肖家沟泥石流勘查报告

PAGE汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查报告四川省地质工程集团公司二○一○年十月汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查报告委托单位：四川省国土资源厅承担单位：四川省地质工程集团公司项目负责：编写：审核：总工程师：总经理：提交单位：四川省地质工程集团公司提交时间：二○一○年十月汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查报告内审意见受四川省国土资源厅的委托，四川省地质工程集团公司再次承担了四川省地震灾区第四批重大地质灾害应急勘查设计项目汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查任务。20101、项目组在按照相关规范、技术要求的指导下完成了汶川县映秀镇肖家沟泥石流的再次勘查工作，勘查工作中收集了大量的野外一手资料，完成的工作量可以满足编制勘查报告的要求。2、项目组提交的勘查原始资料真实齐全，达到了相关规范的要求，各类勘查原始资料记录完整、准确、各种勘查图件齐全,并符合相关规范要求。3、勘查报告按相关规范要求进行编制，详细阐明了肖家沟泥石流的结构特征、形成原因、发展趋势、危害性，采用的计算公式及计算结果依据充分，评价结论合理可信。4、勘查报告建议采用的针对性的防治工程措施建议方案适合场地实际情况，合理可行。5、建议校对文图中不一致之处，并尽快修改后提交相关部门组织审查。四川省地质工程集团公司总工程师：二○一○年十汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查报告内审专家名单姓名职称专业签名杨全忠高级工程师水工环张利波高级工程师水工环游再平高级工程师水工环PAGEII目录0前言 10.1任务由来 10.2地质灾害的危害程度 10.3工作目的与任务 10.4前人地质工作研究程度 10.5勘查工作的依据 20.6勘查工作概况及工作质量评述 21勘查区自然地理条件 31.1位置与交通 31.2气象、水文 31.2.1气象 31.2.2水文 42区域地质环境条件 42.1地形地貌 42.2地层岩性 52.3地质构造及地震 62.3.1地质构造 62.3.2新构造运动及地震 62.4水文地质条件 72.5人类工程活动 73泥石流形成条件分析 73.1地形地貌及沟道条件 73.1.1形成区（清水区）地形地貌条件 83.1.2形成区（物源区）地形地貌条件 83.1.3流通区地形地貌条件 83.1.4堆积区地形地貌条件 83.2物源条件 83.2.1崩塌堆积物源 83.2.2沟道堆积物源 113.2.3泥石流物源的转化关系 113.3水源条件 114泥石流基本特征 114.1泥石流灾害史及灾情、危害性分析 114.1.1泥石流灾害史记灾情 114.1.2泥石流危险区范围及险情 124.1.3泥石流堵溃下游河道的可能性分析 134.2泥石流各区段冲淤特征 134.2.1形成区（清水区）冲淤特征 134.2.2形成区（物源区）冲淤特征 134.2.3流通区冲淤特征 134.2.4堆积区冲淤特征 144.3泥石流堆积物特征 144.3.1泥石流堆积物颗粒特征 144.3.2泥石流堆积物叠置关系及成因分析 144.4泥石流发生频率和规模 144.5泥石流的成因机制和引发因素 155泥石流基本特征值的计算 155.1泥石流流体重度 155.1.1现场配浆法 155.1.2查表法 155.1.3综合取值 165.2泥石流流速计算 165.3泥石流流量 175.3.1雨洪法 175.3.2形态调查法 185.3.3综合取值 185.4一次泥石流过流总量 185.5一次泥石流固体冲出物 185.6泥石流整体冲击力 195.7泥石流爬高和最大冲起高度 195.8泥石流弯道超高 196泥石流发展趋势分析 206.1泥石流易发程度分析与评价 206.2泥石流发生频率和发展阶段 206.3泥石流发展趋势预测 207既有防治工程评述及泥石流防治方案建议 207.1既有防治工程评述 207.2防治目标原则 217.3防治工程设计参数建议 217.4防治方案建议 217.5各类建筑材料分析与评价 228环境影响评价 228.1对周边环境的影响 228.2交通影响 228.3综合评价和结论 229地质灾害防治效益评估 229.1经济效益评估 229.2社会效益评估 239.3环境效益评估 239.4减灾效益评估 2310结论与建议 2310.1结论 2310.2建议 23附图：汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查肖家沟流域工程地质平面图（1：2000）汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查拟建治理工程区工程地质平面图（1：1000）汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查工程地质剖面图汶川县映秀镇肖家沟泥石流应急勘查报告四川省地质工程集团公司第17页共23页0前言0.1任务由来汶川“5.12”特大地震中因房屋垮塌直接造成地震灾区重大人员伤亡和财产损失。由于地震带位于山区，地震诱发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，这些地质灾害不仅直接造成当地人员伤亡和财产损失，而且所产生的不稳定体仍极大地威胁着灾区恢复重建安置区人民生命财产和公共基础设施以及厂矿企业的安全。汶川县映秀镇位于“5.12”特大地震震中，是大地震标志性地区，其恢复重建工作是整个地震灾区恢复重建的标志性工程。党中央、国务院和省委、省政府对此高度重视，多次作出重要指示，要求要把映秀镇尽快建设成为世界一流的现代化地震博物馆和世界一流的现代化小城镇。震后映秀镇的地质灾害隐患点严重威胁、制约着恢复重建工作，因此，为了服务于恢复重建工作，首先需要对重大地质灾害隐患点进行治理。根据四川省委、省政府关于地震灾害区灾后恢复重建工作的总体安排部署和要求，当前全省灾区已进入恢复重建的关键时期，任务艰巨而紧迫。由于今年“8.14”汛期后，肖家沟泥石流再次发生新的险情，四川省国土资源厅再次委托四川省地质工程集团公司再次承担该项目的应急勘查、设计工作。0.2地质灾害的危害程度肖家沟在“5.12”地震前未发生过泥石流，在震后共发生过两次泥石流，在四川2009年“9.24”暴雨下发生了泥石流，该泥石流频率相当于勘查区内10年一遇，在2010年“8.14”暴雨作用下发生了泥石流，该泥石流频率相当于勘查区内100年一遇。其中2009年“9.24”泥石流堆积体堆积于肖家沟出山口至新修村道涵洞处，造成该段耕地被掩埋，被掩埋耕地面积为1500m22010年“8.14”泥石流规模较大，造成的经济损失主要有1、造成沟口两民房受损；2、沟口映电公司厂区、映电公司恢复生产工程项目部被冲毁；3、冲毁村道33m；4、泥石流掩埋国道2132约210m，目前肖家沟内松散固体物源较为丰富，泥石流易发程度为易发，一旦发生大规模的泥石流，，根据肖家沟泥石流威胁对象估算其可能造成的经济损失将大于1000万，因此泥石流目前危害程度属于中型，对其进行勘查和治理显得十分必要和紧迫。