董建辉，魏良帅，张国强

汶川震区北川五星沟暴雨泥石流灾害调查

董建辉，魏良帅，张国强

（四川省地质工程勘察院，成都 610072）

汶川地震诱发形成了大量高位崩滑坡地质灾害，为泥石流的形成提供了丰富的物源。震后每年均产生多起泥石流灾害，造成严重的经济损失和人员伤亡。通过调查2008年9年24日因暴雨引发的五星沟泥石流基本特征，讨论了泥石流物源堆积过程、活动特征、强度，预测了震后地震灾区泥石流发展趋势，为震后泥石流研究提供了典型实例，对地震灾区泥石流防治工作具有指导意义。

泥石流；震区；调查；北川五星沟

四川汶川地震对震区地质坏境造成了严重破坏，震后10年期间是泥石流活跃期。震区五星沟泥石流发生频率高、规模大、成灾机理复杂，特征显著。2008年9月24日（9.24），五星沟遭遇了20年一遇的暴雨袭击，诱发了泥石流灾害。该泥石流冲毁了数百间居民房屋，当时大多数居民仍在安置区生活，虽未造成重大的人员和财产损失，但泥石流的发生给当地居民恢复生产和保障生活增加了极大的难度。

图1　五星沟物源区滑坡

1　泥石流流域特征

五星沟泥石流位于安昌镇与擂鼓镇之间的苏宝河西侧，沟口地理坐标E104°25′50.7＂，N31°44′58.1＂，据北川新县城约10km。该地区属宽谷和深切割中低山地貌，地形较陡峻。五星沟流域面积36.77km2，沟长度11.92km，最高点高程1 670m，最低点677m，高差1 200m左右，沟道平均纵坡降83.3‰。该流域在构造上属龙门山前山和后山交界地带，紧邻5.12大地震的主震断裂，位于映秀-北川断裂上盘。5.12地震时该断裂发生了较为明显的右旋逆冲，是典型的不稳定构造区域。区内主要分布二叠系地层，主要岩性为灰岩，白云质灰岩，夹少量砂板岩。

该区域属亚热带湿润季风气候区，气候温和，四季分明，多年平均气温15.6℃；该区为著名的鹿头山暴雨区，雨量充沛，年均降雨量1 399.1mm，6-9月降雨量占全年71%～76%，最大90%。

五星沟支沟发育，受地质构造的影响呈不对称分布，沟域右岸发育1条较大支沟，其纵坡降较小；其左岸发育8条较大支沟，支沟的沟谷较长，纵坡降较大。5.12地震前五星沟流域植被较发育，植被覆盖率达到65%以上，无地质灾害。5.12地震后，沟域内地质灾害发育且植被遭到较严重破坏。沟流域内发育有17处崩塌、86处滑坡及多处的浅表层土体溜滑。根据五星沟流域地形地貌及物源补给特征等相关因素，可分为物源区、流通堆积区（图1、2、3）。

图2　五星沟流通堆积区

物源区位于沟上游，为中山地貌，流域面积15km2，沟道的纵长6km，高程最高点1 670m，最低点784m。该段沟道地形陡峭，纵坡降较大，平均纵坡降180.00‰，多为呈“V”形，沟谷两侧岸坡较陡峭，多在42°～65°，局部达到70°，沟谷宽度8～40m。

流通堆积区位于五星沟主沟的中下游，为中低山地貌，流域面积21.70km2，沟道纵长5.90km，最高点高程784m，最低点677m。沟谷两侧岸坡较陡峭，沟道平均纵坡降18.5‰，沟谷立面形态多呈“U”字形，，多在28°～50°，局部达到50°以上，沟谷宽度30～55m。各主要支沟的泥石流汇入五星沟主沟后，流通且堆积于此段。五星沟中下游的地形坡度较小，纵坡降较小，不利于泥石流的形成。

2　成因分析

地震破坏山坡岩土体结构，为泥石流的爆发提供了松散固体物质，地震活动为沟谷侵蚀，极为有利于泥石流沟的发育和形成［5-7］。五星沟泥石流灾害的形成主要受地层岩性、地形地貌、地质构造以及地震活动等4大因素的影响，在强烈地震和暴雨作用基础上，导致了五星沟9.24泥石流的爆发［8-9］。

1） 降雨，2008年9月23日凌晨到24日上午，据唐家山雨量站记录24h降雨量达173.8mm，其中最大小时雨强61mm（图4）；9月24日0:00～5:00为57.9mm（图5），最终诱发大范围泥石流的雨量是在5:00～6:00，雨量达到41mm/h。此时，前期累积雨量已达231.7mm，引发五星沟上游多处滑坡和崩塌等地质灾害活动，在主沟和支沟沟道两侧山坡松散残破积堆积层发生大面积滑塌，在局部较狭窄沟段造成较为严重堵塞并形成小型堰塞湖，流域上游洪水迅速汇流后，猛烈冲刷沟谷沟道和岸坡松散固体堆积物，导致了泥石流的暴发。

2）地形地貌，沟谷形态在中上游段多呈“V”字形，沟道两侧坡度35°～60°，局部达到60°以上。沟谷宽度8～40m。中下游段多呈“U”字形，沟谷宽度25～55m，纵坡降较陡，各支沟沟谷纵坡降较大，特别是上游段及各支沟纵坡多在350‰以上，降雨的径流系数一般在0.2～0.3左右，为水源的汇流集中提供了基础。

