甘洛县泥石流灾害的特征及分布规律

翟毅飞，陈宁生，王 涛，胡桂胜，3，田树峰

（1.西藏大学，西藏 拉萨 850000；
2.中国科学院、水利部 成都山地灾害与环境研究所，四川 成都 610041；
3.高原科学与可持续发展研究院，青海 西宁 810016）

我国泥石流灾害主要集中在西南地区，对当地人民群众的生命安全以及财产安全造成了巨大的威胁。经统计，四川省泥石流灾害数量有3171处，各省排名位于第三[1]，凉山州有1358处发生过泥石流灾害，其数量位居四川省第一[2]。泥石流灾害爆发突然、冲淤力强、冲击力大，且易阻塞河道形成灾害链，给人民群众带来巨大的财产损失，甚至危及生命安全。如1981年利子依达沟和新基姑爆发泥石流灾害，对铁路造成影响，其中利子依达沟泥石流灾害造成直接经济损失2000余万元，130人死亡和失踪，是建国以来破坏最严重、损失最大的铁路泥石流灾害[3]。

甘洛县泥石流灾害频发，给当地人民的生命和财产安全带来了严重的威胁，严重影响了甘洛县社会与经济的发展，是该县全面建设小康社会的一大阻力。泥石流灾害的分布规律可为泥石流灾害的高效能防治提供科学依据。目前已有部分关于甘洛县的泥石流灾害的类型以及规模频率特征的研究，但大多数只是针对单一的泥石流沟，对于甘洛县整个县城泥石流灾害的分布规律研究较少。Lin[4]认为通过对台湾1999年地震后的灾害事件统计，得出震后地质灾害事件的频率和规模有明显的增加的结论；
Chen等[5]认为地震与干旱的叠加可以促进中国山区大型灾害性泥石流的发育；
唐晓春[6]认为四川盆周山地灾害的宏观分布主要受区域大地构造的控制；
杨红娟[1]认为四川省泥石流灾害主要分布在安宁河断裂带和龙门断裂带周围；
巴仁基[7]发现大渡河流域泥石流灾害主要分布在大渡河中游的丹巴至石棉段，其分布主要受断裂带控制，黄成[8]对都汶公路沿线的32条泥石流沟的地形因子进行了统计并建立综合地形因子的临界模型G，发现地形因子越大越易爆发泥石流灾害，且坡度在所有地形因子中权重最大；
高翔[9]认为甘洛县泥石流主要为暴雨型泥石流，泥石流主要分布在尼日河两岸，其次为田坝河与甘洛河两侧、植被较差的地方、背斜构造以及陡坡处，泥石流集中在雨季，且呈现明显的夜发性；
王治农[10]认为1981年利子依达沟泥石流的爆发主要受地形和地质构造的控制，暴雨为其激发因素；
李钰[11]认为降雨诱发了甘洛县2019年群发性山洪泥石流灾害。本文通过对甘洛县的泥石流沟进行调查，研究泥石流灾害与孕灾环境的关系，对泥石流灾害的空间分布特征以及灾害特征进行研究。

1.1 气象水文

甘洛县地处四川省凉山彝族自治州，地理位置为102°27′29.3″～103°1′47.4″E，28°38′33.9″～29°18′22.0″N，与峨边县、美姑县、越西县、石棉县接壤，与汉源县隔江相望。甘洛县属于低纬度高海拔地区，属于亚热带季风气候，多年平均降雨量为980 mm。时间上，降雨主要集中在6-8月，且多为暴雨和大暴雨。空间上，甘洛县水平方向上，降雨量由南向北递减，垂直方向上降雨量随着海拔的升高而升高（图1），降雨往往从山头形成，易形成洪峰。甘洛县水系为大渡河水系，尼日河为其主干水系，其次有甘洛河、田坝河等。

图1 甘洛县图Fig.1 Ganluo County Map

1.2 地形地貌

甘洛县处于四川盆地与青藏高原过渡的地带，属于高山峡谷地貌，其地势东、西、南三面高，北部和中部较低，以中山为主，内高差可达3718米。甘洛县的地貌主要有侵蚀堆积地貌、侵蚀构造地貌、溶蚀构造地貌以及剥蚀夷平面地貌四种。

