九寨溝縣勿角鎮甲勿溝泥石流基本特征與防治建議

蔣清明，郝紅兵，楊學之，蒙明輝

（1.四川省華地建設工程有限責任公司，成都 610081；2.四川省地質災害防治工程技術研究中心，成都 610081）

甲勿溝泥石流位于九寨溝縣勿角鎮甲勿村，距九寨溝“8·8”地震震中距離約40km，受九寨溝“8·8”地震影響，新增了大量松散固體物源。2020 年8 月15—17 日，流域內遭受持續強降雨天氣，據附近甲勿氣象觀測站數據可知，溝源處日降雨強度達到10 年一遇，在連續三天降雨后，8 月17 日凌晨誘發大規模泥石流物源啟動形成災害性泥石流。對甲勿溝泥石流基本特征、形成機制進行研究，對甲勿溝泥石流防災減災有重要參考意義。

1 自然環境背景

1.1 流域概況

甲勿溝泥石流屬湯珠河左岸一級支流，主溝長10.7 km，流域面積43.9 km2。高差1 555 m，溝道平均縱坡降145.9‰。甲勿溝發育9 條支溝，其中二道坪溝、6#支溝為泥石流溝，其余7條支溝為清水溝（圖1）。

圖1 甲勿溝水系圖

1.2 地形地貌

甲勿溝泥石流所處地貌單元主要為構造侵蝕高中山地貌。流域屬強烈切割區，河谷深切。山坡坡度一般20°以上，部分地區50°以上。

1.3 地層巖性

溝域上游出露泥盆系中統三河口組一段（D21s1+2）灰巖、砂質板巖（圖2）；中上游出露泥盆系益哇溝組（Dcy）生物碎屑灰巖；中游出露石炭系岷河組一段（Cm1）生物碎屑灰巖；下游出露泥盆系下吾拉組（Dx）生物碎屑灰巖、泥盆系當多組（Dd）石英巖狀砂巖夾石英質角礫巖；斜坡地區以第四系殘坡積層(Q4el+dl)為主；沿溝大量分布泥石流堆積物（Q4sef）（圖3）。

圖2 泥盆系中統三河口組變質砂巖出露

圖3 泥石流堆積物

1.4 地質構造

甲勿溝流域處于四川西部地槽區岷山山脈北段新構造運動強烈區，由一系列復背斜或復向斜構成北東向和南北向構造。褶曲強烈，構造裂隙發育，溝域中游有斷層通過。

1.5 氣象水文

氣候受地形影響顯著，多年平均降水量625 mm 左右，雨量少降雨集中，常出現局地暴雨。降水集中在5～9 月，占全年降水量75%。

1.6 地震

鄰近區域地震活動頻繁，歷史上發生多次強烈地震。最近一次發生在2017 年8 月8 日。據《中國地震動參數區劃圖（GB18306-2015）》，區域地震動反應譜特征周期為0.4 s，地震動峰值加速度0.20 g，地震基本烈度為Ⅷ度。

2 泥石流形成條件

2.1 地形條

甲勿溝泥石流地形以下特征：①流域相對高差大，最高點高程3 335 m，最低點高程1 780 m；②溝道縱坡降大，主溝上游段及支溝縱坡350‰以上，平均縱坡降145.9‰～417.4‰；③有9 條主要支溝，支溝流溝道長0.65～3.97 km;流域面積0.63～14.26 km2（表1）；④山坡坡度25°～55°；⑤溝谷呈現寬窄相間特征，高程2 310 m 以上呈“V”字型，谷底寬20～35 m。高程2 310 m 以下呈淺“U”型，谷底寬30～100 m。較大地形高差為泥石流提供較大勢能；較大溝道縱坡,較陡峻岸坡有利于溝道松散物源啟動及泥石流侵蝕；支溝有利于地表徑流快速匯集；寬窄相間溝谷利于泥石流局部堵塞，增強泥石流沖擊破壞能力。

2.2 物源條件

流域內相對集中物源點44 處，其中崩滑物源26 處，崩滑物源較地震前明顯增多，溝道物源、坡面侵蝕物源以及主溝下游及支溝大量堆積施工棄渣物源（表2）。四類物源廣泛分布，為泥石流發生提供了豐富物源條件。地震后新增物源穩定性較差，易啟動參與泥石流，新增物源增加了泥石流易發性。

表2 甲勿溝泥石流物源估算匯總統計表

2.3 水源條件

甲勿溝附近氣象站觀測資料，日降水量大于30 mm 暴雨每4 年有3 次，觀測最大一日降水量51.3 mm。雨強可滿足激發泥石流條件（吳積善等，1993），甲勿溝域具備暴發泥石流水源條件，激發雨強較地震前有所降低。

