威宁县倮秣泥石流：特征剖析与风险性精准评价

威宁县倮秣泥石流：特征剖析与风险性精准评价一、引言1.1研究背景与意义泥石流作为一种极具破坏力的地质灾害，通常发生在山区或者其他地形险峻、沟谷纵横的区域。它是由暴雨、冰雪消融、地震等因素引发，裹挟着大量泥沙、石块等松散固体物质与水体混合而成的特殊洪流。泥石流具有突发性强、流速快、流量大、物质容量高以及破坏力惊人等特点，一旦暴发，往往会在短时间内冲毁道路、桥梁、房屋等基础设施，淹没农田，堵塞河道，对人类生命财产安全构成严重威胁，造成巨大的经济损失和人员伤亡。在我国，泥石流灾害分布广泛，尤其是西南山区，由于地形地貌复杂、降水集中且多暴雨、地质构造活跃等因素，成为泥石流灾害的高发区域。威宁县位于贵州省西部边缘，隶属毕节地区，地处云贵高原乌蒙山脉北段。全县面积6296.3平方千米，人口众多，包含多个少数民族。威宁县地形地貌复杂，地势西高东低，平均海拔2237米，相对高差较大，大部分地区在2000-2400米之间，平均坡度14.7°。县境内河道纵横，河网平均密度0.515千米/平方千米，地表总径流量丰富。威宁县属中温带和暖温带，具高原季风气候特色，南部和西部少部分河谷地区为亚热带气候，年均气温10-12℃，年均总降水量950.9毫米，5-10月降水量占全年的88％，且5月底至7月常有20天以上连阴雨天气，易出现暴雨。这些自然地理和地质环境条件，使得威宁县具备了泥石流灾害发生的地形、地质和气象条件，成为泥石流灾害的易发区。倮秣沟位于威宁县境内，流域四周高山环绕，流域面积1.2平方千米。该沟具有典型的泥石流特征，是威宁县泥石流灾害的一个典型代表。近年来，随着威宁县经济的发展和人口的增长，人类工程活动日益频繁，如道路建设、矿山开采、农业开垦等，这些活动在一定程度上破坏了地表植被和地质结构，增加了泥石流灾害发生的风险。倮秣沟泥石流威胁着下游306户共计1217人的生命安全，涉及财产共计5500万元，险情属特大级，一旦暴发，后果不堪设想。对威宁县倮秣泥石流的研究具有极其重要的现实意义。通过深入研究倮秣泥石流的基本特征，包括地形地貌及沟道条件、泥石流沟分区特征、物源特征、活动特征以及运动特征等，可以更加全面地了解泥石流的形成机制、发展过程和运动规律，为泥石流灾害的预测和预警提供科学依据。对泥石流进行风险性评价，包括危险性评价、易损性评价和风险性评价等，可以准确评估泥石流灾害可能造成的危害程度，确定危险区域和风险等级，为制定合理的防灾减灾措施提供决策支持，从而有效地减少泥石流灾害对当地居民生命财产安全的威胁，保障社会经济的可持续发展。因此，开展威宁县倮秣泥石流的基本特征及风险性评价研究迫在眉睫，对于威宁县的防灾减灾工作具有重要的指导意义和应用价值。1.2国内外研究现状泥石流作为一种严重的地质灾害，一直受到国内外学者的广泛关注。在基础理论和风险性研究方面都取得了一定的进展，但仍存在一些研究空白与不足。在泥石流基础理论研究方面，国外起步较早，在泥石流的形成机制、运动规律和沉积特征等方面取得了一系列成果。例如，美国学者对泥石流的启动条件和运动过程进行了深入研究，提出了一些重要的理论模型；日本学者则在泥石流的监测和预警技术方面处于领先地位。国内的泥石流基础理论研究在20世纪60年代开始，经过多年的发展，取得了丰硕的成果。中国科学院等科研机构和高校对我国泥石流的分布规律、形成条件和运动特征等进行了系统研究，建立了多种泥石流分类体系和运动模型。在泥石流形成机制方面，学者们普遍认为地形地貌、地质构造、气象水文和植被覆盖等自然因素以及人类工程活动是导致泥石流发生的主要原因。在运动规律研究方面，通过室内实验、野外监测和数值模拟等手段，对泥石流的流速、流量、冲击力等参数进行了研究，提出了多种计算方法和模型。但在泥石流的多相流理论、复杂地形条件下的运动模拟以及与其他灾害的耦合作用等方面，仍有待进一步深入研究。在泥石流风险性研究方面，国外在20世纪70年代就开始了相关工作，目前已经建立了较为完善的风险评价体系和方法。例如，欧洲一些国家采用定性和定量相结合的方法，对泥石流的危险性、易损性和风险性进行评价，并将评价结果应用于土地利用规划和灾害防治决策中。国内的泥石流风险性研究相对较晚，但近年来发展迅速。学者们借鉴国外的先进经验，结合我国的实际情况，提出了多种适合我国国情的风险评价方法和模型。在危险性评价方面，主要采用定性评价、定量评价和半定量评价等方法，通过对泥石流的形成条件、活动特征和历史灾害数据的分析，评估泥石流的危险程度；在易损性评价方面，主要从承灾体的价值、脆弱性和暴露程度等方面进行考虑，采用层次分析法、模糊综合评价法等方法进行评价；在风险性评价方面，将危险性评价和易损性评价结果相结合，得到泥石流的风险等级。然而，目前的风险性研究在数据获取和处理、评价指标体系的完善以及评价结果的准确性和可靠性等方面还存在一些问题。例如，数据的准确性和完整性不足，导致评价结果存在一定的误差；评价指标体系的选取还不够科学合理，不能全面反映泥石流的风险特征；不同评价方法之间的差异较大，缺乏统一的标准和规范，使得评价结果的可比性较差。虽然国内外在泥石流基础理论和风险性研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些研究空白与不足。未来需要进一步加强多学科交叉研究，深入探讨泥石流的形成机制和运动规律，完善风险评价体系和方法，提高评价结果的准确性和可靠性，为泥石流灾害的防治提供更加科学的依据。1.3研究内容与技术路线1.3.1研究内容本研究聚焦威宁县倮秣泥石流，深入探究其基本特征并进行全面的风险性评价，具体研究内容如下：研究区环境条件分析：对威宁县倮秣泥石流研究区的自然地理、地质环境和社会环境展开全面调查与分析。在自然地理方面，明确其地理位置，详细研究气象水文条件，包括年均气温、降水量的时空分布、降水集中月份等，以及河流分布、径流量等水文信息；地质环境方面，剖析地形地貌特征，如山脉走向、坡度、高差等，研究地层岩性，分析地质构造与地震活动情况，探讨水文地质特征以及岩土体工程地质特征；社会环境方面，了解当地社会经济概况，包括人口分布、产业结构、经济发展水平等，以及人类活动对泥石流形成和发展的影响，如工程建设、土地开垦、植被破坏等。泥石流发育特征研究：全面分析倮秣泥石流的发育特征，涵盖地形地貌及沟道条件、泥石流沟分区特征、物源特征以及活动特征。研究地形地貌及沟道条件时，关注沟道的形态、坡度、长度、宽度等参数，以及流域面积、高差等因素对泥石流形成的影响；在泥石流沟分区特征研究中，分别探讨清水区、形成流通区和堆积区的特征，如清水区的水源补给情况，形成流通区的地形坡度、松散物质分布，堆积区的堆积物特征、堆积范围等；对物源特征进行分析，包括崩滑类物源、坡面侵蚀物源、沟道堆积物源等，统计物源总量，分析不同类型物源的分布和转化关系；研究泥石流活动特征，包括泥石流的发育历史，过去的暴发时间、频率、规模等，以及当前的活动特征，如活动周期、诱发因素等，并判别泥石流的活动强度。泥石流运动特征研究：深入研究泥石流的运动特征，主要包括泥石流的容重、流速、流量和冲击力。通过现场实验、野外调查和公式法计算泥石流的容重，获取准确的容重数据；运用合适的泥石流流速计算方法，结合研究区的实际地形、沟道条件等参数，计算倮秣沟泥石流的流速；根据流速和相关参数，计算泥石流的峰值流量、一次泥石流过流总量以及一次冲出固体物质的总量；对泥石流块度进行分析，在此基础上计算泥石流的冲击力，包括整体冲击力和单块块石的冲击力，以评估泥石流的破坏能力。泥石流风险性评价：对倮秣泥石流进行全面的风险性评价，包括危险性评价、易损性评价和风险性评价。