（地质工程专业论文）黄金坪水电站坝区龙达沟泥石流发育特征及其对工程影响研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 黄金坪水电站是大渡河流域水电梯级近期开发的大型水电工程之一。 在黄金坪水电站下坝址区右岸尾水出口部位分布较大规模的龙达沟泥石流 冲沟，历史上曾经暴发过较大规模泥石流活动，对龙达沟泥石流进行有关 性质、特征、形成条件调查，预测其暴发规模，进而对尾水出口及开关站 部位作危害程度评价、并提出相应的工程处理措施，是非常必要的。 本文首先介绍了龙达沟泥石流的发育的地质环境条件，然后从地形、 降水汇流和松散固体物质补给三个方面研究了龙达沟泥石流的形成条件； 阐述了龙达沟泥石流的发育特征，包括沟谷特征、流域分区特征、发育历 史和活动性判别；据泥石流沟自身特点，选用现阶段最新研究成果，推算 了设计频率下龙达沟泥石流流速、峰值流量、总量、冲击力等动力参数； 采用了二级模糊综合评判和改进的单沟泥石流危险度计算公式对龙达沟泥 石流进行危险性评价，二级模糊评判中根据龙达沟自身特点选用了可能影 响泥石流危险性的1 5 个因素作为评判因子，改进的单沟泥石流危险度计算 公式强化了降雨强度的激发作用，两种方法的评价结果是一致的；根据一 次泥石流堆积范围计算模型，结合龙达沟的地形特点，概化了堆积模式， 推算出设计频率一次泥石流堆积范围；根据一次泥石流堆积范围结果，评 价龙达沟泥石流对拟建水电工程枢纽的危害程度，并根据泥石流活动情况 以及堆积程度、堆积范围，进行危险度分区，最后提出防治工程建议。 关键词：泥石流；形成条件；危险性评价；堆积范围 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t h u a n g j i n p i n gh y d r o p o w e r s t a t i o ni so n eo ft h el a r g e - s c a l es t e p h y d r o p o w e rp r o j e c t st ob ed e v e l o p e do nd a d u h e r i v e rr e c e n t l y o nt h er l g h t s i d eo fd a ms i t er e g i o no fh u a n g j i n p i n gh y d r o p o w e rs t a t i o na r o u n dt h et a i l w a t e ro u t l e t ，t h e r es t a n d sar a t h e rl a r g e - s c a l ed e b r i sf l o wg u l l e 阻o n g d a g u l l e y , w h i c he * v e rg e n e r a t e dl a r g e - s c a l ed e b r i sf l o wi nh i s t o r y s oi n v e s t i n g l o n g d ag u l l e yd e b r i sf l o w sn a t u r e , c h a r a c t e r i s t i ca n df o r m a t i o nc o n d i t i o n s ， p r e d i c t i n gi t sb r e a k i n go u ts c a l e , a n a l y z i n g t h ei n f l u e n c eo nt h eh y d r o p o w e r s t a t i o na n dp u t t i n gf o r w a r dc o r r e s p o n d i n gp r e v e n t i o nc o u n t e r m e a s u r ea r e n e c e s s a r y t h et h e s i si n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n tg e o i o g i c a le n v i r o n m e n to ft h e d e b r i sf l o wf i r s t l y ，t h e na n a l y s e st h ef o r m a t i o nc o n d i t i o nf r o ma s p e c t so f l a n d f o r m ，p r e c i p i t a t i o nc o n f l u e n c ea