1.3 地层岩性

甘洛县地层发育连续，岩性较为复杂，岩浆岩、沉积岩和变质岩均有出露，其特点是四周地层较中部地层老，最年轻的地层分布于河流两岸，岩性大多为石灰岩（图1）。

元古界：前震旦系峨边群（Pt1eb）玄武岩；
震旦系下统苏雄、开建桥组（Zas-k）超基性-基性-中性-酸性侵入岩及火山岩；
震旦系上统灯影组（Zbd）、观音崖组（Zbq）硅质白云岩；
列古六组（Zbl）泥岩夹砂岩、砂砾岩。

新生界：上新统昔格达组（N2x）粉砂岩、砂质粘土岩及砂砾岩；
第四系河流冲积（Qhal）、冰积（Qpgl）、残坡积（Qheld）。

1.4 地质构造

甘洛县作为康滇古陆的一部分，白垩纪末期的“四川运动”在四川盆地的边缘发生剧烈的褶皱，并形成大量的逆掩断层，因此该区域地质构造复杂，褶皱和断层十分发育（图1），县内断层多为北西向，马哈拉断裂、阿巴而及断裂及石棉—马前门断裂贯穿全县，褶皱轴向多与断层平行，形成岭谷相间分布的深切峡谷地貌。

正是由于甘洛县独特的地质地形条件以及气象水文条件，使得该县岩体破碎，松散堆积物丰富，所以泥石流活动十分频繁。

30米分辨率的Landsat 8遥感影像云量较少，能清晰的看出泥石流沟的流域、堆积范围等基础信息，因此本文选取30米分辨率的Landsat 8遥感影像对泥石流灾害进行遥感解译，并结合野外调查，确定了甘洛县境内63条泥石流沟的地理位置以及流域面积、堆积扇面积、沟道、高差以及沟道长度、沟道纵比降等参数。通过ArcMap的叠加分析功能，可得到泥石流灾害与地形地貌、坡度、岩性以及地质构造的关系；
根据《工程岩体分级标准》（GB/T 50218-2014）将岩石坚硬程度分为坚硬岩、较坚硬岩、较软岩、软岩和极软岩，甘洛县的岩性可分为坚硬岩，包括各种岩浆岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层；
较硬岩，包括砂岩、页岩、灰岩及砂岩、页岩、灰岩互层；
较软岩，包括砂岩、泥岩、灰岩、砾岩与灰岩互层；
软岩，包括泥岩；
极软岩，包括第四纪堆积物；
建立渔网，使其与研究区断层相交，统计每个单元内断层的长度，每个单元内断层总长度与面积之比即为断层密度[12]；
通过生成临近表来计算泥石流流域与断层的距离，进而分析断层对泥石流灾害的影响范围。

3.1 规模特征

泥石流灾害的规模可以根据泥石流一次性冲出固体物质的量划分为小型、中型、大型和特大型4个等级[13]，如表1甘洛县泥石流规模统计表，甘洛县共有63条泥石流沟，其中小型泥石流沟有53条，占比84.1%，中型泥石流沟有9条，占比14.3%，大型泥石流沟有1条，占比1.6%，该区泥石流主要为小型泥石流。大型以上规模较少。

表1 甘洛县泥石流规模统计表

3.2 爆发特征

甘洛县泥石流集中分布于河流、公路两侧，泥石流灾害发生频繁，给道路交通等造成重大损失。

3.2.1 群发性

受断层、岩性以及人类活动等影响，甘洛县在暴雨等极端天气下易形成群发性地质灾害造成巨大的损失。如1987年6月5日，甘洛县共7条沟爆发泥石流，共造成6人死亡[10]。2019年7月29日，甘洛县爆发10处泥石流灾害，此次灾害共造成12人死亡，倒塌房屋12户40间，农村道路损毁72公里，成昆铁路中断，多个工矿企业受到不同程度损失，凉红电站厂房被冲毁，此次灾害共造成损失约15亿元[11]。2020年8月30日，甘洛县爆发山洪泥石流，多个乡镇遭受泥石流灾害影响，成昆铁路K295+375段铁路桥梁垮塌中断，冲毁2所学校，苏雄大桥、阿兹觉中桥、小老木吊桥、阿兹觉大桥全部被毁，3人失联，此次灾害共造成经济损失约1.22亿元。