0.3工作目的与任务本次工作的目的是查明汶川县映秀镇肖家沟泥石流发育的自然地理、地质环境和泥石流形成条件，查明泥石流的类型、规模、发育阶段、活动规律，调查泥石流危害对象和灾情，分析、评价泥石流潜在危害程度，论证泥石流治理和治理方案的可行性，提出工程治理的建议方案和地域范围，为灾区恢复重建规划和灾害治理提供科学依据。勘查工作的主要任务：1、查明形成泥石流的物源条件，包括物源类型、分布范围、可转化为泥石流的松散固体物质储量等；2、查明形成泥石流的沟道条件，包括沟道的宽度、长度、弯曲度、纵比降、跌坎、卡口等沟道特征，特别是泥石流堆积扇的发育特征及沟道泄流能力；3、查明形成泥石流的水源条件，包括降雨量及地表水体等对形成泥石流的补给特征；4、调查泥石流沟道上、中、下游典型断面的过流特征，推算不同设计频率下泥石流的特征值，包括流体重度、水位、流量、流速、一次性冲出固体物质量、弯道超高、冲击力等；5、综合分析研究泥石流的暴发频率、活动规律，预测泥石流的发展趋势与可能的危害程度，划定泥石流灾害的危险区范围，调查泥石流危害特征；6、调查已有泥石流治理工程的效果，针对拟进行工程治理的地段和部位进行必要的工程地质勘查，提供满足工程设计需要的平剖面图和工程地质参数；7、调查工程治理区的水电、原材料供应、施工道路、作业场地、工程占地拆迁等施工条件。0.4前人地质工作研究程度勘查区内以往开展的基础地质、灾害地质工作主要成果有：1、1：20万灌县幅区域地质普查报告（1975年）；2、1：20万灌县幅区域水文地质调查报告；3、《汶川县地质灾害调查与区划报告》（四川省广汉地质工程勘察院，2005年12月）；4、《四川省5.12特大地震震后汶川县地质灾害应急排查报告》（四川省光环地质工程勘察院，2008年7月）；5、《四川省阿坝州汶川县映秀镇灾后恢复重建规划区地质灾害危险性评估报告》（四川省广汉地质工程勘察院2009年2月）；6、《四川省阿坝州汶川县映秀镇灾后恢复重建规划区地质灾害专项防治规划》（四川省广汉地质工程勘察院，2009年2月）。0.5勘查工作的依据本次勘查工作的主要依据及参照的文件和规范有：1、《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220—2006）；2、《岩土工程勘查规范》（GB50021--2001）；3、《地质灾害防治工程勘察规范》（重庆市地方标准）；4、《地质勘查坑探规程》（DZ0141-94）；5、《原状土取样技术标准》（JGJ89-92）；6、《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）；7、《工程测量规范》（GBBV50026-93）；8、《国家水准测量规范》；9、《国家三角测量和精密导线测量规范》；10、《地质勘探安全规程》（AQ2004-2005）。0.6勘查工作概况及工作质量评述我公司接到通知后，迅速收集资料，制定泥石流再次应急勘查方案。项目组于2010年10月8日组织人员和设备赶赴现场，开始进行应急勘查准备工作，2010年10月20日完成野外勘查工作，完成了工程地质调查测绘、坑槽探工程。20根据泥石流范围、危害特征及勘查工期要求等，本次泥石流应急勘查工作布置侧重于泥石流形成地形地貌、物源和水源条件、泥石流运动特征、危害特征、堆积物特征等的调查，采用的勘查方法和手段主要包括地形测量、工程地质测绘、典型断面调查与测绘、探槽等。本次完成的主要勘查工作量详见表0－1。表0-1主要完成工作量统计表序号项目单位完成工作量备注1地形测量控制测量二级导线测量km2.0四等水准测量km2.0图根点测量点301:2000地形图测量km21.11:500地形图测量km20.21:200地质剖面测量km1.21:500地质剖面测量km1.82工程、水文地质测绘1:2000工程地质测绘km21.11:500工程地质测绘km20.21:5000水文地质测绘km21.1地质点定位测量组日73工程勘探槽探m3/个42/3布置于沟口拟建排导槽处（1）地形测量对肖家沟整个流域采用1：2000工程地质测量，完成测量面积为1.1Km2；在泥石流主要物源区、危险区及拟布设工程治理措施区域布置1：500工程地质测量，完成测量面积0.2Km2；对布设工程治理措施区域布置1：200工程地质剖面测量，完成长度为1.2Km；沟谷开展1：1000剖面测量，完成长度为1.8km。（2）工程地质、水文地质测绘工程地质、水文地质测绘方法采用全面查勘法。对于重要的地质现象进行追索，定点采用手持GPS和罗盘综合定点，定点精度满足要求。野外现场填制各类卡片，勾绘地质界线。对肖家沟流域地质环境条件、水文地质条件等进行了较深入的调查。对肖家沟全流域及周边一定范围开展1：2000工程地质及1：5000水文地质测绘，完成测绘面积为1.1Km2；在泥石流的主要物源区及防治工程设想部位布置1：500工程地质测绘，完成测绘面积0.2Km（4）槽探槽探主要布置于拟建排导槽段沟道内、拟建拦挡坝坝肩斜坡处以及物源区第四系堆积层处。采用人工开挖、掘进、边开挖边描述，各种资料记录齐全，共完成槽探3个，共计方量为42m综上所述，肖家沟泥石流各项工作质量基本符合要求，基本可满足泥石流应急勘查的需要。1勘查区自然地理条件1.1位置与交通肖家沟位于汶川县映秀镇老街村，岷江左岸，沟口地理坐标为东经103°16′37.0″，北纬31°04′34.5″。行政区划上属汶川县映秀镇老街村，地处汶川县城南部，沟口即为5.12特大地震震后在广东省广州市重点支援和当地居民共同努力下重建的老街新村。勘查区位于国道213线和省道303线交汇处附近（见图1-1），北距汶川县城约48km，其南距都江堰18km，有新建老街新村村道可直接通往肖家沟沟口位置，交通条件较好。但除沟口处有长约100m的新修茶马古道梯步外，沟内无道路可通，沟内交通条件较差。勘查区勘查区图1-1勘查区交通位置图1.2气象、水文1.2.1气象勘查区所在映秀镇属四川盆地边缘亚热带湿润季风气候区，为川西多雨中心区，是暴雨常出现的地区之一，具有气候温暖湿润，多雨多涝，秋绵雨危害严重，四季分明，夏季湿热，冬季温和，年气温差较小，无霜期长等气候特点。夏季暴雨频繁，强度大、历史短，6～9月降雨量占全年的60～70%，每年5～9月为汛期，为滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的高发期。根据渔子溪水文站25年实测资料，映秀镇多年平均降雨量为1253.1mm，年平均降水日数为202.7天（见表1-1），最大年降雨量为1688mm（出现在1964年），最小年降雨量为836.7mm（出现在1974年），连续最大4个月（6～9月）降水量为853.2mm，占年降水量的68.2%（见图1-2），日最大降水量为269.8mm。根据汶川县降雨量等值线图，勘查区年平均降雨量在925～950mm之间（见图1-3）。此外，根据相关报道，2009年9月24日四川省地震灾区出现强降雨天气，由于汶川县处于此次四川强降雨带的边缘地区，在24日上午9时至11时出现降雨，城区总降雨量为35mm；而距离勘查区较近的都江堰城区降雨量为90mm左右，考虑降雨分布不均的特点，推测勘查区在四川“9.24”暴雨中降雨量60mm左右，持续时间约1小时。