甘肅天水地區(qū)渭河南岸大砂溝泥石流發(fā)育特征

甘肅天水地區(qū)渭河南岸大砂溝泥石流發(fā)育特征祝恩珍;韓帥;孫萍;王剛【摘要】以天水地區(qū)渭河南岸大砂溝泥石流溝為研究對象，通過野外地質(zhì)調(diào)查以及歷史資料的統(tǒng)計，初步了解該泥石流的形成條件、松散物源的補(bǔ)給條件、活動歷史；詳細(xì)研究了該泥石流的運(yùn)動特征，并提出了相應(yīng)的治理措施.結(jié)果表明:該泥石流溝上游三面不穩(wěn)定斜坡體上的堆積物和大砂溝溝道內(nèi)的松散堆積物為該泥石流的主要物源;通過統(tǒng)計分析，在極端降雨天氣條件下計算得到洪峰流量為355.26m3/s.該泥石流溝仍存在暴發(fā)大規(guī)模泥石流的可能性，一旦泥石流發(fā)生，將對下游甘谷縣城居民的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅.研究成果可為天水地區(qū)泥石流的防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù).【期刊名稱】《現(xiàn)代地質(zhì)》【年(卷)，期】2019(033)001【總頁數(shù)】8頁(P227-234)【關(guān)鍵詞】泥石流;溝谷;形成條件;運(yùn)動特征【作者】祝恩珍;韓帥;孫萍;王剛【作者單位】中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081;中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京100083;自然資源部新構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081;自然資源部新構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081;自然資源部新構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081;中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081;自然資源部新構(gòu)造運(yùn)動與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081【正文語種】中文【中圖分類】P642;P694;X140引言泥石流是常見的山地地質(zhì)災(zāi)害類型之一，且一般發(fā)育在巖性軟弱，風(fēng)化、卸荷作用強(qiáng)烈，巖體破碎以及降雨豐富而集中的地區(qū)。甘肅省位于黃土高原，山區(qū)現(xiàn)代不良物理地質(zhì)作用強(qiáng)盛，降雨集中，沖刷強(qiáng)烈，為泥石流發(fā)育提供了有利的條件，成為我國泥石流最為發(fā)育的地區(qū)之一［1-2］，且近年來泥石流災(zāi)害有增加的趨勢。甘肅天水地區(qū)屬于黃土高原地區(qū)，黃土結(jié)構(gòu)疏松，節(jié)理裂隙發(fā)育，加之該地區(qū)分布的第三系泥巖和白堊系砂泥巖具隔水性且遇水后易軟化，強(qiáng)度降低，風(fēng)化嚴(yán)重，為泥石流的發(fā)生提供了豐富的物源條件［3］。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，地質(zhì)環(huán)境惡化趨勢進(jìn)一步加劇，泥石流災(zāi)害頻發(fā)。對于泥石流的發(fā)育分布特征前人已經(jīng)做了大量的研究，主要有:(1)對影響泥石流的地形地貌條件、地質(zhì)條件以及水源條件進(jìn)行了分析［4-10］；(2)對泥石流的流態(tài)進(jìn)行了不同的分類，提出并不斷完善了流速的計算公式［11-14］；⑶在泥石流運(yùn)動過程的數(shù)值模擬上，國內(nèi)夕卜學(xué)者提出了不同的本構(gòu)模型及計算方法來計算泥石流的運(yùn)動過程［15-18］;(4)對溝谷泥石流的形成方式分成了三大類［19-21］。