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小江蒋家沟泥石流

2020-04-09 21:01

云南省小江蒋家沟泥石流位于金沙江一级支流小江右岸的蒋家沟内。蒋家沟全长12.1 km,流向自东向西,与小江流向成近直交汇入,流域面积47.1 km2。流域内计有大小支沟178条、平均切割密度3.2 km/km2,侵蚀模数高达5万m3/(km2·a)。主要支沟有门前沟、多照沟、查箐沟、大凹子沟和老蒋家沟等。

蒋家沟为一条典型的雨洪型黏性泥石流沟,以泥石流爆发频繁、规模巨大、危害严重而驰名。泥石流最大流量达2 420 m3/s、密度2.0~2.3 g/cm3。每年7~8月份雨季,发生泥石流次数少则7~8次,多则20次以上。年平均固体物质输移量达50万~230万m3。历史上曾8次堵断小江、造成巨大灾害。例如,1968年8月10日发生的泥石流堵断小江达90 d,堵江上游小江水位上升10 m,中断交通3个月。与许多泥石流沟不同,蒋家沟泥石流沟只需15~20 mm的连续降雨便会引发泥石流,降雨历时越长,降水量越大,泥石流规模也越大。

蒋家沟流域平面大体上呈栎叶形。沟口以下为堆积区,沟口至多照沟与门前沟汇口处为流通区,汇口以上为形成区。形成区宽(7 km),而流通区窄(2 km),空间形态为瓢状,相对高差2 181 m。沟床平均比降18%,形成区二级支沟比降多数35%,三级及四级支沟比降达80%~100%。松散堆积物组成的斜坡坡度35°~38°,而基岩山坡坡度为45°~50°。蒋家沟流域植被覆盖率极低,仅3%~5%,流域内绝大部分地区为荒山秃岭、基岩及土体裸露。如此陡峻且裸露的斜坡与沟床及瓢状流域形态使地表水迅速地在干流汇合,形成强大的冲击力。

蒋家沟流域多年平均年降水量大于1 000 mm,5~10月份的降水量占全年的80%,且多暴雨。蒋家沟干流枯水季流量一般小于0.5 m3/s,而泥石流最大流量达2 420 m3/s,几乎是小江最大洪峰流量(531 m3/s)的4.5倍,是自身枯水季流量的数千倍,这是形成蒋家沟泥石流的强大的水动力条件。

蒋家沟流域地层主要由前震旦系昆阳群灰黑色及灰绿色泥质薄层板岩及紫色薄层白云质、泥砂质板岩组成。地层褶皱强烈,断层密布,节理十分发育,岩石被切割成粒径10cm左右的碎石。小江地区新构造运动强烈,沿小江南北向展布的小江断裂是一条现代活动性强烈的断裂。据统计,1506年以来,烈度大于Ⅵ度的地震共发生22次,其中,烈度Ⅸ~Ⅹ度的地震3次,使本已破碎的岩石更加松散。流域内高出沟床100 m左右的基座阶地上还覆盖有厚30~80 m的洪积、冲积及泥石流堆积的粉质黏土与砾石层。上述物质构成了泥石流的主要固体物源;流域内广泛分布有三级夷平面,其上所覆盖的厚1~3 m和8~9 m 的棕红色粉质黏土、棕色黏土和红色黏土残积层,成为泥石流浆体的黏性土物源。

在上述气象、水文、地形、地质条件的综合背景下,暴雨形成的坡面流对斜坡产生片蚀作用,在向三级及四级支沟汇流过程中逐渐演化成泥石流浆体,泥石流浆体向干流汇聚过程中冲击力越来越大,对沟床及两岸的冲刷能力也越来越强,使两岸产生滑坡与崩塌数量也越来越多,泥石流的容重、流量随之增大并形成干流泥石流;另一方面松散堆积体透水性强、且稳定性差,降雨入渗诱发产生滑坡与崩塌,常导致沟道全部或局部堵塞,起到了蓄积物质和势能的作用,从而使泥石流流量大增并具有阵发性。干流泥石流流经流通区时,流量达到最大;出山口后,由于沟床比降变小且流体不受沟槽约束,其势能与动能迅速降低而快速堆积下来。

初步估算,蒋家沟泥石流固体物源总量为7.5亿m3。按年固体物质输移量250万m3计,静态估计泥石流将持续活动300年左右。如不加以治理,还会有新的物源补充,泥石流持续活动时间将会更长。

中国科学院成都山地灾害研究所在蒋家沟设立了泥石流长期监测站,东川市矿务局自1964~1990年的27年间共投入950万元对其进行治理。多年的治理,取得了显著的效果,此后未发生过堵江事件,泥石流的规模和发生的频率都减少了很多。但是,由于植树造林计划实施不理想,以及部分谷坊坝与拦沙坝垮塌,近年来泥石流灾害又有加重的趋势。

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