n ds o l i dm a t t e rs u p p l y ；f o r m u l a t e st h e d e b r i sf l o w sd e v e l o p m e n tc h a r a c t e r i s t i c s ，i n c l u d i n gg u l c hc h a r a c t e r i s t i c , v a l l e ys u b z o n ec h a r a c t e r i s t i c ，d e v e l o p m e n th i s t o r ya n da c t i v i t yd i s c r i m i n a t i o n ；a c c o r d i n gt oi t sc h a r a c t e r s e l e c t i n gt h el a t e s tr e s e a r c hr e s u l t sa tp r e s e n t ， c a l c u l a t e st h ed e b r i sf l o w st h em o v i n g , d y n a m i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa n dh e s c a l e ，s u c ha s ，t h ev e l o c i t yo ff l o w ，t h ew a l l o p ，t h ep e a kv a l u ef l u x , a n dt h e t o t a lf l u x ；a d o p t i n gt w og r a d e sf u z z ys y n t h e s i sa p p r a i s a la n di m p r o v e dr i s k f a c t o rc a l c u l a t i o nf o r m u l af o rs i n g l ed e b r i sf l o wg u l l e yt om a k er i s k a p p r a i s a l ，i nt w og r a d e sf u z z ys y n t h e s i sa p p r a i s a l ，f i f t e e nf a c t o r sa r es e l e c t e d a c c o r d i n gt ot h eg u l l e y sc h a r a c t e r i s t i c ，a n di nt h ei m p r o v e df o r m u l a , e f f e c t s o fr a i n f a l l i n t e n s i t y i s e n h a n c e d ，a n d t h er e s u i t s b yt w om e a n sa r e u n a n i m o u s ；a c c o r d i n gt oc a l c u l a t i o nm o d e lf o rp r i m a r yd e p o s i te x t e n t ， r e f e r r i n gt ot h eg u l l e y sl a n d f o r mc h a r a c t e r i s t i c ，g e n e r a l i z e sd e p o s “m o d e s a n dc a l c u l a t e st h ep r i m a r yd e p o s i te x t e n tt od e s i g nf r e q u e n c y ；a c c o r d i n gt o p r i m a r yd e p o s i te x t e n tr e s u l t s ，e v a l u a t e st h er i s kd e g r e et ot h eh y d r o p o w e r e n g i n e e r i n gp i v o t sb yl o n g d ag u l l e yd e b r i sf l o w ，a n da c c o r d i n gt o t h e 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 if 页 a c t i v i t yo fd e b r i sf l o w ，d e p o s kd e g r e ea n dd e p o s i te x t e n t ，m a k e sr i s kf a c t o r p a r t i t i o n ；a tl a s t , p r e v e n t i o nc o u n t e r m e a s u r es u g g e s ti sp u t t e df o r w a r d k e yw o r d s ：d e b r i sf l o w ；f o r m a t i o nc o n d i t i o n ；r i s ka p p r a i s a l ；d e p o s i te x t e n t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题依据及研究意义 泥石流是发生在山区的一种突发性自然灾害现象，它的发生，发展与 山地的形成演化过程息息相关，是山地环境退化、地表结构恶变、生态平 衡失调的产物“1 。因此，可以说它是山地环境退化所特有的一种突发性自然 灾害现象。它含有大量泥沙石块，具有发生突然、历时短暂、来势猛、大 冲淤，破坏力强的特点，而使人们防不胜防，各方面造成损失极大嘲。泥石 流是仅次于滑坡的严重山地地质灾害。全世界有6 0 多个国家和地区不同程 度地遭受泥石流灾害。其中以中、苏、美、日、意、奥、智利、秘鲁、瑞 士、巴基斯坦、印度、尼泊尔、印尼等国较重。1 。据初步统计，全国有灾害 性泥石流沟3 万余条，几乎遍布全国各省市，有2 0 0 多个县级城市受到泥石 流侵袭，灾害损失有逐年加剧的趋势，据不完全统计，建国以来至2 0 世纪末 因滑坡泥石流的直接经济损失达1 5 0 0 亿元，年平均3 0 亿元，2 0 世纪5 0 年 代年平均损失1 9 1 亿元，到8 0 年代已增加到3 0 4 亿元，9 0 年代更猛增到 4 2 2 亿元，由此可见，泥石流灾害问题不容忽视“1 。因此，对泥石流的研究 已成为我国山区社会、经济发展中急迫研究的课题；对泥石流形成条件的 研究可以获得引发泥石流灾害的基本条件及影响因素；对泥石流的发育特 征的分析可以掌握泥石流的活动规律，以便作出预测及采取有效的工程措 施；泥石流的危险性评价及其对工程影响研究对于沟谷流域内重大工程设 计及施工方案的确定及泥石流治理、减灾防灾等都具有重要意义。 黄金坪水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，地处大渡河上 游姑咱镇以上约2 k i n - 6 5 k m 河段，坝址区距上游丹巴县城约1 0 8 k m ，距下游 康定县城和泸定县城分别约3 1 k m 和3 0 k m ，距成都市约3 4 0 k r a ，库坝区有省 道s 2 1 1 公路相通，并在瓦斯河口与国道3 1 8 线相接，交通较方便。 黄金坪水电站是大渡河流域水电梯级近期开发的大型水电工程之一。 初拟正常蓄水位1 4 7 5 m ( 下坝址) ，库容约1 1 9 亿m 3 ，最大坝高8 1 m ，装 机容量6 8 0 m w 删 在黄金坪水电站下坝址区右岸尾水出口部位分布较大规模的龙达沟泥 石流冲沟，该泥石流沟沟口堆积扇明显，显示出历史上曾经暴发过较大规 模泥石流活动，因此龙达沟泥石流现状如何? 是否还存在暴发较大规模泥 石流活动的可能等，将对尾水2 号出口、尾水l 号出口、出线洞出口及联 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 合开关站产生极为不利的影响，极有可能掩埋或堵塞各工程部位。显然对 龙达沟泥石流进行有关性质、特征、形成条件调查，预测其暴发规模，进 而对尾水出口及开关站部位作危害程度评价、并提出相应的工程处理措 施，是非常必要的，并以龙达沟泥石流为实例，作为本硕士论文选题。 1 。2 国内外研究现状及水平 1 2 1 研究进展概述 泥石流是松散土体和水的混合体在重力作用下沿自然坡面或沿压力坡 流动的现象嘲。将泥石流作为一个独立的研究对象在国外只有1 0 0 多年，国 内不足5 0 年，全球有2 3 个国家较系统地开展泥石流及其防治工作。自7 0 年代以来，国内外的泥石流研究有了显著的进展脚。泥石流学科尚处在发展 阶段，对泥石流定义、泥石流本质、泥石流学科及其相邻学科之间的关 系，国内外学者仍在努力探索，尚未取得共识。 1 9 2 8 年，美国地质学家b l a c k w e l d e r 博士发表了第一篇泥石流英文论 文半干旱山区的地质营力：泥石流嘲这篇重要的科学论文，使人们开 始认识到泥石流不再是“上帝的行动”，而是自然界的一种地貌过程。 1 9 7 4 年，加拿大著名的地貌学家b e a t y 教授发表了另一篇重要论文： 泥石流、洪积扇：一种再生灾害l o jo 认为泥石流是一种灾害性地貌时 间，地貌学家要把泥石流当作一种新生灾害。 