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拉萨市柳梧乡卡龙孔沟泥石流特征与发展趋势

2021-02-11徐琳肖进胡林单增卓玛格桑平措赵海华达娃

四川地质学报 2021年4期
关键词:沟域物源坡面

徐琳,肖进,胡林,单增卓玛,格桑平措,赵海华,达娃

拉萨市柳梧乡卡龙孔沟泥石流特征与发展趋势

徐琳1,肖进1,胡林1,单增卓玛2,格桑平措2,赵海华2,达娃2

(1.四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队,四川 绵阳 621000;2.西藏自治区地质矿产勘查开发局地热地质大队,拉萨 850032;)

柳梧乡卡龙孔沟于2018年7月29日暴发泥石流,造成沟口农户1间房屋被损毁,目前威胁7户36人及房屋、公路等。通过调查发现卡龙孔沟具有沟域面积不大,但相对高差大、主沟纵坡降大的有利水动力条件。沟域内物源较丰富,包括沟道堆积物源、滑坡物源、坡面侵蚀物源,松散物静储量约23.04×104m3,可参与泥石流运动的动储量为2.66×104m3。近年来强降雨天气频发,卡龙孔沟再次发生泥石流的可能性较大,建议尽快采取工程治理措施。

拉萨市;卡龙孔沟;泥石流;发育特征;发展趋势

卡龙孔沟泥石流位于拉萨市柳梧街道德阳村3组南侧,行政区属拉萨市高新区,距离市区31km,可经拉萨至贡嘎机场高速、村通公路直接到达。2018年7月29日,卡龙孔沟暴发泥石流地质灾害,造成泥石流堆积区前缘农户1间房屋被淤埋。

近年来,随着地灾调查工作的深入,相关学者对地质灾害开展了众多深入的研究(何伟,2019;李世川等,2019;李永建等,2020;叶铃和胡阳,2020),对青藏高原地质灾害发育特征也有众多的探讨(刘刚等,2017;孟晖等,2004;彭建兵等,2004;李永化等,2002)。笔者2019年10月对卡龙孔沟泥石流进行现场调查和勘查工作,本文对该泥石流的形成条件和发展趋势进行了初步分析,旨在为西藏地区地灾防治提供建议。

1 区域地质环境概况

卡龙孔沟泥石流沟域发育有3条近东西向延伸、北倾逆断层,F1(色且里断层)断面波状弯曲,断裂发育于塔克那组(K1)灰岩与楚木龙组(K1)石英砂岩间,断裂两侧地层产状相抵,沿断裂带发育1~2m宽的破碎带,岩石破碎,局部见灰岩具糜棱岩化,断裂上盘主要由灰岩构成,多形成陡崖,地貌特征极为明显。F3(桑古棍巴-直拉断裂)为研究区内重要的断裂构造之一,规模相对较大,断裂通过处发育冲沟、垭口、鞍部及冰碛谷等负地形地貌,断层带内岩石极为破碎,硅化强烈,地层产状多变。F2夹持于F1和F3之间,规模较小。区内发育第四系冲洪积、残坡积、泥石流堆积等松散堆积层和白垩系下统塔克那组(K1)灰岩、石英砂岩,楚木龙组(K1)岩屑石英砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质板岩等(图1)。

图1 卡龙孔沟泥石流沟域示意图

研究区地处喜马拉雅地震带,自1915年以来共发生过6次6级以上地震。据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015),区内地震基本烈度为Ⅷ,反应谱特征周期为0.45s,地震动峰值加速度分别为0.15g。

2 泥石流特征

卡龙孔沟泥石流位于西藏自治区拉萨市堆龙德庆区柳梧街道德阳村3组,拉萨河左岸德阳浦支沟。冲出物堆积量3×104m3左右,为中型泥石流。主沟长2.25km,流域面积1.1km2。卡龙孔沟沟谷形态呈“V”型谷,仅有两条小型支沟,长不足500m;沟谷最宽处120m,最窄处2~5m;流域高差1050m,主沟平均纵坡降466.7‰,流向为41°。沟床呈上陡下缓,沟内有常年性流水,主要为大气降水,该泥石流形成区地势陡峭,基岩裸露;流通区位于中下段,有大量物源;堆积区位于沟口,呈扇状。威胁沟口堆积区前缘德阳村3组7户36人的生命财产安全,潜在经济损失500万元。

