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【摘 要】“5·12”汶川大地震地震引发了大量的次生地质灾害。这些次生地质灾害阻断交通，堵塞河流，威胁民房和安置点，对灾区人民的生命财产安全形成了严重威胁，并为灾区过渡性安置和灾后重建工作遗留重大的安全隐患。本文论述了四川省地震灾区茂县磨沟泥石流流域地质环境条件、发育特征，通过对多种地质环境因素的综合量化分析，对其易发程度进行了判断，并针对泥石流灾害特点提出了相应的综合治理措施。
【关键词】泥石流；发育特征；防治措施；磨沟
The development characteristics of Mo Gou debris flow in Mao Xian and control measures
Liu De-bing,Deng Mao-lin,Wu Hao,Li Yi
(Sichuan Shudong geology investigate adesign research institute Dazhou Sichuan 635006)
【Abstract】“5.12” Wenchuan earthquake caused a large number of secondary geological disaster. These disasters are blocking traffic, blocking the river, threatening homes and settlements, has posed a serious threat to the lives of the people in disaster areas, and also left a significant security risk to disaster transitional settlement and reconstruction work. This paper discusses the geological environment and development characteristics of Mo Gou debris flow in Mao Xian, judges their degree of susceptibility through comprehensive quantitative analysis of a variety of geological environmental factors, and takes corresponding integrated control measures according to the debris flow characteristics.
【Key words】Debri;Development characteristics;Control measures;Mo Gou
1. 引言
“5·12”汶川大地震给四川省造成极为严重的人员伤亡和财产损失，同时因地震引发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害。黄润秋等对这次地震触发地质灾害的发育分布规律进行了研究，截至2008年7月20日，42个重灾县(市)震后新增可统计地质灾害隐患多达8627处，其中泥石流837处［1］。这些次生地质灾害阻断交通，堵塞河流，威胁民房和安置点，对灾区人民的生命财产安全形成严重威胁，同时也严重影响灾区抢险救灾工作的顺利开展，并为灾区过渡性安置和灾后重建工作遗留重大的安全隐患。黄润秋对“5·12”地震地质灾害的基本特征及其对灾后重建的影响进行了分析［2］。本文对茂县磨沟泥石流的发育特征和防治措施进行了研究，以便为相关部门对该泥石流的治理提供科学依据和为该区域的灾后重建提供保障。
