九寨沟景区荷叶正沟泥石流灾害特征和危险性评估

成都理工大学2009届本科毕业设计（论文）前言1.1选题依据及研究意义泥石流是指发生在沟谷和坡地上的包含小至粘土、大至巨砾的固液两相流，也是山区介于挟沙水流和滑坡之间的土（泛指固体松散物质）、水、气混合流。其具有爆发突然、搬运冲击淤埋能力强的特点，且具有很大的破坏力[1]。中国大陆约占2/3的山区都有泥石流活动，其中尤以青藏高原周边山地、秦岭山脉、太行山区、燕山山脉等地最为严重[2]。我国幅员辽阔、地质环境复杂，几乎所有的自然灾害类型都有发生。我国又是地形条件复杂，山地和高原面积大，月占国土面积的60%。大部分山地和切割高原地质构造复杂，山地起伏大，表层岩体破碎，加上人类工程活动的影响地质灾害极易发生。统计资料表明：中国泥石流分布在31个省、市和自治区，约950个县市。泥石流活动区域面积430万km2，活动强烈地区达130万km2，全国有8万处泥石流活动，每年造成经济损失在15—20亿人民币，遇难者250—500人，同时使人们生存和发展环境空间受到严重影响。泥石流的主要危害是冲毁城镇、工厂、矿山、乡村等，造成人畜伤亡，破坏房屋及其他工程设施，破坏农作物、林木及耕地。此外，泥石流有时也会淤塞河道，形成堰塞湖，不但阻断航运，还可能引起水灾，造成重大经济损失和人员伤亡。如：2010年舟曲“8·8”特大泥石流灾害中1463人遇难，失踪302人，累计门诊治疗2244人；造成舟曲县三分之二被水淹，300余户村庄被埋，周边多处路段交通阻断。同年绵竹清平乡“8·13”特大泥石流，以文家沟为首的11条沟发生了泥石流，也造成了重大的经济损失和人员伤亡。可见泥石流研究的重要性，即时的监测和预报、以及合理的治理设计都能很好的减少人员和经济财产的损失。影响泥石流强度的因素较多，如降雨、地形地貌、地质构造及地震等，其中降雨诱发泥石流灾害最为常见，俗称暴雨性泥石流。此外，各种人类工程活动也在多方面加剧这上述因素的作用，促进泥石流的形成。本次研究区荷叶正沟位于九寨沟景区内，2008年5月12日，四川省汶川县发生里氏8.0级地震，地震不仅造成了大量的人员伤亡和经济财产损失，同时还诱发了为数众多的崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害。5.12汶川地震后，九寨沟景区荷叶正沟流域内新发生了大量的崩塌、滑坡等次生地质灾害，松散固体物源增加，为泥石流的发生提供了充分的物质条件，荷叶正沟泥石流沟口为荷叶寨、景区公路、盆景滩景点，一旦发生泥石流，将直接威胁下游村寨60余户居民约400余人，建筑面积约2万m2；同时威胁沟口的盆景滩景点以及景区公路约1km，威胁资产总计超过500万元，间接经济损失难以估算。考虑到游客、村民和交通道路安全，对此坡面泥石流特征及治理设计展开研究。1.2泥石流研究发展早在1973年，我国就已经有部分学者展开了对泥石流的研究。如马蔼乃，他认为泥石流是发生在松散坡面及坡度较陡的一、二级沟谷中的，是介于水流与碎屑流之间的一种两相流体。水与黏粒构成泥浆流，可以看成是一种“液体”；泥石流中的大块石，可以看成是“固体”，从而构成了“两相流”。紧接着陈光曦等（1983年）提出：泥石流是含大量固体物质（泥、砂、石）的山洪。活动过程介于滑坡与洪水之间，为高浓度固、液颗粒流。流体重度一般在1.2—1.3t/m3之间。当固体物质含量低，黏度小时，流体近视一般山洪，成紊流状态；固体物质含量高，黏度大时，流体呈塑性体。而在1995年美国地质调查局国家滑坡中心认为：有些滑坡运动缓慢，持续时间和灾害过程长；有些滑坡爆发突然，运动迅速，造成较大的财产损失和人员伤亡。泥石流就是这类高速滑坡最常见的表现形式。它多由暴雨诱发，是位于陡坡上的岩土体经崩落、滑动、液化、加速等过程转化而成，从陡峭的沟谷泄流出至平缓的沟道，其浓度范围可从稀泥浆变化至可携带漂石、块石和树木等含有大量块石的粘稠状浆体。可见，在泥石流的研究发展过程中，对泥石流的定义的表述不完全一致，但归结起来：泥石流不外乎为具有固、液二相性，含有大量块石的高速粘稠状运动物质，属于地质灾害的一种，其破坏能力巨大。随着泥石流的研究发展，现今形成了一门比较完整的学科体系，系统理论包括泥石流地理学、泥石流结构学、泥石流形成学、泥石流力学、泥石流防止学等，体现出了固体力学、流体力学、岩土力学、水力学和结构工程学的大统一学科特性。但对于泥石流的运动特性的研究仍不够健全，尤其在定量计算方面。在现今的治理设计过程，其运动特征，如流速、流量、撞击力等计算均采用地区工程经验统计公式进行，故泥石流还需进一步研究。1.3泥石流分类及形成条件1.3.1泥石流分类根据不同的分类标准，可将泥石流划分为不同的种类。按照成因分类可分为：自然泥石流和人为泥石流；按照固体物质组成可分为：泥流、泥石流和水石流；按照沟的形态将泥石流分为：沟谷型泥石流和山坡型泥石流，沟谷型泥石流一般包括形成区、流通区和堆积区；按照发育阶段将泥石流分为发展期、旺盛期、衰退期和停歇期四类；按照泥石流流体性质分为稀性泥石流和粘性泥石流。也可将泥石流的成因、地貌条件、物质组成、流体性质、激发因素、动力学特征和发育阶段等不同指标结合起来进行综合分类。综合分类实际上是根据野外调查和实验研究所获得的基础资料对泥石流基本特征的概括，是采取防止对策的重要依据，因此在对泥石流进行研究的过程中，在实地踏勘和实验的基础上，对泥石流准确的进行综合分类尤为重要。1.3.2形成条件泥石流是松散岩土体在水和重力作用下沿自然坡面或压力坡流动的现象。由此可见造成泥石流的必要条件是物源条件、水源条件和一定的地形条件，因此泥石流一般发生在山区，山地坡陡能为石流提供足够的运动条件，并且在暴雨情况下能快速汇聚雨水，提供短暂的快速性激流。物源条件泥石流的物质来源主要取决于流域内的地质特征。在地质构造复杂、断裂褶皱、新构造运动强烈、地震烈度较高的地区，山区稳定性差，岩层破碎，山崩、崩塌、滑坡、分化剥蚀等地质作用能为泥石流形成提供丰富的松散土体。当然人类工程活动，如工厂矿山生产过程中产生的废渣、工程建设中的弃土处置不当、山体破坏、森林乱砍乱发等都能为泥石流提供丰富的物源条件。当这些松散堆积物、坡积物等经过较长时间的积累，当遇到暴雨有足够水源的情况下，将转换成泥石流。水源条件水体主要来源于急促的大气降水，冰川积雪、地下水体、冰湖、堰塞湖的溃决等也造成泥石流的重要因素。当弃土处理不当，在含水或过饱和的情况下，如遇见强烈的震动，也可能触发形成泥石流。地形条件泥石流的法发生还必须具备足够的动力条件，而坡度较大的地形，松散物质的重力也将是主要动力。由表面水流引起的河床堆积物发生泥石流，其坡度一般不小于14°；坡面堆积物发生泥石流，坡度应接近于饱和土体的内摩擦角。坡度越大，重力作用越明显。1.4研究内容本次研究以九寨沟景区内荷叶正沟泥石流为研究对象，基于现场实际踏勘和相关勘察手段研究的基础上进行，对研究区的工程地质条件进行阐释，对泥石流特征和成因机制进行研究，并进行相关的治理设计研究。确保在下次泥石流爆发之际，不会造成经济损失和人员伤亡。前期野外工作阶段，主要对整个研究区进行了实地调查，包括坡面泥石流形态，物源条件，水文地质条件，坡体岩性组成特征等。由于“5·12”汶川大地震的影响，使陡峭坡体的部分岩石结构松动，成为物源，触使了泥石流和崩塌地质灾害的发生。因此踏勘阶段还对泥石流后缘的危岩体及坡面滞留块石进行了相应的调查和统计。室内工作阶段，结合勘察资料和相关的地质文献资料，对研究区坡面泥石流的物源条件，水源条件和成因机制进行分析，研究其诱发因素，并预测其发展趋势。本次主要研究内容如下：（1）在实地调查的基础上，结合相关地质文献资料对研究区的工程地质条件进行分析。（2）分析泥石流的物源条件、水源条件和潜在物源条件。（3）对泥石流后缘的危岩体和山体坡面孤石进行分析，并提出处理防治措施。