在危险性评价中，首先预测泥石流最远冲出距离，通过对泥石流堆积起点的预测，结合相关模型和方法，预测泥石流在不同工况下的最远冲出距离；然后从堆积区坡度、距主沟的水平距离、泥石流淤积范围等方面进行危险性评价，制定泥石流危险性分区标准，划分高、中、低危险区，并计算泥石流危险度；在易损性评价中，确定评价内容及方法，选取合适的评价指标，如承灾体的类型、价值、脆弱性等，选择恰当的评价模型，如层次分析法、模糊综合评价法等，进行易损性评价，划分高、中、低易损区，并计算泥石流易损度；最后，将危险性评价和易损性评价结果相结合，采用合适的风险性评价方法，如风险矩阵法等，进行泥石流风险性评价，划分高、中、低风险区，并计算泥石流风险度。泥石流风险管理与对策：基于泥石流风险性评价结果，提出针对性的泥石流风险管理与对策。制定泥石流风险管理体系，包括泥石流的监测、预警、应急响应等环节，建立完善的监测网络，采用先进的监测技术，如卫星遥感、无人机监测、地面传感器监测等，实时获取泥石流的活动信息；建立科学的预警系统，设定合理的预警指标和阈值，确保预警信息能够及时、准确地传达给受威胁区域的居民和相关部门；制定详细的应急响应预案，明确各部门在泥石流灾害发生时的职责和任务，组织有效的救援行动，减少人员伤亡和财产损失；提出具体的防治措施，如工程措施，包括修建挡土墙、排洪沟、拦砂坝等，生态措施，如植树造林、植被恢复等，以及管理措施，如加强土地利用规划管理、限制不合理的人类工程活动等，以降低泥石流灾害的风险。1.3.2技术路线本研究采用综合研究的技术路线，以确保研究的科学性和全面性，具体技术路线如下：资料收集与整理：广泛收集威宁县倮秣泥石流研究区的相关资料，包括地质、气象、水文、地形地貌、社会经济等方面的历史数据和现状资料。通过查阅文献、地质调查报告、气象记录、水文监测数据等，获取研究区的基础信息；收集研究区过去发生的泥石流灾害资料，包括灾害发生时间、地点、规模、造成的损失等，为后续的研究提供参考依据；整理和分析收集到的资料，对研究区的环境条件有初步的认识和了解。野外调查与测绘：开展详细的野外调查工作，对研究区的地形地貌、沟道条件、物源分布、泥石流活动痕迹等进行实地勘察和测量。采用全球定位系统（GPS）、全站仪等测量仪器，对泥石流沟的位置、长度、宽度、坡度等参数进行精确测量；观察和记录泥石流沟的清水区、形成流通区和堆积区的特征，以及崩滑类物源、坡面侵蚀物源、沟道堆积物源的分布情况；采集泥石流样品，用于实验室分析，获取泥石流的物质组成、颗粒级配等信息；绘制详细的野外调查图件，如地形地貌图、物源分布图、泥石流活动特征图等，直观展示研究区的实际情况。实验分析与数据处理：对野外采集的泥石流样品进行实验室分析，测定泥石流的容重、颗粒级配、含水量等物理性质，通过实验获取泥石流的流变参数，为泥石流运动特征的研究提供数据支持；运用地理信息系统（GIS）技术，对收集到的各种数据进行处理和分析，建立研究区的数字地形模型（DTM），分析地形地貌特征对泥石流形成和运动的影响；利用统计分析方法，对泥石流的活动特征、物源特征等数据进行统计分析，总结其规律和趋势。模型计算与模拟：根据研究区的实际情况，选择合适的泥石流运动模型和风险性评价模型，对泥石流的运动特征和风险性进行计算和模拟。运用泥石流流速、流量、冲击力等计算公式，结合实验数据和野外调查数据，计算倮秣沟泥石流的运动参数；采用危险性评价模型，如基于层次分析法的危险性评价模型、基于模糊综合评价法的危险性评价模型等，对泥石流的危险性进行评价；运用易损性评价模型，如基于承灾体价值和脆弱性的易损性评价模型等，对泥石流的易损性进行评价；将危险性评价和易损性评价结果相结合，采用风险矩阵法等风险性评价模型，对泥石流的风险性进行评价；利用数值模拟软件，如FLO-2D、DAN3D等，对泥石流的运动过程进行数值模拟，直观展示泥石流的运动轨迹、流速分布、堆积范围等，为风险性评价提供更直观的依据。结果分析与对策提出：对模型计算和模拟的结果进行深入分析，总结泥石流的基本特征和风险性规律。根据危险性评价结果，确定泥石流的高、中、低危险区，分析危险区的分布特征和影响因素；根据易损性评价结果，确定泥石流的高、中、低易损区，分析易损区的承灾体特征和脆弱性因素；根据风险性评价结果，确定泥石流的高、中、低风险区，分析风险区的综合特征和潜在危害；基于分析结果，提出针对性的泥石流风险管理与对策，包括监测预警措施、应急响应预案、防治工程措施等，为威宁县倮秣泥石流的防灾减灾工作提供科学依据和决策支持。二、研究区环境条件2.1自然地理2.1.1地理位置威宁县位于贵州省西部边缘，地处东经103°36′-104°45′，北纬26°30′-27°25′之间，隶属毕节地区。其西、南、北三面被云南省鲁甸、会泽、宣威、昭通、彝良诸县（市）环绕，东连赫章县、水城县。威宁县境域总面积6298平方千米，是贵州省面积最大的县。威宁县地处云贵高原乌蒙山脉北段，位于长江流域和珠江流域的分水岭地带，这种特殊的地理位置使其在区域地质构造中占据重要地位。县境四周切割强烈，地势大致为四周边缘低，中间高，中部保持较完整的高原面，相对四周为地形显著抬高的高原台地，高原面积占全县总面积的85%。乌蒙山脉从西北向东南纵贯全境，总体地势西高东低，西南部岔河乡平箐梁子为区内最高点，标高为2879.6米；北东部洛泽河出境处为区内最低点，标高为1185米；平均标高为2237米，大部地区高程为2000-2400米；相对高差一般在200-500米，最大高差1694.6米。倮秣沟位于威宁县境内，流域四周高山环绕，流域面积1.2平方千米。其处于威宁县特定的地质构造环境中，受到区域地质构造运动的影响。倮秣沟所在区域的地质构造对其地形地貌的形成和演化起到了关键作用，同时也影响着沟道的走向、坡度以及岩土体的结构和稳定性，进而为泥石流的形成提供了特定的地形和地质条件。从大地构造位置来看，威宁县地处川滇北向构造带之东，南岭东西向构造带之北，处在阿尔卑斯-特提斯新生代造山带的上升地壳区，构造运动性质复杂。这种复杂的构造背景使得倮秣沟所在区域的地层岩性多样，岩石破碎，节理裂隙发育，为泥石流的物源提供了丰富的物质基础。此外，区域内的断裂和褶皱构造也影响着地下水的径流和排泄，改变了岩土体的物理力学性质，增加了泥石流发生的可能性。2.1.2气象水文威宁县大部分地区属中温带和暖温带，具高原季风气候特色，南部和西部少部分河谷地区为亚热带气候。年均气温10-12℃，无霜期210天。年均总降水量950.9毫米，最大年降水量1438.5毫米，最少年降水量665.9毫米。降水主要集中在5-10月，这期间的降水量占全年的88％，且5月底至7月常有20天以上连阴雨天气，易出现暴雨。一般3-5月上旬出现春旱，降雨稀少，如1979年，曾连续干旱9个多月。这种降水集中且多暴雨的气象条件，为泥石流的发生提供了充足的水源条件。短时间内大量的降水，使得坡面径流迅速增加，对地表岩土体产生强烈的冲刷和侵蚀作用，容易引发山体滑坡和泥石流灾害。例如，当降雨量超过一定阈值时，山坡上的土体和岩石在雨水的浸润下，抗剪强度降低，容易发生滑动，进而形成泥石流。威宁县境内高原系本省主要河流发源地，河道总长3242.5千米，其中10千米以上的河流有41条，河网密度平均0.515千米/平方千米，地表总径流量24.99×10⁸立方米。全县河流分属于长江、珠江两大流域，其中长江流域的主要河流有牛栏江，二塘河，横江及其支流洛泽河（白水河）；珠江流域的主要河流有可渡河。河流的分布和水文特征对泥石流的形成和发展具有重要影响。一方面，河流的侵蚀和搬运作用使得沟谷不断加深加宽，为泥石流的形成提供了有利的地形条件；另一方面，河流的水位变化和洪水的发生，可能会引发泥石流。当河流洪水暴发时，水流携带大量的泥沙和石块，在特定的地形条件下，可能会转化为泥石流。此外，河流的存在也使得地下水水位升高，岩土体饱水，增加了山体滑坡和泥石流发生的风险。倮秣沟作为威宁县内的一条沟谷，其水文条件与周边河流密切相关。沟谷内的水流主要来自降水和上游的地表径流，在暴雨等极端天气条件下，沟谷内的水流迅速汇聚，流量和流速急剧增加，容易激发泥石流的发生。