為查明和分析天水地區(qū)泥石流的孕災(zāi)過程，本文在野外地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)分析的基礎(chǔ)上，對天水地區(qū)典型泥石流溝，大砂溝的發(fā)育及運(yùn)動特征進(jìn)行研究，以期為天水地區(qū)該類泥石流的防治和監(jiān)測預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。1區(qū)域地質(zhì)概況圖1天水地區(qū)典型泥石流災(zāi)害Fig.1DebrisflowdisasterinTianshuiarea(a)大溝泥石流災(zāi)后圖；(b)娘娘壩泥石流災(zāi)后圖調(diào)查區(qū)位于甘肅省天水市西部甘谷縣，其地理位置在東經(jīng)105°15'—105°30'、d匕緯34。40—34。50'之間，位于我國南北地震帶北部，是絲綢之路的主要交通要道，受地質(zhì)構(gòu)造背景和地形地貌影響，長期受到地質(zhì)災(zāi)害的威脅。該區(qū)域主要發(fā)育兩條活動斷裂帶，即西秦嶺北緣活動斷裂帶和禮縣一羅家堡活動斷裂帶，歷史上曾發(fā)生多次強(qiáng)震，導(dǎo)致該地區(qū)及其周邊區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)［22］。根據(jù)2010年地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的結(jié)果，截至2010年12月，研究區(qū)共發(fā)育地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)328個，其中泥石流59條［23］。2013年6月19日，遭遇多次強(qiáng)降雨天氣，加之“7?22”岷縣漳縣地震波及，研究區(qū)滑坡、泥石流、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害大范圍暴發(fā)，其中較為典型的為2013年7月22日暴發(fā)的大溝泥石流以及25日暴發(fā)的娘娘壩泥石流（圖1）,對當(dāng)?shù)鼐用竦姆课菀约肮苍O(shè)施造成嚴(yán)重破壞［24-25］。甘谷縣大砂溝屬于典型的溝谷型泥石流溝，其流域面積大，植被覆蓋率低，由于強(qiáng)降雨、地震、人為等因素，區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境惡化較為嚴(yán)重，為泥石流暴發(fā)奠定了基本條件，一旦暴發(fā)泥石流災(zāi)害，將嚴(yán)重威脅到區(qū)內(nèi)3個村莊以及縣城共5萬余名群眾的生命財產(chǎn)安全。圖2大砂溝泥石流平面圖Fig.2Dashagoudebrisflowplan大砂溝泥石流流域平面形態(tài)近似呈〃柳葉形”，整個流域內(nèi)植被覆蓋率低，左右兩岸的支溝呈樹枝狀發(fā)育（圖2）,屬常年流水型溝谷；總流域面積25.3km2，主溝長9.50km，主溝縱坡降約63.7%。；流域內(nèi)最高點(diǎn)為南側(cè)分水嶺，高程1916m,最低點(diǎn)為溝口處，高程1311m;溝岸山體坡度30。~50。，局部近似直立。若發(fā)生強(qiáng)降雨，雨水易通過坡面及支溝匯合，加之地形坡度較大，匯水迅速，來勢兇猛，沖蝕溝岸、坡面及主溝內(nèi)的松散固體顆粒物質(zhì)，為泥石流的形成提供了良好的地形條件。2泥石流發(fā)育特征2.1泥石流形成區(qū)特征該泥石流的形成區(qū)主要分布在整個流域內(nèi)的東、南、西三側(cè)，形成了環(huán)形補(bǔ)給，面積23.03km2，占流域總面積的93.03%。流域內(nèi)溝壑密布、地形切割較為強(qiáng)烈，溝底寬度一般為20-80m,形態(tài)呈U字型。