（4）研究泥石流的成因机制和诱发因素，在对潜在物源条件分析的基础上，预测泥石流的发展趋势，并对其危害程度进行分析。1.5研究思路和方法本次研究主要以实地踏勘与调查为基础，并结合相应的勘探手段——槽探，进行详细的了解。后期通过查阅相关地质文献和论文，结合前人的研究情况对荷叶正沟泥石流的形成条件及诱发因素进行分析，研究其成因机制，预测其发展趋势及规模，对其危害程度进行评价，并在此基础上进行治理设计，防止危害进一步发生，保证当地居民和交通等公共设施的安全。研究思路图如下：防治方案建议防治方案建议本次研究的主要方法为：定性分析和定量计算。定性分析：从宏观的地质角度，运用地质力学的相关知识，分析该泥石流的成因机制及其相应的运动特性，预测其发展趋势，并对其地质运动特征进行分类，掌握其“质”的规律。定量计算：由于泥石流的计算研究尚不成熟，本次研究基于前人经验的基础上，参照相关规范，对泥石流的运功特征进行定量计算，掌握其运动过程中“量”的大小。为治理设计工程提供相应的设计计算参数，从而保证治理措施安全稳定，在保护环境的前提下并尽力做到经济可行。第二章研究区自然地理和地质条件2.1自然地理条件2.1.1位置与交通九寨沟风景区位于四川省阿坝藏族自治州九寨沟县西部漳扎镇境内，南连松潘黄龙，东接王朗自然保护区，西与岷江源头相连，北为长江上游嘉陵江流域白水江，地理坐标为东经103°54′～104°4′，北纬32°51′～33°19′之间，总面积728.3km2。荷叶正沟位于九寨沟县九寨沟风景区荷叶寨，沟口地理坐标北纬33°14′～33°16′，东经103°56′～103°53′，海拔2161m。沟口有景区公路通过，交通便利。荷叶正沟所在区荷叶正沟所在区研究区研究区县城1乡镇2九环公路3通乡公路4水系5省界6县界7图2-1研究区交通位置示意图2.1.2气象、水文气象特征九寨沟地处我国北亚热带秦巴湿润区与青藏高原波密—川西湿润区的过渡地带，其北有高大的秦岭山脉屏护，大大削弱了冬季从蒙古高原来的冷高压寒流对本区域的影响；东南受龙门山的阻挡，使来自太平洋的暖湿气流多在龙门山东坡停留，使区内降雨偏少。表现为冷凉干燥的季风气候特征，气候垂直分带明显。特点是夏日凉爽，冬无强风之苦，温和偏冷，垂直差异大，昼夜温差变化大，年平均气温为6.8℃，最冷月为1月，平均气温-3.7℃，最热月为7月，平均气温16.8℃，月极端最高气温为33.7℃（2000年7月），月极端最低气温为-19.2℃（2008年2月）。年日照约1900小时，晴天多，云雾少，紫外线强，年平均风速小，为0.9米/秒（m/s），风速最大的月为3月份，其次是2、4、5月份，最小的月为9月份,景区内最大风速为12.3m/s。景区内年平均降水量为646mm，年降雨日数150天以上。降水集中在5月～9月，常以暴雨的形式出现，降水的年变化率比较小，大约为10%～15%，降水量最多的季度是夏季（5～9月），次多的是秋季10月，其次是春季（3～4月），最少的是冬季（11～2月）；降水量最多的月份是5月，其次是8月，最少的是12月。降水量随海拔增加而增加最大月降水量为139.6mm(2006年7月)，最小月降水量为0mm(2006年1月)，最大日降雨量为29.6mm(2008年6月14日)，最大时降雨量为18.4mm(2008年6月29日)。半年多雪，且常有积雪，最大积雪厚度15cm以上。图2-2：九寨沟历史气象图根据九寨沟则查洼寨气象站观测，九寨沟景区内2003～2006年的降雨量统计见表2－1。表2-1九寨沟景区2003～2009年降雨量统计表（毫米）月降水量年1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月年总降水量2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年九寨沟景区降水的年内分配极不均衡，85%以上集中在5～9月的雨季，此期间多暴雨、大雨，也容易因降水沿孔隙和裂隙在短期内大量渗入岩土体内，使岩土失稳，诱导滑坡、泥石流等灾害发生。据荷叶寨村民介绍，1948年5月突降3小时的暴雨，并伴随冰雹，雨后1小时荷叶正河1号支沟即暴发泥石流。水文特征九寨沟处长江水系嘉陵江上游，白水江流域的西部。九寨沟喂白水江的一条大支沟，其流域面积为651.35km2,有扎如沟、荷叶沟、黑果沟、丹祖沟、日则沟、则查哇沟等6条主要沟谷组成。荷叶正沟为九寨沟的一级支流，流域面积25.5km2，主沟长约8.0km，主沟道最高点海拔3680m，最低点海拔2176m，相对高差约1500m，平均沟床纵比降为200‰。主沟河道宽度呈现上游宽度小、中部宽度大、下部宽度小的发育特点。据本次踏勘调查，在荷叶正沟下游，流量约0.7m3/s，流速0.5～1.2m/s。据对当地群众的调查访问，荷叶正沟雨季最大流量约10～12m3/s。荷叶正沟支沟发育，共发育3条2级支沟，水系呈树枝状。这些支沟通常纵坡较大，流量较小，主要接受大气降水和地下水补给，具陡涨陡落的山溪性水流特征。其中1号支沟植被发育较差，雨季发生泥石流的可能性较大。沟域内没有水库、湖泊等地表水体，因此，泥石流暴发的水源条件主要为暴雨作用下沟谷中产生的短时洪水。2.2工程地质条件2.2.1地形地貌九寨沟自然保护区地处青藏高原东南部，是青藏高原向四川盆地陡跌的两大地貌单元的过渡带，是我国第一大地形台阶的转折部位。境内最高点海拔4764m，沟口海拔1996m，相对高差达2768m。地势南高北低，山高谷深。九寨沟地貌按照现今地貌作用的不同特征和第四纪时期地貌作用的遗迹，结合各类地貌空间分布特征，分为三种基本类型，即高山山地地貌、高山坡地地貌和高山河谷地貌。荷叶正沟流域内地形地貌主要为高山河谷地貌，最高峰岭海拔4110m，最低点荷叶村寨海拔2161m，高差约1900m。流域面积为25.5km2。荷叶正沟支沟发育，共发育3条2级支沟，水系呈树枝状，详见图2-1。图2-3荷叶正沟地貌图2.2.2地层岩性勘查区域内出露地层主要为中生代三叠系（P）、石炭系（C）以及新生代第四系地层（Q）地层组成，出露地层从新到老分述如下：1)新生代全新统（Q）第四系残坡积层（Q4el+dl）：主要位于斜坡及山体顶部，岩性主要为含碎石粉质粘土，区内广泛分布。荷叶正沟上中游地形陡峻，残积层主要分布于1号支沟流域内，厚度约0.5～10m，局部厚约30m。该层土结构松散，灰黄色，稍湿，粘性土含量约50%～60%，碎石含量约20%～30%，角砾含量约15%～25%。其中碎石粒径一般3～6cm，少数可达10cm，呈棱角状、次棱角状，母岩成分主要为强风化-中风化板岩、灰岩。该层土表面常可见到灰白色钙质结膜、盐碱，系表层土壤中的碳酸钙淋滤向下迁移沉积以及盐碱析出的结果。第四系崩坡积层（Q4col+dl）：该层主要分布于陡坡及坡脚，岩性主要为碎、块石土，区内基岩出露段地形陡峻，岩体破碎，崩塌等不良地质灾害发育，该层在区内广泛分布。该层厚度约2～10m，局部厚约20m。该层土结构松散，常见架空现象，灰色、灰黄色，干—稍湿，碎石粒径一般为5～12cm，少数可达20cm，呈棱角状、次棱角状，分选差，级配差，母岩成分主要为强风化-中风化灰岩、板岩。碎石含量约60%～80%，角砾含量约15%～25%，碎石之间充填约5%～20%的粉质粘土。该层土表层结构松散，架空现象普遍，向下逐渐变的密实。全新统冲洪积层（Q4al+pl）：该层分布于荷叶正沟、各支沟及沟口区域，岩性主要为碎、块石土，次棱角状，粒径一般为3～8cm，少数可达15cm，碎、块石母岩成分为板岩、灰岩，碎石含量约50%～65%，碎石之间充填角砾、粉质粘土。该层呈带状分布于河流阶地及沟床内，厚度变化较大，在荷叶正沟主沟及其支沟上游，沟道纵坡降一般大于200‰，水流流速大，松散堆积物发育厚度小，一般小于2m；主沟下游及沟口处，河流冲刷能力弱，松散层厚度一般大于3m。泥石流堆积层（Q4sef）：该层分布于荷叶正沟主沟下游、支沟下游及主沟沟口附近，岩性主要为含碎石粉质粘土。