张家口市桥西区大东沟泥石流灾害形成条件及特征分析

　　摘要：张家口市桥西区大东沟泥石流位于桥西区东窑子镇东窑子村东部，其沟口为东窑子镇镇政府所在地东窑子村。历史上该泥石流曾多次发生，给当地居民的生产生活造成重大损失，严重影响了当地人民群众的生产生活稳定，制约了该镇的社会经济发展。文章通过对大东沟泥石流形成条件、特征、危害进行分析，为必要的灾害治理提供依据。 

　　关键词：泥石流灾害；形成条件；类型特征；灾害治理；地质环境 

　　1 大东沟泥石流的地质环境 

　　大东沟泥石流地处柴沟堡～宣化盆地东北部低中山区，属侵蚀构造地貌，其周边是由大尖山、大桦岭、人头山、鱼儿山及东太平山等山脉组成的低中山区，区内山地相对高差大，最高峰人头山海拔高程1612.3m，最低点为清水河河谷谷底。流域内山峰海拔高度均在1000m以上，地形复杂，山势陡峻，多悬崖峭壁和峡谷发育。阳坡大部分基岩裸露，小型崩塌现象较发育，阴坡松散覆盖层分布面积较大，植被相对较发育，坡脚堆积厚度较大的松散物，易发生滑塌。 

　　2 大东沟泥石流形成条件 

　　2.1 主沟地形地貌条件 

　　大东沟海拔高程为820～1612.3m（大东沟沟口～人头山），相对高差790m，泥石流的形成范围以沟谷流域为边界，沟道总长度8.8km，平均纵坡坡降50‰，流域面积21.7km2。主沟槽中下游呈“U”形，宽度一般为60～100m；上游呈“V”形，宽度一般为60～100m；沟口地段最大宽度达150m左右。沟谷两侧山坡坡度多在30°～50°之间，山坡陡峻，局部形成悬崖峭壁。较大的地形高差，为泥石流的形成、运动提供了有利条件。受地形制约，其形成区、流通区及堆积区分布较明显。 

　　2.1.1 形成区地形地貌条件。包括沟槽上游及沟槽两侧山区，地形周边高、中间低，沟床纵坡较陡，地形有利于松散碎屑物质和水流的汇集，面积约为20.93km2。形成区内发育有多条规模大小不等的支沟，汇水面积大，区内山高坡陡，表层岩体破碎，松散物储量丰富，崩塌、滑坡、渣堆等不良地质现象较发育，植被的生长环境差、覆盖度低，水土流失严重，是泥石流的固体物源和水动力产生的主要区段。 

　　2.1.2 流通区地形地貌条件。流通堆积区为主沟沟道，面积约0.77km2，主沟上游沟道宽窄相套且沟道弯曲，以冲刷和淤积同时存在。上游区段约2.0km，沟谷两侧山坡较陡，地形整体相对中下游较狭窄，宽度多在30～50m，宽窄相套，沟道弯曲，纵坡比降约61‰～100‰，沟道弯曲和由窄变宽处，有冲洪积物堆积。中下游区段约6.0km，沟谷两侧山坡较缓，地形宽阔，沟道平直，纵坡比降约30‰～60‰，整体以淤积为主，沟道内多耕地。 

　　2.1.3 堆积区地形地貌条件。沟口堆积区为大东沟沟口部位，面积约0.25km2。从现场调查来看，为老冲洪积扇，长约550m，前缘宽约450m，前缘与清水河河道相接，受其挤压，清水河主流线向西略有偏移。 

　　2.2 支沟地形地貌条件 

　　大东沟沟域地形切割作用强烈，主沟谷两侧发育有30多条规模不等的支沟，支沟多呈“V”型，流域面积在0.068～3.42km2之间，沟长在0.114～3.61km之间，沟床纵坡比降在79‰～351‰之间，峰谷相对高差为102～471m，坡度一般大于30°。流域面积大于1.0km2的支沟有5条，分别是头道沟、二道沟、三道沟、四道沟及镇虎沟，均位于主沟槽北侧。主沟槽南侧最大支沟为旧地边沟，流域面积为0.888km2，其余支沟规模较小，流域面积多小于0.50km2，这些支沟多呈“V”字型，与主沟谷高角度交汇，与主沟夹角多大于70°。 

　　2.3 物源条件 

　　2.3.1 物源形成。泥石流流域内的松散物源主要为第四系洪积砂碎石、坡洪积含碎石粉土以及黄土状粉土、粉土，受地形地貌的制约，区内松散物分布面积较小，且极不均匀，各类土体的厚度变化较大；小型崩塌形成碎石堆及人类工程活动形成的弃渣石也是形成泥石流的重要固体物源。 

　　2.3.2 松散物储量。区内丰富的松散物储量为泥石流发育形成提供了物源基础，松散物包括第四系松散沉积物、基岩强风化层和人工弃体。大东沟泥石流流域松散物总量为42.39×104m3，其中动储量为13.914×104m3。 

　　2.4 水源条件 

　　张家口市桥西区大东沟泥石流地处蒙古高原与华北平原过渡带，受地域、地形地貌等条件的影响，大气降雨在时空上分布极不均匀，一般发生在6～9月，其中7～8月降雨量占全年总降水量的70%以上，多以大雨或暴雨的形式出现，并具有笼罩面积小、历时短、强度大等特点。 