磨沟位于茂县南新镇与凤仪镇交界处，为岷江的一级支沟，属于一条老泥石流沟。“5·12”地震之前，75年来磨沟发生过两次泥石流，其中1954年属小型泥石流，而1976年属中型泥石流。磨沟泥石流一旦再次暴发，将直接威胁到极危险区内的25户人数200余人（含学校）的生命财产安全，其潜在危险性等级为中型。因此，研究磨沟泥石流的发育特征，预测其暴发规模，并立即开展应急治理工作十分必要。
2. 流域地质环境条件
2.1 气象水文。
磨沟处于高原型季风气候区，区内气候温和，冬无严寒，夏无酷暑；但由于区内地形复杂，小气候效应、垂直分带气候显著，河谷与高山气温悬殊。据茂县多年气象资料，全县多年平均气温11.1℃，极端最高气温32℃，极端最低气温-11.6℃，最冷月平均气温0.8℃，最热月平均气温20.4℃，但各地气温差异大，大约海拔每升高100m，平均气温下降0.55～0.6℃；区内降雨多集中在5～10月份（图1），具有随海拔增加而降雨量增大的特点，多年平均降水量490.7mm，年最大降水量598.7mm，24h最大降水量约75.2mm；另据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》查图得，工作区6h最大降雨量约24.5mm，1h最大降雨量约23.2mm，10min最大降雨量8.6mm。
2.2 地形地貌。
工作区地处川西北高原东北部的高山峡谷地带，属长江流域岷江水系上游强烈抬升区。第三纪末喜山运动以来由于受区域整体间歇性抬升和河流强烈下切侵蚀作用的影响，区内山势巍峨，沟谷深切，山岭海拔高度一般3500～4500m，岭谷高差1000m左右，呈现出强烈隆升深切割的中高山～高山地貌景观。
磨沟流域（见图2）地势SE高NW低，沟道长约8.5Km，流域面积约14.2Km2。流域内最高点为沟源九顶山，海拔高度4550m，最低点为沟口岷江河谷，最低标高1485m，相对高差约3065m。标高1630m以上的中、上游地区，沟谷平面形态呈串珠状的倒三角形形态，U形谷与V形谷相间，沟道狭窄，纵坡坡降137.8～559.6‰不等，总体呈逐渐变缓的趋势；以下为泥石流堆积扇地貌，由于各期堆积扇相互堆叠或切割，堆积扇地貌不规则，总体表现出中轴高于两侧，扇缘突出挤压岷江河道的特征。堆积区内，磨沟经中轴以东大角度汇入岷江，入河口标高为1887.9m［3］。
2.3 地层岩性。
流域内地表出露有新生界第四系全新统（Q4）、中上更新统（Q2+3）及古生界泥盆系月里寨群（Dyl1-2）地层及志留系茂县群（Smx4-5）五～四段地层。
第四系全新统（Q4）松散堆积层主要分布在泥石流堆积区及磨沟西南侧，其主要成因类型有：泥石流堆积层（Q4sef）、崩坡积层（Q4c+dl）、坡洪积层（Q4dl+pl）、冲洪积层（Q4al+pl）及残坡积层（Q4dl+el）等；局部地段还零星分布有人工填土层（Q4me）。中上更新统（Q2+3）冲洪积层（Q2+3al+pl）主要分布在岷江Ⅰ级基座阶地一带，阶地前缘出露良好，阶坡陡峭，靠山一侧已遭后期坡、洪及泥石流堆积物所掩盖。该层上覆Q4sef块、碎石土，下伏Smx4千枚岩，分布标高为1490～1520m之间。
古生界泥盆系月里寨群（Dyl）在磨沟上游及沟源段对称重复出露，由于褶皱作用，组成了倒转向斜的核部。其中，月里寨群上组（Dyl2）由浅海相泥页岩～碳酸岩建造，与下伏Dyl1地层为逐渐过渡关系。下部岩性为灰、青灰色泥质灰岩夹深灰色千枚岩及少量生物碎屑灰岩，中部为灰色中～厚层状灰岩夹泥质灰岩及深灰色千枚岩，上部为深灰色薄～厚层灰岩为主夹泥质条带灰岩及深灰色钙质千枚岩。受构造影响，岩体裂隙发育，强风化层破碎，崩塌现象较发育。“5·12”地震期间，该组地层内形成了大量的崩塌岩堆，严重堵塞磨沟沟道，构成了磨沟泥石流潜在物源的集中分布区。月里寨群下组（Dyl1）岩性以深灰、黑灰色千枚岩、炭质千枚岩为主，夹灰色绢云石英千枚岩、泥质灰岩、灰岩及石英砂岩等。受构造影响，岩体裂隙发育；其中的砂岩、灰岩段地层危岩发育、崩塌现象众多。