近年来，国际上对泥石流的研究已取得了一些进展。除了我国翻译的 前苏联的早期的基本泥石流专著外，9 0 年代中后期出版了两本英文泥石流 著作，一本是日本高桥堡教授的d e b r i sf l o w “1 1 ，另一本是法国的 c o u s s o t 博士的m u d f l o wr h e o l o g ya n dd y n a m i c s “”。 我国泥石流研究和防治工作始于新中国成立初，经历了四个发展时 期。 2 0 世纪5 0 年代是我国泥石流研究的起步时期，在一些地方建立了泥 石流定位观测站及防治基地、初步查明了我国泥石流多发区的地理分布。 2 0 世纪6 0 年代是我国泥石流研究队伍迅速扩大时期，这一时期的泥 石流研究成果，主要是综合性的科学考察与专题性的实验研究相结合，研 究范围由小流域扩至省( 区) 泥石流研究，在定性方面成果显著，定量研 究初具规模。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 2 0 世纪7 0 年代，泥石流研究工作转入以探索泥石流内部规律为主的 定点观测试验与各类泥石流防治工程相结合的阶段，将泥石流视为一定自 然环境条件下各种因素综合作用的产物，根据泥石流形成原因，进行了泥 石流分类、分区研究工作，并结合大规模的矿山建设，开展了以矿山弃渣 为主引起的矿山泥石流研究。 2 0 世纪8 0 年代以来，泥石流研究工作进入全新阶段，以泥石流形成 机理、动态过程为研究重点，预测预报为研究目的，开展了多学科、多方 位、多手段的观测及模型实验研究。计算机成图技术手段的广泛应用，大 大加快了研究进度，提高了研究精度，使某些研究方向正向成熟迈进。 国内第篇公开发表的泥石流科学论文为1 9 6 4 年施雅风院士等的西 藏古乡地区的冰川泥石流“”，这是我国最早对泥石流进行专门研究的科 学报道。1 9 8 0 年我国泥石流专家唐邦兴研究员等发表了国内第一篇泥石流 综合性论文：我国泥石流研究u ”0 j 1 9 8 9 年中科院成都山地灾害和环境研究所章书成研究员发表的综合性 论文：泥石流研究评述“，提出了要从观测实验出发，推动更深入的 泥石流基础理论研究和建立以数学模型为核心的泥石流流域管理模式，作 为今后泥石流学科发展的两大方向。 迄今为止国内已公开出版各类泥石流专著2 6 部，论文( 资料) 集1 5 部。其中区域泥石流方面的专著以新近出版的唐邦兴研究员主编的中国 泥石流呻最具代表性。此外，其它一些学术著作如周必凡研究员等的 泥石流防治指南“”、崔久之教授的泥石流沉积与环境“”、田连权 研究员等的泥石流侵蚀搬运与堆积“”、谭炳炎和荆绍华研究员的泥 石流活动及危险程度的综合评判跚、刘希林和唐川研究员的泥石流危 险性评价乜1 1 等在泥石流相关专业领域中也有较大的影响。 泥石流是一门新兴的学科，它的形成机理十分复杂，这无疑给开展泥 石流预报研究带来极大的困难，但随着我国山区建设的开发利用，山区人 民追切需要简便可行的泥石流实时预报方法。为此目的，在2 0 世纪7 0 年 代初期以来就相继开展了暴雨泥石流预报的研究工作。1 9 7 4 年中科院东川 泥石流观测研究站提出了水源条件进行泥石流预报的设想，1 9 7 5 年提出了 暴雨泥石流激发的水源条件是十分钟短历时暴雨和前期雨量共同作用的结 果，并同时提出了蒋家沟泥石流激发的临界雨量判别式嘲；1 9 7 6 - - 1 9 8 2 年 以小江流域的泥石流为基地，对不同类型的暴雨泥石流沟的临界雨量条件 进行了深入的研究，提出了大桥河泥石流构的临界雨量判别式；1 9 8 0 一 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 1 9 8 2 年研制了为开展蒋家沟泥石流实时预报的无线遥测雨量计1 ；1 9 8 2 1 9 8 4 匀在蒋家沟开展了为科研服务的泥石流实时预报工作。显然上述对 暴雨泥石流的临界降雨阈值的研究工作，大多是基于泥石流发生时的降雨 资料，或者和其他有观测资料的泥石流沟进行相似性比较，所以基本是经 验性的，而与泥石流的松散物源失稳条件结合起来的研究却很少。显然对 泥在流单沟来说，究竟要积聚多少物源，在怎样的降雨条件下会暴发泥石 流的研究就很必要了。 1 2 2 泥石流形成条件研究现状 泥石流的形成与发育必须具备三个基本条件：一是有利的地形地貌基 础；二是丰富的补给物质条件：三是有适当的降雨水源激发，从这三个条件 分析，前二者属环境条件，即一条沟谷所具备的自然环境，第三者是激发 条件，是判别一条沟谷在区域性气候控制下是否暴发泥石流的条件。在地 貌条件研究中，重点是泥石流源地的研究。