3 泥石流形成条件

3.1 地形地貌条件

清水区分布高程4420~4850m,主沟道不发育,以坡面小冲沟为主,长670m,坡降641.8‰,清水区面积0.28km2,山坡坡度较陡,一般40°~50°。清水汇集方式主要为山坡型,具备水源汇聚的良好地貌形态(图2),为泥石流启动提供强劲的水动力。

形成区包括2条支沟,高程4420~3890m,高差530m,长1300m,平均纵坡降407.7‰。沟域上中游两岸斜坡陡峭,局部陡直,沟道坡度16°~32°,沟道宽2~10m(图3)。形成区沟道两侧岸坡受冲刷切割影响,沟道岸坡形成了陡坎、陡坡,陡坎高2~10m,岸坡以上斜坡坡度30°~45°,局部更陡,斜坡下部多有残坡积碎石土覆盖,下伏基岩为楚木龙组砂岩、板岩等。

图2 清水区地貌特征

图3 形成区沟道特征

图4 流通区沟道特征

图5 堆积区及威胁对象

图6 沟道堆积物源

图7 滑坡物源

流通区高程3830~3890m,高差60m,长275m,平均纵坡降218.2‰。沟道宽10~20m;堆积有大量碎块石、细砂等(图4),堆积厚5~10m,为泥石流形成提供大量沟道堆积物源。

堆积区高程3800~3830m,高差30m,长140m,宽100m,面积0.01km2,泥石流堆积物厚度大于15m,呈扇形,堆积扇下方为德阳村3组居民区(图5)。

3.2 物源条件

卡龙孔沟沟谷堆积松散固体物源较丰富,分布较集中。包括沟道堆积物源、滑坡物源、坡面侵蚀物源三类。物源静储量23.04×104m3,动储量2.66×104m3。

(1)沟道堆积物源

主要分布在主沟,1#与2#支沟规模较小,植被较发育,沟道无松散物堆积现象。主沟沟道比较顺直,沟道物源在上、中、下游均有分布,局部淤积较多(图6),由块碎块石组成,碎块石成分以砂岩、板岩为主,磨圆度、分选性较差,粒径2~40cm,个别块石粒径达80cm,为老泥石流堆积物,少数为地表水冲刷坡面带来物源。参与泥石流方式为沟床揭底冲刷,掏蚀及拉槽下切后,两侧岸坡失稳参与泥石流物源两部分组成。动储量取决于沟道冲刷深度和宽度,冲刷深度与沟道形态特征、宽度、纵坡降、水动力条件、堆积物颗粒级配及结构特征等决定。

卡龙孔沟主沟长2.25km,最宽处20m,最窄2m;堆积物分布于形成区、流通区段长1.3km,松散固体物源7.8×104m3,动储量2.34×104m3。

(2)滑坡物源

有滑坡物源1处,位于主沟中上游左岸,滑坡呈圈椅状,沿基覆面滑动,滑坡长40m,宽30m(图7),滑体平均厚2m,滑坡物源2400m3,可参与泥石流动储量200m3。

(3)坡面侵蚀物源

卡龙孔沟泥石流沟域内植被较发育,覆盖率70%,以高原草甸为主,少量灌丛等,坡面受侵蚀不明显,仅局部岸坡有小范围、小规模的侵蚀现象(图8)。

图8 坡面侵蚀物源

侵蚀方式为暴雨侵蚀,侵蚀强度受降雨量、斜坡结构、斜坡表层岩土体结构特征、斜坡坡度、植被特征、地震破坏情况等因素控制。坡面侵蚀物源规模较小。调查坡面侵蚀物源21处,静储量15×104m3,动储量3000m3。

3.3 水源条件

降水是卡龙孔沟泥石流发生主要动力因素。冰雪融化水相对较缓慢,流域面积较大,水动力相对较弱,携带能力也较差。据气象资料,区内多年平均降水量495.7mm,集中在6~9月(图9),最大年降水量637.8mm,极端最大降水量637.80mm/a(2014年),最大日降雨量50.5mm/d。2018年7月29日,拉萨气象站监测日降雨量为25.7mm/d,堆龙德庆气象监测日降雨量为40.3mm/d。是导致泥石流发生主要因素。

图9 研究区月平均降雨特征统计图

4 泥石流运动学特征

4.1 泥石流容重

现场配浆得到泥石流容重1.70~1.86t/m3,平均值1.79t/m3。根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220-2006),卡龙孔沟泥石流进行易发程度评分,得分100分,属中易发。查表得到其泥石流重度1.690t/m3,低于现场配浆试验值。采用现场配浆得到重度1.79t/m3。