流域內(nèi)支溝以樹枝狀發(fā)育，支溝溝谷普遍較窄，屬于季節(jié)性流水溝谷；溝底寬度一般為10-50m,形態(tài)多呈V字型。支溝溝道長度為0.48-4.6km。溝谷兩側(cè)發(fā)育有多處小型崩塌滑坡體，流域內(nèi)支溝縱坡降較大，其坡度為59.1%。-240%。，山坡坡度20°-60°，局部近直立；植被發(fā)育，植被覆蓋率約為10%。強(qiáng)降雨過程中匯水迅速，來勢兇猛，通過坡面及支溝迅速匯入溝道中。2.2泥石流流通區(qū)特征流通區(qū)主要分布于大砂溝主溝中上游區(qū)段，該區(qū)面積約為1.99km2，占流域總面積的4.87%，溝床平均坡降較平緩。區(qū)內(nèi)溝壑密集，地形高差較大，谷坡坡度多在30°-50°及以上，匯流面積大，形成泥石流的地形地貌條件和水動力條件優(yōu)越。流域內(nèi)松散的固體物質(zhì)豐富，松散固體物質(zhì)補(bǔ)給量占流域總補(bǔ)給量的85%以上，流動過程中能量和流量不斷加大，沿程滲浸、水土相互糅合，從而形成較大規(guī)模泥石流。2.3泥石流堆積區(qū)特征堆積區(qū)主要分布于大砂溝主溝下游一帶，由于大砂溝中、上游坡降比較大，泥石流流速較快，泥石流堆積物相對較少，下游溝床相對較緩，且泥石流出山后溝道變寬，水動力降低，固體物質(zhì)大規(guī)模堆積。堆積區(qū)東西兩側(cè)有多處甘谷縣居民房屋。地形坡度較緩，平均縱坡降16.76%。，長約500m,寬30-40m,堆積厚度0.5-1.5m，體積約2.3x104m3。受河流沖刷及后期的城市建設(shè)對原有堆積體清理的影響，溝口原有的泥石流沖洪積扇不明顯。表1大砂溝泥石流溝基本特彳正Table1BasicfeaturesoftheDashagoudebrisflow區(qū)域全流域形成區(qū)流通區(qū)堆積區(qū)面積/km225.3023.031.990.28主溝長/km9.50---溝床平均縱坡降/%。63.7067.8045.8016.76相對高差/m6053316540松散物儲量/104m3286.45---溝谷形態(tài)U字型U字型U字型-3泥石流形成條件3.1地形地貌條件天水市甘谷縣所處地貌單元屬西秦嶺山地和隴中黃土高原的過渡地帶，西秦嶺縱亙于其南，隴中黃土高原橫延于其北，渭河自中部穿境而過。區(qū)內(nèi)總體地勢南高北低，并有南、北兩山向中部的渭河河谷傾伏，呈兩山夾一川之勢。最高點(diǎn)為南部石鼓山，海拔2716.9m；最低點(diǎn)位于渭河谷地，海拔1230m。最大相對高差達(dá)1487m。大砂溝泥流域平面形態(tài)近似呈〃柳葉形”。該流域內(nèi)植被覆蓋率低，以中低山為主，左右兩岸的支溝呈樹枝狀發(fā)育，屬常年流水型溝谷，總流域面積25.3km2，主溝長9.50km,主溝縱坡降約63.7%。。流域內(nèi)地勢由南向北傾斜，最高點(diǎn)高程為南側(cè)分水嶺，高程1916m;最低點(diǎn)為溝口處，高程1311m,相對高差605m。根據(jù)地形地貌的成因類型及形態(tài)特征，該流域內(nèi)地貌可分為剝蝕-中低山地貌和侵蝕-堆積河谷地貌，其中剝蝕-中低山地貌在流域內(nèi)表現(xiàn)為地形高低起伏，山峰多呈魚脊形，溝坡陡峭，多形成峽谷、隘谷，溝谷極窄且切割深，谷坡坡度30°~50°,局部地段近直立。流域內(nèi)山坡侵蝕切割強(qiáng)烈，沖溝較發(fā)育。侵蝕-堆積河谷地貌主要沿溝谷呈條帶狀展布，寬30-150m,主要發(fā)育河漫灘及I級階地;I級階地是當(dāng)?shù)鼐用竦木幼『透鲄^(qū)。流域內(nèi)溝岸山體坡度30。~50。，局部近似直立。流域內(nèi)溝壑密布、地形切割較為強(qiáng)烈，溝底寬度一般為20-80m,形態(tài)呈U字型。流域內(nèi)支溝以樹枝狀發(fā)育，支溝溝谷普遍較窄，屬于季節(jié)性流水溝谷；溝底寬度一般為10-50m,形態(tài)多呈V字型。