞作用下，桥梁及谷坊坝在几分钟内损毁、垮塌，先前淤塞体瞬间溃决，呼啸而下，在侧蚀、底蚀作用下，溃决口越来越大、越来越深(图4、5)。随之向上游侵蚀初期淤积体，沟道自下而上逐渐加深、加宽。若桥梁不垮塌，一直堵塞，改道流体对村内民房的危害将更大。后期泥石流冲出物堆积在沟口，四处漫流，向两岸散开，淤埋水田。

图4 灾前桥梁

图5 灾后桥梁

4 结论和建议

(1) 泥石流灾害调查不能忽视枯木树干的堵塞效应，其漂浮于上层，易于堵塞沿途卡口及过流断面较小处。后期，枯木淤塞体易于溃决，瞬间放大泥石流流量。类似泥石流灾害，可以考虑逐步清理沟道内枯木树干，或者锯断减小树干长度。

(2) 流体中裹挟的枯木较长树干沿途刮铲、冲积作用，加大侧蚀、底蚀，利于沟道松散物启动，也利于增大物源量。

(3) 泥石流沟道下游桥涵断面应充分考虑其卡口、堵塞效应，强降雨下，树干、巨石瞬间堵塞桥洞。桥前人为抬高沟道比降，流体至此淤塞、漫流、改道，扩大危害范围。巨石直接冲砸桥梁，致其毁坏。其淤塞、改道、溃决、冲蚀作用，放大致灾效应。

(4) 沟口附近农田的合理布设，应充分考虑泥石流威胁范围，预留一定的缓冲地带，以避免遭受损失。

[1] 侯赤金, 尹博. 云南省德宏州梁河县芒东镇“8.5”山洪泥石流地质灾害应急调查报告[R].云南地质工程第二勘察院,2016.

[2] 杨林.云南省梁河县芒东镇清平村、那勐村章巴小沙河泥石流勘查与防治工程可行性研究报告[R].云南地质工程第二勘察院,2016.

[3] 唐邦兴.中国泥石流[M].北京：商务印书馆,2000:15-16.

[4] 刘世伟,喻邦红,王小群.德昌县芒角半沟泥石流发育特征及临界雨量研究[J].地质灾害与环境保护,2015，26(3)：1-5.