荷叶正沟1号支沟自1948年暴发泥石流后，之后荷叶正沟再未发生泥石流。因勘查区侵蚀作用较强，沟床冲刷较深，目前该层大部分已被冲刷、侵蚀，仅在局部残留，主要集中在沟口附近。该层厚度约0.5～1m，局部厚约2m。该层土结构松散，灰黄色，稍湿，粉质粘土含量约40%～55%，碎、块石含量约30%～40%，角砾含量约10%～25%。其中碎石呈次棱角状，粒径一般为4～12cm，少数可达20cm，块石粒径一般为30～50cm，碎、块石母岩成分为板岩、灰岩。该层呈带状分布于荷叶正沟主沟下游及沟口沟道两侧，厚度变化较大。全新统滑坡堆积层（Q4del）：该层主要分布于区内滑坡位置，岩性为含碎石粉质粘土。该层厚度约3～20m，局部厚约25m。该层土结构松散，灰黄色，稍湿—湿，粉质粘土含量约50%～60%，碎、块石含量约20%～30%，角砾含量约10%～25%。其中碎石次棱角状，粒径一般为3～8cm，少数可达15cm，碎、块石母岩成分为板岩、灰岩。上述地层特征为泥石流活动提供了丰富的固体松散物质。人工填土（Q4ml）黄褐色，人工堆积而成，主要由角砾夹碎石组成，局部夹杂有卵石及漂石等，碎石成分主要为灰岩等。分布于荷叶正沟通寨公路及泥石流堆积扇前缘公路位置。上述地层特征为泥石流活动提供了丰富的固体松散物质。2)中生代三叠系（P）、石炭系（C）（1）二叠—三叠系二叠—三叠系塔藏岩组（PTt）：由变质砂岩、板岩、灰岩组成，主要分布于荷叶断裂两侧。（2）石炭系石炭系下统岷河组（Cm2）：上部为灰、深灰色生物碎屑灰岩、白云质灰岩，顶部夹黄褐色、灰白色变质石英砂岩。下部为灰、深灰色生物碎屑灰岩与含钙质绢云母板岩大套互层。2.2.3地质构造、新构造运动和地震九寨沟盆地面积为639.5km2，基岩主要为泥盆、石炭、二叠、三叠系的碳酸盐岩，沟床堆积有第四系冰碛层、崩积坡积层和钙华层。区域构造部位为秦岭东西向构造带向北扭折处之“白马弧形构造带”，构造形式为一系列NW向线型复式或倒转的背向斜褶皱，并发育着SW向和NW向两组断裂，岩石十分破碎。地质构造大体上可分出三个构造单元，即南北向构造、东西向构造和白马弧形构造，白马弧形构造对九寨沟的地貌发育、地质成景作用影响较大。白马弧形构造展布于岷江断裂以东，大雪山断裂以北，其褶皱构造发育较好，断裂构造发育相对较差，轴线总体走向北西，在北西端被岷江断裂断失和拖曳，东南端消失于东西褶皱构造带内（见图2-1、2-3）。研究区区区研究区区区图2-4区域地质构造及岩性岩相展布图（1）长海复向斜方向北西－南东，具有良好的线性特征。轴部和翼部次级褶皱发育，紧密陡倾。显著特点是复向斜北西端轴线及次级褶皱一致呈向北突出的弧形弯曲。同时轴面向北倒转，倾向南，反映了因断裂扭动的平面牵引现象。（2）日寨复背斜位于扎如沟和九寨沟主沟之间。背斜由泥盆系地层组成，翼部为石炭－二叠系地层。复背斜是由平行的两个相同等级的日寨背斜和信扎背斜组成，其间又有一个狭窄的石炭系向斜，整个复背斜受荷叶断裂影响较大。（3）荷叶断裂为塔藏构造带的南界，分布于上四寨、中查、荷叶及扎如沟一带，区域内延伸约26.5km，呈NW—SE向展布，断层面倾向南西，倾角50~70°不等，为一逆冲断层。沿断裂见有断层角砾岩、碎裂岩。断层两盘地层产状极不协调，北东盘主要出露塔藏岩组及晚古生代岩块，揉皱强烈，劈理发育。南西盘为晚古生代及三叠系地层经构造作用形成的一系列轴线延伸NW—SE向的褶皱构造。有的褶皱轴线与断层相抵，轴面倾向南西。图2-5区域地质构造图2.新构造运动及地震九寨沟新构造运动的特点是西部强烈的整体抬升，东部沿早期南北向和北东与北西向断裂产生断块的差异运动，并伴随着地震活动。新构造活动主要表现为强烈的地貌差异和台阶式的差异运动。强烈的地貌差异表现在：以岷江南北断裂为界在扎尕山西部为高原，沿断裂形成一系列地形上的裂点，在岷江断裂以东为侵蚀作用强烈的高山峡谷地貌。台阶式的差异运动表现在：岷江断裂以东台阶地貌特别发育，如阶面上水流较平缓，地形略显开阔；两台阶间水流湍急，峡谷深切。自南向北亦有一系列台阶，如日则沟的天鹅海、箭竹海、五花海、珍珠滩等，台面上形成湖泊，两台阶之间为瀑布。每两台阶间的折点附近有北西向次级断裂通过。瀑布的相对高差由南至北逐渐递减，说明北西向断裂发生的差异抬升是南强北弱。“5.12”汶川大地震，九寨沟景区受到严重的影响，部分山体发生滑坡、崩塌等地质灾害。勘察场地在地震方面的危险性，主要受龙门山地震带的波及影响。根据国家标准九寨沟地震基本烈度调整为8度，地震动峰值加速度由0.10g提高为0.20g（图2-4），地震动反应谱特征周期为0.4s。研究区域研究区域图2-6九寨沟地震动峰值加速度区划图2.2.4人类工程活动荷叶正沟流域内森林覆盖率达60%，植被覆盖率达到80%，勘查区内人类工程活动主要表现为泥石流堆积区及流通区修建公路，大量公路弃渣堆积于沟床两侧及斜坡上。边坡开挖使坡体物质松散，局部产生浅层土溜、滑坡、崩塌，并且破坏植被，导致流域内大量水土流失，对勘查区内的地质环境有较大破坏。部分弃渣、滑坡堆积体直接进入沟道堵塞河道，在水流的作用下直接参与泥石流活动，部分堆积于斜坡上的松散体在降雨的作用下产生坡面泥石流，从而进入主沟道参与泥石流活动。照片2.2-1公路开挖切坡引起崩塌照片2.2-2弃渣挤占河道整体而言，勘查区人类工程活动对地质环境的影响程度较大。2.2.5不良地质作用荷叶正沟流域内河流切割强烈，受荷叶断裂等构造因素的影响，荷叶正沟流域内地形陡峻，尤其是荷叶正沟主沟及1号支沟上游，河道狭窄，呈“V”字型，岸坡坡度大于45°，局部大于60°，岩体破碎，发育多处崩塌、浅层土溜、滑坡。受5.12地震的影响，沟域上游、中游崩滑现象较多，为泥石流的发生提供了丰富的物源条件。第三章泥石流活动特征泥石流的活动特征包括泥石流形成的物源特征、泥石流形成的降雨特征、冲淤特征和泥石流的形成模式与机理。3.1泥石流分区特征按照流域、沟段的纵坡特征及泥石流在形成运动堆积过程中的侵蚀与堆积作用，可以将一个流域分为不同的功能区域。荷叶正沟泥石流流域可划分为清水区、形成流通区、堆积区。3.1.1清水区形成区（清水区）分布于荷叶正沟主沟及各支沟上游段，该区面积18.6km2，占沟域面积的73.0%。地形陡峻，斜坡坡度多为35°～40°以上。植被覆盖率约60%～90%。该区松散堆积层厚度较薄，主要为基岩斜坡，地震中不良地质现象较少，分布零星，大多不会参与泥石流活动。主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。综合上述因素，将该区划分为清水汇流区。3.1.2形成流通区及冲淤特征泥石流的物源区分布于荷叶正沟主沟及各支沟中上游段，沟域内该区面积4.17km2，占沟域面积的16.4%。该区平面形态呈叶脉状，沟谷岸坡陡峻，山洪泥石流汇流速度较快，纵坡比降211‰～331.6‰，沟道呈典型的“V”型，上部沟道深窄，最深地方可达10米，沟道两岸小冲沟发育，形如叶脉，地形起伏大，上游沟床底部基岩出露，两侧山坡坡度大多在25°～60°之间，局部岸坡基岩裸露，植被覆盖率约45%。形成流通区的沟段沟谷纵比较相对较大（平均270.58‰），沟床相对狭窄，一般为3～12m左右，局部地段沟道宽度仅5～10m左右。该区沟段表现为水流强烈的下切侵蚀作用，为泥石流主要物源及流通区。沟域形成流通区的沟床及岸坡分布大量松散的碎块石土、含碎石粉质粘土。沟床堆积物非常丰富，为泥石流的形成提供了大量沟道堆积物源。沟域内区域性抬升剧烈，沟道下切较为强烈，沟道两侧为崩塌堆积体，上部为松散的含碎石粉质粘土、下部为松散～稍密的碎块石。这些特点决定，在具备较强的水动力条件时，泥石流下蚀作用通常大于堆积作用，其冲淤特征表现为以冲为主的特点。综上所述，该区地形地貌条件及岩土层结构决定其成为泥石流的主要松散固体物源分布区，同时，山高坡陡的特点也为这些松散固体物源易于参与泥石流活动，为泥石流的形成提供了有利条件。