3.2.2 夜发性

甘洛县雨季降雨主要以夜间降雨为主，据调查，甘洛县泥石流多在夜间发生。如1981年3月16日凌晨2时32分左右成昆线阿寨—白果间K341+037m新基姑发生泥石流；
1987年6月5日凌晨4时自勒沟和拉古子沟爆发泥石流；
2004年7月31日凌晨2时左右海棠镇大桥村无名沟发生泥石流，2009年7月31日凌晨1时左右前进乡自物村发生泥石流。灾害发生时居民往往都在睡眠之中，无法对泥石流灾害做出相应避险措施，这也是该县泥石流灾害造成经济损失重大的原因之一。

3.2.3 冲沟泥石流活化特征

研究区构造运动活跃、地形陡峻且植被破坏严重，加之强烈的风化作用，在斜坡上分布着较多冲沟，这些冲沟表层土体疏松，坡度陡，高差大，流域形态呈长条形或柳叶形，且流域面积较小。在一些生态环境恶劣的地段，很久未曾发生过泥石流的冲沟再一次发生泥石流灾害，且其活动性有进一步增强趋势。如特克棚洞上方两条冲沟于2009年7月29日突然爆发坡面碎屑流，其巨大的冲击力导致棚洞垮塌，并造成7人死亡。

甘洛县泥石流灾害的发育在空间展布上极不均匀，前进乡泥石流灾害点密度达24.31个/100km2，吉米镇泥石流灾害点密度达15.75个/100km2，而乌史大桥乡泥石流灾害点密度仅为0.83个/100km2，如图2甘洛县泥石流灾害分布图和表2甘洛县各乡镇泥石流灾害密度；
此外泥石流还沿着主要河流与主要交通干线分布，泥石流灾害在尼日河上游以及田坝河分布较为密集，如图2甘洛县泥石流灾害分布图和表3河流两侧泥石流灾害分布表，其密度分别为0.61条/km和0.57条/km，泥石流灾害的分布明显沿着断层与褶皱呈现出条带状分布，且集中分布于中部断层交错的区域，如图2甘洛县泥石流灾害分布图。

图2 甘洛县泥石流灾害分布图Fig.2 Debris flow disaster distribution map in Ganluo County

表2 甘洛县各乡镇泥石流灾害密度

表3 河流两侧泥石流灾害分布表

泥石流的形成有三个基本条件：地质条件、地形条件以及水源条件，地质和地形条件为泥石流的形成提供物源和动能，水源为泥石流的激发因素[14]。

5.1 泥石流发育与地形参数的关系

5.1.1 泥石流发育与坡度的关系

对甘洛县63条泥石流沟进行统计分析，发现泥石流沟流域坡度集中在20°～30°范围内，如表4泥石流流域坡度统计表。一般来说，泥石流沟山坡坡度越大，就越利于泥石流汇水区水流的汇集和启动，且大的坡度使得泥石流沟沟道两侧形成临空面，增加滑坡和崩塌的概率，从而为泥石流的形成提供物源。

表4 泥石流流域坡度统计表

5.1.2 泥石流发育与沟道平均纵坡降和高差的关系

甘洛县泥石流的沟道平均纵坡降主要集中在200‰～500‰之间，占总数的82.5%，如图3泥石流沟道平均纵坡降统计图。沟道平均纵坡降过小时，洪流没有足够的携带及冲刷能力，而沟道平均纵坡降>600‰时，松散物质难以在沟道堆积，因而泥石流灾害较少。

图3 泥石流沟道平均纵坡降统计图Fig.3 Statistical graph of average longitudinal drop of debris flow channel

高差为泥石流的启动提供了势能以及势能转化为动能的条件。研究区泥石流沟高差在600m以上明显增加，但是在高差大于1400m后泥石流沟的数量就明显减少了，如图4泥石流流域高差统计图，研究区泥石流的流域高差在201～3024m之间，高差在600～1400m最为发育。