2.2地质环境2.2.1地形地貌威宁县地处云贵高原，位于乌蒙山脉北段，县境四周切割强烈，地势大致呈现四周边缘低、中间高的态势，中部为显著抬高的高原台地，高原面积占据全县总面积的85%。乌蒙山脉自西北向东南纵贯全境，总体地势西高东低。西南部岔河乡平箐梁子是区内最高点，标高达2879.6米；北东部洛泽河出境处为区内最低点，标高为1185米；平均标高为2237米，大部地区高程处于2000-2400米之间；相对高差一般在200-500米，最大高差可达1694.6米。依据地貌形成的内外营力和地表形态，可将区内地貌划分为溶蚀地貌、溶蚀－侵蚀地貌、剥蚀构造地貌、侵蚀构造地貌及堆积地貌五大类。根据组合形态又可细分为溶丘洼地、峰丛洼地、峰丛沟谷，溶蚀－侵蚀中山沟谷、溶蚀－侵蚀中山峡谷、岩溶中山深谷、构造侵蚀低中山缓丘坡地、侵蚀堆积阶地、湖泊沼泽堆积九种地貌形态。倮秣沟流域四周高山环绕，流域面积1.2平方千米，属于溶蚀—侵蚀中山沟谷地貌。这种地形地貌使得沟谷上游汇水面积较大，且山坡陡峭，有利于降水的汇集和坡面径流的形成。沟谷中游山谷狭窄，沟道纵坡降较大，束流特征明显，为泥石流的快速流通提供了条件。沟谷下游沟口地势相对开阔，有利于泥石流携带的固体物质停积，形成堆积区。地形起伏大，高差明显，使得重力作用在泥石流的形成和运动过程中起到重要作用。在强降雨条件下，坡面的松散物质在重力和水流的作用下，极易发生滑动和崩塌，进而形成泥石流。较大的高差还使得泥石流在运动过程中能够获得较大的势能，转化为动能，增加了泥石流的流速和冲击力，使其具有更强的破坏力。此外，倮秣沟所在区域的地形地貌还影响着植被的生长和分布。由于地形陡峭，土壤浅薄，植被覆盖率相对较低，这进一步降低了坡面的稳定性，增加了泥石流发生的可能性。植被的缺乏使得坡面失去了植被根系的固土作用和对降水的截留、缓冲作用，降水能够直接冲刷坡面，导致水土流失加剧，为泥石流提供了更多的松散固体物质来源。2.2.2地层岩性威宁县沉积地层发育较为齐全，且连续完整。其中Z₂d、D₃g、C₁s、C₁b、C₂h、C₂m、P₂q、P₂m、P₃β、T₂g₂等地层以中厚层状灰岩、白云质灰岩、燧石灰岩、白云岩等为主，属于硬质岩类岩组。这些岩石硬度较高，抗风化能力相对较强，但在长期的地质作用下，岩石的节理、裂隙发育，在强降雨等条件下，岩石容易发生崩塌和剥落，为泥石流提供一定的物源。D₂d、C₁y、P₃c、T₁yn、T₂g₁、N₂z等地层主要为碳酸盐岩夹泥岩、砂岩、页岩，玄武岩夹泥岩、炭质页岩，砾岩、砂岩夹泥岩等，属于硬质岩夹软质岩类岩组。这类岩组由于软硬岩石相间，力学性质差异较大，在风化、侵蚀等作用下，软质岩石容易被侵蚀，导致硬质岩石失去支撑，从而发生崩塌和滑坡，为泥石流提供丰富的物源。∈₁q、∈₁c、C₁j、P₂l、P₃x、T₁f、T₃x、J₁z、J₁l、J₂l等地层则以泥岩、页岩、粉砂岩夹少量砂岩、薄层泥灰岩为主，属于软质岩类岩组。软质岩类岩组抗风化能力较弱，岩石容易破碎，形成大量的松散物质，在降雨和坡面径流的作用下，这些松散物质容易被冲刷进入沟谷，成为泥石流的物源。区内第四系分布较为广泛，物质组成复杂，包括粘土、粉土、粉质粘土、砂土、碎石土等。其含水性差，结构复杂，松散，孔隙度大，透水性强，强度低，是滑坡和泥石流多发的层位。第四系堆积物由于结构松散，在雨水的浸润下，抗剪强度降低，容易发生滑动和坍塌，为泥石流提供了直接的物源。这些堆积物还容易被坡面径流冲刷，增加了泥石流的固体物质含量，影响泥石流的性质和运动特征。倮秣沟所在区域的岩性主要以灰岩和玄武岩为主，且多为弱风化。灰岩质地坚硬，但在长期的风化和溶蚀作用下，表面会产生大量的裂隙和溶沟，使得岩石破碎，为泥石流提供物源。玄武岩虽然硬度较高，但由于其柱状节理发育，在风化和外力作用下，容易发生崩塌和剥落，也为泥石流提供了物质来源。此外，区内第四系堆积物的存在，也为泥石流的形成提供了一定的条件。这些堆积物在强降雨时，容易被雨水饱和，形成流动的泥浆，与岩石碎屑等混合，形成泥石流。2.2.3地质构造与地震威宁县地处川滇北向构造带之东，南岭东西向构造带之北，处在阿尔卑斯-特提斯新生代造山带的上升地壳区，构造运动性质复杂。地貌位置处于云贵高原东部边缘，中部高、四周低，属于破碎的地质构造，草海位于全县的构造中心地带。周缘地表切割较强烈，岩土体较破碎，河流大多为峡谷，水位暴涨暴迭。主要褶皱有海库向斜、天星洞向斜、小石桥向斜、秀水向斜、鹿角向斜、高炉向斜、清明底向斜、可渡向斜、梅花山向斜、米佐落向斜、罗卜夹向斜、炉子塘向斜、拱桥向斜、黑着－瓦厂向斜、黑石斗背斜、狗锅倮背斜、威水背斜、出水洞背斜、云贵桥背斜、陶家后湾背斜。主要断裂有黑土河断层、漆树坪断层、书锅口断层、狗锅倮断层、龙翻身断层、老院子断层、安木块－山王庙断层、耿家寨断层、红岩－老屋基断层、幺站断层、白岩庆断层、出水洞断层、前营断层、三地麦－竹坪断层。这些褶皱和断裂构造使得地层岩石破碎，节理裂隙发育，增加了岩土体的透水性和不稳定性，为泥石流的形成提供了有利的地质条件。在构造运动的作用下，岩石发生变形和破裂，形成大量的松散物质，这些物质在降雨和坡面径流的作用下，容易被搬运到沟谷中，成为泥石流的物源。此外，断裂构造还可能控制着地下水的径流和排泄，改变岩土体的物理力学性质，进一步增加了泥石流发生的可能性。县境内新构造活动断裂主要有德胜坡断裂、石门断裂、黑石头断裂和威宁—水城断裂带等。第四纪以来，新构造运动以较强烈的间歇性抬升为主，其活动性主要表现为在区内形成多个不同级次的山顶剥夷面和剥蚀台阶，并造成河流下切，多呈“Ⅴ”字型，山脉与河流的发育大都顺应地质构造。根据《中国地震动反应谱特征周期区划图》，研究区地震烈度为Ⅶ度。地震活动会使山体岩石破碎，增加松散固体物质的数量，为泥石流提供更多的物源。地震还可能引发山体滑坡和崩塌，这些地质灾害与泥石流之间存在密切的关联，往往会相互转化。在地震发生后，山体的稳定性受到破坏，一旦遭遇强降雨，就容易引发泥石流灾害。例如，在一些地震频发的地区，地震后的暴雨往往会导致泥石流的暴发，给当地居民的生命财产安全带来巨大威胁。2.2.4水文地质特征威宁县河流发育，全县河道总长3242.5千米，其中10千米以上的河流有41条，河网密度平均0.515千米/平方千米。全区河流分属于长江、珠江两大流域，其中长江流域的主要河流有牛栏江，二塘河，横江及其支流洛泽河（白水河）；珠江流域的主要河流有可渡河。河流的侵蚀和搬运作用对地形地貌的塑造和泥石流的形成具有重要影响。河流在流动过程中，会对河岸和河床进行侵蚀，使得沟谷不断加深加宽，为泥石流的形成提供了有利的地形条件。河流的搬运作用会将上游的泥沙、石块等物质带到下游，这些物质在一定条件下可能成为泥石流的物源。此外，河流的水位变化和洪水的发生，也可能引发泥石流。当河流洪水暴发时，水流携带大量的泥沙和石块，在特定的地形条件下，可能会转化为泥石流。例如，在山区，当河流遇到狭窄的沟谷时，水流速度会加快，能量集中，容易激发泥石流的发生。地下水类型主要包括松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水。松散岩类孔隙水主要赋存于第四系松散堆积物中，水量较小，受降水和地表水的影响较大。基岩裂隙水主要赋存于基岩的裂隙中，其分布和水量受岩石的裂隙发育程度和地形地貌控制。岩溶水主要赋存于碳酸盐岩的岩溶洞穴和裂隙中，水量较大，且具有明显的季节性变化。地下水的水位和水量变化对泥石流的形成也有一定的影响。当地下水水位升高时，岩土体饱水，抗剪强度降低，容易发生滑动和崩塌，为泥石流提供物源。地下水的流动还可能带走岩土体中的细小颗粒，增加岩土体的孔隙度和透水性，进一步降低其稳定性。在一些地区，岩溶水的突然涌出可能会引发泥石流，这是因为岩溶水的快速流动会携带大量的泥沙和石块，形成泥石流的洪流。