3.1.3堆积区及冲淤特征根据现场调查，荷叶正沟流域泥石流主要有两个堆积区域，均位于主沟沟道。从上游至下游分别为第一堆积区和第二堆积区：第一堆积区位置：主沟沟道海拔2850m到沟道海拔3035m沟道范围为泥石流堆积区，该区域平均纵坡108.6‰。该区域沟谷为U型谷，呈不规则带状，长约1680m，沟底宽度约80～110m。主沟上游段和3号支沟形成流通区内固体物质被冲刷、侵蚀搬运后，主要堆积于该区。该区土体呈现杂色，稍湿，上部为碎石土，下部为含碎石粉质粘土。碎石土，碎石粒径多为8～12cm，棱角～次棱角状，中等～微风化，分选一般，级配差～一般。下部颗粒平均粒径明显大于上部颗粒的粒径。含碎石粉质粘土中碎石占20%，块石占5%，母岩主要成分为灰岩、板岩等，棱角～次棱角状，中等～微风化，碎石粒径多为4～10cm，块石粒径一般30～50cm，结构松散～稍密。该区堆积面积约0.45×104m2，堆积方量约2.10×104m3。第二堆积区位置：主沟沟口到海拔2450m沟道范围为泥石流堆积区，该区域主沟平均纵坡87.3‰，该堆积区沟谷平缓开阔，为宽U型谷，该区呈带状，长约3100m，宽60～150m，平均宽约80m。主沟中上游段和2号支沟形成流通区内固体物质被冲刷、侵蚀搬运后，主要堆积于该区。该区土体呈现灰色，稍湿，主要为含碎石粉质粘土，其中碎石占20%，块石占10%，母岩主要成分为灰岩、板岩等，棱角～次棱角状，中等～微风化，碎石粒径多为3～12cm，块石粒径一般20～40cm，表层结构较松散，由上至下逐渐变的密实，下部颗粒平均粒径明显大于上部颗粒的粒径，堆积厚度约3～6m。该区堆积面积约26.9×104m2，目前堆积方量约80.5×104m3。荷叶正沟沟域堆积区分布于以上沟段，该区沟道宽阔，沟床纵坡较平缓，沟道纵坡87.3‰～108.6‰，这种条件决定该沟段主要以淤为主的特点。3.2物源特征3.2.1物源类型及特征通过调查，除1号支沟外，荷叶正沟植被覆盖率较高，沟内生态环境较好，森林覆盖率达70～80%。沟域内物源主要为沟床松散堆积体以及岸坡两侧堆积体。沟床物质结构松散，主要为含碎石粉质粘土和碎石土。岸坡两侧堆积体较厚，表层松散，岸坡陡峻，在地震、强降雨及卸荷作用下，土体松动易垮塌，为泥石流形成提供物源。3.2.2动储量确定沟道堆积物源参与泥石流活动的方式主要为沟床的揭底冲刷，荷叶正沟沟域内可参与泥石流活动的物源量主要为沟底冲刷下切沟底的含碎石粉质粘土、碎石土，冲刷下切的同时大颗粒侧蚀两侧边坡坡脚，造成两侧岸坡失稳，岸坡堆积体坍塌进而参与泥石流活动。可参与泥石流活动的动储量主要取决于沟道冲刷深度和可能冲刷的宽度，而冲刷深度又由沟道形态特征、宽度、纵坡降、水力条件、堆积物颗粒级配及结构特征等决定。由于流域中上游沟床纵坡较陡，沟床堆积物较松散，且粒径较大，如遇大暴雨，沟床水动力条件将大大提高，可能将沟床刨蚀，裹挟大量沟床堆积物形成大规模的泥石流，造成巨大的危害。荷叶正沟主沟中上游稳定沟道平均宽度约6.0m，沟底主要为含碎石粉质粘土和碎石土，，沟床揭底冲刷深度可达1.2m。沟谷深切，岸坡主要为松散碎石土，地形坡度为45°～60°。1号支沟中上游沟道平均宽度约3.0m，沟底主要为含碎石粉质粘土，沟床揭底冲刷深度可达1.0m。岸坡主要为含碎石粉质粘土，表层松散，地形坡度为40°～55°。2号支沟中上游沟道平均宽度约3.0m，沟底主要为含碎石粉质粘土，沟床揭底冲刷深度可达1.0m。岸坡主要为含碎石粉质粘土，表层松散，地形坡度为25°～35°。3号支沟中上游沟道平均宽度约4.0m，沟底主要为含碎石粉质粘土和碎石土，沟床揭底冲刷深度可达0.8m。岸坡主要为含碎石粉质粘土、碎石土，表层松散，地形坡度为30°～45°。根据上述数据进行计算沟床及两侧边坡动储量，计算结果详见下表。表3-1荷叶正沟泥石流物源类型及方量表流域沟床堆积体(万方)沟岸堆积体(万方)物源总量(万方)动储量(万方)物源总量动储量物源总量动储量荷叶正沟主沟2.150.6051.01号支沟2.4054.500.42号支沟2.550.3050.53号支沟0.353.70.6总计9.3018.22.5根据上述分析，荷叶正沟沟域内松散固体物源方量约18.2×104m3，可能参与泥石流活动的物源主要有沟内松散堆积物和崩塌堆积体，动储量约2.50×104m3，表3-1。物源补给方式根据形成流通区的地形条件及松散物质的堆积特征，其补给方式有以下三种：1）沟床侵蚀补给：沟床内及两岸的松散堆积物，受径流的长期侵蚀作用，易局部垮塌，尤其在泥石流作用下，随短时径流量的增加，侵蚀能力增强，使得这些松散固体物质被裹挟或冲刷沟床中的松散堆积物补充泥石流物质来源，是泥石流的主要补给区。2）边坡补给：山坡存在的临空面及岸坡堆积体长期受侵蚀后，在雨季地表水冲刷下，土体自重增加，抗剪强度降低，从而形成崩塌。调查表明，主沟上游、1号支沟上游内有多处崩塌发育，是形成区泥石流物源补给的重要方式。区域内沟谷深度下切，两岸松散堆积体表层松散，在强降雨、地震等作用下失稳，沿斜坡源源不断地汇入沟道中。3）地表迳流侵蚀补给：1号支沟、2号支沟沟域内，在山脊坡度较缓的地方多有粉土分布，可见土层厚达2～5m，局部厚达10m以上。这类土体粒度细，具有一定湿陷性，雨水浸泡易遭冲刷，是泥石流体中细颗粒成分的主要来源。3.3降雨特征根据《四川省水文手册》及九寨沟县相关气象资料，搜集该地区近几十年24小时最大降雨量，最大小时降雨量，最大10分钟降雨量。通过对本流域近几十年降雨数据进行分析，获得该流域降雨特征和发生泥石流所需的临界降雨条件。荷叶正沟泥石流激发临界雨量分析流域的暴雨强度指标R采用下面公式计算：（3-1）式中：：前期降雨修正系数，无前期降雨时K=1；有前期降雨时：K＞1；但目前尚无可行的成果可供应用；现阶段可暂时假定：K=1.1~1.2；：24h最大降雨量mm；：1h最大降雨量mm；：10min最大降雨量mm；（D）、（D）、（D）分别为该地区可能发生泥石流的24h、1h、10min的界限值表（见表3-3）。表3-2可能发生泥石流的24h、1h、10min的限界值表根据统计综合分析结果：＜3.1安全雨情≥3.1可能发生泥石流的雨情；=3.1~4.2发生几率小于0.2；=4.2~10发生几率0.2~0.8；＞10发生几率＞0.8。荷叶正沟地处干旱河谷区，暴雨十分集中，其多年平均降水量为646mm，年降雨日数150天以上。降水集中在5月～9月，常以暴雨的形式出现，降水的年变化率比较小，大约为10%～15%，降水量最多的季度是夏季（5～9月），次多的是秋季10月，其次是春季（3～4月），最少的是冬季（11～2月）；降水量最多的月份是5月，其次是8月，最少的是12月。降水量随海拔增加而增加最大月降水量为139.6mm(2006年7月)，最小月降水量为0mm(2006年1月)，最大日降雨量为29.6mm(2008年6月14日)，最大时降雨量为18.4mm(2008年6月29日)。半年多雪，且常有积雪，最大积雪厚度15cm以上。根据泥石流灾害防治工程勘查规范（DZ/T0220-2006）附录B确定区域降雨极限值，采用公式（3-1）计算荷叶正沟流域发生泥石流的暴雨强度指标，由于流域无前期降雨记录，故这里K按平均值1.0计算，根据公式3-1和表3-4可算得流域的暴雨强度指标R=1.0*（29.6/30+18.4/15+20/6）=5.6。根据暴雨强度指标分析：荷叶正沟发生泥石流几率为0.2～0.8，在中等频率范围。故荷叶正沟流域降雨满足泥石流形成的临界降雨强度，并且超出区域的临界降雨值。3.4泥石流活动特征3.4.1活动历史照片3.4-1调访当地村民（郎嘎）从堆积扇和沟道形态来看，荷叶正沟泥石流活动历史久远。通过对荷叶寨村民郎嘎（男，75岁，藏族）、陈梦银(男，69岁，汉族)等调访，获得了他们自身经历的发生泥石流的信息。