海螺溝景區磨西鎮大牛溝泥石流特征及防治對策

劉民生，黃紫琪，董義，吳鄂

（1.中國地質科學院探礦工藝研究所，成都 611734；2.四川九一五工程勘察設計有限公司，四川 眉山 620010；3.四川華地建設工程有限責任公司，成都 610081）

海螺溝風景區由海螺溝、燕子溝、磨子溝、南門關溝、雅家埂和磨西臺地6 個景區組成，轄磨西鎮、燕子溝鎮21 個行政村、1 個街道居民委員會、42 個村民小組。磨西鎮地處貢嘎山風景區東坡海螺溝風景名勝區外圍保護地帶，海螺溝冰川森林公園入口處，海螺溝名勝風景區旅游接待基地；已建成1 個準五星級溫泉酒店、150 余個精品酒店、3 000 余間特色民宿，旅游旺季接待游客單日最大超過50 000 人。大牛溝泥石流位于磨西鎮牛坪村，每年汛期有不同程度泥石流固體物質沖出，威脅溝口牛坪村一組居民和位于溝道中部海螺溝磨西鎮飲用水水源地的生命財產安全，給磨西鎮1 600 余戶近7 000 人以及旅游季節的外來游客等的生活、旅游都帶來不利影響。

1 研究區地質背景

1.1 氣象、水文

貢嘎山地區以及磨西河流域處于亞熱帶季風氣候區；由于青藏高原隆起，形成獨特的大陸性季風高原型氣候。受東南季風和太平洋暖濕氣流的影響，具亞熱帶季風氣候特色。區內地形高差大，不同海拔高度氣候呈規律變化：氣溫隨海拔升高逐漸降低；降雨量（表1、表2，圖1）隨海拔升高呈先升后降，3 000 m 和5 000 m 出現兩個降雨峰值帶。對貢嘎山3 000 m 站1988～2005 年5～8 月日降水量統計，日降水量＞50 mm 有8 天，＞40 mm 有31 天，＞30 mm 有89 天，＞20 mm 有297 天（何德偉等，2008）。豐沛降水量、較大雨強是形成泥石流的有利水源條件。磨西河干流長43 km，流域面積923 km2，支流26 條，落差3 000 多米，比降51.3‰，年均流量23.6 m/s，枯水期9 m/s。大牛溝屬磨西河支流。

表1 磨西河流域降雨量特征值（單位：mm）

表2 磨西河流域月平均降水量（單位：mm）

圖1 磨西河流域月平均降雨量

1.2 地形地貌

大牛溝處于川西高原與四川盆地過渡帶，屬構造剝蝕侵蝕中高山地貌（圖2），以海拔1 500～3 500 m的中山為主，少數山峰超過4 000 m，山體走向南北向為主，與構造吻合。大牛溝位于雅加埂河右岸，泥石流堆積扇區即為雅加埂河階地與山體斜坡過渡區。主溝長4.98 km，溝域面積1.5 km2，發育3 條較小支溝。最高點位于北東山體頂部，海拔3 080.29 m，最低點溝道與磨西河交匯處海拔1 400.56 m，高差1 680 m，平均溝床縱比降323‰。山高、坡陡、谷深、主溝縱坡降較大，成為形成溝谷型泥石流有利地形條件。

圖2 研究區區域地貌分區簡圖

圖3 大牛溝域全貌圖

1.3 地層巖性

出露第四系（Q）全新統殘坡積、崩塌堆積、沖洪積、泥石流堆積地層，上更新統冰水積層（Q3fgl），及元古代斜長花崗巖（γO2）。松散物、碎裂巖體構成泥石流豐富固體物源。

1.4 構造與地震

位于川滇南北向構造帶北段與金湯弧形構造帶北西翼交匯部位。新構造運動以整體間歇性強烈抬升和地震活動，現代區域構造應力方向為近EW 向或NWW—SEE 擠壓，地應力水平較高。

鮮水河斷裂帶公元前26 年至1997 年間發生7 級以上地震8 次，6～6.9 級地震12 次。對1955 年4月4 日康定縣折多塘7.5 級地震烈度分析，達到Ⅶ一Ⅷ度，地震對該區影響非常明顯（陳曉清，2006）。

復雜構造、頻繁地震造成山體破碎，為泥石流發育提供豐富松散固體物源條件。

1.5 人類工程活動

地處高原和高山峽谷區，人多耕地少，曾造成水土流失十分嚴重；大牛溝流域分布公路、民房以及溝道中部海螺溝磨西鎮飲用水水源，居民、基礎設施及游客受到泥石流威脅或影響。

2 大牛溝泥石流特征及危害性

磨西臺地就是冰川、泥石流和河流堆積形成。近50 年來，貢嘎山景區有15 年暴發過泥石流災害18次，同一條溝暴發泥石流周期大致為10 年左右（何德偉等，2008）。黃紫琪等2021 年訪問村民，磨西鎮大牛溝每年汛期有不同程度泥石流發生，沖出松散固體物質。

2.1 大牛溝泥石流形成條件

2.1.1 溝域地形條件磨西鎮大牛溝泥石流溝上游清水匯流區無明顯溝道發育，中下游形成流通區呈V 型、溝床形態呈U型（圖4），溝道彎曲，溝道寬4～18 m，常年流水，溝道堆積松散塊碎石厚0.5～2.0 m，部分溝段有大塊石堆積；溝道兩側斜坡陡峭，斜坡坡度40°～65°，植被覆蓋率85%，多為松樹和低矮灌木；主溝上游段縱坡較大，為水源集中匯流提供了條件；陡峭的山坡為崩塌、滑坡等發育。在降雨條件下極易爆發泥石流。該溝爆發泥石流屬于典型溝谷型泥石流。