　　泥石流发生与否，与降雨量的大小和强度有着直接的相关关系。大东沟泥石流灾害多发生在高强度暴雨日（24小时）或有短时暴雨的情况下，据有关气象资料，历次泥石流灾害（1958年、1972年、2003年）的降雨量分别为53.7mm、76.3mm和41.6mm，其中日或24小时最大降雨量为100.4mm，小时最大降雨量为47.0mm，10分钟最大降雨量为24.3mm。另外，泥石流发生与否在一定程度上与前期（20天）降雨量的大小有关系。以最近一次泥石流为例，2003年4月20日～5月12日累计降雨量为42.3mm，5月13日30多分钟骤降暴雨41.6mm，引发山洪，形成泥石流灾害。 

　　综上所述，大东沟泥石流沟狭长、支沟发育、坡降大、汇水面积大，具备了集水集物的条件；暴雨或是历时较长的降雨，能在短时间内形成大量突发性来水，为泥石流提供充足的水源；沟内表层松散、物源丰富，在暴雨激发下比较容易启动，导致大东沟或上游支沟形成泥石流。 

　　3 大东沟泥石流类型划分及特征 

　　泥石流分类主要的依据是泥石流的水源、物源供给方式、流域特征、物质组成、流体性质和规模等，大东沟泥石流为暴雨诱发大型高频稀性水石型沟谷泥石流。 

　　3.1 按水源和物源供给方式划分 

　　其特征：大东沟或是支沟多次爆发泥石流，均在暴雨或是长时间降雨情况下爆发，为暴雨型泥石流。 

　　3.2 按照流域地貌特征划分 

　　其特征：受地形地貌制约，大东沟形成区、流通区、堆积区分区比较明显，沟谷发育，沟蚀作用强烈，比降大，物源主要分布在沟槽两岸和沟床部位，为沟谷型泥石流。 

　　3.3 按泥石流物质组成划分 

　　其特征：固体物质主要有块石、砂粒混合组，块石含量为73.4%～82.7%，泥石流流体平均重度为1.54t/m3，为水石（沙）型泥石流。 

　　3.4 按流体特征划分 

　　其特征：泥石流浆体含有少量黏性物质，黏度低，为牛顿体；泥石流固液两相作不等速运动，有股流和散流现象；泥石流的堆积物有一定分选性，平面上呈侧堤式条带状堆积，沉积物以粗粒物质为主，表面较干净，无泥浆残留；浆体重度平均值为1.54t/m3左右，为稀性泥石流。 

　　3.5 按爆发频率划分 

　　其特征：1963年、1972年和2003年发生大中型山洪泥石流，在近几年支沟也曾发生过多次小型泥石流，为高频泥石流。 

　　3.6 按爆发规模划分 

　　其特征：2003年规模最大，泥石流一次堆积10余万方，洪峰流量为108.7m3/s，为大型泥石流。 

　　4 大东沟泥石流危害及其治理措施 

　　大东沟泥石流危害对象主要为处于泥石流流域威胁范围内的居民、农田、果园和已有的防护堤（坝）、导流渠和清水河等防洪设施。 

　　4.1 危害方式分析 

　　4.1.1 冲刷。泥石流沟谷地段地形坡度大，沟槽狭窄。随着沟槽不断被刷深，两侧岸坡坡度加大，临空面增高，沟槽两侧不稳定岩土体发生崩塌或滑坡而进入沟道，成为堵塞沟槽的堆积体；然后泥石流冲刷堆积体，再次刷深沟槽。 

　　4.1.2 冲击。泥石流强大的动压力、石块的撞击力是由于流体的容重较大、流速较快并携带了一定量的石块所造成的。泥石流的爬高和弯道超高能力也是由泥石流强大的冲击力所引起的，在沟槽弯度较大的地段，含砂（石）洪流极易越过沟槽或护堤，从而冲击农田、林地及其他设施。 

　　4.1.3 淤埋。一旦发生较大规模的泥石流，大量的堆积物不仅淤堵导流渠道、淤埋毁坏大量耕地，还对附近居民的生命财产构成巨大威胁。2003年发生的泥石流不仅在泥石流沟口附近的东窑子村一带形成大规模淤积，而且在其下游的清水河道内也有大量的泥石流堆积物。 

　　4.2 治理措施 

　　通过工程地质勘察对大东沟泥石流形成条件进行分析，遵循自然灾害防治的基本原则，本泥石流治理工程主要采用了以“拦”为主、以“排”为辅的治理方针，并采用“5座拦挡坝+10座谷坊坝+重力式挡墙+排导槽+修缮防护堤”的泥石流防治措施。 

　　大东沟泥石流主要威胁沟口东窑子镇和崇礼县的三个村庄头道边、二道边、三道边3310户11500人、清水河，如果再次发生泥石流将给人民群众造成巨大经济损失，因此进行治理是减灾、防灾的需要、建设的需要。防治工程建成后，有效保护了人民生命财产、公共设施的安全。 

　　参考文献 

　　[1] 中华人民共和国国土资源部.泥石流灾害防治工程勘查规范[S].2006. 

　　[2] 《工程地质手册》编委会.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2011. 

　　[3] 建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）[S].