支溝溝道長度為0.48-4.6km，長度最大的為小溝門，長4.6km，其流域面積為1.95km2。流域內(nèi)支溝縱坡降較大，介于59.1%。~240%。之間，山坡坡度20。-50。，流域面積0.14-2.48km2。較大的高差以及溝谷兩側(cè)高陡的邊坡為泥石流的發(fā)生提供了有利條件。3.2水源條件甘谷縣多年的平均降水量為480.8mm。據(jù)1965—2015年降雨量資料（圖3）,歷年最大降雨量為635mm（2003年），最小降雨量為297.1mm（1969年），相差337.9mm。降水在空間分布上極不均勻，呈現(xiàn)出南多北少的特點(diǎn)。南部山區(qū)古坡鄉(xiāng)一帶，年降水量多達(dá)600-700mm;北部山區(qū)的禮辛、大石、安遠(yuǎn)等地年降雨量僅在400mm左右，為降雨最少的地區(qū)；區(qū)內(nèi)其它地區(qū)大部分年降雨量都在450-550mm之間。研究區(qū)降水量在時間分配上也很不平衡，7至9月3個月降水量為260.2mm,占全年降水量的54%。區(qū)內(nèi)具有降雨集中、強(qiáng)度大的特點(diǎn)，最長連續(xù)降水天數(shù)達(dá)11天（1976年8月18日一8月28日）；中雨平均每年11.7次，大雨2.5次，暴雨為0.2次，大、暴雨集中在5至10月，而暴雨多出現(xiàn)在7月；一次連續(xù)最大降雨量205.8mm，日最大降雨量93.5mm（2006年8月27日），小時最大降雨量40.0mm,10分鐘最大降雨量25.4mm。短歷時、高強(qiáng)度的降雨為泥石流的形成提供了充沛的水源條件。3.3物源條件松散固體物質(zhì)是泥石流的主要組成部分，松散固體物質(zhì)的補(bǔ)給條件及其儲量大小直接控制著泥石流的性質(zhì)及規(guī)模。大砂溝內(nèi)松散固體物質(zhì)儲量較為豐富（圖4）,可分為坡面侵蝕、溝床堆積、人類開采廢棄的砂石、大象山隧道開挖的棄土及溝岸崩塌和滑坡等5種補(bǔ)給來源。在大砂溝流域，發(fā)育的主要地層有古近系砂巖及砂礫巖，呈紫紅色，厚-巨厚層結(jié)構(gòu)；膠結(jié)中等，以接觸膠結(jié)為主，遇水易崩解；表層強(qiáng)風(fēng)化層巖體破碎，厚度為0.5-1.0m。這為泥石流的發(fā)生提供了良好的物源條件。上部覆蓋有一層馬蘭黃土以及殘坡積物，呈淺黃色，稍濕且疏松多孔，遇地表徑流容易被沖刷帶走，匯集于下部河道中。而在河床、河漫灘以及I級階地分布著大量的沖洪積物，以圓礫為主，具有明顯的二元結(jié)構(gòu)。河漫灘及I級階地表層為粉土，厚2~3m,孔隙發(fā)育，具有明顯的濕陷性。下部為圓礫，呈雜色，骨架顆粒約為75%，其余為泥質(zhì)和砂質(zhì)充填，最大粒徑約為10cm，多呈棱角狀，厚度4~6m。河道內(nèi)的采沙場以及磚廠產(chǎn)生的棄渣主要堆積在主溝道中游。棄土主要為天定高速修建時隧道開挖棄土，堆積于支溝與主溝交界處，巖性主要為砂礫巖碎屑物質(zhì)，結(jié)構(gòu)松散。河床內(nèi)大量的沖洪積物以及人工棄渣等為泥石流提供了良好的物源條件。圖3甘谷縣1965年以來年降雨量Fig.3AnnualrainfallstatisticsinGanguCountysince1965圖4大砂溝松散固體物質(zhì)Fig.4Dashagouloosesolidmaterials(a)沙場泥沙堆積；(b)道路施工棄渣；(c)崩塌及工程棄渣；(d)磚廠邊坡開挖根據(jù)野外調(diào)查，流域內(nèi)斜坡侵蝕物源主要為第四系殘坡積物和古近系的砂礫巖。殘坡積物結(jié)構(gòu)疏松，黏結(jié)能力較差。砂礫巖表層全風(fēng)化-強(qiáng)風(fēng)化，局部已風(fēng)化成土，膠結(jié)能力差，厚度一般為0.3~0.5m。植被覆蓋率小于10%。降雨過程中，溝谷兩側(cè)原有的滑坡崩塌產(chǎn)生的松散堆積物易沿坡面滑塌，在水動力作用下匯入溝道，成為泥石流的主要物源之一。