田连权对泥石流源地进行了 三级8 类的划分，并研究了不同类别的源地对泥石流形成的贡献；谭万沛” 等认为地貌形态特征，如流域面积、主沟长度、比降、山坡坡度等，对泥 石流的发育程度、活动规律等方面有重要影响：在补给物质条件研究中， 吴积善、田连权等对泥石流的土源类型、土体特征、补给方式及影响因素 方面作了阐述：在水源条件的研究中，陈景武、谭万沛、盂河清等”1 对降 雨和泥石流的发生关系作了研究，并用降雨资料对泥石流发生进行预测； 吕儒仁、邓养鑫等汹3 对冰雪融水激发泥石流作了初步研究。 泥石流形成的前两个基本条件一地形地貌条件和补给物质条件，即沟 谷的自然环境条件，可分为两个综合因素：一为动力综合因素；二为物质 综合因素。唐邦兴嘲、朱静o “、朱平一等啪1 根据大面积的野外实地考察和 丰富的资料整理分析，将上述两个综合因素具体为1 2 个单因子。根据各单 因子对泥石流活动的影响程度，结合野外考察实践，按1 0 0 分计在1 2 个单 因子中分配权重，根据得分确定出沟谷综合环境条件指数，进行定量或半 定量研究。 降雨量主要包括年降雨量、季节性降雨量、日降藤量、雨强。一般来 说，年降雨量越大，泥石流活动越强，但不同地区的泥石流对年降雨量的 要求差别很大，同一地区，降雨的年际变化对泥石流的活动也具有很大影 响，泥石流活动主要分布在雨季。日降雨量对泥石流的影响主要表现在一 天之中的分配和量级对泥石流发生作用方面，泥石流发生所需要的日降雨 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 量大小取决于流域的自然环境条件对于雨强，大多数学者一致认为，雨强 是激发泥石流的一个不可忽略的因素，大量的泥石流发生与l 小时雨强和 l o 分钟雨强密切相关。 但由于影响泥石流形成的因素很多，而且各因素的不同组合以及各因 素参与作用的时间上的差异，都会导致泥石流表现出不同的特征。目前， 人们除了对地面泥土疏松、泥土质地十分均匀且基本没有植被地区内发生 频率较高的泥石流形成能做出一定的定量分析外，对泥石流的形成大多处 于定性分析阶段。尤其是对于地表物质组成复杂、地形高差巨大，植被覆 盖率又较好的地区，要对泥石流形成做出定量的分析，这在当前是十分难 做到的。 1 2 3 泥石流危险性评价研究现状 泥石流危险性评价的主要内容是评价泥石流的危险程度，综合反映泥 石流的活动性和灾害的破坏能力。泥石流危险性评价主要分为历史灾害强 度评价和潜在灾害强度评价，历史灾害强度主要包括历史灾害的规模、密 度和频次。潜在灾害强度受地质条件、地形地貌条件、气候植被条件、人 为条件等的制约；对于历史灾害可以通过统计比较地获取这些数据，对潜 在灾害则需要通过一系列分析过程才能获取这些数据，是危险性评价研究 的主要内容。危险性评价的定量表达即危险度”1 ，多数学者通过研究泥石 流危险度来表征泥石流的危险性，因此，泥石流危险性评价在很大程度上 等价于泥石流危险度评价。 最早涉及到泥石流危险度评价是日本学者1 9 7 7 年提出的“泥石流发生 危险度的判定”1 ，日文的“危险度”一词的字形与中文相同，但该文中危 险度指的是泥石流发生的频率，与我们现在的危险度包含有规模和频率的双 重信息的含义有所不同。1 9 8 1 年美国地质工程师h o l l i n g s w o r t h 和k o v a c s 采用打分方法，提出了泥石流危险度评价框架”1 ，他们建议将岩性、坡度和 切割密度3 个因子分别划分为0 ，l ，2 ，3 ，4 共5 个等级，再用因子叠加求和进 行危险度评价。当时他们除了给出切割密度等级的划分外，其它因子等级的 划分方案均未实施。这可能是美国最初、也是为数不多的涉及到的泥石流 危险度的定量评价。 国内较早开始的与泥石流危险度有关的研究为谭炳炎1 9 8 6 年发表的 “泥石流沟严重程度的数量化综合评判”一文“1 。但我国正式使用泥石流 危险度一词的最早研究文献始于1 9 8 8 年”，其后这一领域的研究持续达 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 0 多年之久，研究工作不断深入，新的成果不断涌现。上世纪8 0 年代后期， 随着一些数学方法的引用，泥石流沟谷危险度划分更加量化和客观，以刘 希林。1 提出的泥石流影响因素等级划分及因子得分判定法为这一时期的主 要方法。目前国内外对泥石流危险性评价的采用的分析和计算方法有许多 种，而且许多方法的结果与实际的拟合度较高，只是与具体的工程比如水 电工程的结合的先例很少，这方面的研究工作有待加强。 1 2 4 泥石流危险范围研究现状 泥石流危险范围是指有可能遭到泥石流损害的区域。泥石流危险范围 的预测也即泥石流灾害的空间预测，是泥石流预测预报研究中的一项重要 内容。 