志留系茂县群五段（Smx5）在磨沟上游、中游及下游的陡斜坡处均有出露。区内该组地层上部为灰色，中下部为带绿色的绢云千枚岩、绢云石英千枚岩夹变质钙质细砂岩薄层或条带，局部地段有一层灰色薄～中层细晶灰岩。受构造挤压，其岩体破碎。茂县群四段（Smx4）分布在磨沟下游堆积区外的山脊陡斜坡处，该组地层岩性以灰色绢云千枚岩、绢云石英千枚岩为主，夹少量条带～薄层变质细砂岩，局部偶见泥质灰岩透镜体。由于地形陡峭，浅表层风化、卸荷作用强烈。
2.4 区域构造和地震。
磨沟流域属九顶山华夏构造系，地质构造复杂，区内构造以断裂、褶皱为主。工程区位于九顶山复向斜北翼，该复向斜是彭灌复背斜北翼次一级的复向斜，由志留系茂县群及泥盆系月里寨群组成，延伸长50Km以上，宽约12Km；其核部为泥盆系月里寨群，轴线走向45～40°，南北两翼地层均倾向北西，轴面倾向约315度，倾角约70度，为一通斜倒转复向斜，两翼均发育有多个次级同斜倒转褶曲；而沟域范围内出露的次级褶曲有：疏果坪倒转背斜、福兴山倒转向斜等，两者轴线走向、轴面产状与九顶山复向斜近于一致。流域内，地层倾向一般300～342°，倾角59～73°不等，局部反倾。
区内主要发育有3组节理裂隙，发育密度为3～9条/m3不等。由于构造活动强烈，岩体挤压破碎，表层结构松散，为崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害的发育提供了丰富的物质来源。工程区地处龙门山断裂带以西的川西北强烈抬升区，新生代以来主要表现为大面积抬升隆起和断块差异升降，挽近期断裂活动与地震活动性均较强，区域稳定性一般～较差，是中国地震活跃地区之一。历史上，本区破坏性地震活动频繁，距工程区直线距离90Km范围内曾多次发生5级以上地震，如1713年叠溪7级地震、1748年漳腊北6.5级地震、1933年叠溪7.5级地震和1960年漳腊6.75级地震；2008年5月12日发生的8.0级汶川大地震。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）国家标准第1号修改单，工程区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
2.5 不良地质现象。
流域内地形切割强烈，基岩地层主要为千枚岩夹变质灰岩，岩层陡倾、岩体节理裂隙发育，加之区域内构造运动活动性强，故在长期风化剥蚀、流水侵蚀、临空卸荷，特别是地震活动等内、外营力作用下，区内重力地质灾害现象发育。基岩出露区主要的不良地质类型为崩塌及危岩，而沿沟的土质岸坡段，由于磨沟水流对坡脚的掏蚀，普遍存在有滑塌现象。
3. 泥石流发育特征
3.1 沟谷特征。
磨沟泥石流沟域形态为纺锤形，沟域纵向长度8.5Km，平均宽度2.0Km，沟域面积12.56Km2，其中汇水面积为9.50Km2，占流域面积的75.6%。该沟其主沟流向曲折，沟源沟床最大高程约3100m，入河口高程为1487m，相对高差1613m；由沟源向下，沟床纵向坡降总体呈由陡变缓的变化趋势（图3），两侧谷坡坡度变化较大。
根据磨沟的沟谷变化特点，将其沟谷分为四段，即沟源段、上游段、中游及下游段。其中，沟源段三面环山，沟床纵坡平均421.5‰，两侧岸坡陡峭，呈漏斗状陡坡地形，利于汇水，为磨沟泥石流的清水区；上游流段沟道狭窄，沟床纵坡平均325.2‰，谷坡陡立，崩塌发育，属磨沟泥石流的形成区；中游流段沟道蜿蜒，“U”型与“V”型谷相间，沟床纵坡平均217.6‰，谷坡总体表现为东陡西缓，属泥石流的流通区；下游流经老泥石流堆积扇，其上、下段沟道深切，中部居民聚居区内沟道浅坦，属泥石流的堆积区。
3.2 物源特征。
磨沟泥石流形成区内物源丰富，集中物源主要有11处崩塌岩堆，均分布在磨沟沟道左右两侧500m范围内，多形成于“5.12”地震及其余震期间，堆积松散。流通区内的不稳定不良地质体主要为11处崩塌岩堆及2处人工弃土堆。此外，沟道内及沟岸堆积物还可因冲刷而转化为物源。流通区沟道表层松散堆积物约有1.0×104m3的物质可成为动储量，“5.12”地震产生的岩堆动储量约占该部分物源总储量的35%；沿岸特别是弯道段的坡面堆积物产生塌岸形成的动储量可能达到3.0×104m3。