2010年8月14日2时30分，映秀肖家沟因强降雨(163mm)诱发泥石流灾害，表1-1汶川县映秀镇年、月平均降水量统计表月份l2345678910ll12降水量（mm）10.319.551.386.1107.7131.2277.5278.4170.180.931.39.2年平均降水量（mm）1253.1年均降水日数（d）202.7注：实测年度为1957～1981年。图1-2映秀镇多年月平均降水量柱状图勘查区勘查区图1-3勘查区降雨等值线图1.2.2水文勘查区附近溪沟较多、水系较为发育，均属于岷江水系。肖家沟在勘查区西侧汇入岷江，岷江发源于岷山南麓、松潘县北弓杠岭板棚，经松潘、茂县，从县境东北流入汶川，在勘查区西侧自北向南流过，河谷深切，水流湍急，河面宽度一般在60m左右，河床平均坡降8‰；岷江常年水位878.37m，最高水位为880.57m，最低水位为877.65m（1985年测），迳流面积14279km2，多年平均径流深483.6mm，径流量79.27亿m3，平水年径流量69.06亿m3，丰水年75.28亿m3，偏枯年63.54亿m3，特枯年57.32亿m3，多年平均汛期径流量为53.94亿m3。汛期主要为降水补给，枯季为融雪和地下水补给。肖家沟位于岷江左岸，为岷江一级支流，肖家沟流域内海拔高程在880～1950m之间，高差1070m，整体上呈东高西低，汇水面积较小，约为0.5km2，沟长1.8km，沟谷纵坡陡峻，总体平均坡降为594‰。沟谷形态上游呈“U”字型（见图1-4），坡度陡，纵坡降为656‰，中游、下游呈“V”字型（见图1-5），坡度相对较缓，纵坡降为397‰。肖家沟沟内无支沟发育，为一独沟，整体沟谷较为狭窄，沟道宽度在5～18m之间，为季节性山区沟谷，沟内夏季暴雨季节水量较大，冬季为枯季，水量较小，勘查期间沟内无流水。图1-4肖家沟上游沟谷形态剖面图图1-5肖家沟中下游沟谷形态剖面图2区域地质环境条件2.1地形地貌肖家沟位于汶川县映秀镇东北侧岷江左岸山区，流域内海拔最高点高程为2050m，最低点位于肖家沟汇入岷江沟口高程为980m，相对高差为1070m，流域地形整体上属于深切割构造侵蚀低山-中山地形，沟域内总体上地形陡峻，地形临空条件发育，为沟域内崩塌、滑坡、不稳定斜坡等不良地质现象的发育以及泥石流松散固体物源的汇集提供了有利条件。沟域呈东高西低展布，沟域纵向长度约1.8km，沟谷宽度在180～500m之间，呈上、下游窄，中游宽的平面形态，沟域面积0.5km2。流域左右两侧宽度不对称，左岸宽、右岸窄。肖家沟流域整体地形特征（见图2-1）。图2-1肖家沟流域卫星图沟域两侧岸坡包括陡崖及缓坡地貌，其中沟域左侧岸坡相对较缓，坡度在25°～40°之间；右侧岸坡相对较陡，坡度一般在35°～70°之间，局部为陡崖地貌。沟谷形态上游呈“U”字型坡度陡，纵坡降为656‰，中游、下游呈“V”字型，坡度相对较缓，纵坡降为397‰。植被覆盖特点为上游较好、左岸较右岸好，主要以乔木、灌木、草等植被。由于沟域两侧斜坡临空条件较好，为崩塌等的产生提供了良好的地形条件，经本次勘查，由于右岸坡陡、局部为陡崖，基岩裸露，沟域内崩塌多发育于右岸（见照片2-1）。沟口为映秀镇老街新村居民区，地形较为开阔，平均坡度为15°（见照片2-2）。照片2-1肖家沟沟谷地形及植被特征照片2-2肖家沟沟口居民区地形特征2.2地层岩性肖家沟流域内出露地层主要包括第四系及元古界地层，现分述如下：（1）第四系（Q4）①第四系泥石流堆积物（Q4sef）：主要分布于堆积于岷江左岸，为肖家沟在2010年8月14日发生泥石流堆积形成。堆积体呈扇形，分布面积为11700m2，堆积厚度0.5～2.5m，总放量约18000m3②第四系全新统滑坡堆积物（Q4del）：主要分布于沟道上游1450～1500m高程处，为斜坡上的残坡积层在“5.12”地震作用下发生滑动形成，主要为碎块石组成，夹少量的粉质粘土，块石粒径一般200～400mm，碎石粒径在10～60mm之间，呈尖棱状，母岩为石英闪长岩，结构松散。③第四系全新统崩坡积物（Q4col+dl）：主要分布于沟道中及左侧斜坡表面，为“5.12”地震作用下沟谷两侧斜坡表层残坡积物及强风化岩体发生崩塌现象所形成。主要有碎块石组成，夹少量的粉质粘土，块石粒径一般300～600mm，崩落最大块石直径为10.0m。碎石粒径在10～30mm之间，呈尖棱状，母岩为石英闪长岩，结构松散。④第四系全新统残坡积物（Q4el+dl）：主要分布于肖家沟沟谷左侧的斜坡表层，主要由粉质粘土夹碎块石组成，该层厚度在0.2～1.5m之间，结构较为松散，粉质粘土呈可塑状，碎石粒径一般在10～30mm，呈尖棱状，母岩成分主要为花岗闪长岩。⑤第四系冲洪积物（Q4apl）：主要分布于肖家沟沟口居民区缓坡一带，由块石、碎石、粉土等组成，颜色杂乱，无分选性，结构稍密。（2）元古界（Pt）为元古界晋宁期花岗闪长岩（γo2（4）），主要出露于沟谷右侧陡坡地带，岩体强度高，表层1～2m为强风化层，该层岩体节理裂隙发育，裂隙面多平直，岩体破碎，多呈块状，易形成危岩体进而产生崩塌。2.3地质构造及地震2.3.1地质构造勘查区为四川省盆地地层分区与龙门山地层分区接触带，地质构造复杂，沟域内未发育有断层，距离勘查区最近的断裂为勘查区南侧直线距离约1.5km处的映秀白水河断裂（见图2-2）。图2-2勘查区地质构造略图映秀白水河断裂属于九顶山华夏系构造的一条北东走向的压扭性斜冲大断层。分布自大邑、崇庆经汶川三江、白花、映秀等地后入北川、绵阳、平武、广元等地。南西段三江以南断层分为两大支：北支经鹿耳坪沿九里岗(芦山县)复背斜南侧延入宝兴县，断面倾向300°～315°，该段倾角35°～60°，出现挤压破碎带数米。断层上盘(北西盘)为志留系茂县群－泥盆系月里寨群，下盘(南东盘)为上震旦统灯影组－二迭系。南支经三江沿宝兴复背斜北侧延入宝兴县，断面倾向300°～315°，倾角20°～71°，岩体产状平缓，断层为中泥盆统灰岩推覆于上三迭统须家河组砂页岩之上，断层具有反扭性质有明显的挤压破碎带，系震旦系下统火山岩组。南北两支合并插入三黄杠，并向南西段连接，断面倾向300°～330°，倾角50°～60°为主，上盘为“彭灌杂岩”，下盘为震旦系、三迭系白云岩、石灰岩、砂岩等。由于该断层距离勘查区较近，对勘查区具有一定影响作用。2.3.2新构造运动及地震区内新构造运动主要表现为地壳急剧上升并伴随断裂活动，在上升中游短暂间歇，上升幅度随时间推移递减。勘查区所在汶川县县境沿三大断裂和褶皱带穿插断裂形成多个地震群，均在断裂南东方向，主要有：茂汶大断裂通过的龙溪乡久雾顶顶南东方向地震群；玉龙乡雪隆包南东方向地震群；耿达乡总棚子南东方向至卧龙地区地震群；沿映秀大断裂南东方向的漩口、水磨、白石、三江等地地震群。可见勘查区及附近地震活动较为频繁。2008年5月12日，地处龙门山断裂带上的汶川县映秀镇发生了里氏8.0级地震，勘查区处于震中映秀镇附近，距离仅仅3.0km，地震使勘查区内建筑物破坏严重，区内建筑几乎全部倒塌，山体浅表层松动，山体崩滑现象发育。根据全国地震区划图编制委员会编制的GB18306—2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单，勘查区区域地震动峰值加速度为0.2g（见图2-3），地震动反应谱特征周期为0.35s（见图2-4），地震基本烈度为Ⅷ度。勘查区勘查区图2-3勘查区地震动峰值加速度区划图勘查区勘查区图2-4勘查区地震动反应谱特征周期图2.4水文地质条件勘查区地下水类型按赋存条件可分为松散岩类孔隙水和岩浆岩裂隙水两类。