日本是国际上较早也较多地涉及泥石流危险范围预测的国家之一池 谷浩等1 9 7 9 年就初步开展这一工作洲，他根据流域面积推算泥石流冲出 量，根据冲出量再推算泥石流堆积长度和堆积宽度，率先从统计学角度探 讨了这一问题。高桥堡和水山高久等1 9 8 0 年开展了泥石流堆积过程和堆积 范围的模型实验油“”，开始从水力学角度探讨这一问题。石川芳治等用模 型实验模拟堆积区具有沟槽和隆起等微地貌时h 羽，泥石流堆积范围应如何 休正以及泥石流体中细粒物质对泥石流堆积扩散的影响等。山下佑一等提 出了用流域面积和堆积区坡度双因子预测泥石流危险范围的方法，得出 了一些有益的结果。 欧美国家也比较重视泥石流危险范围的研究。奥地利很早就进行了泥 石流危险范围的预测工作，并引用交通信号中的红、黄、兰三色的特定含 义，将泥石流危险区分为三类。加拿大0 h u n g r 等1 虽然认为泥石流危险 范围的确定应以相应的理论作基础，但却认为目前尚未有这样的理论，因 此，他们强调感性认识，即凭经验经过实地勘测，现场确定泥石流危险范 围。 我国较早与泥石流危险范围研究有关的工作主要是配合泥石流地区的 公路选线而开展的。近年来，这一领域的研究有了进一步发展。刘希林等 首先提出了用流域面积单因子预测泥石流危险范围的简易方法，并进行了 初期的泥石流堆积模型实验，后通过泥石流流域背景因素的多因子统计 分析，建立了泥石流危险范围预测的统计模型，随着研究的深入，又开展 了泥石流危险范围内危险度的评价研究。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 1 3 论文研究思路及技术方法 针对龙达沟泥石流特点及其与黄金坪水电站尾水出口位置相互关系， 论文采用现场调查研究及相应的测试分析手段相结合的方法，分析泥石流 的形成条件和发育特征，通过对沟谷特征、物源特征及堆积物特征分析， 研究该沟泥石流的发育历史和现状活动性；采用经验公式或推理公式计算 了泥石流的流速、流量、冲击力等运动特征及动力特性；并对泥石流作危 险性评价及预测设计频率泥石流堆积范围，为防治设计提供设计参数，最 后提出科学合理的防治建议。论文的研究思路见图卜1 。 野外调查中，对龙达沟的物源区、流通区、堆积区使用l ：1 0 0 0 0 地形 图开展了全面的地面调查，并做了有关的现场试验。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 图卜1 论文研究思路框图 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章泥石流发育的地质环境条件 2 1 地形地貌 龙达沟流域内最高点海拔4 1 6 0 m ，最低点为沟口下游大渡河河谷，海拔 1 4 0 0m ，相对高差近2 7 6 0 m ( 图2 - 1 ) ，属构造侵蚀高山区。区内山体浑 厚，除主沟外，还发育2 条较大规模支沟。沟谷多呈“v ”型谷，但切割 浅。主沟总体走向为n w w 向。 龙达沟流域纵向长约4 o k m ，横向宽0 5 2 l ( i n 不等，四周高山环绕， 呈典型的“撮箕型”，即沟口狭小，而沟源则呈漏斗状，具明显的形成 区、流通区和堆积区。主沟纵坡坡降达6 1 9 1 5 ，而沟两侧斜坡坡度多在 3 5 6 0 。之间。 图2 1 龙达沟所在区域卫星图象 2 2 地层岩性及地质构造 龙达沟流域以花岗岩( r ：“) 和石英闪长岩( 60 2 “) 等火成岩为 主，其中花岗岩( y ：“) 占本流域出露地层的9 5 左右，在整个流域内均 连续分布；而石英闪长岩( 6 如”) 则占本流域出露地层的5 左右，主要 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 分布于流域外围。流域内沟谷及山坡堆积第四系松散堆积物主要分布在流 通区中下部及堆积区内。 冲沟内岩浆岩致密坚硬，表部岩体以强弱风化为主，且卸荷裂隙发 育。沟谷流域地处青藏高原东南缘，在大地构造部位上属康滇地轴北端西 缘，同北、西两侧地槽褶皱带邻近。工作区北面为金汤弧型构造带西南 段；西侧为鲜水河断裂带；东侧为南北向大渡河断裂带和北东向龙门山断 裂带；南侧为南北向安宁河断裂带。测区距鲜水河断裂带最近，受其影响 最大。调查区内断层不发育，岩体以块状结构和次块状结构为主。边坡浅 表部以风化卸荷裂隙为主，3 8 0 0 m 以上受冻融作用影响，风化裂隙更为发 育，并导致崩塌发育，并构成泥石流最主要松散物源。 2 3 物理地质现象 本流域斜坡表面以崩塌和沟两侧泥石流堆积为主。沟口至1 7 5 0 m 高程 的斜坡坡面上崩坡、坡残积等松散堆积物丰富，而在沟谷坡脚局部部位有 早期泥石流堆积体分布，但沟谷切割不深、沟谷狭窄。