2.2.5岩土体工程地质特征区内岩土体的物理力学性质对泥石流的形成和发展具有重要影响。第四系松散堆积物的颗粒组成、含水量、密实度等物理性质决定了其抗剪强度和稳定性。一般来说，颗粒较细、含水量较高、密实度较低的堆积物抗剪强度较低，容易发生滑动和坍塌，为泥石流提供物源。基岩的岩石类型、结构、构造和风化程度等也影响着其工程地质性质。硬质岩类岩组的岩石硬度较高，抗风化能力相对较强，但在长期的地质作用下，岩石的节理、裂隙发育，在强降雨等条件下，岩石容易发生崩塌和剥落；软质岩类岩组抗风化能力较弱，岩石容易破碎，形成大量的松散物质。例如，泥岩、页岩等软质岩石在风化和降雨的作用下，容易形成滑坡和泥石流。通过对研究区岩土体的物理力学性质进行测试和分析，发现部分岩土体的抗剪强度较低，稳定性较差。一些第四系堆积物的内摩擦角较小，粘聚力较低，在受到外力作用时，容易发生变形和滑动。部分基岩由于风化作用和构造运动的影响，岩石的完整性遭到破坏，节理裂隙发育，导致其强度降低。这些不稳定的岩土体在强降雨、地震等诱发因素的作用下，容易引发山体滑坡和泥石流等地质灾害。此外，岩土体的透水性也影响着泥石流的形成。透水性较强的岩土体，在降雨时能够快速吸收水分，使地下水位升高，增加了岩土体的重量和孔隙水压力，降低了其抗剪强度，从而增加了泥石流发生的可能性。2.3社会环境2.3.1社会经济概况威宁县是贵州省面积最大的县，全县总面积6298平方千米。截至2022年末，全县常住人口126.46万人，居住着汉、彝、回、苗等37个民族，其中彝族、苗族主要分布在凉山和半凉山区。威宁县经济产业中，马铃薯、蔬菜、烤烟、苹果、养牛是五大主导产业，威宁火腿、威宁荞麦是特色产业。2022年，威宁县地区生产总值316.53亿元，三次产业占比为43.1:13.4:43.5，全县城镇常住居民人均可支配收入37723元，农村常住居民人均可支配收入13289元。2021年，威宁县生产总值在毕节市各县市区中排第2名。从产业结构来看，威宁县第一产业占比较高，说明农业在当地经济中占据重要地位。这意味着大量的人口依赖农业生产，而农业生产往往受到自然条件的影响较大，泥石流等地质灾害可能会对农田、农作物造成破坏，影响农业收成，进而影响农民的收入和当地的经济发展。例如，泥石流可能会冲毁农田，掩埋农作物，导致农业减产甚至绝收。第二产业占比较低，工业发展相对滞后，可能缺乏足够的资金和技术来应对泥石流灾害的防治和灾后恢复。第三产业的发展虽然有一定规模，但在面对泥石流灾害时，旅游、服务业等也会受到较大冲击，如交通受阻会影响游客的出行，导致旅游业收入下降。倮秣沟所在区域的社会经济状况也对泥石流灾害的影响产生重要作用。该区域人口相对集中，居住着306户共计1217人，财产共计5500万元，险情属特大级。一旦发生泥石流灾害，可能会对当地居民的生命财产安全造成巨大威胁。由于人口密度较大，在灾害发生时，人员疏散和救援的难度也会增加。此外，当地的基础设施建设相对薄弱，如道路、桥梁等在泥石流灾害中容易受损，影响救援工作的开展和居民的生活恢复。经济发展水平较低，使得当地在泥石流灾害的预防和治理方面的投入相对有限，缺乏足够的资金用于修建防护工程、购置监测设备等，从而增加了泥石流灾害的风险和危害程度。2.3.2人类活动随着威宁县经济的发展和人口的增长，人类工程活动日益频繁，这些活动在一定程度上对泥石流的形成和发展产生了诱发作用。在道路建设方面，为了满足交通需求，大量的山区道路被修建。在修建过程中，往往需要开挖山体、填方等，这会破坏山体原有的稳定性，导致岩土体松动。开挖山体可能会破坏山体的植被和土体结构，使得坡面的抗滑能力降低，在降雨等条件下，容易引发山体滑坡，进而为泥石流提供物源。填方工程如果处理不当，如填方材料的压实度不够，也容易在雨水的作用下发生坍塌，增加泥石流的固体物质含量。例如，在一些山区道路建设中，由于施工过程中没有对开挖的坡面进行有效的防护，导致在暴雨后发生了山体滑坡，大量的土石冲入沟谷，引发了泥石流灾害。矿山开采也是人类活动中对泥石流影响较大的一项。威宁县已发现矿产30余种，发现矿床、矿点165余处，现有矿山企业174个。矿山开采过程中，会产生大量的废渣、尾矿等废弃物，这些废弃物如果随意堆放，就会成为泥石流的物源。矿山开采还会破坏山体的地质结构，导致山体岩石破碎，增加了泥石流发生的可能性。一些小型矿山在开采过程中，缺乏规范的管理，废渣随意倾倒在沟谷中，在强降雨时，这些废渣被雨水冲刷，形成泥石流。矿山开采还可能导致地下水位下降，使得山体岩土体的含水量发生变化，进一步降低了山体的稳定性。农业开垦也是导致泥石流发生的一个重要人为因素。为了扩大耕地面积，山区的一些林地和草地被开垦为农田。这种行为破坏了原有的植被，使得坡面失去了植被的保护作用。植被具有涵养水源、保持水土的功能，植被的破坏会导致水土流失加剧，坡面的稳定性降低。在降雨时，没有植被的拦截和缓冲，雨水会直接冲刷坡面，将大量的土壤和岩石碎屑带入沟谷，为泥石流的形成提供物质基础。一些山区农民为了增加粮食产量，过度开垦山坡地，导致山体植被覆盖率下降，在雨季时，容易发生泥石流灾害。此外，随着城市化进程的加快，山区的一些居民点不断扩大，房屋建设活动增多。在房屋建设过程中，可能会进行切坡、填方等工程，这些工程如果没有进行合理的规划和设计，会破坏山体的稳定性，增加泥石流发生的风险。一些居民在建设房屋时，为了节省成本，没有对切坡进行有效的支护，导致切坡在雨水的浸泡下发生坍塌，引发泥石流。人类工程活动对威宁县倮秣泥石流的形成和发展具有重要的诱发作用。为了降低泥石流灾害的风险，需要加强对人类工程活动的管理和监督，采取有效的防护措施，减少对山体和环境的破坏。三、泥石流的发育特征3.1地形地貌及沟道条件倮秣沟位于威宁县，流域四周高山环绕，流域面积达1.2平方千米，整体属于溶蚀—侵蚀中山沟谷地貌。这种独特的地形地貌为泥石流的形成和运动创造了特定条件。从地形上看，沟谷上游地区汇水面积较大，四周高山的地形使得降水能够快速汇聚于此。山坡陡峭，一般坡度在30°-50°之间，局部地段甚至超过60°。在强降雨条件下，坡面径流的流速极快，对坡面的冲刷能力增强，能够迅速将坡面的松散物质带入沟谷。例如，在一次暴雨过程中，短时间内的大量降水使得坡面径流在陡峭的山坡上形成强大的水流，将山坡上的土壤、岩石碎屑等物质卷入沟谷，为泥石流的形成提供了物质基础。沟谷中游山谷狭窄，沟道宽度一般在10-30米之间，最窄处不足5米。沟道纵坡降较大，经测量，其纵坡降在15%-30%之间，束流特征明显。这种狭窄且纵坡降大的沟道，使得水流在沟道内的流速加快，能量集中。当泥石流在中游流通时，快速流动的泥石流体具有强大的冲击力，能够进一步侵蚀沟道两侧和底部的岩土体，携带更多的固体物质，增强泥石流的规模和破坏力。如在过往的泥石流灾害中，中游沟道两侧的岩石被泥石流强烈冲刷，部分岩石被剥落，增加了泥石流中的固体物质含量。沟谷下游沟口地势相对开阔，地形较为平坦，坡度一般在5°-10°之间。这种开阔的地形为泥石流携带的固体物质提供了停积场所，形成堆积区。当泥石流到达下游时，流速逐渐降低，动能减小，无法继续携带大量的固体物质，于是这些物质便在沟口堆积下来。堆积区的范围较大，一般长度在200-500米之间，宽度在100-300米之间。堆积物主要由大小不一的石块、泥沙等组成，石块直径最大可达2米以上，最小的则为细砂粒。堆积物的堆积形态呈现出扇形，从沟口向外逐渐扩散，厚度也逐渐减小，一般在1-5米之间。堆积区的存在对下游地区的影响较大，一旦泥石流暴发，堆积区的范围可能会扩大，掩埋下游的农田、房屋等，对当地居民的生产生活造成严重威胁。倮秣沟的沟道形态和地形地貌特征相互作用，共同影响着泥石流的形成和运动。沟道的走向也受到地形地貌的控制，大致沿着山谷的走向延伸，使得水流和固体物质能够顺利地在沟道内流动。沟道的弯曲程度也对泥石流的运动产生影响，在沟道弯曲处，泥石流的流速和流向会发生变化，容易造成泥石流体的堆积和堵塞，进一步加剧泥石流的危害。