大砂溝內(nèi)由于長期流水侵蝕沖刷、泥石流間斷的搬運(yùn)及人工采沙，使河床內(nèi)地層結(jié)構(gòu)疏松，在強(qiáng)降雨條件下，溝道內(nèi)迅速匯水并沿程侵蝕，容易被攜帶沖出。天定高速大象山隧道開挖時產(chǎn)生大量棄土，據(jù)前期實(shí)地勘查，其體積約8.7x104m3;大砂溝流域內(nèi)共4處采沙廠及1處磚廠，堆積砂石及棄渣總體積約14.26x104m3,截至目前約有40%的已被清除。在野外調(diào)查中對各支溝的松散物質(zhì)厚度、面積以及滑坡崩塌等其他物源補(bǔ)給進(jìn)行分析，對大砂溝流域的固體松散物質(zhì)總儲量進(jìn)行統(tǒng)計，結(jié)果如表2所示，最終得到大砂溝泥石流溝總物源補(bǔ)給量約為286.45x104m3。4泥石流運(yùn)動特征4.1泥石流的容重泥石流容重大小直接反映了流體中所夾帶固體物質(zhì)的多少，它受流域泥沙補(bǔ)給條件和溝床流水輸沙能力等的共同影響。本文的大砂溝泥石流設(shè)計容重采取經(jīng)驗(yàn)公式法、形態(tài)調(diào)查及查表法綜合確定。表2大砂溝泥石流流域內(nèi)固體松散物質(zhì)總儲量統(tǒng)計Table2StatisticsofsolidbulksolidreservesinDashagoudebrisflowbasin溝名坡面侵蝕物源/104m3溝道松散固體堆積物補(bǔ)給/104m3滑坡補(bǔ)給/104m3崩塌補(bǔ)給/104m3人工堆積棄土、砂石補(bǔ)給/104m3合計/104m3占總量的比例/%大砂溝97.520.768.00.0325.32131.6147.11ZG119.53.061.93.2427.709.92ZG28.41.039.433.38ZG37.20.727.922.84ZG43.00.383.381.21ZG59.00.849.843.53ZG66.60.246.842.45ZG76.00.216.212.23ZG83.90.484.381.57ZG911.11.649.622.348.00ZG1016.81.870.0218.696.70ZG117.50.297.792.79ZG1212.00.215.40.0058.7026.326.85ZG133.60.404.001.43總計固體松散物質(zhì)儲量約為286.45x104m31004.1.1經(jīng)驗(yàn)公式計算法采用文獻(xiàn)［26］提出的經(jīng)驗(yàn)公式：YC=10.6A0.12(1)式中：YC,泥石流經(jīng)驗(yàn)容重，kN/m3;A,流域中單位面積泥沙補(bǔ)給量，104m3/km2。大砂溝泥石流流域總面積為25.3km2，流域總物源補(bǔ)給量約為386.45x104m3,計算得單位泥沙補(bǔ)給量為15.27x104m3/km2，由此計算得到泥石流的容重為14.70kN/m3。4.1.2形態(tài)調(diào)查法根據(jù)當(dāng)?shù)乩先嘶貞?，對以往泥石流發(fā)生時的描述，大砂溝泥石流流體呈稀粥狀。依據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220—2006)中的附錄F.1(表3)綜合分析判定［27］，該泥石流容重為16.0-18.0kN/m3。本次調(diào)查大砂溝容重取值為16.70kN/m3。表3泥石流流體稠度特征Table3Debrisflowfluidconsistencycharacteristics性狀稀漿狀稠漿狀稀粥狀稠粥狀容B/(kN/m3)12.0~14.014.0~16.016.0~18.018.0-23.04.1.3查表法根據(jù)泥石流易發(fā)程度數(shù)量化評分(N)與容重、(1+中)關(guān)系對照，在《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220—2006)中的附錄表G.2查找相應(yīng)溝谷泥石流容重，按照DZ/T0220—2006附錄中的表G.1“泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評分表”對大砂溝進(jìn)行評分［27］，最終得分為97，查表確定泥石流漿體容重為16.69kN/m3。