兰昌义， 郑 贵， 陈淋册

(四川省冶金地质勘查局 水文队，四川 成都 611730)

1 泥石流概况

丹祖沟泥石流位于阿坝藏族羌族自治州九寨沟县九寨沟景区日则沟(诺日朗—五花海)左岸，沟口为珍珠滩瀑布，该沟流域面积约73.88 km2，主沟长约16 km，沟源最高点高程4 500 m，沟口最低高程为2 410 m，高差2 090 m，平均坡降约86.7‰。共发育6条支沟，支沟长约3～5 km，相对高差约890～1 420 m，平均纵坡降约126‰～371‰，流域全貌图见图1。

图1 丹祖沟泥石流全貌
Fig.1 Overview of debris flow in Danzu gully

2 暴发历史

据资料记载，1984年丹祖沟支沟发生4次泥石流,使镜海水体严重污染,泥石流输送的泥沙在镜海尾部淤积后滋生水草，且每年向镜海中心扩展约20m，减小了海子水域面积。为了保护景观和生态,中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所提出了拦挡漂木的格栅坝、拦淤泥沙的滤水坝、在施工过程中保护生态的预制装配结构等新型工程结构[1]。在1991—1993年对该沟进行了治理，在距沟口6km处(3#支沟内)设置格栅坝2座，主沟下游距沟口约1km处设置滤水坝2座，运行效果显著，有效控制了泥石流对下游风景的影响。

根据九寨沟国家级风景名胜区管理局对九寨沟地灾隐患点监测报告(2010—2016年)记录，丹祖沟每年在汛期都会发生不同规模山洪或泥石流，分别在2010年8月18日、2011年7月25日、2011年8月19日、2012年5月9日、2014年7月30日、2014年8月6日—12日多次出现镜海水体浑浊。据资料分析，历史上丹祖沟主沟并未发生泥石流，支沟发生泥石流后在支沟口与主沟道交汇处淤积，地表水以高含沙水流(洪水)的形式沿主沟道流出，进入日则沟内从而影响下游镜海水体。沟内地下水受地表水体影响也变浑浊，以泉的形式补给五花海，使五花海水体也变浑浊。

3 沟道特征

丹祖沟泥石流所在沟域主要由丹祖沟主沟以及6条大支沟组成。沟域平面呈羽状，在1#支沟下游大转弯，由北东向逐渐转为南东向流动，流域特征参数统计见表1。受“8·8”地震影响，主沟内新增物源主要为崩塌堆积物，坡顶基岩裸露，裂隙发育，受地震作用发生崩塌，落石主要堆积于岸坡坡脚，形成倒石堆，受后期雨水冲刷形成坡面流，进入主沟道，但由于主沟坡度较缓，平均坡降为86.7‰，主沟道纵坡见图2。坡面流运动距离较短即发生堆积，因此未形成大规模泥石流。另外，主沟中下游2 800 m以下岩溶发育，一部分地表水通过岩溶管道漏入五花海，另外一部分通过主沟内冰积层潜流，沟内地表径流部分转入地下，在沟口以泉的形式出露，使主沟下游形成干谷。

支沟泥石流可分为形成区、流通区和堆积区。形成区地形较陡，位于各支沟沟道中上游段，平均纵坡降达300‰以上，沟谷两侧坡度较陡，一般20°～50°，岸坡顶部基岩裸露，裂隙发育，受“8·8”地震影响发生崩塌，堆积于岸坡中下部，倒石堆侵占沟道，形成堵点，在泥石流冲刷作用下堵沟的可能性较大。流通区位于各支沟沟道中下游段，支沟平均纵坡降为126‰～371‰，泥石流在该段以揭底冲刷为主。堆积区位于支沟下游，由于支沟口地形都较开阔，泥石流在与主沟交汇处迅速撒开，在支沟口形成堆积扇，仅高含沙水流进入主沟。

表1 丹祖沟流域特征参数统计表Table 1 Statistical table of characteristic parameters of Danzugou watershed

图2 丹祖沟泥石流主沟纵剖面图
Fig.2 Longitudinal section of main gully of debris flow in Danzugou

图3 九寨沟邻谷补给水循环系统示意图
Fig.3 Schematic diagram of make-up water circulation system of Jiuzhaigou adjacent valley
(日则沟接受则查哇沟和丹祖沟地下径流补给)

4 水源特征

丹祖沟为日则沟内左岸最大支流，因灰岩夹砂板岩互层岩性组合及北西—南东向褶皱、断裂构造作用，日则沟与相邻沟谷间形成顺层及断裂带发育岩溶地下水系统，为日则沟与相邻的丹祖沟间产生地下水联系和补排关系提供了重要条件，九寨沟邻谷补给水循环系统见图3[2]。同一褶皱的沟底高程日则沟低于丹祖沟238～343 m，为则查洼沟和丹祖沟通过地下径流方式形成向日则沟补给提供了水动力条件，也为日则沟成为流域侵蚀基准面提供了条件。该段大泉及地下水集中溢出带，钙华堆积与之共生，具有冬季多数海子不结冰的地下水溢流排泄等地下水集中在日则沟排泄的特征，也佐证了日则沟具备侵蚀基准面的特征。

丹祖沟泉位于与珍珠滩瀑布西侧的丹祖沟口，露头从沟内第四系松散堆积层中溢出，流量相对较小，为66～277 L/s(0.094～0.204 m3/s)(照片1)。该泉位于五花海向斜近轴部，丹祖沟沟口段与向斜轴展布一致，沟口段因岩溶水下渗而成为干谷段由以上三个特征分析得出，丹祖沟泉应为丹祖沟岩溶水下渗后在日则沟的露头点。