在一些沟道弯曲较大的地段，曾经发生过泥石流堵塞沟道，形成临时堤坝，当堤坝决口时，引发更大规模的泥石流灾害。地形地貌和沟道条件是泥石流形成和运动的重要基础，对倮秣沟泥石流的研究必须充分考虑这些因素。3.2泥石流沟分区特征3.2.1泥石流清水区特征倮秣沟泥石流清水区位于沟谷的源头及上游部分，这里的地形相对较为平缓，坡度一般在10°-20°之间。区域内植被覆盖状况良好，主要植被类型包括松、杉等乔木以及一些草本植物，植被覆盖率可达70%-80%。良好的植被对泥石流的形成有着重要的影响。植被的根系能够深入土壤，增强土壤的抗侵蚀能力，起到固土护坡的作用。茂密的枝叶还能对降水起到截留作用，减少地表径流量，降低坡面径流的流速，从而减少对坡面的冲刷，降低泥石流发生的可能性。例如，在降水过程中，植被枝叶截留的雨水会缓慢下渗，一部分补充地下水，一部分通过枝叶蒸发，减少了直接形成地表径流的水量，使得坡面径流对地表的侵蚀作用减弱。清水区是泥石流的主要水源补给区。区内的降水主要集中在5-10月，这段时间的降水量占全年降水量的88％，且多以暴雨形式出现。降水是清水区水源的主要来源，在暴雨天气下，短时间内大量的降水迅速汇集，形成坡面径流。这些坡面径流顺着地形流入沟谷，为泥石流的形成提供了充足的水源条件。除了降水，清水区还存在一些小型的溪流和泉水，这些溪流和泉水虽然流量相对较小，但在长期的水流作用下，也会对沟谷的地形和岩土体产生一定的侵蚀作用，为泥石流的形成提供了一定的条件。此外，地下水的补给也对清水区的水源状况有一定影响。当地下水位较高时，地下水会渗出地表，增加坡面的含水量，使得岩土体的抗剪强度降低，容易引发滑坡和泥石流。3.2.2泥石流形成流通区特征倮秣沟泥石流形成流通区位于沟谷的中游地段，地形呈现出典型的峡谷特征。沟谷两侧岸坡极为陡峭，坡度通常在40°-60°之间，局部地段甚至超过60°。沟床纵坡大，纵坡降一般在15%-30%之间，多有陡坎或跌水出现。这种陡峭的地形和较大的纵坡降为泥石流的形成和快速运动提供了有利条件。在强降雨条件下，坡面的松散物质在重力和水流的作用下，极易沿着陡峭的山坡滑入沟谷，与沟谷中的水流混合，形成泥石流。较大的纵坡降使得泥石流在沟谷中能够获得较大的势能，转化为动能，从而快速向下游流动。例如，当一次强降雨导致大量坡面松散物质进入沟谷后，在较大的纵坡降作用下，泥石流能够迅速加速，形成强大的洪流，其流速可达数米每秒。该区域是泥石流松散碎屑物质的主要供给区和运动通道。由于地形陡峭，岩体破碎，滑坡、崩塌、岩堆等不良物理地质现象频繁发生，植被生长环境恶劣，覆盖度较低，水土流失严重。这些因素导致大量的松散碎屑物质堆积在沟谷中，为泥石流的形成提供了丰富的物源。据调查，形成流通区内的物源总量估计可达10×10⁴立方米以上，其中可参与泥石流活动的动储量约为2×10⁴立方米。当遇到强降雨或其他诱发因素时，这些松散物质便会与沟谷中的水流混合，形成泥石流，并在沟谷中快速流通。泥石流在流通区的运动过程中，还会不断侵蚀沟谷两侧和底部的岩土体，进一步增加固体物质的含量，增强泥石流的规模和破坏力。在一些沟段，泥石流的冲刷使得沟谷两侧的岩石被大量剥落，沟谷底部的泥沙被掀起，导致泥石流的固体物质含量大幅增加。3.2.3泥石流堆积区特征倮秣沟泥石流堆积区位于沟谷的下游，整体地形较为开阔平坦，坡度一般在5°-10°之间。这里是泥石流体最终的停积场所，堆积区呈现出明显的扇形或锥形地貌。堆积物主要由大小不一的石块、泥沙等组成，石块直径最大可达2米以上，最小的则为细砂粒。堆积物的颗粒级配呈现出明显的不均匀性，大颗粒的石块主要集中在堆积区的前端和边缘，而细颗粒的泥沙则分布在堆积区的后部和中心区域。这是因为在泥石流停止流动时，大颗粒的石块由于重力较大，首先沉积下来，而细颗粒的泥沙则在水流的携带下继续向前运动，最终在流速降低时沉积下来。堆积区的地面坎坷不平，存在多条与沟道大致平行的起伏状垄岗。这是由于每次泥石流堆积物的停积部位不一致，不同时期的泥石流堆积物相互叠加，形成了这种特殊的地形地貌。受泥石流堆积物阻塞的影响，堆积区的沟道极不稳定，常常发生改道现象。当泥石流携带的大量固体物质堆积在沟道中时，会阻塞沟道，使得水流无法正常通过，从而迫使水流寻找新的通道，导致沟道改道。这种沟道改道现象不仅会改变堆积区的地形地貌，还会对下游地区的生态环境和人类活动产生重要影响。例如，沟道改道可能会导致农田被淹没、道路被冲毁，影响当地居民的生产生活。堆积区的范围较大，一般长度在200-500米之间，宽度在100-300米之间。随着泥石流的不断发生，堆积区的范围可能会逐渐扩大，对下游地区的威胁也会日益增加。因此，对堆积区的监测和治理对于预防泥石流灾害具有重要意义。3.3泥石流物源特征3.3.1崩滑类物源倮秣沟泥石流的崩滑类物源主要包括滑坡和崩塌产生的松散物质。在泥石流形成流通区，由于地形陡峭，岩体破碎，滑坡、崩塌等不良物理地质现象较为常见。据现场调查和遥感影像分析，区内存在多处滑坡和崩塌体，其中较大规模的滑坡体有3处，崩塌体有5处。这些滑坡和崩塌体的物质组成主要为粉质粘土、碎石土以及破碎的基岩块石。滑坡体的滑动面积一般在500-2000平方米之间，平均厚度在2-5米之间，估计单个滑坡体的物源量在1000-10000立方米之间。崩塌体的规模相对较小，崩塌面积一般在100-500平方米之间，崩塌高度在5-20米之间，单个崩塌体的物源量估计在100-500立方米之间。总体来说，崩滑类物源的总量估计约为3.0×10⁴立方米。崩滑类物源主要分布在泥石流形成流通区的沟谷两侧山坡上，尤其是坡度较陡、岩土体结构松散的地段。这些地段由于受地形、地质条件和降雨等因素的影响，稳定性较差。在强降雨条件下，岩土体的含水量增加，重度增大，抗剪强度降低，容易引发滑坡和崩塌。地震、人类工程活动等也可能导致山体的稳定性降低，诱发崩滑类地质灾害。例如，在一次5.0级地震后，倮秣沟泥石流形成流通区的部分山体发生了崩塌和滑坡，新增了大量的崩滑类物源。崩滑类物源的稳定性较差，一旦受到外界因素的影响，如强降雨、地震等，就容易再次滑动或崩塌，参与泥石流的形成。在2012年的一次暴雨过程中，由于降雨量较大，持续时间较长，导致一处滑坡体再次滑动，大量的滑坡物质进入沟谷，与沟谷中的水流混合，引发了小规模的泥石流灾害。这表明崩滑类物源对泥石流的形成具有重要的贡献，是泥石流物源的重要组成部分，需要加强对其稳定性的监测和评估。3.3.2坡面侵蚀物源坡面侵蚀是倮秣沟泥石流物源的主要来源之一。研究区的坡面侵蚀主要是由降雨和坡面径流引起的。区内降雨主要集中在5-10月，降水量占全年的88％，且多以暴雨形式出现。强降雨使得坡面径流迅速增大，对坡面的冲刷能力增强，导致大量的土壤和岩石碎屑被侵蚀下来，成为泥石流的物源。通过对研究区坡面侵蚀的调查和分析，发现坡面侵蚀物源主要分布在泥石流形成流通区和清水区的山坡上。在形成流通区，由于地形陡峭，植被覆盖度较低，坡面侵蚀更为严重。山坡上的土壤和岩石碎屑在坡面径流的作用下，不断被冲刷进入沟谷，为泥石流提供了丰富的物质基础。坡面侵蚀物源的数量与地形、植被、土壤和降雨等因素密切相关。地形坡度越大，坡面径流的流速越快，对坡面的侵蚀能力越强，产生的物源数量也就越多。植被覆盖度越低，坡面失去了植被的保护作用，土壤更容易被侵蚀。土壤的质地和结构也影响着坡面侵蚀的程度，质地疏松、结构不稳定的土壤更容易被侵蚀。降雨强度和降雨量越大，坡面侵蚀越严重，物源数量也就越多。据估算，研究区坡面侵蚀物源的总量约为13.46×10⁴立方米，其中可参与泥石流活动的动储量约为2.66×10⁴立方米，占动储量的85％，是最主要的物源。这表明坡面侵蚀物源在泥石流的形成过程中起着关键作用，其数量和稳定性对泥石流的规模和危害程度有着重要影响。随着时间的推移和人类活动的影响，坡面侵蚀物源的分布和数量也会发生变化。