圖4 大牛溝溝道形態

2.1.2 物源條件

調查發現，松散固體物源類型包括溝道堆積物源和5 處（B01、B02、B03、B04、B05）崩滑堆積物源（圖5、表3）（黃紫琪等，2021）?？們α?9.64×104m3，動儲量6.77×104m3；其中，崩滑堆積物源靜儲量16.73×104m3，動儲量5.26×104m3；溝道堆積物源靜儲量2.91×104m3，動儲量1.51×104m3

表3 大牛溝泥石流物源統計表

圖5 大牛溝崩滑物源分布圖

2022 年9 月5 日，發生瀘定6.8級地震，震中位于研究區域西側8km左右。大牛溝崩塌、滑坡形成新增松散固體物源近萬立方米，地震部門核定該區屬于地震烈度9 度區，地震造成山體破裂、巖土體松動為泥石流發生提供更多松散固體物源量。

2.1.3 水源條件

收集鄰近瀘定縣多年平均降雨量653.3 mm，年最大降雨量814 mm。據《四川省中小流域暴雨洪水計算手冊》所附暴雨量等值線圖，大牛溝流域所在地區1/6h、1h、6h、24h 多年最大暴雨量平均值分別為6.0 mm、10.0 mm、25 mm、40 mm，變異系數分別為0.55、0.46、0.35 和0.3（黃紫琪等，2021）。磨西氣象站多年平均降水量1 113.6 mm，有隨地面高程升高降水量增大規律。充足降水及較大雨強，快速集中匯流為引發泥石流提供了水源條件（解偉等，2021）。

2.2 泥石流的成因機制

大牛溝溝谷呈V 型，山坡坡度40°～65°，殘破積松散固體物質極易在雨水沖刷下匯積到溝道中；中下游溝道呈U 型，形成高陡臨空面，兩側崩滑體極易失穩形成溝道堵塞，堰塞體潰決爆發泥石流。

大牛溝參與泥石流活動物源以溝道松散堆積和兩側斜坡崩滑物源為主，未來大牛溝可能多發暴雨-溝谷型泥石流，物源的啟動模式為側蝕-滑塌及溝道揭底侵蝕。多次水流作用對溝道兩側崩滑體進行沖刷側蝕，使崩滑體形成高陡臨空面，崩滑體失穩，大量崩滑物源堆積到溝床內，形成不同規模的泥石流。

2.3 泥石流的危害性

2.3.1 危害對象

磨西鎮大牛溝泥石流威脅溝口牛坪村一組居民4 戶18 人，以及位于溝道中部海螺溝磨西鎮飲用水水源。

2.3.2 危害方式

磨西鎮大牛溝泥石流可能危害方式：B01 崩塌物源啟動泥石流對海螺溝磨西鎮飲用水水源積水池等側蝕作用，位于積水池右上方跌水水流長期對供水工程積水池所在斜坡沖刷作用，引起積水池失穩，危及供水安全；挾沙洪水對中下游橋洞沖刷、撞擊作用，B05 崩滑物源和溝道物源在橋涵處易構成堵塞、淤積；大牛溝泥石流對溝口民房沖擊、淤埋等。

參照《地質災害危險性評估規范》（GB/T 40112-2021），遇持續或短時強降水，大牛溝發生較大規模泥石流，溝口居民，海螺溝磨西鎮飲用水水源設施等遭受泥石流災害危險性較大。

2.4 泥石流發展趨勢

磨西鎮大牛溝流域內崩滑體發育，可參與泥石流活動松散固體物源量大大增加，遭遇持續或短時強降水，可引發較大規模泥石流災害。

2.5 泥石流的性質及類型

經計算，在P=5%～2%工況下，一次沖出固體物總量800～1 900 m3。

根據《泥石流災害防治工程勘查規范》（DZ/T0220-2006）分類，屬于暴雨（降雨）、溝谷型、高頻、泥石型、稀性小型泥石流。易發程度為輕度易發。

3 大牛溝泥石流運動特征參數

按照《泥石流災害防治工程勘查規范》（DZ/T0220-2006）的相關規定，計算了大牛溝泥石流運動特征參數值。

3.1 大牛溝暴雨洪峰流量、泥石流峰值流量（表4、表5）

表4 大牛溝暴雨洪峰流量表

表5 大牛溝泥石流峰值流量表

3.2 大牛溝一次泥石流過程總量和一次沖出固體物質量（表6、表7）

表6 一次泥石流過程總量

表7 一次沖出固體物質總量

3.3 大牛溝泥石流流速（表8）

表8 大牛溝泥石流流速

3.4 大牛溝泥石流沖擊力（表9、表10）

表9 大牛溝泥石流整體沖擊力

表10 大牛溝泥石流大塊石沖擊力

3.5 大牛溝泥石流最大沖起高度和爬高（表11、表12）

表11 大牛溝泥石流最大沖起高度

表12 大牛溝泥石流爬高值

3.6 大牛溝泥石流沖刷深度（表13）

表13 大牛溝泥石流在民房側擬設防護提位置沖刷深度

4 防治建議

參考《泥石流防治工程設計規范》（T/CAGHP021-2018）中“以防為主、防治結合、避強治弱、重點治理”，以及“在形成區應以抑制泥石流啟動、發生為主”的防治原則，為保護溝口牛坪村一組居民民房及溝道中部海螺溝磨西鎮飲用水水源，結合泥石流水源、松散固體物源特征、泥石流特征參數，建議采取“固源+防護”的方案，以減輕或防治大牛溝泥石流威脅、危害。