九寨沟震区泥石流物源特征研究

赵松江，赵峥，袁广

九寨沟震区泥石流物源特征研究

赵松江1,2，赵峥1,2，袁广3

（1.四川省华地建设工程有限责任公司，成都 610081；2.成都水文地质工程地质中心，成都 610081；3. 扶风县自然资源局，陕西 宝鸡 722200）

基于九寨沟震区泥石流相关资料及现场调查，分析得出震区泥石流物源类型主要有崩滑型物源、沟道冲刷型物源、坡面侵蚀型物源，根据九寨沟震区泥石流物源启动与补给方式建立震后九寨沟震区泥石流物源启动模式。选取震区29处泥石流为样本，对九寨沟震区泥石流动储量及物源总量进行相关性统计分析，得出九寨沟震区泥石流动储量及物源总量比例关系统计方法。

泥石流；九寨沟震区；物源特征；启动模式；动储量

2017年8月8日九寨沟Ms7.0级地震（房立华等，2018；李勇等，2017；梁建宏等，2018）诱发大量地质灾害（戴岚欣等，2017；张孝奎等，2018；程强等，2018），导致九寨沟震区发生大量崩塌及滑坡堆积物极易转化为泥石流物源，泥石流成为严重威胁人民生命财产安全的地质灾害。震区泥石流物源类型及特征与常规泥石流有较大差别。郝红兵等（2015）初步总结汶川震区典型泥石流物源启动组合方式，针对物源集中启动模式提出防治思路。乔建平等（2012）研究表明，汶川5·12震区泥石流主要为滑坡堵沟型、崩塌覆盖型及碎屑坡积型。顾文韬等（2015）提出震后泥石流物源量与泥石流沟域面积、沟顶高程及沟道与发震断裂距离等关系紧密。屈永平等（2012）研究表明，强震下的崩塌、滑坡堆积体的结构不同，启动机制也不同于常规泥石流。前人对泥石流物源数量、类型及特征的研究较多，取得阶段性的研究成果（蒋志林等，2014；卜祥航等，2016；黄成等，2019；方群生等，2016；田树峰等，2019）。

本文结合泥石流勘查报告及野外现场调查，对九寨沟震区泥石流的物源类型、启动模式进行分析研究，通过对震区29处泥石流流域面积、相对高差、主沟长度、主沟纵坡、震中距及物源量的分析，提出根据泥石流物源总量计算可参与泥石流活动的动储量的估算方法，供同仁交流探讨。

1 震区泥石流物源类型

1.1 崩滑型物源

地震后，九寨沟震区沟域内崩塌、滑坡灾害多发，成为泥石流物源的重要来源。堆积于沟道两岸的崩塌、滑坡堆积体，包含危岩体。该类物源所在斜坡坡度多在15°以上，分布范围大，物源点数量多，崩滑规模、堆积体厚度不一，在降雨作用下易形成崩滑型泥石流。

1.2 沟道冲刷型物源

沟道冲刷型物源包含两部分：一是前期泥石流物质顺沟堆积形成；二是沟道两岸崩滑堆积物堆积于沟道形成。相对集中，主要分布于沟道中纵坡降较小及主、支沟交汇段，将原有沟道覆盖填高。

1.3 坡面侵蚀型物源

分布于沟道两岸斜坡，相对分散，总物源量较大，可参与泥石流的动储量占比较小。物源所在沟道斜坡坡度多在5°～15°，易形成坡面型泥石流，补充主沟泥石流物源。

2 震区泥石流启动模式

泥石流物源包含静储量、动储量，九寨沟震区泥石流物源启动、补给方式与启动模式主要为：降雨导致的汇流冲刷→固体物质进入沟道发生堵溃→堵溃加剧沟床揭底冲刷。

3 震区泥石流物源量

九寨沟震区29处泥石流流域面积、沟道相对高差、主沟长度、主沟纵坡、震中距与泥石流物源量及动储量见表1。

表1 泥石流参数表

物源总量、动储量与主沟纵坡、震中距相关性统计见图1～4，结果表明，物源总量、动储量与主沟纵坡、震中距离无明显相关性。流域面积、相对高差、主沟长度与物源总量及动储量相关性较差（图5～10）。