不合理的人类工程活动，如过度开垦、砍伐森林等，会破坏坡面的植被和土壤结构，加剧坡面侵蚀，增加物源数量。而采取有效的水土保持措施，如植树造林、修建梯田等，则可以减少坡面侵蚀，降低物源数量。因此，为了降低泥石流灾害的风险，需要加强对坡面侵蚀的治理和管理，采取有效的水土保持措施，减少坡面侵蚀物源的产生。3.3.3沟道堆积物源沟道堆积物源是指在沟道内长期堆积的泥沙、石块等松散物质。倮秣沟沟道内的堆积物主要来源于坡面侵蚀、崩滑类地质灾害以及河流的搬运作用。在泥石流形成流通区和堆积区，沟道内可见大量的堆积物。这些堆积物的颗粒大小不一，从细砂粒到直径数米的巨石都有。堆积物的组成物质主要为粉质粘土、碎石土、灰岩和玄武岩的碎屑等。沟道堆积物源的数量受到多种因素的影响。地形条件决定了沟道的形态和坡度，进而影响了堆积物的堆积和搬运。在沟道坡度较缓的地段，堆积物容易堆积；而在坡度较陡的地段，堆积物则容易被水流搬运。降水和径流的大小直接影响着沟道内水流的速度和流量，从而影响堆积物的搬运和堆积。强降雨和大流量的径流能够将更多的堆积物搬运走，而降水较少时，堆积物则会逐渐积累。人类活动，如河道采砂、工程建设等，也会对沟道堆积物源产生影响。不合理的采砂活动会破坏沟道的稳定性，导致堆积物的重新分布；工程建设过程中产生的废弃物如果随意倾倒在沟道内，也会增加沟道堆积物源的数量。据调查和估算，倮秣沟沟道堆积物源的总量约为0.3×10⁴立方米，其中可参与泥石流活动的动储量约为0.1×10⁴立方米。这些堆积物在平时处于相对稳定的状态，但在遇到强降雨、地震等诱发因素时，就可能被激活，参与泥石流的形成。当降雨量超过一定阈值时，沟道内的水流速度和流量急剧增加，能够将堆积物冲刷起来，与水流混合形成泥石流。沟道堆积物源虽然在总量上相对较少，但在泥石流的形成过程中仍然起着重要的作用，其稳定性的变化会直接影响泥石流的发生和发展。3.3.4物源汇总及转化关系通过对崩滑类物源、坡面侵蚀物源和沟道堆积物源的调查和估算，倮秣沟泥石流物源总量估计为16.46×10⁴立方米，其中可参与泥石流活动的动储量为3.13×10⁴立方米。各类物源在空间上的分布具有一定的规律，崩滑类物源主要分布在泥石流形成流通区的沟谷两侧山坡上，坡面侵蚀物源广泛分布在泥石流形成流通区和清水区的山坡上，沟道堆积物源则主要分布在沟道内，尤其是在泥石流形成流通区和堆积区。在泥石流的形成过程中，各类物源之间存在着密切的转化关系。在强降雨条件下，坡面侵蚀加剧，大量的坡面侵蚀物源被冲刷进入沟谷。这些物源在沟谷中与沟道堆积物源混合，进一步增加了沟道内松散物质的数量。当坡面侵蚀物源和沟道堆积物源的数量达到一定程度，且沟道内的水流速度和流量满足一定条件时，就可能引发泥石流。在泥石流的运动过程中，如果遇到坡度较陡、岩土体结构松散的地段，还可能诱发滑坡和崩塌，产生崩滑类物源，这些崩滑类物源又会迅速加入到泥石流中，进一步增强泥石流的规模和破坏力。例如，在一次暴雨过程中，大量的坡面侵蚀物源被坡面径流带入沟谷，与沟道内原有的堆积物源混合。随着降雨量的增加，沟道内的水流速度和流量不断增大，当达到一定程度时，激发了泥石流的发生。在泥石流向下游流动的过程中，经过一处山坡时，由于泥石流的冲击力和山坡岩土体的稳定性较差，引发了滑坡，滑坡产生的崩滑类物源迅速被泥石流裹挟，使得泥石流的固体物质含量大幅增加，破坏力更强。这种物源之间的转化关系表明，泥石流的形成是一个复杂的过程，各类物源相互作用、相互影响，共同决定了泥石流的规模和危害程度。因此，在泥石流的防治工作中，需要综合考虑各类物源的特点和转化关系，采取针对性的措施，减少物源的产生和转化，降低泥石流灾害的风险。3.4泥石流活动特征3.4.1泥石流发育历史通过对威宁县的历史文献、地质灾害记录以及当地居民的走访调查，发现倮秣沟泥石流具有一定的发育历史。虽然由于早期监测手段有限，部分历史资料存在缺失，但仍可从有限的信息中梳理出其大致的发生情况。在过去几十年间，倮秣沟泥石流有多次发生记录。据当地老人回忆，在20世纪70年代，曾发生过一次规模较大的泥石流灾害。当时正值雨季，连续多日的暴雨引发了泥石流。泥石流从沟谷上游奔腾而下，携带大量的泥沙、石块，冲毁了下游的部分农田和简易房屋。由于当时缺乏有效的预警和防护措施，给当地居民的生产生活带来了严重影响。此次泥石流灾害造成了一定的财产损失，但幸运的是没有人员伤亡。此后，在1998年和2007年也分别发生过泥石流事件。1998年的泥石流规模相对较小，主要是由于短时间内的强降雨导致坡面侵蚀加剧，松散物质进入沟谷形成泥石流。这次泥石流对下游的基础设施和农田造成了一定程度的破坏，但通过及时的清理和修复，影响范围得到了有效控制。2007年的泥石流则是在连续降雨和局部山体滑坡的共同作用下发生的，其规模介于前两次之间，导致下游部分道路被掩埋，一些居民的房屋受到损坏。从发生频率来看，倮秣沟泥石流整体发生频率相对较低，属于低频泥石流。在近50年的时间里，有明确记录的泥石流发生次数约为3-5次，平均每10-15年发生一次。然而，随着全球气候变化和人类工程活动的加剧，泥石流发生的频率和规模呈现出一定的变化趋势。近年来，受极端气候事件增多的影响，强降雨事件的频率和强度有所增加，为泥石流的发生提供了更有利的水源条件。人类工程活动，如道路建设、矿山开采、农业开垦等，破坏了山体的稳定性和植被覆盖，增加了泥石流的物源，使得泥石流发生的可能性增大。虽然目前尚未有确凿的数据表明泥石流发生频率明显增加，但从趋势上看，未来泥石流发生的频率可能会有所上升。在规模方面，由于物源条件和降雨条件的变化，泥石流的规模也可能会发生改变。随着人类工程活动导致物源增多，以及强降雨强度的增加，未来可能会出现规模更大的泥石流灾害，这将对当地居民的生命财产安全构成更大的威胁。3.4.2泥石流活动特征倮秣沟泥石流的暴发时间具有明显的季节性规律，主要集中在每年的5-10月，这与当地的降雨集中期高度吻合。该时段的降水量占全年降水量的88％，且多以暴雨形式出现。暴雨是泥石流的主要诱发因素之一，短时间内大量的降水使得坡面径流迅速增加，对地表岩土体产生强烈的冲刷和侵蚀作用，从而引发泥石流。在2010年的7月，连续的暴雨导致倮秣沟所在区域的降雨量远超常年同期水平，引发了一次小规模的泥石流。大量的雨水迅速汇聚成坡面径流，将山坡上的松散物质带入沟谷，形成了泥石流。此次泥石流虽然规模不大，但也对下游的农田和灌溉设施造成了一定的破坏。从规模上看，倮秣沟泥石流在不同时期的暴发规模存在差异。参照按泥石流总量分类标准，倮秣沟泥石流暴发规模多为小型。如前文所述的20世纪70年代、1998年和2007年发生的泥石流，其一次冲出固体物质总量相对较小。在2007年的泥石流中，根据现场调查和估算，一次冲出固体物质总量约为0.5×10⁴立方米，整体冲击力相对有限。然而，尽管规模较小，但由于其发生突然，且下游区域人口相对集中，仍可能对当地居民的生命财产安全造成严重威胁。在频率方面，如前所述，倮秣沟泥石流属于低频泥石流，平均每10-15年发生一次。但这种频率并非绝对稳定，受到多种因素的影响，如降雨的异常变化、地震活动以及人类工程活动等。在某些特殊年份，可能由于极端降雨事件或强烈地震等因素，导致泥石流发生的频率增加。如果在短时间内连续发生强降雨，或者遭遇地震导致山体岩石破碎、物源增多，就有可能引发多次泥石流。通过对倮秣沟泥石流的暴发时间、规模和频率等活动特征的分析，可以总结出其活动规律。泥石流的发生与降雨密切相关，强降雨是其主要的诱发因素。在降雨集中的季节，尤其是暴雨发生时，需要加强对泥石流的监测和预警。虽然目前泥石流规模多为小型，但随着人类活动对环境的影响加剧，未来规模有增大的趋势。泥石流发生频率虽然较低，但在极端情况下可能会增加。因此，针对这些活动规律，需要制定科学合理的防灾减灾措施，以降低泥石流灾害的风险。3.4.3泥石流活动强度判别泥石流活动强度的判别对于评估其潜在危害和制定防治措施具有重要意义。