黑水县维多村泥石流地质灾害基本特征值的计算研究

黑水县维多村泥石流地质灾害基本特征值的计算研究

刘德攀

（四川省地质矿产勘查开发局第十地质大队，四川 绵阳 621000）

摘  要：本研究对黑水县维多村泥石流地质灾害进行了详细调查和计算，确定了关键特征值。结果显示，热窝沟泥石流在暴雨条件下具有高流体重度和流速，显著的爬高和冲起高度，以及较大的弯道超高和局部冲刷深度。这些特征值为泥石流防治工程设计提供了重要依据，确保方案科学合理，有助于提高防灾减灾能力。

关键词：黑水县维多村，泥石流，地质灾害，特征值计算，防治工程

0引言

黑水县知木林乡维多村泥石流位于阿坝州黑水县热窝沟、小黑水河右岸，由热窝1#和2#两条泥石流沟组成。两岸滑坡发育，共有10处滑坡和不稳定斜坡体，沟道内松散物质丰富。近年来，热窝沟多次发生泥石流，2010年和2015年暴雨分别引发泥石流淤埋耕地和房屋，总量分别为0.71×104m3和2.4×104m3，造成重大财产损失。泥石流特征值是防治工程设计的依据，本文基于泥石流形成条件，准确计算了泥石流特征值，确保防治方案科学合理。

1泥石流形成条件

1.1沟床比降特征

热窝沟泥石流形成受地形地貌影响显著。热窝1#沟和2#沟流域面积分别为1.66 km2和1.67 km2，主沟长2.4 km和2.55 km，平均坡降363‰和328‰。沟道纵坡和地势特征将其分为三段：上游狭窄陡峭，中段坡陡松散物源丰富，下游较缓。村道建设的不合理切坡和弃渣堆放加剧了泥石流风险。

1.2流域分区特征

热窝沟泥石流流域分为清水汇流区、物源补给区及流通堆积区。清水汇流区位于高程2890m～3340m，植被覆盖好，主要提供水源；物源补给区位于高程2375m～2960m，地形陡峭，植被少，松散物源丰富；流通堆积区位于高程2222m～2375m，地形较缓，是主要堆积区。地形和植被条件显著影响泥石流形成和运动。

1.3物源特征

维多村泥石流物源分为滑坡堆积体、沟道堆积体、人工弃渣和坡面侵蚀物源。滑坡堆积体10处，主要分布在热窝1#、2#沟道两侧；沟道堆积体4段，总长度2530m；人工弃渣4处，主要在村道附近；坡面侵蚀物源主要分布于1#、2#沟的流通区两侧斜坡。总物源量为57.39×104m3，动储量17.25×104m3。

1.4水源特征

热窝沟泥石流主要由暴雨激发，区域属青藏高原东南缘的高原气候，年均降雨量835.8mm，集中在5-10月。2015年6月28日暴雨强度超50年一遇，达77mm，增加了坡体重量和滑面软化，降低泥石流起动临界雨量。暴雨是热窝沟泥石流的主要引发因素，充足的水动力条件加剧了泥石流的发生。

2泥石流基本特征值计算

2.1泥石流流体重度

2.1.1 现场配浆法

为取得泥石流流体的重度，勘查团队在当地老乡协助下，

通过堆积区堆积物质配浆进行现场实验。在热窝1#沟探槽TK02、TK05、TK10和热窝2#沟的探槽TK12、TK13、TK15内进行大容重试验，1#、2#沟平均重度为1.645 t/m3、1.668 t/m3。

2.1.2 查表法

采用查表确定泥石流流体重度，结果为：热窝1#、2#沟全流域：数量化评分95，易发，1+Φ值为2.65，泥石流重度1.676 t/m3。

2.1.3 综合取值

对比以上两种方法，由于现场取样配制泥浆在时间和空间上具有局限性，结合流域特点及实际情况，现场配浆法取得的泥石流流体重度不能完全代表整个流域及历史水平。推荐采用根据热窝沟泥石流数量化评分查表取得的泥石流重度1.676t/m3。

2.2雨洪法

采用雨洪法计算泥石流流量，假设泥石流与暴雨同频率、同步发生，设计洪水流量转变成泥石流流量。计算最大洪水流量Qp如表1所示。

表1 计算最大洪水流量Qp(m3/s)

