本文是地质工程专业工程硕士论文，主要研究四川省金川县俄郎沟泥石流发育特征及治理工程研究。

第1章绪论

1.1课题的研究背景和意义

泥石流作为一种常见的山地自然灾害，具有暴发突然、历时短、致灾能力极强等特点，得到了全世界范围内的关注和研究。中国幅员辽阔，地形复杂多样，高原山区面积占国土的总面积的大部分，加上地质构造复杂多样，决定了我国泥石流的多发性。四川又是我国泥石流灾害最严重和典型的省份之一，川西山区⑴活动性断裂发育，沟谷深切、地表破碎，暴雨条件下极易发生泥石流。特别是‘‘5*12”地震和今年的"4*20”雅安地震后，泥石流更具多发趋势。四川泥石流具有区域性、周期性、季节性、夜发性、群发性等特点[2]。四川省受泥石流危害的县数最多，达130多个[3]，人们的生产生活和基础设施建设受到了严重威胁。研究泥石流的发育特征，对其产生机理、发生发展规律、影响因素和运动特征等方面进行研究，掌握泥石流的形成条件、流体性质，预测泥石流暴发频率和规模。对泥石流灾害进行预测，减轻危害程度，并根据泥石流发育特征，计算泥石流运动和动力参数，提出相适应的防治措施。泥石流发育特征的研究，对认清泥石流发育规律具有理论上的意义；对泥石流防治工程或治理工程的研究，具有现实上的意义。俄郎沟位于金川县集沐乡周山村，大金川二级支流卡拉脚沟的左岸。2001年9月14日晚9时左右至15日凌晨5时左右，金川县集沐乡出现大暴雨，引发“9‘14’’泥石流灾害。俄郎沟在本次暴雨中暴发中型泥石流，规模约8xl04m3，13户居民房屋被冲毁，8人死亡，同时毁坏约138亩耕地、126头牲畜、1000多株经济林木、大小桥梁三座、2公里公路。摧毁全村的人畜饮水设施，使全村的水、电、路及通信设施全部中断，陷入瘫痪的状态，直接经济损失约1000多万元。该泥石流沟道内物源较丰富，能参与泥石流活动的动态物源量较大。目前其主要威胁沟口周山村聚集居住区48户280人的生命财产安全和公共设施安全，包括卫生所、村委会、老年活动中心、雕楼、乡村公路、耕地、林木等，威胁资产约4000万元。若再次发生大规模泥石流灾害，将造成惨重的损失。俄郎沟是一条具有一定规模的典型暴雨沟谷型低频率粘性泥石流，在一定程度上反应了该地区此类型泥石流的成灾和发展规律。本研究从工地地质角度出发，对泥石流发育环境、形成机制和运动规律进行研究分析，旨在建立有针对性的泥石流发育特征和防治工程设计的新思路。把野外勘察分析、现场试验和相应防治措施推广到类似泥石流治理中。此课题对该区域该类型泥石流理论研究和工程实践有重要的参考价值和现实意义。

1.2研究现状

1.2.1泥石流总体研究现状

泥石流形成需要适宜的地形、水源和充足的松散固体物，这是众所周知的。但如何对泥石流下一个确切的定义，目前国际上还没有达成共识。这在某种程度上反应出对泥石流的研究还不成熟。对于国内泥石流的定义，以吴积善为典型，他认为泥石流“泥石流是脆弱山区介于挟沙水流与滑坡体之间的土、水、气混合流”[4]。虽然指出了泥石流是固液气三相流体，但研究时一般将其按固液二相流对待。国外泥石流研究，以苏联、日本和美国最为突出。：B.H.斯塔特科夫斯基在高加索山区修筑公路时，首先遭遇泥石流问题[5]。20世纪30年代，苏联为防治阿拉木图泥石流，对其进行大面积调查、分析论证，建立了第一批泥石流运动特征（流速、流量）和动力特征值的计算公式[6]。日本泥石流研究起步晚，但发展较快，1966年日本开始进行泥石流研究，提出了某些泥石流运动模式、研制成泥石流遥测装置、设计建造了网格琐和缝隙琐等新型构筑物[7 8]。美国地质学家Blackwelder于1928年发表第一篇泥石流英文论文[9]，指出泥石流“不再是上帝的行为”，而是自然界的一种地貌活动过程，为泥石流理论研究开辟了道路。1997年，美国地质调查局Iverson发表综合性论文，综合分析了泥石流宾汉粘性流模型、拜葛诺膨胀模型和含有空隙水压力的库伦模型，比较三者的优缺点和适用性。

第2章泥石流发育的地质环境

2.1地形地貌

俄郎沟泥石流所属行政区划为阿坝藏族芜族自治州金川县集沐乡周山村，位于大渡河上游大金川右岸，泥石流地处大金川右侧支流卡拉脚沟左岸，距离大金川约2km。泥石流沟域面积8.9km2，主沟长6.09km，沟源最高点高程4395m,沟口最低高程为2360m,高差2035m，沟谷两岸山坡陆_，坡度一般大于45°，山脊狭窄，陆缓不一，局部深切沟谷发育，多为“V”型谷，整个沟域平均纵坡降约为350%。。冰蚀与冰缘高山地貌为3800m-4395ni髙程段，区内分布面积5.11km2，占流域面积的59.42%。切割剧烈，山高谷深，沟谷宽度小于30米，呈狭窄"V"或“U”字型，山顶呈锥状、齿状错落层叠，山脊尖刃单薄，谷坡坡降456%0，边缘发育冲沟、切沟，冰斗地貌发育。剥蚀侵烛高中山地貌为2450m-3800ni高程段，区内分布面积3.37km2，占流域面积的39.19%。山顶尖棱，山坡陆直，坡度一般30°?50°，局部为陡崖，植被主要为灌木林，覆盖率高，沟谷陡缓不一，上段沟道相当平缓，下段沟道相当陡峻，切割较深。由于风化卸荷和地震的影响，两岸崩塌、滑坡较发育。侵蚀堆积河谷地貌为2360m?2450m高程段，区内分布面积0.12km2，占流域面积的1.39%。该段沟道平均坡降180%。，沟谷较窄，宽度一般7?;20m，最宽处约30ni。两岸山坡较缓，坡度一般5°-15°。