4.2 泥石流流速计算

泥石流容重取值1.79t/m3,为粘性泥石流,流速采用粘性泥石流通用公式进行计算:

VC=KHC2/3IC1/5

式中Vc为泥石流断面平均流速(m/s);Hc为泥石流平均泥深,本次取值0.5m;Ic为泥位纵坡率,本次取值0.466;k为粘性泥石流流速系数,根据查表确定取值10。卡龙孔沟泥石流流速为5.41m/s。

4.3 泥石流流量计算

采用形态调查法,以流速乘以过流断面面积得到。流通区断面面积15m2,计算泥石流断面峰值流量81.15m3/s。

5 泥石流发展趋势

近年来,从拉萨气候变化特征来看,区域性或局地性极端气候频繁出现,降水强度呈增大趋势(多典洛珠等,2020)。泥石流沟域中的松散物源会不断向沟道中汇聚(图10),若再次发生日降雨量大于25mm降雨,卡龙孔沟可能会再次暴发泥石流。

6 结论

(1)卡龙孔沟泥石流主沟纵坡降大,物源较丰富,包括沟道堆积物源、滑坡物源,沟域松散物源静储量23.04×104m3,动储量2.66×104m3。

(2)卡龙孔泥石流容重1.79t/m3,流速为5.41m/s,断面峰值流量81.15m3/s。

(3)卡龙孔沟沟道堵塞明显,泥石流掏蚀岸坡,沟岸垮塌、滑坡失稳,加大可补给泥石流松散物。近年来强降雨天气频发,再次发生泥石流可能性较大。建议尽快采取工程治理措施。

图10 卡龙孔沟中上游滑坡段剖面图

何伟.2019.芦山县洞峡子沟泥石流工程地质特征及成因机制分析[J].地质灾害与环境保护;30(4):3-8.

李世川,付琪智,黄远斌,陈廷芳,罗承.2019.茂县刁花沟泥石流特征及形成条件分析[J].中国水土保持;04:50-54.

李永建,唐得胜,马志刚.2020.四川省地质灾害防治形势及对策研究[J].四川地质学报;144(04):676-679.

叶铃,胡阳.2020.四川安县地质灾害特征及发育规律[J].四川地质学报;144(04):655-657

刘刚;燕云鹏;刘建宇.2017.青藏高原西部地质灾害分布特征及背景分析[J].中国地质调查,4(3):37-45.

孟晖;张岳桥;杨农.2004.青藏高原东缘中段地质灾害空间分布特征分析[J].中国地质,31(2):218-224.

彭建兵;马润勇;卢全中;李喜安,邵铁全.2004.青藏高原隆升的地质灾害效应[J].地球科学进展,19(3):456-466.

李永化;赵军;崔之久;高全洲.2002.青藏高原东缘和邻区晚新生代泥石流活动规律及其成因[J].地理研究,21(5):561-568.

多典洛珠,周顺武,宋倩倩,孙阳,赤曲.2020.西藏拉萨汛期降水日变化特征[J].干旱气象,38(1):58-65.

Characteristics and Development Trend of Debris Flow in Carongkong Gully, Niu New Area, Lhasa

XU Lin1XIAO Jin1HU Lin1Tenzin Zhuoma2KelsangPhuntsok2ZHAO Hai-hua2Dawa2

(1-Northwest Sichuan Geological Party, BGEEMRSP, Mianyang, Sichuan 621000; 2- Geothermal Geological Party, Bureau of Geology and Exploration and Exploitation of Mineral Resources of Tibet Autonomous Region, Lhasa 850032)

The Carongkong gully debris flow in Niu New Area, Lhasa happened on July 29, 2018, destroying a farmhouse.It currently threatens the safety of local residents and roads. The Carongkong gully has favorable hydrodynamic conditions with small area, large relative height difference and large longitudinal gradient of the main gully. There are abundant material sources in the gully region with static loose material of 23.04×104m3and dynamic loose material of 2.66×104m3. There is a high possibility of debris flow occurring again in the Carongkong gully due to frequent heavy rainfall in recent years. It is suggested to take control measures as soon as possible.

debris flow; development trend; Carongkong gully; Lhasa

P642.23

A

1006-0995(2021)04-0622-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.04.016

2020-10-20

西藏自治区堆龙德庆区1:5万地质灾害详细调查

徐琳(1986— ),男,四川绵阳人,硕士,高级工程师,从事区域地质、地质灾害调查工作

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