荷叶正沟1号支沟在1948年5月发生过泥石流，将部分农田掩埋。1948年5月暴发的泥石流发生时间在下午，发生在之前持续了3小时的暴雨，并伴随冰雹，雨后1小时荷叶正河1号支沟即暴发泥石流。此时老荷叶寨尚未搬迁，大约有130余户居民。泥石流携带的大石块堆积于主沟沟口区域，树正沟未被堵断。泥石流总体形态像稠浆状，“土体像被推土机铲土一样向前连续翻滚”，连续流动，最大的流量过程约为30分钟，泥石流持续将近3小时。经过现场实地调查和介绍，该次泥石流由1号支沟上游沟底及岸坡松散固体物质（主要为粉土和含碎石粉质粘土）在雨水浸泡下形成饱和土体而引发的。在到达中游位置，沟床及其两侧固体物质不断被补给，使得泥石流规模加大，破坏力加强。在1号支沟中游（海拔在2350m～2700m之间）沟床及其两侧大块石较多，块石不断侵蚀沟床，物质不断被补给，泥石流浆体浓度加大，老沟床下切深约2m，泥石流厚度约2.0m～3.0m，在沟口平缓区域堆积下来，附近泥石流堆积物厚度在1.0m～2.0m之间，总方量约5000m3。通过上述现场调访可知，荷叶正沟1948年发生过一次泥石流，造成了一定的损失，初步确定该沟属于低频泥石流沟。调访人员最大的年龄为75岁，调访时间约70年，根据调访结果推断1948年泥石流相当于百年一遇，从堆积物特征及调访资料初步判定，该次泥石流属于浓度较高的粘性泥石流，推测其容重在1.6-2.0g/cm3之间，荷叶正沟泥石流为低频粘性泥石流沟。3.4.2现状工程评价为了防治泥石流灾害，1991年九寨沟景区在荷叶正沟沟口修建7座拦挡坝，在拦挡坝下游修建了120m长的排导槽，其中上游6座为格栅坝，最下游为谷坊坝。已建的7座拦挡坝和下游的排导槽形成一个完整的泥石流拦截体系，起到拦砂节流、固床护坡、控制泥石流危害的作用。照片3.4-1已建7座拦挡坝照片3.4-26#格栅坝近照1)已建拦挡坝运营现状从下游至上游的拦挡坝编号依次为1#～7#（详见表3.4-1）。上游三座格栅坝主要是拦截漂木及大颗粒，下游三座格栅坝及1#谷坊坝主要是拦截细颗粒。7座拦挡坝因受主沟右岸松散崩塌堆积体以及修建公路弃渣堵塞淤积，目前剩余库容仅1.39×104m3，其拦截功能仅剩63%，且遭受滑坡变形破坏影响，已有4座格栅坝坝肩存在不同程度的破坏，其中7#格栅坝破坏最为严重，左侧坝肩错动位移，沿溢流口方向平移30cm，沿沟口下游临空方向偏移20cm，厚约1m的溢流口被错断，错距30cm。已建拦挡坝段已建拦挡坝段沟道沟道照片3.4-3已建格栅坝段右岸崩塌照片3.4-4堵塞淤积的碎块石土溢流口被错断溢流口被错断坝肩错动位移坝肩错动位移照片3.4-57号格栅坝溢流口错断照片3.4-64#格栅坝左侧坝肩错位2)已建排导槽运营现状在拦挡坝下游修建了120m长的排导槽，将过坝后的水流排向主沟，排导槽顶宽0.3m，断面形态为矩形，高出沟床1.2m，顶宽5m，过流面积6m2。洪水期清水流量约12m3/s，流速约2m/s，沟床纵坡4~6°，排导沟无破坏、变形迹象，现状良好。沟底局部淤积较严重，且沟内植被恢复较好，树木生长较茂盛，以致过流断面减小，过流面积基本能满足洪水期过流流量的要求。照片3.4-3已建排导沟（沟底局部淤积）照片3.4-4已建排导沟（沟底局部淤积）经过现场调查和访问，每年汛期期间，洪水高度到达现有沟槽的1/2～2/3，枯水期水位高度约0.4m。现有排导工程不仅能满足汛期洪峰过流的要求，还能满足固体颗粒小于20cm、峰值流量小于24m3/s的泥石流流量。3.4.3发展阶段荷叶正沟及其支沟泥石流发展阶主要依据表3-4、3-5进行判断表3.4-2 荷叶正沟主沟泥石流沟发展阶段的识别表识别标记形成期(青年期)发展期(壮年期)衰退期(老年期)停歇或终止期主支流关系主沟侵蚀速度≤支沟侵蚀速度主沟侵蚀速度＞支沟侵蚀速度★主沟侵蚀速度＜支沟侵蚀速度主支沟侵蚀速度均等沟口地段沟口出现扇形堆积地形或扇形地处于发展中★沟口扇形堆积地形发育,扇缘及扇高在明显增长中沟口扇形堆积在萎缩中沟口扇形地貌稳定主河河型堆积扇发育逐步挤压主河,河型间或发生变形,无较大变形主河河型受堆积扇发展控制,河形受迫弯曲变形,或被暂时性堵塞★主河河型基本稳定主河河型稳定主河主流仅主流受迫偏移,对对岸尚未构成威胁主流明显被挤偏移,冲刷对岸河堤、河滩★主流稳定或向恢复变形前的方向发展主流稳定新老扇形地关系新老扇叠置不明显或为外延式叠置,呈叠瓦状★新老扇叠置覆盖外延，新扇规模逐步增大新老扇呈后退式覆盖,新扇规模逐步变小无新堆积扇发生扇面变幅+0.2～+0.5m★＞+0.5m≤±0.2m无或成负值松散物贮量∨5-10万m3/km2★＞10万m3/km21-5万m3/km2＜1-0.5万m3/km2松散物存在状态高度H=10～30m高边坡堆积H＞30m高边坡堆积★H＜30m边坡堆积H＜5m坡度ф=32°～25°★ф＞32°ф=15°～25°ф＜=15°泥沙补给不良地质现象在扩展中★不良地质现象发育不良地质现象在缩小控制中不良地质现象逐步稳定沟槽变形(纵)中强切蚀，溯源冲刷，沟槽不稳★强切蚀、溯源冲刷发育，沟槽不稳中弱切蚀、溯源冲刷不发育，沟槽趋稳平衡稳定(横)纵向切蚀为主★纵向切蚀为主,横向切蚀发育横向切蚀为主无变化沟坡变陡陡峻★变缓缓沟形裁弯取直、变窄顺直束窄★弯曲展宽河槽固定植被覆盖率在下降，为30%～10%以荒坡为主，覆盖率＜10%覆盖率在增长，为30%～60%★覆盖率较高，＞60%触发雨量逐步变小较小★较大并逐步增大表3.4-3 1号支沟泥石流沟发展阶段的识别表识别标记形成期(青年期)发展期(壮年期)衰退期(老年期)停歇或终止期主支流关系主沟侵蚀速度≤支沟侵蚀速度主沟侵蚀速度＞支沟侵蚀速度★主沟侵蚀速度＜支沟侵蚀速度主支沟侵蚀速度均等沟口地段沟口出现扇形堆积地形或扇形地处于发展中★沟口扇形堆积地形发育,扇缘及扇高在明显增长中沟口扇形堆积在萎缩中沟口扇形地貌稳定主河河型堆积扇发育逐步挤压主河,河型间或发生变形,无较大变形主河河型受堆积扇发展控制,河形受迫弯曲变形,或被暂时性堵塞★主河河型基本稳定主河河型稳定主河主流仅主流受迫偏移,对对岸尚未构成威胁★主流明显被挤偏移,冲刷对岸河堤、河滩主流稳定或向恢复变形前的方向发展主流稳定新老扇形地关系新老扇叠置不明显或为外延式叠置,呈叠瓦状★新老扇叠置覆盖外延，新扇规模逐步增大新老扇呈后退式覆盖,新扇规模逐步变小无新堆积扇发生扇面变幅★+0.2～+0.5m＞+0.5m≤±0.2m无或成负值松散物贮量★∨5-10万m3/km2＞10万m3/km21-5万m3/km2＜1-0.5万m3/km2松散物存在状态高度★H=10～30m高边坡堆积H＞30m高边坡堆积H＜30m边坡堆积H＜5m坡度ф=32°～25°★ф＞32°ф=15°～25°ф＜=15°泥沙补给不良地质现象在扩展中★不良地质现象发育不良地质现象在缩小控制中不良地质现象逐步稳定沟槽变形(纵)中强切蚀，溯源冲刷，沟槽不稳★强切蚀、溯源冲刷发育，沟槽不稳中弱切蚀、溯源冲刷不发育，沟槽趋稳平衡稳定(横)★纵向切蚀为主纵向切蚀为主,横向切蚀发育横向切蚀为主无变化沟坡变陡★陡峻变缓缓沟形★裁弯取直、变窄顺直束窄弯曲展宽河槽固定植被覆盖率在下降，为30%～10%以荒坡为主，覆盖率＜10%★覆盖率在增长，为30%～60%覆盖率较高，＞60%触发雨量逐步变小较小★较大并逐步增大表3.4-4 