图4 泥石流流域高差统计图Fig.4 Statistics of height difference in debris flow basin

5.2 泥石流发育与岩性构造的关系

5.2.1 泥石流发育与岩性的关系

岩性对泥石流的物源有一定的影响，研究区泥石流沟在较硬岩区域最为发育，其次为较软岩区域，如表5泥石流沟各岩性面密度和图5甘洛县泥石流沟岩性分布图，其原因为研究区坚硬岩与较软岩分布广泛，其次研究区断层发育，岩石普遍较为破碎，为泥石流的形成提供了大量的松散物质。

图5 甘洛县泥石流沟岩性分布图（彩色）Fig.5 Lithology distribution map of debris flow gully in Ganluo County

表5 泥石流沟各岩性面密度

5.2.2 泥石流发育与构造的关系

（1）泥石流发育与断层密度的关系

对甘洛县进行断层密度划分，用自然断点法将断层密度小于25km/100km2的为低，介于25km/100km2～80km/100km2的为中，大于80km/100km2的为高。经统计，研究区的泥石流灾害在断层密度高的地方最为发育，断层密度低的地方最不发育，如图6泥石流断层密度分布图和表6泥石流断层密度统计表。泥石流在断层密度为高的地方有6条泥石流沟，占比9.5%，其密度为6.88条/100km2，断层密度为中的区域有20条，占比31.7%，其密度为4.01条/100km2，断层密度为低的区域有37条泥石流沟，占比58.7%，其密度为2.38条/100km2。

表6 泥石流断层密度统计表

图6 泥石流断层密度分布图（彩色）Fig.6 Debris flow fault density distribution map

（2）泥石流发育与断层的关系

研究区泥石流沿断裂带展布，断裂带两侧岩土体结构破碎，强度和稳定性较低，易风化或者产生崩滑物，从而为泥石流提供物源。研究区有俄落断裂、特克断裂、马拉哈断裂、田坝断裂、阿巴而及断裂和石棉—马前门断裂通过，且多为高角度逆冲断层，产状陡峻，岩石破碎，北部断层走向复杂，纵横交错，多为折线，因此研究区地形破碎，加之植被覆盖度低，极易发生泥石流。研究区泥石流沟距离断层越近越发育，如图7甘洛县泥石流沟距断层距离统计图，甘洛县的泥石流沟主要在断裂带两侧1km范围内。

图7 甘洛县泥石流沟距断层距离统计图Fig.7 Statistics of the distance between the debris flow gully and the fault in Ganluo County

通过对甘洛县泥石流灾害的特征及分布规律的研究，可以得到如下结论：

（1）甘洛县共有63处泥石流灾害点，县内泥石流灾害分布不均，主要集中于前进乡和吉米镇，北部泥石流灾害呈带状分布于断层和河流两侧，南部泥石流灾害集中分布于河流两侧，且数量较少。

（2）甘洛县泥石流灾害的发育分布受地质构造、岩性、地形地貌和坡度的综合控制，强烈的新构造运动和高陡的谷坡使得本区域岩体破碎，崩塌和滑坡等松散物质极其丰富；
河流下切快、比降大、谷坡陡，为泥石流的形成提供了巨大的能量；
在此基础上，丰沛的降雨使得本区域泥石流灾害较为发育。泥石流分布在距离断层6km以内的区域以及断层密度高的地方，离断层越近、断层密度越大，泥石流密度越高，44.4%的泥石流沟被断层穿过，22.2%的泥石流沟位于断层0～1km范围内，断层密度高的区域泥石流密度达6.88条/100km2。

（3）甘洛县的泥石流灾害共有63处，其规模以小型为主，共有53处，占比84.1%；
泥石流灾害的爆发具有群发性、夜发性以及冲沟泥石流活化特征，应加强山洪泥石流监测预警工作，进一步退耕还林，进行有效的水土保持工作。

（4）笔者仅对甘洛县的泥石流灾害分布以及孕灾环境进行了分析，但是对于研究区泥石流灾害的群发性和夜发性并未做出进一步的分析，这也将是笔者下一步研究的重点。

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