第3章俄郎沟泥石流形成条件研究......... 17

3.1地形条件......... 17

3.2水源条件......... 18

3.3松散固体物质条件.........   19

第4章俄郎沟泥石流发育特征.........   24

4.1沟谷特征......... 24

4.2俄郎沟流域分区特征.........  25

4.2.1形成清水区特征......... 25

4.2.2形成流通区特征......... 26

4.2.3堆积区特征......... 30

4.3俄郎沟泥石流类型......... 31

4.4俄郎沟泥石流成因机制和引发因素......... 31

第5章俄郎沟泥石流运动特征和动力特性......... 33

5.1泥石流容重......... 33

5.2泥石流流速......... 36

5.3泥石流流量......... 41

5.3.1泥石流流量概述......... 41

5.3.2俄郎沟泥石流流量计算......... 43

5.4 一次泥石流过流总量 .........47

5.5泥石流动力特性......... 49

结论

川西山区地质构造复杂，地表岩石破碎，雨季降水集中，加上5.12大地震和今年的4.20雅安地震的影响，将会继续呈现多发态势。俄郎沟是一条老泥石流沟，2001年"944”泥石流是俄郎沟可追溯到的最近一次泥石流暴发，通过调防，了解到这次也是近百年来唯一暴发的一次具有一定规模（中等规模）的泥石流。通过调查和理论分析，确定其发生周期为100年（P=l%)，粘性泥石流。本文结合四川省金川县俄郎沟泥石流，对该泥石流的形成条件、发展规律和运动特征进行研究，总结其发育规律，并提出治理工程措施建议，通过全文的论述和计算分析，得出以下结论：

1.俄郎沟沟域面积8.9km2，主沟长6.09km，相对高差约2035m，平均纵坡降约为350%。，沟谷两岸山坡陡峭，山脊狭窄，局部深切沟谷发育，沟谷宽度总体呈“宽-窄-宽”特点，沟谷深切呈“深-浅-深-浅”的特点。

2.沟域内分布有沟道物源、崩塌物源及坡面物源，以沟道物源为主，主要分布在主沟中游宽谷地带。物源总量为177.07xl04m3,可能参与泥石流活动的动储量为14.76x104m3

3.通过现场大容重试验和计算分析，得到俄郎沟泥石流流体重度为18t/m3,为粘性泥石流。查明了泥石流物源分布特征、可能参与泥石流活动的物源数量、方式和条件；查明了泥石流形成的地形地貌条件和水源条件，分析泥石流运动特征和规模、灾情和险情。论述了泥石流流域和沟谷特征，并进行分区研究其冲淤特征。查明了拟设防治工程部位的工程地质条件。

4.对泥石流的流速、流量等基本运动特征参数建议了计算方法，并求得了较符合实际的结果。对泥石流冲击力进行了计算，估计其对治理工程构筑物的危害程度。

5.俄郎沟泥石流属于暴雨类一沟谷型一低频率一中型规模一粘性泥石流。

6.通过俄郎沟泥石流形成条件和运动特征的分析，建议釆取拦固排相结合的综合治理方案。在形成流通区下游修建拦砂坝，中游配合谷坊群，以稳固沟床，反压松散沟道物源，稳定沟床物质，减小洪峰流量，降低泥石流容重，同时拦挡坝可拦截巨石。沟口附近修建排导槽，使泥石流归道顺槽，形成稳定流路，更有针对性地保护当地居民。

参考文献

[1]唐晓春.中国泥石流展望及防治[J].海洋地质与第四系地质.1995，15(3):105-105

[2]郭嘉仁.四川泥石流灾害规律探讨[J].中国减灾.1997，7(3):42-44

[3]谭万沛.中国泥石流危害的现状[J].水土保持通报.1989,9(6):10-13

[4]吴积善，田连权.论泥石流学[J].山地研究.1996,14(2):89-9

[5]C.M.弗莱施曼〔苏）著,姚德基译.泥石流[M].北京：科学出版社，1986:29-35

[6]吴积善,田连权，康志成等.泥石流及其综合治理[M].北京：科学出版社,1993

[7]商向朝，郝勇.日本泥石流研究现状[C].中国科学院成都山地研究所，泥石流(3)[C].重庆：科学技术文献出版社重庆分社，1981:150-158

[8] Hiroshilkeya,朱桂芳,王生译.日本泥石流及其防治措施[J].世界地质.1992,11(2):78-90

[9] Blackwelder.E,mudflow as geologic agent in semi-arid mountains[J].Geologieal Soeietyof Ameriea Bulletin,1928(39):465-487

[10] IversonR.M,Thephysics of debrisfiows[J].Reviews of GeoPhysies,1997,35(3):245-296