1 7 5 0 m 高f 程以上段沟 谷变宽、且切割相对较深，沟两侧山坡也明显变陡，零星崩塌落石发育， 在1 7 5 0 - - 2 5 0 0 m 段的沟谷谷底两侧分布丰富的早期泥石流堆积。 因此，龙达沟流域物理地质现象除正常风化卸荷作用以外，以崩塌及 沟谷泥石流为特征，沟内无滑坡发育。 2 4 水文、气象 工作区内无气象站，故气象资料参考泸定气象站观测资料。据统计， 泸定地区1 9 6 1 2 0 0 2 年多年平均气温为7 1 0 c ；气温最高月份为7 月，平均 气温为2 2 7 ，最低为1 月，平均气温为6 4 0 c ；统计年份内日最高气温 为3 6 4 ，最低气温为- 5 0 。按此推算，在4 0 0 0 5 0 0 0 m 山顶，最低气 温可达一1 8 至- 2 3 。多年平均降雨量为6 4 2 9 m ，多集中在5 9 月，占年 降雨量的8 4 7 ，其中一日最大降雨量为7 2 3 m ( 表2 一1 ) 。 而根据四川省中小流域暴雨洪水计算手册。针对龙达沟流域所 涉及的降雨量参数为：1 6 h 平均降雨量7 7 m ，l h 平均降雨量1 2 o m m ，6 h 平均降雨量2 5 m m ，2 4 h 平均降雨量3 9 咖。 野外调查显示，龙达沟常年有泉水出露而呈绢绢细流，枯季流量为 0 0 0 2 m 3 s 。调查区基岩内的地下水总体不发育，沟内水流主要靠大气降水 和沟源冰雪融化的雪水补给。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 5 植被 泥石流沟流域内植被茂盛、且以针叶阔叶混交林及高山灌木丛为特 点，覆盖率达9 0 3 8 0 0 m 以上为基岩裸露区。 2 6 地震 综上所述，黄金坪水电站位于川滇南北向构造带北端与北东向龙门山 断裂带、北西向鲜水河断裂带和金汤弧形构造带的交接复合部位，区域地 质构造背景复杂。外围区域断裂带规模宏大、发育历史悠久，北西向鲜水 河断裂带和北东向龙门山断裂带分别具有发生m _ 8 0 、7 0 级潜在地震的危 险性，其中鲜水河断裂带的地震活动性最为强烈，对本区的波及和影响较 大，龙门山断裂带的地震活动性相对较弱，影响较小。工程区所处川滇南 北向构造带北端晚更新世以来的活动性不明显，地壳以大面积间歇性整体 抬升为特征。地震地质背景和地震危险性分析，工程区内不具备发生强震 的地质构造条件，其危险性主要受外围强震活动的波及影响。根据中国地 震局批复的场地地震安全性评价报告，5 0 年超越概率1 0 基岩水平峰值力f l 速度为2 2 0 c m s 2 。对应的工程区地震基本烈度为度：1 0 0 年超越概率2 时 为4 7 8 c m s 2 。故区域构造稳定性较差。 2 7 人类经济活动 由于黄金坪地带出产黄金，在整个龙达沟流域自上世纪初以来就进行 了无序的采金人类工程活动，而采金所产生的大量弃碴即堆放在沟内或流 域内的山坡上，实际上龙达沟泥石流的暴发物源除与沟内崩塌落石发育有 关外，其次主要与采金弃碴密切相关。因为弃碴不合理堆放，将更加促使 沟内不稳定物源量大大增加，使龙达沟发生泥石流的可能性加大，暴发频 率会显著增高，规模也会加大。 综上所述，龙达沟流域植被茂盛，四周高山环绕，沟口狭小，沟源则 呈漏斗状，该区以花岗岩为主，弱强风化，且卸荷裂隙发育，区内以崩 塌及沟谷泥石流为特征，沟内无滑坡发育。地震烈度为度大气降水主 要集中5 - 9 月份，一日最大降雨量为7 2 3 m m 。龙达沟区域基岩内的地下水 不发育，沟内水流主要靠大气降水和沟源冰雪融化水补给。 孟嚣京椒斡066=_9西一辈擎诫_龚错计n8叩h96i辗罐赠旷繇泰，*超鞲隶。蛹雄 建理 葛 辐冲 廿 。、 9 钏 葛 暑 至 暖 嗨 。 l l 寸一 + 9 l 葛 牟 吸 + 吸 l 兽 芸 一 吸 l 、 电 叹 z ； 早 一 叹 一 。 翟一 一 嘤 t 目 至 磊 一 旺 臣 z z 哎 呻 ! l l q z z 吐 1 zg 】l 寸 一 叮 2 冀 i 謦 杉 籁籁 妊 籁 詈 露堪 罨 = 工 舌 糕埋竖 ， 熘 口 装 誊 丑 呈 ； 2 9 王g嘣 瑙 露t丑区 区 v 露 磐蓑塔昏 + 2 2 0 0潜在不稳定 l 号支 7 崩坡积( q r ) 1 3 61 0 4 1 9 2 0潜在不稳定 沟 2 号支 8 崩坡积( q ，”) l _ 5 2l o6) 2 1 0 0 潜在不稳定 沟 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 注；若扣除沟口堆积扇部分，整个龙达沟流域松散物源实际为4 7 6 万棚 图争2 龙达沟松散物源分布图 据所属区域，可将松散物源相应分为3 个区域，见表3 2 。 