Dc取1.5，计算泥石流峰值流量，结果如表2。

表2泥石流峰值流量Qc（m3/s）

2.2.2 形态调查法

根据泥石流泥痕及沟槽形态进行计算。典型断面位于1#沟拟设坝位和2#沟拟设防护堤位置，结果如下：1#沟，断面编号3-3’，流速1.2m/s，流量16.2m3/s；

2#沟，断面编号13-13’，流速1.5m/s，流量12.6m3/s。

2.2.3 综合取值

结合2015年区域内雨量资料分析，暴雨强度相当于20年一遇暴雨频率降雨量。建议采用雨洪法计算值进行设计。设计值如下：泥石流洪峰流量设计推荐值热窝1#沟入河口：2%频率流量22.28m3/s，5%频率流量19.37m³/s，流域面积1.66 km2；热窝2#沟入河口：2%频率流量22.41m3/s，5%频率流量19.49m³/s，流域面积1.67 km2。

2.3泥石流流速计算

计算稀性泥石流流速。热窝1#沟，3-3’剖面流速2.85m/s，11-11’剖面流速4.16m/s；热窝2#沟，16-16’剖面流速3.18m/s，19-19’剖面流速4.05m/s。通过堆积后的泥石流冲出物最大粒径推算石块运动速度。热窝1#主沟：摩擦系数3.5，块石粒径0.40m，移动速度2.21m/s；热窝2#主沟：摩擦系数3.5，块石粒径0.35m，移动速度2.07m/s。

2.4一次泥石流总量

一次泥石流过程总量Q：1#沟沟口：2%频率8101.01 m³，5%频率7042.93 m3；2#沟沟口：2%频率8148.28 m3，5%频率7086.56m3。一次泥石流冲出固体物质总量QH：1#沟沟口：2%频率3215.85 m3，5%频率2795.83 m3；2#沟沟口：2%频率3234.62 m3，5%频率2813.15 m3。

2.5泥石流整体冲压力等计算

计算各区段泥石流整体冲压力，结果为：热窝1#沟，3-3’剖面：18.24 kPa，11-11’剖面：38.87 kPa；热窝2#沟，16-16’剖面：22.71 kPa，19-19’剖面：36.84 kPa。 

计算各区段泥石流爬高和最大冲起高度：结果为：热窝1#沟，3-3’剖面：最大冲起高度0.41 m，爬高0.66 m，11-11’剖面：最大冲起高度0.88 m，爬高1.41 m；热窝2#沟，16-16’剖面：最大冲起高度0.52 m，爬高0.83m，19-19’剖面：最大冲起高度0.84 m，爬高1.34 m。

计算泥石流弯道超高，结果为：热窝1#沟，3-3’剖面：弯道超高0.23 m，11-11’剖面：弯道超高0.54 m；热窝2#沟，16-16’剖面：弯道超高0.88m，19-19’剖面：弯道超高0.41m。

计算各区段泥石流局部冲刷深度，结果为：热窝1#沟，3-3’剖面：局部冲刷深度0.72 m，掏蚀深度0.22 m，11-11’剖面：局部冲刷深度0.64 m，掏蚀深度0.34 m；热窝2#沟，16-16’剖面：局部冲刷深度0.55 m，掏蚀深度0.25 m，19-19’剖面：局部冲刷深度0.43 m，掏蚀深度0.33 m。

3结论

本研究通过对黑水县维多村泥石流地质灾害的详细调查和计算，得出了泥石流的关键特征值。结果表明，热窝沟泥石流具有较高的流体重度和流速，显著的爬高和冲起高度，较大的弯道超高和局部冲刷深度。特别是在暴雨条件下，泥石流的冲击压力和冲出固体物质总量显著增加。这些特征值为泥石流防治工程的设计提供了重要的科学依据，有助于制定更加合理有效的防治方案，提高防灾减灾能力。

参考文献

[1]王荐霖.泥石流基本特征值的计算——以云南省双廊镇甸心洪沟泥石流为例[J].资源环境与工程,2018,32(01):95-98.

[2]王丹.泥石流地质灾害勘查基本特征值计算方法应用实例[J].价值工程,2015,34(18):188-190.

作者简介：刘德攀（1990—），男，汉族，四川三台人，2014年毕业于中国地质大学长城学院，地质学，本科/学士，中级工程师 ，现从事水文地质、工程地质与环境地质。