松散岩类孔隙水含水岩组主要是各种第四系松散堆积物，主要分布于肖家沟沟道中，雨季时补给来源主要为肖家沟流水、大气降水等，枯季时主要补给来源为沟谷两侧岩浆岩裂隙水。因松散堆积物孔隙度较大，透水性较好，地下水赋存条件较差，水量贫乏，向低洼处排泄。岩浆岩裂隙水主要赋存与沟谷两侧岩浆岩的节理裂隙中，裂隙水受岩性及构造控制，其埋藏、补给、运移、排泄条件复杂，主要通过大气降水下渗补给；主要以下降泉的形式向坡脚排泄，在勘查区北东侧有一次地下水出露点，水量甚少，以侵润的形式出露地表，补给第四系孔隙水及向肖家沟中排泄。根据采取水样水质监测，区内地下水无侵蚀性。2.5人类工程活动肖家沟沟谷内为无人区，沟内目前已退耕还林，沟谷内几乎无人类工程活动；沟口为映秀镇老街新村居民聚集地，目前已基本完成灾后重建工作，主要人类工程活动为修建房屋、修建道路、种植少量的农作物等，修建房屋多在原有宅基地基础上重建，修建的道路主要包括与国道213线相接的通村公路以及从肖家沟出山口通过恢复重建的茶马古道，公路的修建未发现切坡的现象。可见，勘查区内人类工程活动较为简单，未对地质环境造成大的破坏和影响。3泥石流形成条件分析泥石流的形成需要具备一定的物质条件和能量条件，陡峻的地形、充足的松散碎屑物质和水源条件是泥石流形成必须具备的三个必要条件。3.1地形地貌及沟道条件肖家沟流域海拔最高点高程为2050m，汇入岷江处沟口高程为980m，相对高差达1070m，整体呈东高西低，汇水面积为0.5km2，虽然肖家沟汇水面积较小，但由于勘查区降雨较丰沛，且雨量集中，其雨强完全可以满足激发泥石流的条件。肖家沟沟长1.8km，沟谷宽度在180～500m之间，流域左右两侧宽度不对称，左岸宽、右岸窄，两岸斜坡坡度较陡，左侧岸坡坡度在25°～40°之间，右侧岸坡坡度一般在35°～70°之间，局部为陡崖地貌，陡峻的地形条件为暴雨洪水的迅速汇集提供了良好的条件，同时良好的临空条件为沟域内崩塌、滑坡等不良地质现象的发育以及泥石流松散固体物源的汇集提供了有利的条件。加之沟谷纵坡陡峻，总体平均坡降达594‰，局部沟段有跌水分布，为泥石流的形成提供了良好的水动力条件，也为松散固体物质的搬运和参与泥石流活动提供了有利的地形条件。根据泥石流形成条件和运动机制及泥石流松散固体物源的分布，将肖家沟沟域划分为四个区：肖家沟上游沟底高程在1500m之上植被发育区段，地震中该区域斜坡未发生变形破坏迹象，松散物源分布较少，主要为基岩分布区，因此划为泥石流形成区（清水区）；肖家沟中游至中下游沟底高程在1120～1500m之间两岸斜坡植被覆盖少，崩滑现象发育，沟床堆积物丰富，为沟域内泥石流松散固体物源的主要分布区域，划为泥石流形成区（物源区）；肖家沟下游沟底高程在996～1120m之下为泥石流流通区；肖家沟下游沟口沟底高程在980～996m之下为泥石流堆积区。3.1.1形成区（清水区）地形地貌条件形成区（清水区）分布于肖家沟上游沟底高程在1500m之上以及中游段植被发育区段，面积0.2km2，沟谷形态呈“U”字型，纵坡陡，纵坡降为480‰，植被覆盖率高，松散堆积层较薄，主要为基岩斜坡，地震过程中未发生不良地质现象，主要为泥石流的形成汇集水源和提供水动力条件。3.1.2形成区（物源区）地形地貌条件肖家沟泥石流形成区（物源区）分布于肖家沟中游至中下游沟底高程在1120～1500m之间两岸斜坡植被覆盖少区段，该段沟道长度约0.824km，面积约为0.24km2。该区域沟谷岸坡陡峻，尤其是右岸岸坡坡度陡峻，局部区域为陡崖斜坡。在“5.12”地震过程中该区域岸坡产生崩塌、滑坡等不良地质现象，大量松散物质进入沟道，甚至填埋沟道，为泥石流的产生提供了大量的松散固体物源；该段沟谷形态呈“V”字型，纵坡陡，纵坡降为579‰，高差为477m，地形高差大使得位于沟床上的松散碎屑物质拥有很大的势能，陡峻的地形同时为暴雨径流快速向汇集和松散物质起动将势能转化为动能提供了有利的条件。在2008年9月24日和2010年8月14日3.1.3流通区地形地貌条件肖家沟下游沟底高程在996～1120m之间为泥石流流通区，沟道长约0.394km，沟道形态逐渐由“V”字型向宽缓地形转变，该段沟道相对高差124m，沟谷平均坡降为315‰，沟道坡降较大，有利于泥石流的流通。3.1.4堆积区地形地貌条件肖家沟下游沟底高程980～996之下为泥石流流通堆积区，长约0.136km，沟道形态逐渐由“V”字型向宽缓地形转变，该段沟谷平均坡降为118‰，坡降较缓，地形较为开阔，有利于泥石流物质的停放。3.2物源条件肖家沟沟域内两侧岸坡在“5.12”地震过程中多处产生崩滑等不良地质现象，为泥石流的形成提供了较为丰富的固体松散物源，且物源分布相对较为集中，主要分布于肖家沟中游沟底高程在1120～1500m之间。根据本次勘查工作，流域内主要发育了1处崩塌及1处滑坡，是泥石流物源的主要类型；沟道两岸岸坡多基岩出露，表层残坡积物厚度较小，一般在0.2～1m之间，植被覆盖较好，勘查中未发现有坡面侵蚀现象。因此，肖家沟泥石流主要物源类型包括崩塌堆积物源和滑坡堆积物源。根据本次勘查统计计算，沟域内崩塌堆积固体物源静储量为0.40×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为0.25×104m3；沟域内滑坡堆积物源静储量为5.00×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为1.8×104m3。肖家沟在“5.123.2.1崩塌堆积物源该崩塌位于肖家沟中下游右岸陡崖，崩壁高程在1170～1210m之间，最大崩落高度为80m，主崩方向为195°，崩塌平均宽度为50m，为破碎的花岗闪长岩体在“5.12”巨大地震力作用下产生坠落式崩塌，崩塌堆积体主要堆积于崩壁下方斜坡地带及肖家沟沟道中，将原沟道填埋，因崩落高度较大，崩落块石滚入肖家沟沟道后冲上左岸斜坡崩回弹后向沟道下游堆积，堆积体堆积面积约为3300m2，堆积厚度1～3m，体积约0.4×104m3（见照片3-3、图3-3）。堆积体主要由块碎石组成，块石粒径一般多为300～900mm之间，其中300～900mm间块石约占总体积20%，大于900mm的巨石约占45%，最大落石块径达6m；碎石粒径在20～200mm之间，约占25%；块碎石间夹角砾、砂土等，约占5%。块碎石呈棱角状，堆积体结构松散。目前，堆积于肖家沟沟道中的崩塌堆积体体积约占总体积的30%，约1200m照片3-3肖家沟中下游崩塌堆积体图3-3肖家沟中下游崩塌剖面示意图表3-1肖家沟泥石流崩塌堆积物源情况统计表名称基本情况崩滑体方量（万m3）总方量沟道堆积方量斜坡堆积静储量方量沟道中下游崩塌位置肖家沟中下游0.40.120.280.25物源结构特征堆积体主要由块碎石组成，块石粒径一般多为300～900mm之间，其中300～900mm间块石约占总体积20%，大于900mm的巨石约占45%，最大落石块径达6m；碎石粒径在20～200mm之间，约占25%；可能参与泥石流活动物源处于沟道中的堆积体可能参与泥石流活动。此外，堆积体前缘在流水冲刷及降水作用下，上部松散物质可能产生进入沟道直至达到自然稳定坡度，堆积体可能往下运移进入沟道参与泥石流。参与泥石流活动方式及条件洪水、泥石流裹挟，坡面、暴雨冲刷。3.2.2滑坡该滑坡位于肖家沟中上游，滑坡后缘高程在1500m，前缘分布高程在1410m左右，滑坡堆积体斜长约100m，宽度约在120～150m之间，在后缘可见明显下挫现象，下挫高度6～10m（见照片3-4），后缘形成宽度约10m的平台，树木歪倒呈醉汉林；推测滑体厚度在3～10m，总体积约为5×104m3。