照片1 丹祖沟沟口泉眼露头
Photo 1 Spring outcrop of Danzugou

通过对2#支沟下游平台以下至2#滤水坝上游段约2 km长主沟道断面实测发现，沟道丰水期过流断面面积从6 m2逐渐减小为2 m2左右，沟道纵坡从127‰减小为67‰，根据流速计算公式，按高含沙水流重度取1.3 t/m3，流速由2.8 m/s降低为1.3 m/s，流量由17 m3/s降低为2.6 m3/s，地表水流漏失约85%。主沟道地表水流绝大部分通过覆盖层及岩溶通道转化为地下水，因此主沟内发生泥石流缺乏水动力条件。

5 物源特征

2017年“8·8”九寨沟地震，震级7.0级，沟内旅游公路、栈道及景点受到一定程度破坏，震中位于丹祖沟内支沟北侧，沟内烈度为IX度。受地震活动松动破坏的影响，陡峻的斜坡易发生滑坡、崩塌而为泥石流的形成提供了固体物源。

据勘查统计结果，丹祖沟固体物源点共73处，按物源类型统计，崩滑堆积物46处，崩塌物源16处，沟床堆积物源9处；按物源分布位置统计，主沟道物源27处(崩滑堆积物18处，崩塌物源6处，沟床堆积物源1处)，支沟物源46处(崩滑堆积物28处，崩塌物源10处，沟床堆积物源8处)。主沟道中静储量约198.4×104m3，可能参与泥石流活动的动储量约41.25×104m3，支沟道中静储量约274.36×104m3，支沟道中可能参与泥石流活动的动储量约66.73×104m3。受“8·8”地震影响新增物源203.96×104m3，动储量约52.78×104m3[3]。主支沟物源统计见表2。参与泥石流活动的物源中，崩滑堆积体物源按冲刷坡脚后的岸坡自然休止角以上部分土体方量作为动储量；沟道堆积物源按最大冲刷揭底深度以上土体方量作为动储量；崩塌物源是以后缘卸荷裂隙与岩层面组合切割岩体可能失稳最大方量为动储量。典型物源见照片2及图4。

表2 主支沟物源统计表Table 2 Material source statistics of main and branch ditches

照片2 支沟物源1#-3#崩塌堆积体全貌
Photo 2 Overall view of 1#-3#collapse accumulation bodyof branch ditch provenance

图4 崩滑物源BH-3剖面图
Fig.4 BH-3 profile of landslide source
1.第四系泥石流堆积层;2.第四系崩坡积物;3.第四系更新统冰碛泥砾层;4.二叠系下统大关山组;5.块碎石土;6.块石土;7.灰岩。

另外，主沟下游1#滤水坝目前淤积厚度约2 m，淤积方量约为5 000 m3，2#滤水坝目前淤积厚度约4 m，淤积方量约为15 000 m3，滤水坝运行至今约24年，平均每年淤积方量约830 m3。淤积碎块石土干重度按2.5 t/m3计，丹祖沟流域侵蚀模数约为28.1 t/km2·a。这与《四川省九寨—黄龙核心景区景观水系统及生态地质环境可持续发展综合应用研究报告》中测定九寨沟的侵蚀模数在25.12～38.2 t/km2·a之间相吻合,这也从另一侧面印证了丹祖沟主沟历史上未发生过泥石流的事实，主沟地表水仅携带高含沙水流冲至下游，在沟口滤水坝位置过滤后，地表水体重度减小，水中泥沙含量也减小。

6 支沟泥石流暴发特征

支沟内暴发泥石流以1#支沟规模最大，2#支沟次之，3#支沟规模最小。1#支沟为典型粘性泥石流，沟内树木可见明显泥痕(见照片3-照片6)，近期暴发泥石流规模较大，一次性冲出量约2万m3，相当于50年一遇暴雨频率。2#支沟也是粘性泥石流，近期暴发泥石流规模中等，一次性冲出量约5 000 m3，相当于20年一遇暴雨频率。3#沟近期未见泥石流暴发痕迹，沟口泥石流堆积扇上新近堆积物较少。通过对遥感影像解译，未发现4#、5#、6#支沟沟口有大型泥石流堆积扇，沟道内物源相对1#、2#、3#支沟也较少，判断上游三条支沟暴发泥石流规模相对较小。

根据现场调查和配浆实验，确定1#支沟泥石流重度约1.843 t/m3，堵塞系数取2.5，泥石流5%峰值流量约64.99 m3/s，历时1 h一次冲出量约2.64×104m3，一次泥石流固体冲出量约1.35×104m3。

照片3 1#支沟沟道被拉槽
Photo 3 1#branch ditch is pulled

照片4 树皮被刮铲受损严重
Photo 4 Bark severely damaged by scraper

照片5 树木上泥痕明显
Photo 5 Obvious mud marks on trees

照片6 沟道两侧弯道超高0.6m
Photo 6 Superelevation 0.6 m of curve on both sides of ditch

7 泥石流发展趋势预测

丹祖沟主沟受支沟高频泥石流影响，暴发山洪的频率增高，支沟泥石流具备形成泥石流的地形条件，流域内松散物质丰富，泥石流启动的激发条件降低，尤其是1#支沟极易暴发泥石流。主沟沟道开阔，纵坡较缓，成为泥石流天然停淤场，且支沟口距主沟沟口较远，泥石流对沟口景观直接影响较小，因此充分利用主沟天然停淤能力，保证高含沙水流不直接影响景观。