通過上述三種方法對大砂溝及支溝泥石流容重進(jìn)行調(diào)查、統(tǒng)計和計算，取平均值最終確定泥石流漿體容重為16.03kN/m3。4.2泥石流的流速目前泥石流流速的計算公式多為經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)公式，計算公式的選擇應(yīng)該根據(jù)泥石流流體性質(zhì)分別選用。大砂溝泥石流的流體容重介于16.0~18.0kN/m3之間，屬于黏性泥石流。本次泥石流流速計算采用黏性泥石流流速計算公式，借鑒甘肅武都地區(qū)黏性泥石流流速Vc計算公式［27］:Vc=Mc-Hc2/3-Ic1/2(2)式中：Mc，泥石流溝道粗糙系數(shù)；Hc，計算斷面處的平均泥深，m;Ic,溝床坡度或水面坡度，％。。在現(xiàn)場調(diào)查過程中，對2013年發(fā)生災(zāi)害留下的泥痕(泥深)相關(guān)測量參數(shù)及進(jìn)行計算，計算結(jié)果見表4。4.3泥石流的流量泥石流流量是泥石流的重要特征值，它反映了泥石流的規(guī)模、強(qiáng)度及流體性質(zhì)，決定著防治工程建筑物的結(jié)構(gòu)及尺寸，是本次泥石流勘查的重要內(nèi)容之一。本次泥石流流量計算采用配方法［26］進(jìn)行計算。配方法計算公式為：Qc=(1+^c)QPDc⑶式中：Qc，頻率為P的泥石流峰值流量，m3/s;QP，頻率為P的暴雨洪水設(shè)計流量，m3/s;W，泥石流泥沙修正系數(shù)，①c=(yc-yW)/(yH-yc)；yc,泥石流的容重，kN/m3；yW,清水的容重，取10kN/m3；yH,泥石流中固體物質(zhì)容重，根據(jù)實(shí)際情況取26.8kN/m3;Dc，泥石流堵塞系數(shù)。表4大砂溝泥石流流速計算結(jié)果Table4Dashagudebrisflowratecalculationresults斷面編號McHc/mIc/%oVc/(m/s)3—3'18.51.535.083.977—7'20.01.239.314.218—8'19.51.340.804.309—9'20.01.245.414.53注：Mc,泥石流溝道粗糙系數(shù)；Hc,計算斷面處的平均泥深；Ic,溝床坡度或水面坡度；▽^泥石流流速。對一定重現(xiàn)期的清水流量采用隴南地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式來計算［26］:QP(1%)=11.2F0.84(4)式中：QP(1%),百年一遇的清水流量，m3/s;F，流域面積，km2。利用上式計算得到大砂溝泥石流百年一遇清水流量為168.98m3/s。大砂溝主溝道基本均勻順直，跌坎、卡口較少，根據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DT/T0220-2006)之附錄I,流域堵塞程度判定為輕微，堵塞系數(shù)Dc值查表I.1，本次計算取1.30。根據(jù)雨洪法計算大砂溝以及支溝泥石流溝洪峰流量為355.26m3/s(表5),為特大型泥石流。表5大砂溝泥石流流量計算Table5DebrisflowcalculationatDashagouyc/(kN/m3)YW/(kN/m3)YH/(kN/m3)QP/(m3/s)DcQc/(m3/s)16.031026.8168.981.30355.26注*，泥石流容重；YW，清水容重；yH，泥石流中固體物質(zhì)容重；QP，頻率為P的暴雨洪水設(shè)計流量；Dc，泥石流堵塞系數(shù)；Qc，頻率為P的泥石流峰值流量。5泥石流危害及防治建議5.1泥石流的危害據(jù)調(diào)查，每逢雨季大砂溝流域內(nèi)有不同程度的泥石流發(fā)生，暴發(fā)頻率較高。