图2 动储量与主沟纵坡相关性统计图

图3 物源总量与震中距相关性统计图

图4 动储量与震中距相关性统计图

图5 物源总量与流域面积相关性统计图

图6 动储量与流域面积相关性统计图

图7 物源总量与沟道相对高差相关性统计图

图8 动储量与沟道相对高差相关性统计图

图9 物源总量与主沟长度相关性统计图

图10 动储量与沟道主沟长度相关性统计图

式中：为物源总量，104m3；0为动储量，104m3；为流域面积，km2；为相对高差，m；为主沟长度，km。

研究发现，泥石流物源总量与动储量具有较强相关性（图11）。根据式（7），选取九寨沟震区7处泥石流进行验证（表2）。由动储量计算值对比野外调查动储量实测值可知，误差均在30%以内，其中，4处误差小于20%。

将等量物源（（104m3）=10，20，…，n）代入式（7），得到动储量与物源总量比例关系：

式中：K为动储量与物源总量比值；V为物源总量（×104m3）；0i为动储量（×104m3）。

根据式（8）得到动储量与物源总量比例相关性（图12、式（9））。

表2 计算值与实测值对比表

式中，K0为动储量与物源总量比例，%。

根据式（8）、式（9）及图12可得出九寨沟震区泥石流动储量及物源总量比例关系统计方法：当物源总量小于25×104m3时，动储量约占物源总量的23%；当物源总量达50×104m3时，动储量约占物源总量的21%；当物源总量达100×104m3时，动储量约占物源总量的20%；当物源总量达300×104m3时，动储量约占物源总量的18%。之后的动储量比例缓慢减小，保持在16%以上。

4 结论

1）九寨沟地震诱发崩塌、滑坡灾害多发，为震后泥石流提供了崩滑型物源、沟道冲刷型物源及坡面侵蚀型物源。

2）九寨沟震区泥石流物源启动模式主要为：降雨汇流冲刷→固体物质进入沟道发生堵溃→堵溃加剧沟床揭底冲刷。

3）对震区泥石流动储量与物源总量相关性统计分析，得出九寨沟震区泥石流动储量与物源总量比例关系。

图11 动储量与物源总量相关性统计图

图12 动储量与物源总量比例关系图

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A Study on Material Source Characteristics of Debris Flow in the Jiuzhaigou Valley Earthquake Area

ZHAO Song-jiang1,2ZHAO Zheng1,2YUAN Guang3

(1-Sichuan Huadi Construction Engineering Co. Ltd, Chengdu, Sichuan 610081; 2-Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu 610081; 3-Bureau of Natural Resources, Fufeng County, Fefeng, Shaanxi 7222000)

Relevant information and on-site investigation indicate that material source of debris flow in the Jiuzhaigou Valley earthquake area are colluvium, alluvium and slope deposit. A start-up mode of debris flow source after the earthquake in the Jiuzhaigou Valley earthquake area is set up based on start-up of debris flow material source and its replenishment mode in the Jiuzhaigou Valley earthquake area. Statistical method for the ratio of debris flow reserves to total amount of material sources is obtained according to the statistical analysis of correlation of debris flow dynamic reserves and total amount of material source for 29 debris flows in the Jiuzhaigou Valley earthquake area,.

debris flow; Jiuzhaigou Valley earthquake area; material source characteristic; start-up mode; dynamic reserve

2020-02-27

国家重点研发计划(2018YFC1505406)资助

赵松江(1963-)，男，山西原平人，硕士，教授级高级工程师，主要从事地质灾害及地质工程方面的研究

袁广(1990-)，男，陕西扶风人，硕士，工程师，主要从事地质灾害及地质工程方面的研究

P642. 23

A

1006-0995（2021）01-0093-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.019