3 泥石流特征

3.1 泥石流災害

2020 年8 月15～17 日遭受持續強降雨天氣，2020 年8 月17 日凌晨發生大規模泥石流，持續時間3小時，溝口處沖出固體物量20.0 萬方。規模較大，造成溝域內公路損壞，村房屋被淤埋或沖毀，溝口處綿九高速項目部被淤埋，直接經濟損失大于4 000 萬元，未造成人員傷亡（圖4）。

圖4 “8.17”泥石流溝口淤積特征

3.2 “8·17”泥石流啟動特征

啟動分為3 段：

（1）主溝上段啟動特征

熊貓園以上啟動段溝道1 860 m，溝底較寬緩，以揭底沖刷溝道堆積物源為主，表現為邊沖邊淤，最大沖刷深3.0 m 左右，下部區域淤積厚度1～3 m。啟動物源量7.5×104m3左右，絕大部分啟動后在溝道內停積，部分進入熊貓園景區段淤積，松散物3.0×104m3左右，少量進入下游主溝淤積（圖5）。

（2）中段（甲勿池至游客中心）啟動特征

甲勿池至游客中心段是“8·17”泥石流主要啟動段。強降雨匯集進入甲勿池，導致甲勿池水從溢流口處溢出，溢流口處溢出地表水強大沖刷侵蝕能力，導致二道坪溝中下段斜坡沖刷拉槽，在末端熊貓醉水處匯合下滲出露沖刷岸坡及溝底，造成熊貓醉水處溝槽下切，兩岸岸坡垮塌，大量物質啟動形成泥石流（圖6）。

圖6 熊貓醉水部位拉槽啟動特征

物源啟動后大量在啟動點下游寬緩部位停積，部分匯合主溝上段物質啟動下泄，沿程沖刷溝槽兩岸岸坡（圖7）垮塌嚴重，植被破壞，大量松散物質到達游客中心受建筑物阻擋停積。

圖7 溝道及岸坡物源啟動特征

游客中心建筑物阻擋后，主溝水動力條件減弱，攜砂能力降低，二道坪溝至游客中心啟動段松散物在游客中心至上寨段逐漸沉積，淤積長度400 m，淤積總量5×104m3。

（3）下段（游客中心至甲勿下寨）

在下游段發育一條支溝，主溝由于上游流量較大，沖刷能力較強，兩岸岸坡松散物質豐富，穩定性較差，受水流沖刷側蝕坡腳形成沿溝大面積岸坡垮塌（圖8），對下游泥石流起物源補充作用。該段啟動段長4.3 km，啟動物量30×104m3，啟動松散物質沿溝逐步停積，沖出溝口固體物20×104m3直接造成溝口堆積扇區被淤埋，平均淤積厚3 m，最大5 m以上，進入主河造成湯珠河淤塞，洪水上岸，對勿角場鎮造成嚴重洪澇災害。

圖8 主溝中游岸坡侵蝕

圖9 泥石流治理工程平面布置圖

4 泥石流防治建議

4.1 防治思路

甲勿溝溝域面積較大，物源豐富，易發程度較高，危害對象多且分布廣。游客中心處涵洞過流能力不足，以涵洞過流能力為基本控制，以攔擋調節和固源為主，輔以排導防護治理。經上游攔擋固源后，使夾沙洪水順利通過涵洞，達到保護游客中心、熊貓園和游客中心以上旅游道路目的。

4.2 防治建議

采取“攔擋+固源+導流+防護”相結合的治理方案建議：

（1）攔擋工程：主溝中游二道坪溝口至游客中心段，設兩座攔擋壩，起到攔擋泥石流固體物、回淤穩固溝床及岸坡、調節泥石流流速流量等作用。

（2）固源工程：二道坪支溝溝口熊貓醉水段，溝道縱坡大，岸坡陡峻，物質結構松散，易于沖刷下切特點，布置谷坊壩群固源防護。

（3）導流工程：主溝上游熊貓園景區段，以邊沖邊淤為主，在熊貓園以上左岸修建導流堤，防止沖刷影響熊貓園。

（4）防護工程：溝道中游岸坡垮塌，采取防護措施進行處置。

5 結論

（1）甲勿溝在持續強降雨條件下，易發生泥石流，對溝內景區、沿溝旅游公路、溝域中下游村民、場鎮等造成嚴重威脅。

（2）九寨溝“8·8”地震后，溝域內新增物源較多，經“8·17”泥石流過程后，沿溝道堆積松散物源較多，可能使規模增大。

（3）泥石流上游有熊貓園、甲勿池等旅游景點，沿溝有旅游公路及居民區，溝口處有甲勿場鎮及在建綿九高速等重要基礎設施，建議盡快對其進行綜合治理。