经统计（见表1），磨沟流域内的各类物源总储量为628.55×104m3，其中稳定物源为612.45×104m3，占97.44%，潜在不稳定物源为16.10×104m3，占2.56%。从分布区域上看，69.6%的动储量物源集中在形成区内。可见，“5.12”地震产生的崩塌岩堆是磨沟泥石流的主要物源。
3.3 泥石流的活动史及易发性判断。
从堆积扇的规模、堆积层序以及调查访问情况综合分析，磨沟属老泥石流沟历史上曾多次爆发泥石流，其活动历史可大致分为两个阶段。
3.3.1 早期活动情况。
形成的堆积扇直接堆积于岷江阶地上，地表出露范围为标高1560m以下至阶地阶坡顶部。如前所述，早期堆积扇为多次大中型泥石流的产物，考虑到堆积体内所夹的冲洪积物厚度薄，故推断早期泥石流活动期内水动力条件充足（洪水频繁），构造运动强烈（产生丰富物源），因此泥石流活跃、形成的堆积扇规模大且各次泥石流间隔时间不长。
同时，该堆积扇已被后期水流切割出深达5～15m的沟道，磨沟不仅切穿早期堆积体，还底蚀基岩达1～3m，说明堆积扇形成久远。
3.3.2 近期活动情况。
根据访问，近50年来磨沟山洪暴发周期为9～11年左右一次，但除1949年和1977年各爆发过一次泥石流外，均未发生过泥石流。
1949年磨沟因暴雨发生水石型泥石流，由于年代久远，故已无法准确访问到泥石流发生时的实际状况。据经历过此次泥石流的目击者介绍，此次泥石流大致冲毁、淹没农田200余亩，无人员伤亡。结合区域地质情况分析，此次泥石流启动物源可能与1933年的叠溪地震相关，其规模属小型。
1977年雨季，数日暴雨后，磨沟泥石流再次爆发。此次泥石流携带出的石块、泥砂大多堆积于形成区——流通区的淹没区内，一时冲毁、淹没新改造的农田约150多亩；造成该部位原沟道淤塞、磨沟向西改道、原G213线公路涵洞堵塞，磨坊被埋，所幸当时磨沟沟道附近无人居住，故无一人伤亡。目前在形成区-流通区仍能见到新近冲出的巨石，块径达3～3.8m（图4）。在磨沟入河口处，形成了目前所见的小堆积扇。
此次泥石流启动的物源主要为上游沟道冲洪积物及其两侧的崩坡积松散堆积物，停积方量在2.0万m3以上，其类型属中型粘性泥石流。
上述两次泥石流启动物源均主要为沟道堆积物及岸坡塌岸堆积物。
综合分析磨沟泥石流的各种诱发因素，如崩坍、滑坡及水土流失（自然和人为活动的）严重程度、泥沙沿途补给程度、沟口泥石流堆积活动程度、河沟纵坡降、区域构造影响程度、流域内植被覆盖状况等15项反映泥石流活动条件的诸因素进行综合评判并量化打分，磨沟现状发生泥石流严重程度得分为102分，属易发泥石流沟。
4. 工程防治措施建议
泥石流的防治要坚持防治结合、生物措施与工程措施结合、民办与公助相结合，对易发生泥石流地区采取：稳、拦、排、停、封等相结合的防治措施。常见的工程措施有:跨越工程、穿过工程、防护工程、排导工程、拦挡工程。通过控制泥石流的固体物质和暴雨、洪水径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，减少对下游建筑物的冲刷、撞击和淤埋等危害，主要有拦渣坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等［4］。
针对磨沟泥石流的发育特征及其可能造成的危害，提出如下工程措施。
4.1 方案1拦排结合。
主要措施：多级谷坊+拦挡坝+修整排导槽。
该方案通过在形成区设置谷坊群，防治沟底下切，沟头上延长。同时通过回淤物质对沟道两侧不稳定和潜在不稳定的边坡进行压脚加固，减弱集中水流对边坡的淘蚀，减少松散物源的来源。拦挡坝可以拦蓄大量泥沙，使沟底坡度平缓，河床固定，达到减少泥石流流速和峰值流量，保护沟道。原始沟道进行简单的清理修整，以满足排洪需要为主。
4.2 方案2以排为主。
由于原始沟道较为曲折，且大部分沟道被移民建房所侵占，排导条件较差。该方案通过改道新建排导槽，将泥石流排导路线改离居民区。新建排导槽截面形式采用复式“V”形断面，纵坡降为8.1%，排导槽通过公路段设过水坝。