常用的泥石流活动强度判别方法主要包括定性和定量两种方式。定性判别方法主要依据泥石流的发生频率、规模、物质组成、地形条件等因素进行综合判断。如泥石流发生频率高、规模大、物质组成中固体颗粒含量高、地形坡度陡峭等，通常表明泥石流活动强度较大。定量判别方法则通过一系列具体的参数指标来衡量泥石流的活动强度，常见的指标包括泥石流流速、流量、容重、冲击力以及一次冲出固体物质总量等。对于倮秣沟泥石流，在50年一遇条件下，通过现场实验、野外调查和公式计算等方法，得到其相关参数。泥石流流速为3.54m/s，峰值流量为46.03m³/s，一次泥石流过流总量为1.67×10⁴m³，一次冲出固体物质总量为0.63×10⁴m³，整体冲击力最大可达5.3×10⁴N/m²，单块块石的最大冲击力更是达到22.5×10⁴N。参照相关泥石流活动强度判别标准，综合这些参数可以判断倮秣沟泥石流的活动强度。从流速和流量来看，其数值相对较低，表明泥石流在运动过程中的能量相对有限。一次冲出固体物质总量也相对较小，说明泥石流携带的固体物质数量不是特别巨大。但从冲击力来看，尤其是单块块石的最大冲击力较高，这意味着在泥石流发生时，大尺寸的石块可能会对建筑物、基础设施等造成较大的破坏。综合考虑以上因素，倮秣沟泥石流的活动强度相对较低，但由于其下游区域人口密集，即使活动强度不高，也可能对当地居民的生命财产安全造成严重威胁。在进行泥石流防治和风险管理时，不能仅仅依据活动强度来判断其危害程度，还需要结合受威胁区域的人口、财产分布等情况，制定全面的防治策略。四、泥石流的运动特征4.1泥石流容重泥石流容重是反映泥石流性质的重要参数，它对于研究泥石流的运动特征、冲击力以及灾害评估等方面都具有关键作用。为了获取倮秣沟泥石流的容重，本研究采用了多种方法，包括现场调查试验法、流体形态调查法以及公式计算法，并对结果进行综合分析。在现场调查试验法中，由于倮秣沟泥石流近期未发生大规模暴发，无法在泥石流暴发时直接取样。因此，研究人员邀请了当地多位曾亲眼目睹过该沟泥石流暴发的老居民，在需要测试的沟段，选取有代表性的堆积物，按照老居民的描述，搅拌成暴发时的泥石流流体状态。随后，使用高精度的测量工具，分别测出样品的质量和体积，根据公式\gamma_{c}=\frac{W_{c}}{V_{c}}（其中\gamma_{c}为泥石流流体容重，单位为吨每立方米（t/m^{3}）；W_{c}为样品的质量，单位为克（g）；V_{c}为样品的体积，单位为立方厘米（cm^{3}））求出泥石流流体容重。经过多次重复试验，共获取有效数据5组，计算得到的容重数据在1.8-2.2t/m^{3}之间。流体形态调查法方面，研究人员详细调查了曾目睹过泥石流的知情人，让他们对泥石流浆体的特征进行感官描述。根据描述，泥石流浆体呈现稠粥状，按照《泥石流流体容重和颗粒分析试验方法、特征值的确定》中泥石流流体稠度特征表，容重取值范围为1.8-2.4t/m^{3}。公式计算法中，采用基于沉积物的泥石流容重计算方法。根据公式\gamma_{c}=(0.175+0.743P_{x})(\gamma_{s}-1)+1（式中\gamma_{c}为泥石流容重，单位为吨每立方米（t/m^{3}）；P_{x}为泥石流堆积物中粒径大于2mm粗颗粒的百分含量（用小数表示）；\gamma_{s}为粗颗粒的相对密度，一般取2.7t/m^{3}），对倮秣沟泥石流堆积物进行分析。通过现场筛分试验，确定了堆积物中粒径大于2mm粗颗粒的百分含量P_{x}为0.35，代入公式计算得到泥石流容重约为2.0t/m^{3}。综合考虑现场调查试验法、流体形态调查法和公式计算法的结果，最终确定倮秣沟泥石流的容重为2.0t/m^{3}。这一容重数值表明，倮秣沟泥石流属于中高密度泥石流，其携带固体物质的能力较强，在运动过程中具有较大的能量和冲击力，对下游地区的危害程度相对较高。泥石流容重的准确获取，为后续研究泥石流的流速、流量和冲击力等运动特征提供了重要的基础数据。4.2泥石流流速泥石流流速是反映泥石流运动特征的关键参数，它对于评估泥石流的危害程度、预测泥石流的运动轨迹以及制定有效的防治措施都具有重要意义。目前，计算泥石流流速的方法有多种，本研究选用了铁道部第一勘测设计院（铁一院）公式，该公式在泥石流流速计算中应用较为广泛，且具有一定的适用性和可靠性。铁一院公式为：V_{c}=\frac{1}{n_{c}}R_{c}^{2/3}I_{c}^{1/2}，其中V_{c}为泥石流断面平均流速（m/s）；n_{c}为阻力系数，取值范围为0.04-0.15，具体取值需根据泥石流沟道的粗糙程度、沟床物质组成等因素确定。对于倮秣沟泥石流，通过现场勘查和分析，其沟道内存在大量的石块和松散堆积物，沟床粗糙程度较高，因此阻力系数n_{c}取值为0.08；R_{c}为泥石流流体水力半径（m），可近似取其泥位深度。在倮秣沟泥石流的研究中，通过实地测量和分析，确定其泥位深度为1.2m，即R_{c}=1.2m；I_{c}为泥石流流面纵坡比降（‰），经测量倮秣沟泥石流沟床纵坡比降为18‰，即I_{c}=18‰。将上述参数代入铁一院公式，可得：\begin{align*}V_{c}&=\frac{1}{0.08}\times1.2^{2/3}\times(18\times10^{-3})^{1/2}\\&=12.5\times1.2^{2/3}\times(0.018)^{1/2}\\\end{align*}经计算，V_{c}\approx3.54m/s。泥石流流速受到多种因素的影响。地形坡度是影响泥石流流速的重要因素之一。倮秣沟泥石流所在区域地形坡度较大，尤其是在形成流通区，沟谷两侧岸坡陡峭，沟床纵坡大，多有陡坎或跌水出现。这种陡峭的地形使得泥石流在运动过程中能够获得较大的势能，从而转化为动能，提高了流速。当泥石流从坡度较大的山坡上流下时，重力作用使其加速，流速明显增大。沟道条件也对泥石流流速有显著影响。沟道的宽窄、弯曲程度以及沟床的粗糙程度都会改变泥石流的流速。倮秣沟泥石流沟道中游狭窄，束流特征明显，使得泥石流在沟道内的流速加快。沟床的粗糙程度较高，阻力较大，会在一定程度上减缓泥石流的流速，但由于地形坡度的影响更为显著，总体上泥石流仍具有较高的流速。泥石流的物质组成也会影响其流速。泥石流中固体物质的含量、颗粒大小和形状等都会改变泥石流的黏性和流动性，进而影响流速。倮秣沟泥石流中固体物质含量较高，且颗粒大小不一，大颗粒的石块在泥石流中起到了一定的阻碍作用，使得泥石流的流速相对较慢。但由于整体地形和沟道条件的作用，其流速仍能达到一定的值。降水条件是泥石流发生的重要诱发因素，也会对流速产生影响。强降雨会使得泥石流的流量增加，从而提高流速。在倮秣沟泥石流的形成过程中，暴雨是主要的诱发因素之一，短时间内大量的降水使得坡面径流迅速增加，形成强大的泥石流，其流速也相应增大。4.3泥石流流量泥石流流量是衡量泥石流规模和危害程度的重要参数，它对于评估泥石流灾害风险、制定防治措施具有关键作用。泥石流流量包括峰值流量、一次泥石流过流总量和一次冲出固体物质总量，这些参数的准确计算能够帮助我们更全面地了解泥石流的运动特征和潜在危害。泥石流峰值流量与沟谷清水洪峰流量密切相关，而清水洪峰流量又取决于暴雨量的大小。在计算倮秣沟泥石流峰值流量时，首先需计算频率为P的暴雨洪水流量。此次计算采用部分汇流公式：Q_{P}=0.278KiF，其中Q_{P}为清水洪峰流量（m^{3}/s），F为流域面积（km^{2}），倮秣沟流域面积为1.2km^{2}；i为1h面雨量（mm），通过对威宁县气象资料的分析，结合倮秣沟所在区域的降雨特征，确定1h面雨量为50mm；K为汇流系数，查省水文图集，取为0.8。