3）物源条件，五星沟地质构造复杂，岩体破碎，为泥石流的发生提供了充足的物源。五星沟主沟崩滑类物源共计19处，崩滑类物源总量50.45×104m3，崩滑类物源动储量10.36×104m3，坡面侵蚀物源5处，坡面侵蚀物源总量0.18×104m3，坡面侵蚀类物源动储量0.15×104m3，沟道堆积物源4处，沟道堆积物源总量18.9× 104m3，沟道堆积物源动储量1.75×104m3。

4）水源条件，五星沟流域地处四川盆地西北边缘暴雨中心，降雨量丰富，统计至1967年，年均降雨量1 399.1mm，最大2 340mm，24小时大降雨量279mm，时最大降雨全年降雨量的71%～76%都集中在6～9月，最大占据北川县气象局资料，2008年9月23日8点至24日7点北川县降20年一遇暴雨，擂鼓山镇降水量达275mm。5.12地震时在邓家沟上游形成三个堰塞湖，暴雨诱发堰塞湖的溃决，都为泥石流暴发提供了充足的水源条件。

图3　五星沟主沟及支沟物源分布示意图

图4　2008年9月23日降雨量唐家山雨量观测站（2008年9月24日观测数据）

图5　2008年9月24日降雨量

3　泥石流爆发过程及影响

五星沟主沟在5.12大地震之前历史上就曾发生过两次较大规模泥石流：1988年7月和1998年8月受暴雨激引发。当时沟道内固体物源较少，泥石流主要为浑浊水流携带少量碎石、块石，未形成人员伤亡以及财产的重大损失。

9.24泥石流属暴雨+溃决沟谷型泥石流，通过对五星沟主沟沟的调查表明，该沟内松散固体物质的堆积量大，堆积扇规模较大，主河河型略有弯曲，泥沙补给长度比30%～60%，其活动强度属于强类型，其爆发过程为。

1）前期降雨，在9.24泥石流之前有较大规模的强降雨，使区内表层松散土体含水达到饱和、容重增加，抗滑力减小，稳定性得到降低，为泥石流的发生提供了前提条件。

2）2008年9月23日8:00至24 日7:00，北川县遭遇20年一遇的特大暴雨，擂鼓镇区域降水量高达275mm，此次暴雨促使五星沟沟内的三个堰塞湖溃决，激发了五星沟泥石流的产生。

3）滚动式发展，强降雨汇流形成的洪峰对岸坡、沟道产生了巨大的水压力。洪水刨蚀沟槽侧蚀、岸坡，继而扩大原滑坡动储量的范围，松散固体物质随着洪水向沟谷运动形成泥石流。形成的泥石流向前运动，继续侧蚀、刨蚀能力，沟铭，如此滚动发展，使泥石流规模越来越大。

4）泥石流进入流通堆积区后，在邓家沟下游形成带状堆积，堆积至双流1社安置点下的砂场后扩散角逐渐变大，形成不规则的扇形堆积面，即完成了泥石流的运动过程。

5.12地震后造成的岩体崩塌，9.24泥石流冲开了沟道上游的堰塞体，则大增加了该区域内地质灾害的发生率，如以后一旦遭到大暴雨，势必引发滑坡、泥石流等地质灾害。根据调研资料，区内魏家沟泥石流处于发展阶段。

4　结论

1）二叠系的灰岩及砂板岩组成的斜坡体受汶川地震强烈作用，导致沟谷两岸坡体大面积失稳，形成较大规模滑塌，并在沟床堆积了大量松散堆积物，成为泥石流固体物质补给源。

2）地震后的强降雨过程是诱发泥石流的动力因素，泥石流爆发是前期累积雨量和当时激发雨强共同作用下的结果。

3）2008年9月24暴雨条件下五星沟泥石流的搬运输移能力巨大，一次性冲出量高达38×104m3，整体上形成条带状堆积区域，堆积面积0.56km2。

4）五星沟主沟泥石流的活动强度属于强类型，未来几年该区域泥石流发生将更加频繁。

因此，特别加强对汶川震区的泥石流沟危险源识别调查工作，根据泥石流灾害成灾体的易损性分析与风险评价结果，采用有效的工程防治工作来控制泥石流的发生和降低其危害性。

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The Rainstorm-induced Debris Flow in Wuxing Valley，Beichuan after the Wenchuan Earthquake

DONG Jian-hui WEI Liang-shuai ZHANG Guo-qiang
（Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation， Chengdu 610072）

The Wenchuan earthquake induced a large number of high landslide which provided a rich source for debris flow. This paper has a discussion on debris flow initiation process， deposition process and activity intensity of the rainstorm-induced debris flow in Wuxing Valley， Beichuan on Sep. 24， 2008 and predicts its development trend.

debris flow； rainstorm； Wuxing Valley； Wenchuan earthquake

P642.23

A

1006-0995（2015）04-0593-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.027

2015-01-018

董建辉（1984～），男，江西人，博士，工程师，主要从事岩土体稳定性、信息化施工及设计的研究工作