2号支沟泥石流沟发展阶段的识别表识别标记形成期(青年期)发展期(壮年期)衰退期(老年期)停歇或终止期主支流关系主沟侵蚀速度≤支沟侵蚀速度主沟侵蚀速度＞支沟侵蚀速度★主沟侵蚀速度＜支沟侵蚀速度主支沟侵蚀速度均等沟口地段沟口出现扇形堆积地形或扇形地处于发展中★沟口扇形堆积地形发育,扇缘及扇高在明显增长中沟口扇形堆积在萎缩中沟口扇形地貌稳定主河河型堆积扇发育逐步挤压主河,河型间或发生变形,无较大变形主河河型受堆积扇发展控制,河形受迫弯曲变形,或被暂时性堵塞★主河河型基本稳定主河河型稳定主河主流仅主流受迫偏移,对对岸尚未构成威胁★主流明显被挤偏移,冲刷对岸河堤、河滩主流稳定或向恢复变形前的方向发展主流稳定新老扇形地关系新老扇叠置不明显或为外延式叠置,呈叠瓦状★新老扇叠置覆盖外延，新扇规模逐步增大新老扇呈后退式覆盖,新扇规模逐步变小无新堆积扇发生扇面变幅★+0.2～+0.5m＞+0.5m≤±0.2m无或成负值松散物贮量★∨5-10万m3/km2＞10万m3/km21-5万m3/km2＜1-0.5万m3/km2松散物存在状态高度H=10～30m高边坡堆积H＞30m高边坡堆积★H＜30m边坡堆积H＜5m坡度★ф=32°～25°ф＞32°ф=15°～25°ф＜=15°泥沙补给不良地质现象在扩展中★不良地质现象发育不良地质现象在缩小控制中不良地质现象逐步稳定沟槽变形(纵)中强切蚀，溯源冲刷，沟槽不稳★强切蚀、溯源冲刷发育，沟槽不稳中弱切蚀、溯源冲刷不发育，沟槽趋稳平衡稳定(横)★纵向切蚀为主纵向切蚀为主,横向切蚀发育横向切蚀为主无变化沟坡变陡★陡峻变缓缓沟形★裁弯取直、变窄顺直束窄弯曲展宽河槽固定植被覆盖率在下降，为30%～10%以荒坡为主，覆盖率＜10%★覆盖率在增长，为30%～60%覆盖率较高，＞60%触发雨量逐步变小较小★较大并逐步增大表3.4-5 3号支沟泥石流沟发展阶段的识别表识别标记形成期(青年期)发展期(壮年期)衰退期(老年期)停歇或终止期主支流关系主沟侵蚀速度≤支沟侵蚀速度主沟侵蚀速度＞支沟侵蚀速度★主沟侵蚀速度＜支沟侵蚀速度主支沟侵蚀速度均等沟口地段沟口出现扇形堆积地形或扇形地处于发展中★沟口扇形堆积地形发育,扇缘及扇高在明显增长中沟口扇形堆积在萎缩中沟口扇形地貌稳定主河河型堆积扇发育逐步挤压主河,河型间或发生变形,无较大变形主河河型受堆积扇发展控制,河形受迫弯曲变形,或被暂时性堵塞★主河河型基本稳定主河河型稳定主河主流仅主流受迫偏移,对对岸尚未构成威胁★主流明显被挤偏移,冲刷对岸河堤、河滩主流稳定或向恢复变形前的方向发展主流稳定新老扇形地关系新老扇叠置不明显或为外延式叠置,呈叠瓦状★新老扇叠置覆盖外延，新扇规模逐步增大新老扇呈后退式覆盖,新扇规模逐步变小无新堆积扇发生扇面变幅+0.2～+0.5m★＞+0.5m≤±0.2m无或成负值松散物贮量★∨5-10万m3/km2＞10万m3/km21-5万m3/km2＜1-0.5万m3/km2松散物存在状态高度H=10～30m高边坡堆积H＞30m高边坡堆积★H＜30m边坡堆积H＜5m坡度★ф=32°～25°ф＞32°ф=15°～25°ф＜=15°泥沙补给不良地质现象在扩展中★不良地质现象发育不良地质现象在缩小控制中不良地质现象逐步稳定沟槽变形(纵)中强切蚀，溯源冲刷，沟槽不稳★强切蚀、溯源冲刷发育，沟槽不稳中弱切蚀、溯源冲刷不发育，沟槽趋稳平衡稳定(横)★纵向切蚀为主纵向切蚀为主,横向切蚀发育横向切蚀为主无变化沟坡变陡★陡峻变缓缓沟形裁弯取直、变窄顺直束窄★弯曲展宽河槽固定植被覆盖率在下降，为30%～10%以荒坡为主，覆盖率＜10%★覆盖率在增长，为30%～60%覆盖率较高，＞60%触发雨量逐步变小较小★较大并逐步增大注：打“★”为本次泥石流研究符合的选项。根据表3-4及3-5判别结果：荷叶正沟主沟及各支沟均为发展期（壮年期）。3.4.4易发程度根据泥石流流域特征，对荷叶正沟泥石流易发程度综合判别如下：表3.4-6荷叶正沟泥石流主沟易发程度评分表序号影响因素评价标准的量级划分极易发（A）得分中等易发（B）得分轻度易发（C）得分不易发生（D）得分1崩坍、滑坡及水土流失（自然和人为活动的）严重程度崩坍、滑坡等重力侵蚀严重，多层滑坡和大型崩坍，表土疏松，冲沟十分发育21崩坍、滑坡发育，多层滑坡和中小型崩坍，有零星植被覆盖，冲沟发育。16有零星崩坍、滑坡和冲沟存在（√）12无崩坍、滑坡、冲沟或发育轻微12泥砂沿程补给长度比（%）>601660～30（√）1230～108<1013沟口泥石流堆积活动程度主河河型弯曲或堵塞，主流受挤压偏移14主河河型无较大变化，仅主流受迫偏移11主河河型无变化，主流在高水位时偏，低水位时不偏7主河无河型变化，主流不偏（√）14河沟纵坡（度，‰）>12°（213）1212°～6°96°～3°（105～52）6<3°(52)15区域构造影响程度强抬升区，6级以上地震区，断层破碎带（√）9抬升区，4～6级地震区，有中小支断层7相对稳定区，4级以下地震区，有小断层5沉降区，构造影响小或无影响16流域植被覆盖率（%）<10910～30730～60（√）5>6017河沟近期一次变幅（m）>282～161～0.2（√）40.218岩性影响软岩、黄土6软硬相间（√）5风化强烈和节理发育的硬岩4硬岩19沿沟松散物储量（104m3/km2）>10（√）610～555～14<1110沟岸山坡坡度（度，‰）>32°（625）（√）632°～25°（625～466）525°～15°（466～268）4<15°(268)111产砂区沟槽横断面V型、U型谷、谷中谷（√）5宽U型谷4复式断面3平坦型112产砂区松散物平均厚度（m）>10510～545～1（√）3<1113流域面积（km2）0.2～555～1040.2以下10～100（√）3>100114流域相对高差（m）>500（√）4500～3003300～1002<100115河沟堵塞程度严重4中等（√）3轻微2无1合计85注：打√者为荷叶正沟泥石流主沟所属项。表3.4-7荷叶正沟泥石流1号支沟易发程度评分表序号影响因素评价标准的量级划分极易发（A）得分中等易发（B）得分轻度易发（C）得分不易发生（D）得分1崩坍、滑坡及水土流失（自然和人为活动的）严重程度崩坍、滑坡等重力侵蚀严重，多层滑坡和大型崩坍，表土疏松，冲沟十分发育21崩坍、滑坡发育，多层滑坡和中小型崩坍，有零星植被覆盖，冲沟发育。16有零星崩坍、滑坡和冲沟存在（√）12无崩坍、滑坡、冲沟或发育轻微12泥砂沿程补给长度比（%）>60（√）1660～301230～108<1013沟口泥石流堆积活动程度主河河型弯曲或堵塞，主流受挤压偏移14主河河型无较大变化，仅主流受迫偏移（√）11主河河型无变化，主流在高水位时偏，低水位时不偏7主河无河型变化，主流不偏14河沟纵坡（度，‰）>12°（213）1212°～6°96°～3°（105～52）6<3°(52)15区域构造影响程度强抬升区，6级以上地震区，断层破碎带（√）9抬升区，4～6级地震区，有中小支断层7相对稳定区，4级以下地震区，有小断层5沉降区，构造影响小或无影响16流域植被覆盖率（%）<10910～30（√）730～605>6017河沟近期一次变幅（m）>282～1（√）61～0.240.218岩性影响软岩、黄土（√）6软硬相间5风化强烈和节理发育的硬岩4硬岩19沿沟松散物储量（104m3/km2）>10610～5（√）55～14<1110沟岸山坡坡度（度，‰）>32°（625）（√）632°～25°（625～466）525°～15°（466～268）4<15°(268)111产砂区沟槽横断面V型、U型谷、谷中谷（√）5宽U型谷4复式断面3平坦型112产砂区松散物平均厚度（m）>10510～545～1（√）3<1113流域面积（km2）0.2～5（√）55～1040.2以下10～1003>100114流域相对高差（m）>500（√）4500～3003300～1002<100115河沟堵塞程度严重4中等（√）3轻微2无1合计110注：打√者为荷叶正沟泥石流1号支沟所属项。表3.4-8荷叶正沟泥石流2号支沟易发程度评分表序号影响因素评价标准的量级划分极易发（A）得分中等易发（B）得分轻度易发（C）得分不易发生（D）得分1崩坍、滑坡及水土流失（自然和人为活动的）严重程度崩坍、滑坡等重力侵蚀严重，多层滑坡和大型崩坍，表土疏松，冲沟十分发育21崩坍、滑坡发育，多层滑坡和中小型崩坍，有零星植被覆盖，冲沟发育。