九寨溝震區泥石流物源特征研究

趙松江，趙崢，袁廣

九寨溝震區泥石流物源特征研究

趙松江1,2，趙崢1,2，袁廣3

（1.四川省華地建設工程有限責任公司，成都 610081；2.成都水文地質工程地質中心，成都 610081；3. 扶風縣自然資源局，陜西 寶雞 722200）

基于九寨溝震區泥石流相關資料及現場調查，分析得出震區泥石流物源類型主要有崩滑型物源、溝道沖刷型物源、坡面侵蝕型物源，根據九寨溝震區泥石流物源啟動與補給方式建立震后九寨溝震區泥石流物源啟動模式。選取震區29處泥石流為樣本，對九寨溝震區泥石流動儲量及物源總量進行相關性統計分析，得出九寨溝震區泥石流動儲量及物源總量比例關系統計方法。

泥石流；九寨溝震區；物源特征；啟動模式；動儲量

2017年8月8日九寨溝Ms7.0級地震（房立華等，2018；李勇等，2017；梁建宏等，2018）誘發大量地質災害（戴嵐欣等，2017；張孝奎等，2018；程強等，2018），導致九寨溝震區發生大量崩塌及滑坡堆積物極易轉化為泥石流物源，泥石流成為嚴重威脅人民生命財產安全的地質災害。震區泥石流物源類型及特征與常規泥石流有較大差別。郝紅兵等（2015）初步總結汶川震區典型泥石流物源啟動組合方式，針對物源集中啟動模式提出防治思路。喬建平等（2012）研究表明，汶川5·12震區泥石流主要為滑坡堵溝型、崩塌覆蓋型及碎屑坡積型。顧文韜等（2015）提出震后泥石流物源量與泥石流溝域面積、溝頂高程及溝道與發震斷裂距離等關系緊密。屈永平等（2012）研究表明，強震下的崩塌、滑坡堆積體的結構不同，啟動機制也不同于常規泥石流。前人對泥石流物源數量、類型及特征的研究較多，取得階段性的研究成果（蔣志林等，2014；卜祥航等，2016；黃成等，2019；方群生等，2016；田樹峰等，2019）。

本文結合泥石流勘查報告及野外現場調查，對九寨溝震區泥石流的物源類型、啟動模式進行分析研究，通過對震區29處泥石流流域面積、相對高差、主溝長度、主溝縱坡、震中距及物源量的分析，提出根據泥石流物源總量計算可參與泥石流活動的動儲量的估算方法，供同仁交流探討。

1 震區泥石流物源類型

1.1 崩滑型物源

地震后，九寨溝震區溝域內崩塌、滑坡災害多發，成為泥石流物源的重要來源。堆積于溝道兩岸的崩塌、滑坡堆積體，包含危巖體。該類物源所在斜坡坡度多在15°以上，分布范圍大，物源點數量多，崩滑規模、堆積體厚度不一，在降雨作用下易形成崩滑型泥石流。

1.2 溝道沖刷型物源

溝道沖刷型物源包含兩部分：一是前期泥石流物質順溝堆積形成；二是溝道兩岸崩滑堆積物堆積于溝道形成。相對集中，主要分布于溝道中縱坡降較小及主、支溝交匯段，將原有溝道覆蓋填高。

1.3 坡面侵蝕型物源

分布于溝道兩岸斜坡，相對分散，總物源量較大，可參與泥石流的動儲量占比較小。物源所在溝道斜坡坡度多在5°～15°，易形成坡面型泥石流，補充主溝泥石流物源。

2 震區泥石流啟動模式

泥石流物源包含靜儲量、動儲量，九寨溝震區泥石流物源啟動、補給方式與啟動模式主要為：降雨導致的匯流沖刷→固體物質進入溝道發生堵潰→堵潰加劇溝床揭底沖刷。

3 震區泥石流物源量

九寨溝震區29處泥石流流域面積、溝道相對高差、主溝長度、主溝縱坡、震中距與泥石流物源量及動儲量見表1。

表1 泥石流參數表

物源總量、動儲量與主溝縱坡、震中距相關性統計見圖1～4，結果表明，物源總量、動儲量與主溝縱坡、震中距離無明顯相關性。流域面積、相對高差、主溝長度與物源總量及動儲量相關性較差（圖5～10）。

圖2 動儲量與主溝縱坡相關性統計圖

圖3 物源總量與震中距相關性統計圖

圖4 動儲量與震中距相關性統計圖

圖5 物源總量與流域面積相關性統計圖

圖6 動儲量與流域面積相關性統計圖

圖7 物源總量與溝道相對高差相關性統計圖

圖8 動儲量與溝道相對高差相關性統計圖

圖9 物源總量與主溝長度相關性統計圖

圖10 動儲量與溝道主溝長度相關性統計圖

式中：為物源總量，104m3；0為動儲量，104m3；為流域面積，km2；為相對高差，m；為主溝長度，km。

研究發現，泥石流物源總量與動儲量具有較強相關性（圖11）。根據式（7），選取九寨溝震區7處泥石流進行驗證（表2）。由動儲量計算值對比野外調查動儲量實測值可知，誤差均在30%以內，其中，4處誤差小于20%。

將等量物源（（104m3）=10，20，…，n）代入式（7），得到動儲量與物源總量比例關系：

式中：K為動儲量與物源總量比值；V為物源總量（×104m3）；0i為動儲量（×104m3）。

根據式（8）得到動儲量與物源總量比例相關性（圖12、式（9））。

表2 計算值與實測值對比表

式中，K0為動儲量與物源總量比例，%。

根據式（8）、式（9）及圖12可得出九寨溝震區泥石流動儲量及物源總量比例關系統計方法：當物源總量小于25×104m3時，動儲量約占物源總量的23%；當物源總量達50×104m3時，動儲量約占物源總量的21%；當物源總量達100×104m3時，動儲量約占物源總量的20%；當物源總量達300×104m3時，動儲量約占物源總量的18%。之后的動儲量比例緩慢減小，保持在16%以上。

4 結論

1）九寨溝地震誘發崩塌、滑坡災害多發，為震后泥石流提供了崩滑型物源、溝道沖刷型物源及坡面侵蝕型物源。

2）九寨溝震區泥石流物源啟動模式主要為：降雨匯流沖刷→固體物質進入溝道發生堵潰→堵潰加劇溝床揭底沖刷。

3）對震區泥石流動儲量與物源總量相關性統計分析，得出九寨溝震區泥石流動儲量與物源總量比例關系。

圖11 動儲量與物源總量相關性統計圖

圖12 動儲量與物源總量比例關系圖

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戴嵐欣，許強，范宣梅，常鳴，楊琴，楊帆，任敬．2017．2017年8月8日四川九寨溝地震誘發地質災害空間分布規律及易發性評價初步研究[J]．工程地質學報，25(4)：1151-1164．

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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

國家重點研發計劃(2018YFC1505406)資助

趙松江(1963-)，男，山西原平人，碩士，教授級高級工程師，主要從事地質災害及地質工程方面的研究

袁廣(1990-)，男，陜西扶風人，碩士，工程師，主要從事地質災害及地質工程方面的研究

P642. 23

A

1006-0995（2021）01-0093-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.019