1963年6月暴發(fā)的大規(guī)模泥石流導(dǎo)致了30余戶村民受災(zāi)，淹沒農(nóng)田1000余畝，沖毀房屋10余間，沖走糧食600kg，沖垮公路，對甘谷縣居民的生產(chǎn)生活造成了嚴(yán)重的打擊。2013年6月，因不間斷的強(qiáng)降雨影響，區(qū)內(nèi)發(fā)生山洪泥石流災(zāi)害現(xiàn)象，沖壞道路，造成交通堵塞；經(jīng)過累計估算，直接造成經(jīng)濟(jì)損失約為100萬元。大砂溝泥石流危害方式以沖毀、淹沒為主，淤埋次之。大砂溝泥石流發(fā)展階段處于衰退期(老年期)。溝內(nèi)形成泥石流的物源較豐富，支溝發(fā)育，具備強(qiáng)降雨條件下發(fā)生大規(guī)模泥石流的條件。該泥石流溝在未來發(fā)生泥石流的可能性將進(jìn)一步加大，頻率較以前大大提高，周期愈來愈短，如不采取工程措施，任其發(fā)展，暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害將不可避免。利用單溝泥石流堆積區(qū)的經(jīng)驗(yàn)公式［27］對其最大危險區(qū)進(jìn)行估算。最大危險范圍s(km2)計算公式為：s=0.6667LxB-0.0833B/(1-cosR)(5)式中：L為泥石流最長堆積長度，km；L=0.8061+0.0015A+0.000033W；B為泥石流最大堆積寬度，km,B=0.5452+0.0034D+0.000031W；R為泥石流堆積幅角，(°)；R=47.8296-1.3085D+8.8876H;A，流域面積，km2;W,松散固體物質(zhì)儲量，104m3；D，主溝長度，km；H，流域最大高差，m。利用上述公式計算得到大砂溝泥石流最長堆積長度856.8m，最大威脅寬度為589.5m，危險區(qū)面積約為0.328km2。在該泥石流溝出口處有大量的甘谷縣城的居民住戶，因而會對下游以及周邊居民的生命財產(chǎn)造成重大威脅。5.2防護(hù)措施根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，已有的防護(hù)措施主要有何家溝村至溝口連接渭河段于20世紀(jì)70年代在溝道兩側(cè)修筑過排導(dǎo)堤，采用漿砌塊石砌筑，但是已多次遭受山洪泥石流災(zāi)害的沖毀。由于當(dāng)時的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)較低，基礎(chǔ)埋深較淺，河堤大部分損毀，已不能滿足防護(hù)要求，急需采用一些防護(hù)措施來控制流域內(nèi)的物源補(bǔ)給以防止其對下游居民的危害。主要防治措施包括:在整個流域植被不良的地方進(jìn)行人工植樹造林，以減少雨水沖刷將兩岸的松散固體物質(zhì)帶入河道，減少物源補(bǔ)給；在下游對河道內(nèi)的堆積物進(jìn)行清理，減少物源；對已有的排導(dǎo)堤進(jìn)行重新修筑，可在溝口附近修筑漿砌塊石或混凝土擋土墻，以降低泥石流對下游甘谷縣城居民生命財產(chǎn)造成的危害。6結(jié)論大砂溝泥石流為天水地區(qū)典型的溝谷型泥石流溝，河谷兩岸巖體風(fēng)化嚴(yán)重，松散固體物源豐富，形成東、南、西三面環(huán)狀補(bǔ)給；流域內(nèi)固體物源總量約為286.45x104m3,共分為坡面侵蝕、溝床堆積、人類開采廢棄的砂石、工程棄渣及溝岸崩塌和滑坡等5種補(bǔ)給來源。其中崩塌滑坡所占比重最大。大砂溝泥石流發(fā)展階段處于衰退期(老年期)。溝內(nèi)形成泥石流的物源較豐富，支溝發(fā)育，具備強(qiáng)降雨條件下發(fā)生大規(guī)模泥石流的條件，在百年一遇降雨條件下的洪峰流量為355.26m3/s，為特大型泥石流，對下游甘谷縣城的居民生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。