滑坡堆积体堆积体大部分堆积于沟道中，将沟道完全填埋，根据调查访问及与原始地形图比较，沟道填埋深度在5～6m，堆积体主要由碎块石组成，碎石粒径一般在20～300mm，含量约占60%；含少量粒径在500mm在“8.14”暴雨作用下，滑坡堆积体前缘（原沟道位置处）被冲出一条新的沟槽（见照片3-5、图3-4），形成泥石流，新冲沟槽深度5～8m，宽度2～6m，呈“v”字型，沟槽两侧岸坡坡度50～70°，沟底局部地段基岩出露，该滑坡为“8.14”泥石流共提供了约5000m3的固体物源。照片3-4肖家沟沟道中上游滑坡全貌照片3-5“8.14”暴雨作用下新冲沟槽图3-4肖家沟中上游滑坡剖面示意图表3-2肖家沟泥石流滑坡堆积物源情况统计表名称基本情况滑坡堆积体方量（万m3）总方量沟道堆积方量斜坡堆积静储量方量沟道中上游滑坡位置肖家沟中下游5.01.24.81.8物源结构特征堆积体主要由碎块石组成，碎石粒径一般在20～300mm，含量约占60%；含少量粒径在500mm以上的块石，约占30%，碎块石间夹角砾、砂土等，含量约占10%。碎块石呈尖棱状，堆积体结构松散，孔隙度大。可能参与泥石流活动物源滑坡堆积体前缘在沟道流水的侧蚀作用下发生垮塌，为泥石流提供物源。该滑坡在暴雨等不利工况作用下可能会再次失稳滑动，堵塞沟道，为泥石流提供丰富的固体物源。参与泥石流活动方式及条件洪水、泥石流裹挟，坡面、暴雨冲刷。3.2.2沟道堆积物源肖家沟在“5.12”地震后沟内松散固体物源丰富，但在2010年“8.14”泥石流作用下，沟道中的原松散堆积体以及沟底的强风化基岩全部被泥石流体裹挟、铲刮，目前沟道中基本见基岩，沟道中基本无堆积物源。3.2.3泥石流物源的转化关系根据以上物源条件的描述，肖家沟沟域内松散固体物源静储量为5.4×104m3，这些物源并非都能参与到泥石流活动中。这与其参与泥石流活动的方式、松散堆积物颗粒特征、结构特征、稳定性以及能否在流水冲刷、裹挟等作用下启动、运移等因素有关。同时，结合2008年9月24日和2010年8月14日3.3水源条件由于泥石流大多发生于雨季，春节冰雪融水一般不会成为引发泥石流的水源，此外，沟域内地下水不丰富，不构成引发泥石流的主要水源，沟域内没有水库、湖泊等集中的地表水体，因此暴雨形成的地表径流是引发泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激发因素。根据调查，肖家沟在“5.12”地震前未发生过泥石流，在地震后四川2009年“9.24”和2010年“8.14”降雨作用下，地震过程中形成的松散物质转化形成泥石流，其中“8.14”泥石流是从8月14日下午六点大雨持续至8约14日凌晨6点。8月14日凌晨2时30分，肖家沟因强降雨(163mm)诱发泥石流灾害，肖家沟所在四川盆地边缘亚热带湿润季风气候区，为川西多雨中心区，是暴雨常出现的地区之一，年平均降雨量在925～950mm之间，根据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》所附暴雨量等值线图，映秀镇地区1/6h、1h、6h、24h多年平均暴雨量平均值分别为15mm、30mm、90mm，130mm，变异系数分别为0.45、0.37、0.52、0.55。根据变异系数，查皮尔逊Ⅲ表3-3勘查区不同频率下雨强值计算统计表10min雨强1h雨强6h雨强24h雨强150.452.5237.8300.3765.7900.521300.552.96384.82.2533.859.72.58335.41.8828.251.32.10273.01.6024.045.01.72223.6据吴积善等著《泥石流及其综合治理》，四川山区泥石流激发雨量一般为一次雨量48～50mm左右或10min雨量8～12.2mm，1min雨强0.8～1.2mm左右。而勘查区在P=5%的条件下，1/6h、1h、6h、24h雨强可分别达到28.2mm、51.3mm、182.7mm、273.0mm，完全具备引发泥石流灾害的降雨条件。由于地震后，肖家沟内不良地质现象较为发育，松散物源量较为丰富，沟内地形陡峻，沟谷坡降达，有利于降水的汇集和迳流，其激发雨量还可能更低。这些因素为肖家沟泥石流的形成提供了有利的水源条件。4泥石流基本特征4.1泥石流灾害史及灾情、危害性分析4.1.1泥石流灾害史记灾情根据现场调查访问，肖家沟在“5.12”地震前未发生过泥石流，在“5.12”地震过程中沟域内发育多处崩滑等不良地质现象，沟内形成新近堆积松散物源。在四川“9.24”和“8.14”降雨作用下，沟内部分松散物质被流水冲出形成泥石流。“9.24”泥石流堆积于肖家沟出山口至新修村道涵洞处，堆积体面积为2000m2，厚度在1～3m，固体物质总方量为3000m3。泥石流堆积体造成该段耕地被掩埋，被掩埋耕地面积为1500m2，村道涵洞被堵塞，造成一定的经济损失，但未造成人员伤亡及建筑物被损毁的现象。根据调查访问，该次泥石流为稀性泥石流，历时较短，约为50分钟。“8.14”泥石流堆积于都汶路至岷江河道中，堆积体呈扇形，分布面积为11700m2，堆积厚度0.5～2.5m，总放量约18000m3，堆积物主要为碎块石，该次泥石流威力巨大，沟口村道处的绿化平台直接被泥石流直接冲毁，泥石流下切深度6～8m，沟底直接见基岩，新冲沟槽约75m。造成的经济损失主要有①造成沟口两民房受损；②沟口映电公司厂区、映电公司恢复生产工程项目部被冲毁；③冲毁村道33m；④泥石流掩埋国道213约210m，断道10余天，并致使公路路面严重受损。根据调查访问，该次泥石流为稀性泥石流，历时较长，泥石流从凌晨2点持续至排导槽排水渠排导槽排水渠照片4-1“8.14”泥石流前沟口地形（从上往下）排导槽排水渠排导槽排水渠照片4-2“8.14”泥石流后沟口地形（从下往上）照片4-3“8.14”泥石流前沟口处民房照片4-4“8.14”泥石流冲毁的民房照片4-5原村道照片4-6“8.14”泥石流冲毁后的村道4.1.2泥石流危险区范围及险情肖家沟“8.14”泥石流堆积区主要位于都汶路至岷江河道中，根据现场实际地形条件并结合本次泥石流的规模特征，泥石流主要危害肖家沟出山口沟道两侧民房、村道、映电公司以及国道213，泥石流危险区具体范围详见附图一，泥石流危险区面积为32175m根据确定的泥石流危险区范围，肖家沟泥石流威胁对象主要包括：1、沟口震后恢复重建的老街新村部分居民区住户共计5户15人；2、沟口村道70m；3、映电公司厂区、映电公司恢复生产工程项目部及映电公司工作人员；4、国道213线220m。根据肖家沟泥石流威胁估算其可能造成的经济损失将大于1000万，其危害程度属中型。4.1.3泥石流堵溃下游河道的可能性分析肖家沟为岷江一级支流，泥石流堵塞主河岷江的可能性主要取决于肖家沟与岷江交汇处的走向关系，主河宽度、纵坡降、主河流量、流速、输砂能力等因素。目前肖家沟沟口与岷江呈垂直相交，勘查区岷江河面宽度为80m，沟道顺直无弯曲，水流湍急，河床平均坡降为8‰，径流量79.27亿m3，平水年径流量69.06亿m3，其输沙能力强。肖家沟“8.14”100年一遇的泥石流未对岷江造成严重堵塞，可见肖家沟泥石流堵溃岷江的可能性较小。