磨沟泥石流综合治理对比方案见图5。通过对两种方案在技术可行性、施工难易程度、安全可行性和工程投资等方面的比选，推荐方案一即“多级谷坊+拦挡坝+修整排导槽”为优选方案。
5. 结论与建议。
5.1 磨沟泥石流属中等易发。按水源分类为暴雨型泥石流，按物源分类为崩滑型泥石流，按集水区地貌特征分类为沟谷型泥石流，按流体性质分类为粘性泥石流，按泥石流发展阶段为衰退～停歇期，按暴发频率分类为低频泥石流，按灾害等级划分该泥石流灾害危险性等级为中型地质灾害，按潜在危险性等级为中型泥石流。
5.2 建议加强对该泥石流的群测群防，并由相关部门设立降雨气象观测站，以便及时预告流域降雨状况，进行泥石流的预测预报工作［5］。
5.3 建议在地震灾区恢复重建工作中，房屋选址应尽量远离排导槽，严禁侵占泥石流沟道。5.4 针对茂县磨沟泥石流沟域地形和发育特征，建议采用“多级谷坊+拦挡坝+修整排导槽”的综合防治措施。
参考文献
［1］ 黄润秋，李为乐. “5.12”汶川大地震触发地质灾害的发育分布规律研究［J］. 岩石力学与工程学报，2008, 27 (12),2585-2592.
［2］ 黄润秋. “5·12”汶川大地震地质灾害的基本特征及其对灾后重建影响的建议［J］. 中国地质教育，2008, (2),21-24.
［3］ 四川煤田地质一三七总公司.阿坝州茂县地质灾害应急勘查项目磨沟泥石流勘查报告［R］ .2009.
［4］ 李明立,殷世芳,蔡慧慧.卢氏县黑马渠沟泥石流的形成条件及其防治［J］.中国水土保持，2007, (6),44-45.
［5］ 张友谊,胡卸文,吕小平,王华.柳洪沟泥石流发育特征及其防治对策［J］.铁道建筑，2007,(3),70-72.
【关键词】泥石流；发育特征；防治措施；磨沟
The development characteristics of Mo Gou debris flow in Mao Xian and control measures
Liu De-bing,Deng Mao-lin,Wu Hao,Li Yi
(Sichuan Shudong geology investigate adesign research institute Dazhou Sichuan 635006)
【Abstract】“5.12” Wenchuan earthquake caused a large number of secondary geological disaster. These disasters are blocking traffic, blocking the river, threatening homes and settlements, has posed a serious threat to the lives of the people in disaster areas, and also left a significant security risk to disaster transitional settlement and reconstruction work. This paper discusses the geological environment and development characteristics of Mo Gou debris flow in Mao Xian, judges their degree of susceptibility through comprehensive quantitative analysis of a variety of geological environmental factors, and takes corresponding integrated control measures according to the debris flow characteristics.