16有零星崩坍、滑坡和冲沟存在（√）12无崩坍、滑坡、冲沟或发育轻微12泥砂沿程补给长度比（%）>601660～30（√）1230～108<1013沟口泥石流堆积活动程度主河河型弯曲或堵塞，主流受挤压偏移14主河河型无较大变化，仅主流受迫偏移（√）11主河河型无变化，主流在高水位时偏，低水位时不偏7主河无河型变化，主流不偏14河沟纵坡（度，‰）>12°（213）1212°～6°96°～3°（105～52）6<3°(52)15区域构造影响程度强抬升区，6级以上地震区，断层破碎带（√）9抬升区，4～6级地震区，有中小支断层7相对稳定区，4级以下地震区，有小断层5沉降区，构造影响小或无影响16流域植被覆盖率（%）<10910～30730～60（√）5>6016流域植被覆盖率（%）<10910～30730～60（√）5>6017河沟近期一次变幅（m）>282～161～0.2（√）40.218岩性影响软岩、黄土（√）6软硬相间5风化强烈和节理发育的硬岩4硬岩19沿沟松散物储量（104m3/km2）>10610～555～1（√）4<1110沟岸山坡坡度（度，‰）>32°（625）（√）632°～25°（625～466）525°～15°（466～268）4<15°(268)111产砂区沟槽横断面V型、U型谷、谷中谷（√）5宽U型谷4复式断面3平坦型112产砂区松散物平均厚度（m）>10510～545～1（√）3<1113流域面积（km2）0.2～5（√）55～1040.2以下10～1003>100114流域相对高差（m）>500（√）4500～3003300～1002<100115河沟堵塞程度严重4中等（√）3轻微2无1合计105注：打√者为荷叶正沟泥石流2号支沟所属项。表3.4-9荷叶正沟泥石流3号支沟易发程度评分表序号影响因素评价标准的量级划分极易发（A）得分中等易发（B）得分轻度易发（C）得分不易发生（D）得分1崩坍、滑坡及水土流失（自然和人为活动的）严重程度崩坍、滑坡等重力侵蚀严重，多层滑坡和大型崩坍，表土疏松，冲沟十分发育21崩坍、滑坡发育，多层滑坡和中小型崩坍，有零星植被覆盖，冲沟发育。16有零星崩坍、滑坡和冲沟存在（√）12无崩坍、滑坡、冲沟或发育轻微12泥砂沿程补给长度比（%）>60（√）1660～301230～108<1013沟口泥石流堆积活动程度主河河型弯曲或堵塞，主流受挤压偏移14主河河型无较大变化，仅主流受迫偏移（√）11主河河型无变化，主流在高水位时偏，低水位时不偏7主河无河型变化，主流不偏14河沟纵坡（度，‰）>12°（213）1212°～6°96°～3°（105～52）6<3°(52)15区域构造影响程度强抬升区，6级以上地震区，断层破碎带（√）9抬升区，4～6级地震区，有中小支断层7相对稳定区，4级以下地震区，有小断层5沉降区，构造影响小或无影响16流域植被覆盖率（%）<10910～30730～605>60（√）17河沟近期一次变幅（m）>282～161～0.2（√）40.218岩性影响软岩、黄土（√）6软硬相间5风化强烈和节理发育的硬岩4硬岩19沿沟松散物储量（104m3/km2）>10610～555～1（√）4<1110沟岸山坡坡度（度，‰）>32°（625）（√）632°～25°（625～466）525°～15°（466～268）4<15°(268)111产砂区沟槽横断面V型、U型谷、谷中谷（√）5宽U型谷4复式断面3平坦型112产砂区松散物平均厚度（m）>10510～5（√）45～13<1113流域面积（km2）0.2～5（√）55～1040.2以下10～1003>100114流域相对高差（m）>500（√）4500～3003300～1002<100115河沟堵塞程度严重4中等（√）3轻微2无1合计102注：打√者为荷叶正沟泥石流3号支沟所属项。表3.4-10泥石流易发程度数量化综合评判等级标准表是与非的判别界限值划分易发程度等级的界限值等级标准得分N的范围等级按标准得分N的范围自判是44～130极易发116～130易发87～115轻度易发44～86非15～43不易发生15～43根据表3.4-6、表3.4-9及表3.4-10，对荷叶正沟泥石流的15项易发因素综合评分结果及评判等级分析，则主沟泥石流易发程度数量化评分总分为N=85分，分值介于44～86标准之间，地震后后该沟属于轻度易发泥石流沟；1号支沟、2号支沟、3号支沟泥石流易发程度数量化评分总分分别为110分、105分、102分，为分值介于87～115标准之间，属于易发泥石流沟。通过评分数值与等级划分，荷叶正沟属于易发型泥石流沟，其中主沟为轻度易发，其余支沟均为属于易发泥石流沟，根据泥石流活动强度判别表3.4-10对荷叶正沟泥石流活动强度进行综合判别，判判定荷叶正沟主沟泥石流活动强度为较强，其余各支沟泥石流活动强度为强。3.5泥石流类型按照泥石流的流体性质、发生频率、发生地形地貌条件、固体物质提供方式、诱发因素及动力特征等不同指标和总和指标，进行分类，详细如下：（1）按流体性质，荷叶正沟泥石流为粘性泥石流据现调查，该沟历次规模较大的泥石流暴发时，其运动状态与搅拌均匀的混凝土几乎一模一样。按《泥石流灾害防治工程勘察规范》附录F中表f.1泥石流浆体稠度特征表，按流体性质划分，荷叶正沟泥石流容重范围在1.6～2.0t/m3之间，根据《泥石流灾害防治工程勘察规范》附录A.4分类，荷叶正沟泥石流性质为粘性；（2）按泥石流集水区地貌特征，该沟泥石流为沟谷型泥石流荷叶正沟泥石流主沟发育于山体深切沟谷地带，物质来源为主沟两侧的山坡松散固体、崩塌堆积体及主沟床提供。根据泥石流防治指南，该沟泥石流属于沟谷型泥石流；（3）按泥石流活动规模，荷叶正沟泥石流属于中型规模泥石流通过工程地质测绘，结合当地村民指认当年泥石流洪痕位置估算，荷叶正沟泥石流一次堆积总量在1～10×104m3，泥石流洪峰流量在50～100m3/s之间，根据泥石流一次堆积总量和泥石流洪峰流量确定该沟泥石流规模为中型；表3.5-11泥石流暴发规模分类分类指标特大型大型中型小型泥石流一次堆积总量（104m3）>10010～1001～10<1泥石流洪峰量（m3/s）>200100～20050～100<50（4）按泥石流的固体物质组成，荷叶正沟泥石流属于泥石型泥石流根据现场大颗分试验及室内土工实验结果分析，沟床堆积物大小混杂，级配较差，其中块石大者粒径达1m左右，可参与泥石流活动的固体物质主要为碎石、砾石和粉质粘土。因此，荷叶正沟泥石流属于为泥石型泥石流；（5）按照水源条件，荷叶正沟泥石流的形成主要由大雨或暴雨激发，故属于暴雨型泥石流。综上所述，荷叶正沟泥石流属于暴雨类－沟谷型－粘性－中等规模－泥石型泥石流。3.6泥石流危害方式根据调查荷叶正沟泥石流活动规模、性质、地形地貌条件和受害对象等因素，确定该沟泥石流危害形式主要为淤埋。淤埋堆积作用为泥石流成灾的最普遍方式，尤其是在宽谷地带最为严重，大量的泥沙将淤埋各种目标。荷叶正沟泥石流规模较大，一旦发生泥石流，沟口的荷叶寨、景区公路以及盆景滩景点将直接受到泥石流淤埋作用的影响，其危险性较大。3.7危害性评估和发展趋势3.7.1泥石流活动危险性评估（1）泥石流活动危险程度或灾害发生机率判别荷叶正沟泥石流为典型的暴雨类泥石流，暴雨泥石流活动危险程度或灾害发生机率的判别式：危险程度或灾害发生机率（D）=泥石流致灾能力（F）/受灾体的承（抗）灾能力（E）D＜1，受灾体处于安全工作状态，成灾可能性小；D＞1，受灾体处于危险工作状态，成灾可能性大；D≈1，受灾体处于灾变的临界工作状态，成灾与否的机率各占50%，要警惕可能成灾部分。泥石流的综合致灾能力（F）按表3.7-1中四因素分级量化总分值判别：F=16～13，综合致灾能力很强；F=12～10，综合致灾能力强；F=9～7，综合致灾能力较强；F=6～4，综合致灾能力弱。