4.2泥石流各区段冲淤特征4.2.1形成区（清水区）冲淤特征肖家沟上游形成区（清水区）坡度较大，纵坡降为480‰，根据地形条件其冲淤特征因主要以冲为主，但因该区域植被覆盖率高，松散堆积层较薄，主要为基岩斜坡，抗冲刷能力强，加之该区段汇水面积较小，流水冲刷能力不是很强。综上所述，该区段冲淤特征表现为以冲为主，但强度较弱的特点。4.2.2形成区（物源区）冲淤特征形成区（物源区）沟谷岸坡陡峻，尤其是右岸岸坡坡度陡峻，局部区域为陡崖，沟谷形态呈“V”字型，沟道狭窄，沟床平均纵坡降为579‰‰，地形高差大，降雨汇集后水动力条件好，加之在“5.12”地震过程中大量松散物质堆放与沟道中，其抗冲刷能力弱，因此，其冲淤特征表现为以冲为主的特点（见照片4-7），局部地形平缓处有淤积现象。照片4-7滑坡堆积体前缘新冲沟槽4.2.3流通区冲淤特征流通区主要分布于肖家沟中下游，沟道形态逐渐由“V”字型向宽缓地形转变，该段沟谷平均坡降为315‰，沟道坡降较大，该段沟道冲淤特征主要为冲刷，2010年“8.14”泥石流将原沟道中的松散堆积体和沟底中的强风化基岩全部裹挟、铲刮参与泥石流活动最后运移至沟口泥石流堆积区（见照片4-7、4-8）。沟口村道处的绿化平台直接被泥石流直接冲毁下切至基岩面，下切深度6～8m，新冲沟槽约75m（见照片4-9）。照片4-7“8.14”泥石流前沟道形态照片4-8“8.14”泥石流后沟道形态4-9“8.14”4.2.4堆积区冲淤特征肖家沟下游沟底高程980～996之下为泥石流流通堆积区，长约0.136km，沟道形态逐渐由“V”字型向宽缓地形转变，该段沟谷平均坡降为118‰，坡降较缓，地形较为开阔，有利于泥石流物质的停放。“8.14”泥石流主要堆积于该处，主要分布于堆积于岷江左岸，堆积体呈扇形，分布面积为11700m2，堆积厚度0.5～2.5m，总放量约18000m3，堆积物主4-9“8.14”4.3泥石流堆积物特征4.3.1泥石流堆积物颗粒特征“8.14”肖家沟泥石流堆积体主要堆积于沟口岷江左岸，堆积体呈扇形（见照片4-9），分布面积为11700m2，堆积厚度0.5～2.5m，总放量约18000m3，堆积物主要为碎块石，呈灰黄色，碎块石粒径一般在20～400mm之间，最大1.6m，碎块石含量约占60%，呈尖棱状，母岩成分为花岗闪长岩，碎块石间被角砾、砂土、粉质粘土等充填4-10“8.14”4.3.2泥石流堆积物叠置关系及成因分析根据现场调查，“8.14”泥石流主要堆积于沟口岷江左岸，泥石流堆积体主要堆积于原岷江冲洪积层之上。4.4泥石流发生频率和规模根据调查访问，肖家沟在“5.12”地震前未发生过泥石流，地震后肖家沟共发生泥石流2次，2008年“9.24”泥石流发生频率为20年一遇，该次泥石流一次堆积总量为0.3×104m3，泥石流规模为小型4.5泥石流的成因机制和引发因素肖家沟泥石流按水源及集水区地貌特征分类属暴雨沟谷型泥石流。肖家沟在2008年发生的泥石流是在“9.24”降雨激发下形成，在2010年发生的泥石流是在“8.14”降雨激发下形成，勘查区降雨丰富，沟域内地形陡峻为暴雨洪水的迅速汇集提供了良好的条件，同时良好的临空条件为沟域内崩塌、滑坡等不良地质现象的发育以及泥石流松散固体物源的汇集提供了有利的条件。加之沟谷纵坡陡峻，总体平均坡降达594‰，局部沟段有跌水分布，为泥石流的形成提供了良好的水动力条件，也为松散固体物质的启动、搬运和参与泥石流活动提供了有利的地形条件。降水汇集于沟道中，在汇流过程中将坡面堆积松散物质携带入沟道中并顺沟向下运移，在运移过程中对沟道中堆积的松散物质揭底冲刷、包裹，以滚雪球的方式向下运移，从而爆发泥石流。肖家沟泥石流按物源成因分类属崩滑型泥石流。肖家沟沟域内岸坡在“5.12”地震过程中发生多处崩滑现象，是泥石流主要的物源，大量松散物源堆积于沟道中为泥石流的形成提供物质条件。综上所述，肖家沟泥石流的成因机制为“5.12”地震中产生的崩滑堆积体在暴雨的作用下被携带冲出形成泥石流，暴雨为泥石流的主要引发因素。肖家沟泥石流为暴雨沟谷崩滑型泥石流。5泥石流基本特征值的计算由于缺乏泥石流监测资料，因此，肖家沟泥石流基本特征值的计算主要参照和利用野外调查和访问获取的泥位、沟道断面特征等进行，计算指标的确定主要根据拟设泥石流治理工程的需要，除对泥石流流体重度、流速、流量、一次冲出量、一次固体冲出物质总量等常规指标计算外，对泥石流整体冲压力、爬高和最大冲起高度，拟设排导槽弯曲段的弯道超高等进行计算。5.1泥石流流体重度泥石流流体重度的确定采用现场配浆法和查表法综合确定。5.1.1现场配浆法本次勘查工作中在肖家沟泥石流主要堆积区采取泥石流堆积物搅拌成泥石流浆体，并现场请当地曾亲眼看见过肖家沟泥石流爆发的村民进行鉴定，进行称重，测量浆体体积，按照规范公式进行计算，其计算公式为：式中：——泥石流浆体密度t/m3；——样品的总质量t；——样品的总体积m3。经计算，肖家沟泥石流重度在1.52～1.65t/m3之间，平均值为1.58t/m3（计算过程见表5-1）。表5-1肖家沟泥石流现场配浆法计算统计表位置序号W(kg)V(dm3)γc(t/m3)认同情况沟口泥石流堆积体164.800.0421.52稀性泥石流255.450.0361.55稀性泥石流370.330.0461.53稀性泥石流平均值1.53稀性泥石流5.1.2查表法按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220--2006）附录G进行易发程度评分（见表5-2），按照表G.2查表确定肖家沟泥石流重度和修正系数，结果见表5-3。表5-2肖家沟泥石流沟易发程度数量化评分表序号影响因素量级划分极易发(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%～30%1230%～10%8√＜10%13沟口泥石流堆积活动程度主河河形弯曲或堵塞，主流受挤压偏移14主河河形无较大变化，仅主流受迫偏移11主河河形无变化，主流在高水位时偏，低水位时不偏7√主河无河形变化，主流不偏14河沟纵坡12°(21.3%)12√12°～6°96°～3°6＜3°1(21.3%～10.5%)(10.5%～5.2%)-3.20%5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＜10%910%～30%730%～60%5＞60%1√7河沟近期一次变幅＞2m√82m～1m61m～0.2m40.2m18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（104m/km＞10610～5√55～14＜1110沟岸山坡坡度＞32°(62.5%)6√32°～25°525°～15°4＜15°1(62.5%~46.6%)11产沙区沟槽横断面V型、U型谷、谷中谷5√宽U型谷4复式断面3平坦型112产沙区松散物平均厚度＞10m510m～5m4√5m～1m3＜1m113流域面积0.2km2～5km25√5km2～10km2410km2～100km23＞100km2114流域相对高差＞500m4√500m～300m3300m～100m2＜100m115河沟堵塞程度严重4中等3轻微2√无116得分N9017易发程度易发（N=87～115）表5-3肖家沟泥石流浆体重度查表发结果沟名易发程度数量化程度评分（N）易发程度评价重度（t/m3）1+φ（γh=2.65）肖家沟96易发1.6621.6885.1.3综合取值现场配浆法和查表发各有其特点。