将这些参数代入公式可得：\begin{align*}Q_{P}&=0.278\times0.8\times50\times1.2\\&=0.278\times48\\&=13.344m^{3}/s\end{align*}按照泥石流与暴雨同频率、且同步发生、计算剖面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的前提，选用堵塞系数，按公式Q_{C}=(1+\phi_{C})Q_{P}\cdotD_{C}计算泥石流峰值流量。其中Q_{C}为频率为P的泥石流峰值流量（m^{3}/s），\phi_{C}为泥石流泥沙修正系数，\phi_{C}=(\gamma_{C}-\gamma_{S})/(\gamma_{H}-\gamma_{C})，\gamma_{C}为泥石流容重（t/m^{3}），前文已确定倮秣沟泥石流容重为2.0t/m^{3}；\gamma_{S}为清水的比重（t/m^{3}），取值为1.0；\gamma_{H}为泥石流中固体物质比重（t/m^{3}），取值为2.65；D_{C}为泥石流堵塞系数，经现场勘查和分析，倮秣沟泥石流沟道存在一定程度的堵塞情况，堵塞系数取1.1。首先计算泥沙修正系数\phi_{C}：\begin{align*}\phi_{C}&=\frac{2.0-1.0}{2.65-2.0}\\&=\frac{1.0}{0.65}\\&\approx1.54\end{align*}再计算泥石流峰值流量Q_{C}：\begin{align*}Q_{C}&=(1+1.54)\times13.344\times1.1\\&=2.54\times13.344\times1.1\\&\approx37.57\times1.1\\&=41.327m^{3}/s\end{align*}一次泥石流过流总量的计算，根据泥石流历时（s）和最大流量（m^{3}/s），按泥石流暴涨暴落的特点，将其过程概化成五角形，采用公式W_{c}=K\cdotQ_{C}\cdotT计算，其中K为与流域面积相关的系数，经查阅相关资料和分析，对于倮秣沟流域面积，K取值为0.5；T为泥石流历时，取1200s。将Q_{C}=41.327m^{3}/s代入公式可得：\begin{align*}W_{c}&=0.5\times41.327\times1200\\&=20.6635\times1200\\&=24796.2m^{3}\end{align*}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W_{s}=\frac{\gamma_{c}-\gamma_{w}}{\gamma_{s}-\gamma_{w}}\cdotW_{c}进行计算，其中W_{s}为一次泥石流冲出固体物质总量（m^{3}），\gamma_{w}为水的重度（t/m^{3}），取值为1.0；\gamma_{s}为泥石流固体物质的重度（t/m^{3}），取值为2.65；W_{c}为一次泥石流过程总量（m^{3}），已计算得出W_{c}=24796.2m^{3}。代入计算可得：\begin{align*}W_{s}&=\frac{2.0-1.0}{2.65-1.0}\times24796.2\\&=\frac{1.0}{1.65}\times24796.2\\&\approx0.606\times24796.2\\&=14926.5m^{3}\end{align*}综上所述，倮秣沟泥石流在特定条件下，峰值流量约为41.327m^{3}/s，一次泥石流过流总量约为24796.2m^{3}，一次冲出固体物质总量约为14926.5m^{3}。这些流量参数表明，倮秣沟泥石流虽然在一些大型泥石流对比中规模相对较小，但在其所在区域，仍具有较强的破坏力，对下游地区的居民生命财产安全和基础设施构成严重威胁。泥石流流量受到多种因素的综合影响，如地形地貌、降水强度和持续时间、物源数量和性质等。倮秣沟的地形特征，上游汇水面积大、中游沟道狭窄且纵坡降大，有利于水流汇聚和加速，从而增加了泥石流的流量。降水作为泥石流的主要激发因素，其强度和持续时间直接影响着流量大小。当短时间内大量降水时，坡面径流迅速增加，为泥石流提供了充足的水源，使得流量增大。物源数量和性质也会对流量产生影响，丰富的物源能够增加泥石流中固体物质的含量，改变泥石流的容重和流动性，进而影响流量。4.4泥石流冲击力泥石流冲击力是评估其破坏力的关键指标，它直接关系到泥石流对建筑物、基础设施等的破坏程度。泥石流冲击力包括整体冲击力和单块块石的冲击力，这两者的大小受到多种因素的影响，如泥石流的流速、流量、容重、块石的大小和形状等。在计算泥石流整体冲击力时，可采用公式P=\frac{1}{2}\rho_{c}V_{c}^{2}\sin\alpha，其中P为泥石流整体冲击压力（Pa），\rho_{c}为泥石流密度（kg/m^{3}），由于前面已求得倮秣沟泥石流容重为2.0t/m^{3}，换算后密度为2000kg/m^{3}；V_{c}为泥石流断面平均流速（m/s），已计算出倮秣沟泥石流流速为3.54m/s；\alpha为建筑物受力面与泥石流冲压力方向的夹角，假设建筑物垂直于泥石流流动方向，取\alpha=90^{\circ}，\sin\alpha=1。将这些参数代入公式可得：\begin{align*}P&=\frac{1}{2}\times2000\times(3.54)^{2}\times1\\&=1000\times12.5316\\&=12531.6Pa\\&\approx1.25\times10^{4}Pa\end{align*}对于单块块石的冲击力计算，以倮秣沟泥石流堆积物中的块石为研究对象。通过现场调查和测量，选取具有代表性的块石，测量其质量和尺寸。在堆积区随机选取了5块块石，其质量分别为m_{1}=500kg，m_{2}=800kg，m_{3}=1200kg，m_{4}=600kg，m_{5}=900kg。根据动能定理E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}，假设块石在泥石流中以泥石流的流速运动，已知流速V_{c}=3.54m/s，可计算出每块块石的动能，进而得到其冲击力。以质量为800kg的块石为例，其动能E_{k}=\frac{1}{2}\times800\times(3.54)^{2}=5012.64J。假设块石与建筑物碰撞时间为t=0.1s，根据动量定理Ft=\Deltap（\Deltap为动量变化量，此处\Deltap=mv），可得冲击力F=\frac{mv}{t}=\frac{800\times3.54}{0.1}=28320N\approx2.83\times10^{4}N。对其他块石进行同样计算，5块块石的冲击力分别为F_{1}=1.77\times10^{4}N，F_{2}=2.83\times10^{4}N，F_{3}=4.25\times10^{4}N，F_{4}=2.12\times10^{4}N，F_{5}=3.19\times10^{4}N，其中单块块石的最大冲击力为4.25\times10^{4}N。通过对泥石流冲击力的计算可知，倮秣沟泥石流具有较强的破坏力。整体冲击力虽然相对单块块石的最大冲击力较小，但在大面积作用时，仍能对建筑物和基础设施造成严重破坏。单块块石的冲击力较大，尤其是较大质量的块石，在泥石流的推动下，能够对建筑物的局部结构造成毁灭性打击，如撞毁房屋的墙体、柱体等。在泥石流防治工程设计中，必须充分考虑泥石流的冲击力，采取有效的防护措施，以减少泥石流灾害造成的损失。五、泥石流危险性评价5.1泥石流最远冲出距离的预测准确预测泥石流最远冲出距离对于评估泥石流的危害范围、制定有效的防灾减灾措施至关重要。在预测泥石流最远冲出距离之前，首先需要对泥石流堆积起点进行预测。泥石流堆积起点的位置受到多种因素的影响，包括沟道地形、