該泥石流溝在未來發(fā)生泥石流的可能性進(jìn)一步加大，頻率較以前大大提高，周期愈來愈短，如不采取工程措施，任其發(fā)展，暴發(fā)大規(guī)模泥石流災(zāi)害將不可避免。由于之前的防護(hù)措施已經(jīng)不能滿足現(xiàn)今的防護(hù)需要，建議對其重新修建，并在該溝的上游形成區(qū)進(jìn)行植樹造林，對下游河道內(nèi)的松散堆積物及時清理，設(shè)立檢測預(yù)警系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對該泥石流的防治工作?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】謝煜,梁收運(yùn).甘肅省泥石流災(zāi)害特性分析[M]//中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會.全國工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會.北京:地質(zhì)出版社,2011:126-131.陳秀清，白福,于燕燕.甘肅省泥石流發(fā)育特征、成因分析及其危害[J].西北t地質(zhì),2014(3):205-210.田尤,楊為民，劉廷，等.空間高分辨率數(shù)字正射影像黃土區(qū)地質(zhì)災(zāi)害解譯特征與應(yīng)用:以甘肅天水麥積區(qū)幅為例[J].現(xiàn)代地質(zhì),2016,30(5):1160-1169.蔣忠信,姚令侃.鐵路泥石流非線性研究與防治新技術(shù)[M].成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1999:95-100.陳寧生，張軍.泥石流源區(qū)弱固結(jié)礫石土的滲透規(guī)律[J].山地學(xué)報,2001,19(2):169-171.崔鵬，楊坤，陳杰.前期降雨對泥石流形成的貢獻(xiàn)——以蔣家溝泥石流形成為例[J].中國水土保持科學(xué),2003,1(1):11-15.吳雨夫，余斌，亓星，等岷江上游大白楊溝泥石流特征及成因[J].現(xiàn)代地質(zhì),2012,26(1):107-113.王濤,余斌,亓星,等.貴州望謨納包溝泥石流特征及成因分析[J].現(xiàn)代地質(zhì),2013,27(3):727-732.常鳴，竇向陽,范宣梅，等.汶川震區(qū)暴雨泥石流激發(fā)雨型特征[J].現(xiàn)代地質(zhì),2018,32(3):623-630.馬煜,余斌,亓星,等.貴州望謨"20110606”泥石流災(zāi)害成因及啟動類型[J].現(xiàn)代地質(zhì),2012,26(4):817-822.吳積善.泥石流流態(tài)及流速計算[M]//成都科技大學(xué).第一屆全國泥石流學(xué)術(shù)會議.重慶:科學(xué)技術(shù)出版社重慶分社,1981:15-22.杜榕桓，康志成,章書成.試論我國泥石流分類[M]//全國泥石流防治經(jīng)驗(yàn)交流會議編審組.全國泥石流防治經(jīng)驗(yàn)交流會.重慶:科學(xué)技術(shù)出版社重慶分社,1983:17-23.RICKENMANND.Empiricalrelationshipsfordebrisflows[J].NaturalHazards,1999,19(1):47-77.ARATTANOM,GRATTONIP.Usingafixedvideocameratomeasuredebris-flowsurfacevelocity[M]//WIECZOREKGF,NAESERND.InternationalConferenceonDebrisFlowHazardMitigation:Mechanics,Prediction,andAssessment.Taipei:ProcandAsse,2000:273-281.DENLINGERRP,IVERSONRM.Flowofvariablyfluidizedgranularmassesacrossthree