现场配浆法是对发生过，且有人目击的泥石流进行测定，测定结果较为符合实际，查表法是在现状调查基础上带预测性的重度值结果，两种方法均在一定程度上代表了肖家沟泥石流的浆体体征，因此对现场配浆法和查表法所得结果取权重值综合确定的泥石流浆体重度，结果见表5-4。表5-4综合确定肖家沟泥石流浆体容重结果统计表确定方法权重值综合取值重度（t/m3）现场测试平均重度（t/m3）1.530.61.593查表法重度（t/m3）1.6880.45.2泥石流流速计算泥石流流速计算：对泥石流运动特征和动力特征的定性分析，是认识泥石流和进行泥石流防治工程设计的基本数据。由于无肖家沟发生泥石流发生时的实际观测数据，对该泥石流沟的分析，主要根据查访资料，类比利用目前泥石流运动特征及动力特征研究的成果进行分析。泥石流流速是决定泥石流动力学性质最重要的参数之一，目前泥石流流速计算公式多为半经验或经验公式。按泥石流重度判定，肖家沟泥石流属稀性泥石流，因此其流速采用铁二院稀性泥石流计算公式。计算公式如下：式中：——泥石流断面平均流速（m/s）；——清水河床糙率系数；——水力半径（m），一般可用平均水深H（m）代替；——泥石流水力坡度（‰），一般可用沟床纵坡代替。这些计算参数中，泥石流过流断面积和平均泥深主要依据已发过泥石流的沟谷调查得到的平均泥深和断面平均宽度确定。泥沙修正系数按查表法得到的结果确定，清水沟床糙率系数按野外调查得到的清水河床形态特征查水文手册确定。泥石流流速计算结果见表5-5。表5-5肖家沟泥石流流速计算表位置n清水河床糙率系数1/n水力半径R（m）水力坡度I固体物质比重γH（t/m3）泥沙修正系数φ平均流速Vc（m/s）1#拦挡坝0.0911.112.50.4452.650.568.282#拦挡坝0.0911.112.50.4452.650.568.283#拦挡坝0.0911.112.50.2302.650.565.95排导槽0.0714.292.50.2852.650.568.525.3泥石流流量5.3.1雨洪法1、洪水流量计算按照水科院推荐的推理公式进行计算。推理公式：式中，——频率为p下的洪水流量，m3/s；——某频率的雨力，mm/h，根据四川省水文手册上相关公式、图表查阅计算；n——暴雨参数，根据四川省水文手册上相关图表查阅；——汇流时间，h，根据四川省水文手册上相关公式、图表查阅计算；L——主沟长度，km，根据全流域平面图上量测；F——流域面积，km2，根据全流域平面图上量测。据此，求得的各断面部位暴雨洪峰流量值详见表5－6。表5-6设计某频率下暴雨洪峰流量计算成果表降雨频率P（%）24小时降雨均值H24mm暴雨雨力Spmm/h汇水面积Fkm2主沟长度L(km)坡降J流量Qpm3/s1130177.560.51.80.59429.42130155.590.51.80.59425.25130126.310.51.80.59419.810130104.340.51.80.59415.82013081.760.51.80.59411.82、泥石流峰值流量计算按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算断面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提下，首先按水文方法计算出断面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量，然后选用堵塞系数，按下列公式进行泥石流流量Qc计算：式中：——频率为P的泥石流洪峰值流量（m3/s）；——频率为P的暴雨洪水设计流量（m3/s）；——参照《规范》表G.2确定；——泥石流泥沙修正系数，；γc——泥石流重度（t/m3）；γw——清水重度（t/m3）；γH——泥石流中固体物质比重（t/m3）。根据上述计算公式及参数计算得到在不同降雨频率下肖家沟泥石流的洪峰流量，见表5-7。表5-7设计某频率下肖家沟泥石流洪峰流量计算成果表计算频率P（%）泥石流重度γc（t/m3）清水重度γw（t/m3）泥石流泥沙修正系数φ频率为P暴雨洪水设计流量QP（m3/s）堵塞系数Dc频率为P的泥石流洪峰流量Qc（m3/s）11.5910.5629.431.568.7121.5910.5625.241.558.9351.5910.5619.781.546.17101.5910.5615.791.536.86201.5910.5611.801.527.555.3.2形态调查法肖家沟在2010年形态调查法计算公式为：式中—泥石流断面峰值流量（m3/s）；—泥石流过流断面面积（m2）；—泥石流断面平均流速（m/s）。形态调查法泥石流峰值流量计算结果见表5-8。表5-8肖家沟泥石流形态调查法洪峰流量计算成果表沟道平均宽度（m）沟道平均泥深（m）泥石流过流断面面积（m2）泥石流断面平均流速（m/s）泥石流断面峰值流量（m3/s）62.414.44.057.65.3.3综合取值对比表5－7和5－8的计算结果，采用形态调查法求得的泥石流峰值流量与雨洪法P=10%的浏览计算结果相当，但采用形态调查法计算结果没有暴雨频率的概念，仅能代表当次泥石流的特征值，而雨洪法则根据现有沟域面积、沟域植被发育分布情况和径流系数进行计算，具有预测性质，因此，泥石流峰值流量采用表5－7雨洪法计算求得的结果。5.4一次泥石流过流总量一次泥石流过流总量按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220－2006）附录I提供的计算公式进行计算。计算公式如下：式中：当F＜5km2，K=0.202；F=5～10km2，K=0.113；F=10～100km2，K=0.0378；F＞100km2，K=0.0252。——泥石流持续时间（s），根据调查访问确定。根据调查访问确定T=3000s。不同降雨频率下肖家沟泥石流一次泥石流过流总量计算结果见表5-8。表5-8肖家沟不同频率一次泥石流过流总量计算成果表计算频率P（%）K泥石流历时T（s）最大流量Qc（m3/s）一次泥石流过程总量Q（m3）10.202300068.714163620.202300058.933570950.202300046.1727981100.202300036.86223365.5一次泥石流固体冲出物一次泥石流固体冲出物按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220－2006）附录I提供的计算公式进行计算：式中—一次泥石流冲出固体物质总量（m3）；—一次泥石流过程总量（m3）—泥石流重度（t/m3）；—水的重度（t/m3）；—泥石流固体物质的重度（t/m3）。计算结果见表5-9。表5-9肖家沟泥石流一次泥石流固体物质总量计算成果表沟名计算频率P（%）泥石流重度γc（t/m3）清水重度γw（t/m3）固体物质比重γH（t/m3）一次泥石流过程总量Q（m3）一次泥石流冲出固体物质总量QH（m3）肖家沟11.5912.6541635.671488821.5912.6535709.421276951.5912.6527981.0810005101.5912.6522335.527987201.5912.6516694.0259695.6泥石流整体冲击力泥石流整体冲击力是泥石流防治工程设计的重要参数，本次对肖家沟泥石流采用理论计算其冲击力，为治理工程设计提供必要参数。