表3.7-1致灾体的综合致灾能力分级量化表活动强度①很强4强3较强★2弱1活动规模②特大型4大型3中型★2小型1发生频率③极低频★4低频3中频2高频1堵塞程度④严重4中等★3较微2无堵塞1注：表中①按表3.7-2确定，②按规范表6确定，③按规范5.1.3确定，④按规范附录I表I.1确定，打“★”为本次泥石流勘查符合的选项。由表3.7-1可见，荷叶正沟泥石流致灾能力值F=11，其综合致灾能力为强；受灾体（建筑物）的综合承（抗）能力E按表3.7-2中四因素分别量化总分值判别：E=4～6，综合承（抗）灾能力很差；E=7～9，综合承（抗）灾能力差；E=10～12，综合承（抗）灾能力较好；E=13～16，综合承（抗）灾能力好。表3.7-2受灾体（建筑物）的综合承（抗）灾能力分级量化表设计标准＜5年一遇15～10年一遇220～50年一遇★3＞50年一遇4工程质量较差，有严重隐患1合格但有隐患★2合格3良好4区位条件极危险区1危险区★2影响区3安全区4防治工程和辅助工程的使用效果较差或工程失失败1存在较大问题★2存在大部分问题3较好4注：打“★”为本次泥石流勘查符合的选项。由表3.7-2可知，荷叶正沟泥石流综合承灾能力值为9，其综合承灾能力差。（2）泥石流活动危险性评估根据泥石流活动危险程度或灾害发生机率判别式计算结果分析，荷叶正沟泥石流活动危险程度或灾害发生机率D=1.2，表明受灾体处于危险工作状态，成灾可能性大。因此荷叶正沟泥石流活动危险性属于中等危害泥石流沟。根据泥石流活动危险性评估结果结合村寨人员的安全，荷叶正沟泥石流治理工程属于较紧迫类型。3.7.2泥石流危害性根据泥石流造成人员伤亡数量和经济损失，分为特大型、大型、中型和小型4个灾害等级(表3.7-3)。表3.7-3泥石流灾害危害性等级划分危害性灾度等级*特大型大型中型小型死亡人数（人）>3030～1010～3<3★直接经济损失（万元）>10001000～500500～100<100★*灾度的两项指标不在一个级次时，按从高原则确定灾度等级。注：打“★”为本次泥石流勘查符合的选项。据调查，荷叶正沟1948年发生的泥石流，未造成人员伤亡，毁坏田地若干，直接经济损失小于100万元。根据表3-12判定，荷叶正沟泥石流危害性等级为小型。3.7.3泥石流危险性预测评估根据受威胁人数或可能造成的经济损失，将泥石流分为特大型、大型、中型、小型四个潜在危险性等级，表3.7-4。表3.7-4泥石流潜在危险性分级表潜在危险性等级*特大型大型中型小型直接威胁人数（人）>1000★500-1000100-500<100直接经济损失（万元）>1000010000-5000★5000-1000<1000*潜在危险性等级的两项指标不在一个级次时，按从高原则确定灾度等级。注：打“★”为本次泥石流研究符合的选项。九寨沟景区荷叶正沟泥石流沟口为荷叶寨、景区公路、盆景滩景点，一旦发生泥石流，将直接威胁下游村寨60余户居民约400余人，建筑面积约2万m2；同时威胁沟口的盆景滩景点以及景区公路约1km，威胁资产总计超过500元，间接经济损失难以估算。表3.7-5荷叶正沟泥石流活动性分级表泥石流活动特点灾情预测活动性分级能够发生小规模和低频率泥石流或山洪致灾轻微，不会造成重大灾害和严重危害低能够间歇性发生中等规模的泥石流，较易由工程治理所控制致灾轻微，较少造成重大灾害和严重危害中能够发生大规模的高、中、低频率的泥石流致灾较重，可造成大、中型灾害和严重危害★高能够发生巨大规模的特高、高、中、低频率的泥石流致灾严重，来势凶猛，冲击破坏力大，可造成特大灾难和严重危害极高注：打“★”为本次泥石流研究符合的选项。按泥石流预测评估标准衡量，荷叶正沟泥石流危险性预测评估潜在危险性等级为大型。根据泥石流活动性分级表3.7-5判别，荷叶正沟能够发生大规模高、中、极低频率的泥石流，致灾较重，可造成大、中型灾害和严重危害，活动性高。荷叶正沟沟域内分布有2个堆积区，均位于主沟沟道。第一堆积区位置位于主沟上游段，沟道海拔2850m到沟道海拔3035m沟道范围，该区域沟谷为U型谷，长约1680m，沟底宽度约80～110m，平均纵坡108.6‰。主沟上游段和3号支沟形成流通区内固体物质被冲刷、侵蚀搬运后，主要堆积于该区，其物源主要为松散的碎石土和含碎石粉质粘土。第二堆积区位于主沟下游，从沟口到海拔2450m沟道范围内，该堆积区沟谷平缓开阔，为宽U型谷，长约3100m，宽60～150m，平均宽约80m，平均纵坡降87.3‰。主沟中上游段和2号支沟形成流通区内固体物质被冲刷、侵蚀搬运后，主要堆积于该区，其物源主要为松散的含碎石粉质粘土。由上可知，主沟、2号支沟、3号支沟的泥石流危害性较小。位于主沟下游的1号支沟1948年爆发过泥石流，目前易发程度数量化评分总分为110分，为易发泥石流沟，活动强度为强。一旦爆发泥石流，将直接进入主沟。3.7.4泥石流发展趋势泥石流灾害的发展趋势与孕育泥石流灾害的环境密切相关。荷叶正沟自然地理和地质环境条件决定了该区域生态环境具有脆弱性和泥石流灾害的易发性。而人类大量的砍伐森林，陡坡垦荒，还有不合理的放牧等，将导致流域内山坡上大量土体松散，进一步导致边坡失稳，形成崩塌等地质灾害，将加剧该区域生态环境的继续恶化，在一定时期内，将加剧泥石流灾害的发生，目前，该流域内存在较多的固体物质，在大雨、特大暴雨或地震的激发下，仍有发生大规模泥石流灾害的可能。第四章泥石流的运动特征定量计算泥石流研究重要的工作之一是确定泥石流的运动特征定量计算，主要包括泥石流的容重(重度)、流速、流量、一次泥石流总量和冲击力等。泥石流的运动参数不仅反映了泥石流的规模、强度和流体性质，还直接决定着泥石流防治建筑物的类型、结构和尺寸，是泥石流研究和防治工程设计的基础。分析泥石流的运动特征，系统地阐述泥石流的各项参数对泥石流防治工作的设计具有一定的参考价值。泥石流工程防治系统参数的确定一方面是通过以往的泥石流事件的洪痕与堆积物调查反推确定，另一方面需要从泥石流发展的可能趋势分析加以确定，特别是地震灾区，泥石流松散固体物质土源的数量大量的增加，其性质可能变化，更需要依据地震灾区的特点确定工程防治系数参数。4.1泥石流容重确定目前流域内调访的泥石流事件主要有1次，为1948年发生的泥石流。在不同频率降雨条件下发生泥石流的容重将可能增加，所以采用现场调查和理论上容重的估算，最后确定不同频率的泥石流容重。4.1.1现场试验法本次调查中在荷叶正沟堆积区、拟建工程位置采取泥石流堆积物配合沟水搅拌泥石流浆体，经询问曾见过泥石流发生性状的村民，将浆体搅拌成当时泥石流浆体浓度（其中泥石流浆体主要参照1948年泥石流的性状）并进行称重，量测浆体体积，计算其重度作为泥石流流体的重度，其计算公式为：(4-1)式中—泥石流流体密度（t/m3）；—配制泥浆重量（t）；—配制泥浆体积（m3）。计算结果如表4-1，荷叶正沟主沟泥石流重度为1.86～1.95t/m3，平均值为1.91t/m3，且表现为从上游到下游重度升高的规律。支沟泥石流重度为1.82～1.87t/m3，平均值为1.85t/m3。表4-1荷叶正沟及其主要断面处泥石流流体重度配方法计算表试验位置配制泥浆重量（kg）配制泥浆体积（L）泥石流重度（g/cm3）主沟下游堆积区10.915.681.929.975.361.8651号支沟下游9.865.421.8211.166.031.85平均10.775.761.87通过上述泥石流浆体试验数据分析，荷叶正沟流域暴发100年一遇泥石流浆体容重为1.90g/cm3。4.1.3不同频率容重计算泥石流的容重通常随着其规模的变化而变化，因而泥石流的性质也会随着规模的变化而变化。一般的，规模越大，其容重也就越大。百年一遇以内的泥石流容重值采用《中国泥石流研究》书中公式进行计算，其计算公式如下：(4-2)(4-3)——不同频率泥石流的容重；——百年一遇泥石流容重；——暴发频率系数；——泥石流暴发周期(年)。根据前面分析，荷叶正沟百年一遇的泥石流容重为1.90g/cm3。