第一区为龙达沟沟口海拔1 4 0 0 1 7 5 0 m 段分布的较大范围堆积的块碎 石土，具体表现为：主沟段为早期泥石流堆积的块碎石土，厚度l o 3 0 m 不等，最大块径约o 7 m ，一般粒径为2 0 5 0 c m ，较密实；主沟两侧山坡则 为堆积的崩、坡残积漂、块碎石，厚度3 i o m 不等，结构较松散。另在 1 6 5 0 1 7 5 0 m 段沟床内还分布有近期堆积人工采金所形成的矿碴，结构松 散。沿此段所形成的沟道长约5 6 0 m ，沟道呈“v ”字形浅切沟谷，最大深度 约2 。预计段内总方量约4 5 3 万m 3 。占整个流域物源总量的8 6 1 。上述 三类不同成因物源中，早期泥石流堆积物因形成时代较早，本身已较密 实，现状稳定性良好；沟谷两侧堆积的崩、坡残积漂、块碎石总体稳定性 较好，但局部存在架空结构；而人工采金矿碴则乱堆放于沟床内，结构极 松散，稳定性最差，也最易补给泥石流。由于此段地处流通区与堆积区交 界部位，汇水条件很好，且沟水冲涮力量大，因此该部分堆积物靠坡脚部 位起动可能性很大，若流量大，则很有可能引起整体启动，并构成较大规 模泥石流的物源。 第二区为龙达沟海拔1 7 5 0 2 2 0 0 m 段内沿沟床及两侧山坡分布的块碎 石土，长约8 3 4 m 。此段沟谷在整个流域内最宽，约2 0 5 0 m ，具体表现 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 为：沟床主要为早期泥石流堆积物( 如5 区) ，堆积的块碎石土有一定胶 结，且较为致密；沟谷两岸斜坡则分布崩坡积块碎石土，结构较松散。预 计段内总方量约6 0 万m 3 ，占整个流域物源总量的l l 。4 。现场调查显示， 目前冲沟已在这些早期泥石流堆积土中进一步下切，切割深度为3 6 m 不 等，面从所切割的局部边坡呈近直立上看，泥石流堆积物现状稳定性良 好。当然，一旦上游有水流或泥石流启动，显然这段具弱胶结、且较密实 的堆积物也将会彼推动，而构成泥石流主要物源之一。 第三区为海拔2 2 0 0 m ( 1 号支沟为1 9 2 0 m 、2 号支沟为2 1 0 0 m ) 以上沟谷 段，属沟源汇水区段。该段沟床坡降大，以崩塌作用为主，崩积块碎石相 对较丰富，崩积块碎石以块石为特点，一般直径 5 0 ，5 0 l o ，l o 一2 ，2 - 0 5 ， 4 0 c m 块石约占5 8 、而4 4 0 c m 块石则 占4 7 5 、0 5 ：- - 4 c m 小块石占2 6 7 、2 s m m 小碎石占1 0 0 、0 0 7 5 2 m m 砂屑占9 8 、面粉粒含量约占不到1 ，其中无粘粒含量。上述结果显 示，龙达沟堆积扇以较大和大块石( 粒径 4 c m ) 为主，占5 0 以上；碎石 次之，而细粒物质( 1 1 4 ，属极易发泥石流沟； 6 l 5 t s 】 聿 l 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 3 页 表4 3 泥石流沟易发程度数量化袭 量级划分 影响因素 得 得得 严重( a )中等( b )得分 轻微( c )一般( d ) 分 分分 崩坍滑坡等蓬崩坍滑坡芨 崩坍滑坡及水力侵蚀严重， 育，多浅层滑 土流失( 自然多深层滑坡和坡和中型崩有零星崩坍、滑 无崩坍、 和人为的) 严大型崩坍，表 2 11 61 2滑坡和冲i 坍，有零星植坡和冲沟发育 重程度 土蔬松，冲沟被覆盖，冲沟 沟发育 十分发育发育 泥沙沿程补给 长度比( ) 6 0 1 66 0 3 01 23 0 1 03 1 2 0 2 1 3 ) 1 2 1 2 0 6 。( 2 1 3 ) 1 0 5 ) ， 9 6 0 一3 0 ( 1 0 5 5 2 ) 6 282 l6i o 24如21 ( m ) 风化和节理发育 岩住影响软岩黄土6软硬相问54 硬岩 i 的硬岩 沿沟松散物贮 量 1 06l o 555 l4ll ( 1 0 4 m 3 k m z ) 沟岸山坡坡度 3 2 0 ( 6 2 5 )6 3 2 0 2 5 0 ( 6 2 5 5 2 5 0 1 5 0 ( 4 6 6 4 1 05l o 545 l 3 ll ( m ) 流域面积 ( k i n 2 ) m 2 555 1 04 0 2 以下1 0 1 0 0 3 i l 流域相对高差 ( m ) 5 0 045 0 0 3 0 033 0 0 1 0 0 ， 3 5 时，发生泥石流的机率约8 5 ； 当y 1 0 - 二级b1 0 521 0 5 。三级c l o 1 0 0 1 0 0 4 3 2 l 3 0 m ，堆积量w 1 万方 一级a育，lk 2 ，极不稳定，沟底沟岸均 人类不合理活动影响严系第四级松散堆积，岸坡组 重构很不稳定