本次采用铁二院（成昆、东川两线）公式：式中：——泥石流体整体冲击压力（Pa）；——重力加速度（m/s2），取=9.8m/s2；——建筑物受力面与泥石流冲压力方向的夹角（°）；——建筑物形态系数，圆形建筑物=1.0，矩形建筑物=1.33，方形建筑物=1.47。计算结果见表5-10。表5-10肖家沟泥石流整体冲击力计算成果表沟名泥石流重度γc（t/m3）泥石流流速Vc（m/s）重力加速度g（m/s2）建筑物受力面与泥石流冲压力方向夹角a（°）泥石流体整体冲压力δ（Pa）1#拦挡坝1.598.289.89014.792#拦挡坝1.598.289.89014.793#拦挡坝1.595.959.8907.645.7泥石流爬高和最大冲起高度泥石流行进中若突然遇阻或沟槽突然变窄，由于其动能在瞬间转变成势能，在泥石流与沟壁撞击处可使泥浆及其包裹的石块飞溅起来，称这种现象为冲起。1、泥石流最大冲起高度△H计算公式：2、泥石流在爬高过程中由于受到沟床阻力的影响，其爬高为：式中：——迎面坡度的函数。计算结果见表5-11。表5-11肖家沟泥石流爬高和冲起高度计算表泥石流流速Vc（m/s）重力加速度g（m/s2）最大冲起高度ΔH（m）爬高ΔH（m）5.959.81.812.895.8泥石流弯道超高由于泥石流流速快，惯性大，故在弯道凹岸处有比水流更加显著的弯道超高现象。根据弯道泥面横比降动力平衡条件，推导出计算弯道超高的公式：式中：——弯道超高（m）；——凹岸曲率半径（m）；——凸岸曲率半径（m）；——泥石流流速（m/s2）。本次勘查主要选择拟布设排导槽弯道附近进行计算。根据现场沟道特征，受地形条件影响，取拟建排导槽处的明显弯道，因此，泥石流弯道超高选取该处作为计算坡面，经计算，泥石流弯道超高为0.35m表5-12肖家沟泥石流弯道超高计算成果表计算位置凹岸曲率半径R2（m）凸岸曲率半径R1（m）泥石流流速Vc（m/s）重力加速度g（m/s2）弯道超高Δh排导槽13.211.88.529.80.8296泥石流发展趋势分析6.1泥石流易发程度分析与评价肖家沟泥石流流域内在“5.12”地震中不良地质现象较为发育，泥石流固体物源量大增；松散物源沿沟道补给较为充分，补给长度比约30%；沟口泥石流堆积体已被清理殆尽，为进入主河道；沟谷平均纵坡达594‰，特别是沟道中上游段纵坡大，有利于泥石流的形成；区域构造方面为强抬升区，沟谷下切和侧蚀作用较为强烈，地震活动强烈，有利于泥石流的发育；流域内虽植被总体上覆盖较高，平均植被覆盖率70%左右，但5.12地震后有的地段坡面结构变得松散，坡面滑塌现象发育，植被遭到一定破坏，水土流失可能加剧，可为泥石流的发育提供一定的固体物源；沟谷内近期（2010年8月14日泥石流）一次泥石流冲淤变幅约2～3m，泥石流活动强度较大；区内主要出露元古界花岗岩闪长岩和松散第四系残坡积物、崩坡积物等，沿沟松散物总储量丰富，产沙区松散物平均厚度1～10m，松散物源丰富；沟岸山坡坡度一般在35°以上，沟谷形态多呈“V”字型，有利于物源和水源的汇聚和泥石流的形成；泥石流沟域面积根据泥石流沟域基本特征和参数，按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DT/T0220—2006）附录G“泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准”，肖家沟泥石流易发程度评分为90分（见表5-2），其易发程度属易发。6.2泥石流发生频率和发展阶段根据调查访问，肖家沟在“5.12”地震前未发生过泥石流，具可了解肖家沟泥石流的灾害史，肖家沟共发生泥石流2次，为震后在“9.24”特大暴雨作用下（相当于20年一遇）部分松散物质被冲出形成泥石流，在“8.14”特大暴雨作用下也爆发了泥石流。震后沟内松散固体物源较为丰富，静储量为5.4×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为2.05×6.3泥石流发展趋势预测根据前述对泥石流成因机制和引发因素的分析，肖家沟泥石流属暴雨沟谷型泥石流，泥石流规模主要与沟域内松散固体物源的累计和动态变化情况及与引发泥石流的暴雨情况相关，当沟域内松散固体物源累计较多，且遇到集中暴雨时，往往就会发生泥石流灾害。5.12地震后，肖家沟内崩塌、滑坡等不良地质现象增多，可参与泥石流活动的松散固体物源量较多，在震后9.24降雨（相当于20年一遇暴雨）和“8.14”特大暴雨作用下已发生过泥石流，一旦遭到大暴雨的作用，再次发生泥石流灾害的可能性较大。7既有防治工程评述及泥石流防治方案建议7.1既有防治工程评述肖家沟在“8.14”泥石流前地政府在老街新村恢复重建过程中为防治肖家沟发生泥石流，保护沟口居民的生命财产安全，在村道以上至肖家沟出山口处新修建了排导槽，该排导槽已被“8.14”泥石流冲毁，目前国道213线修建有涵洞，该公路涵洞位于肖家沟和岷江的交接处，该涵洞在修建公路时就已经修建，该涵洞高2.2m，宽2.6m，断面面积5.7m2（见照片7-4）。该涵洞在“照片7-1国道213公路下的涵洞对国道213涵洞过流能力进行验算，根据验算结果与肖家沟泥石流P=5%频率下洪峰流量（46.17m3/s）比较表明，表7-1既有工程排泄能力验算成果表既有工程名称固体物质比重γH（t/m3）泥沙修正系数φ河床糙率值n清水河床糙率系数1/n允许最大过流深度R（m）水力坡度I平均流速Vc（m/s）过流断面（m2）过流能力（m3/s）国道213线涵洞2.650.560.03528.572.20.1508.525.748.737.2防治目标原则根据肖家沟泥石流的形成特征、危害形式、危害程度、发展趋势，泥石流防治总的目标是减轻泥石流灾害对映秀镇老街新村居民区、村道、映秀映电公司以及国道213的危害，为震后新建老街新村居民区、企业等创造良好的环境。具体原则主要为：1、根据泥石流的危害性及危险性大小，确定本治理工程措施为永久性工程，各项治理工程必须安全可靠，通过治理，使泥石流治理工程在设计频率、规模的泥石流发生时，不再造成危害。2、治理工程措施要针对泥石流类型、活动规律等进行，采取安全的治理工程方案。3、治理工程措施应遵循安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便、与环境协调的原则。7.3防治工程设计参数建议1、降雨量参数根据肖家沟泥石流威胁对象，防治工程安全等级划分为二级，但根据现场实际情况，在做好国道213线以上区域防治工程的情况下，可消除泥石流对国道213的威胁，因此建议防治工程安全等级确定为三级，按20年一遇暴雨强度进行设计，50年一遇暴雨强度进行校核。2、泥石流固体物源参数肖家沟泥石流松散固体物源静储量为5.4×104m3，可能参与泥石流活动的动储量为2.05×104m3，按20年一遇设计标准，一次泥石流过程总量为2.80×104m3，泥石流一次固体物质冲出量为1.00×104m3；50年一遇校核标准，一次泥石流过程总量为3、泥石流运动特征参数泥石流主要运动特征参数统计如表7－2。表7-2肖家沟泥石流主要运动特征参数统计表重度（t/m3）流速（m/s）整体冲压力（KN）冲起高度(m)爬高(m)弯道超高（m）1.598.5215.661.812.890.834、抗震设计参数根据全国地震区划图编制委员会编制的GB18306－2001《中国地震动参数区划图》国家标准第1号修改单，区域地震动峰值加速度为