【Key words】Debri;Development characteristics;Control measures;Mo Gou
1. 引言
“5·12”汶川大地震给四川省造成极为严重的人员伤亡和财产损失，同时因地震引发了大量的滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害。黄润秋等对这次地震触发地质灾害的发育分布规律进行了研究，截至2008年7月20日，42个重灾县(市)震后新增可统计地质灾害隐患多达8627处，其中泥石流837处［1］。这些次生地质灾害阻断交通，堵塞河流，威胁民房和安置点，对灾区人民的生命财产安全形成严重威胁，同时也严重影响灾区抢险救灾工作的顺利开展，并为灾区过渡性安置和灾后重建工作遗留重大的安全隐患。黄润秋对“5·12”地震地质灾害的基本特征及其对灾后重建的影响进行了分析［2］。本文对茂县磨沟泥石流的发育特征和防治措施进行了研究，以便为相关部门对该泥石流的治理提供科学依据和为该区域的灾后重建提供保障。
磨沟位于茂县南新镇与凤仪镇交界处，为岷江的一级支沟，属于一条老泥石流沟。“5·12”地震之前，75年来磨沟发生过两次泥石流，其中1954年属小型泥石流，而1976年属中型泥石流。磨沟泥石流一旦再次暴发，将直接威胁到极危险区内的25户人数200余人（含学校）的生命财产安全，其潜在危险性等级为中型。因此，研究磨沟泥石流的发育特征，预测其暴发规模，并立即开展应急治理工作十分必要。
2. 流域地质环境条件
2.1 气象水文。
磨沟处于高原型季风气候区，区内气候温和，冬无严寒，夏无酷暑；但由于区内地形复杂，小气候效应、垂直分带气候显著，河谷与高山气温悬殊。据茂县多年气象资料，全县多年平均气温11.1℃，极端最高气温32℃，极端最低气温-11.6℃，最冷月平均气温0.8℃，最热月平均气温20.4℃，但各地气温差异大，大约海拔每升高100m，平均气温下降0.55～0.6℃；区内降雨多集中在5～10月份（图1），具有随海拔增加而降雨量增大的特点，多年平均降水量490.7mm，年最大降水量598.7mm，24h最大降水量约75.2mm；另据《四川省中小流域暴雨洪水计算手册》查图得，工作区6h最大降雨量约24.5mm，1h最大降雨量约23.2mm，10min最大降雨量8.6mm。
2.2 地形地貌。
工作区地处川西北高原东北部的高山峡谷地带，属长江流域岷江水系上游强烈抬升区。第三纪末喜山运动以来由于受区域整体间歇性抬升和河流强烈下切侵蚀作用的影响，区内山势巍峨，沟谷深切，山岭海拔高度一般3500～4500m，岭谷高差1000m左右，呈现出强烈隆升深切割的中高山～高山地貌景观。
磨沟流域（见图2）地势SE高NW低，沟道长约8.5Km，流域面积约14.2Km2。流域内最高点为沟源九顶山，海拔高度4550m，最低点为沟口岷江河谷，最低标高1485m，相对高差约3065m。标高1630m以上的中、上游地区，沟谷平面形态呈串珠状的倒三角形形态，U形谷与V形谷相间，沟道狭窄，纵坡坡降137.8～559.6‰不等，总体呈逐渐变缓的趋势；以下为泥石流堆积扇地貌，由于各期堆积扇相互堆叠或切割，堆积扇地貌不规则，总体表现出中轴高于两侧，扇缘突出挤压岷江河道的特征。堆积区内，磨沟经中轴以东大角度汇入岷江，入河口标高为1887.9m［3］。
2.3 地层岩性。
流域内地表出露有新生界第四系全新统（Q4）、中上更新统（Q2+3）及古生界泥盆系月里寨群（Dyl1-2）地层及志留系茂县群（Smx4-5）五～四段地层。
第四系全新统（Q4）松散堆积层主要分布在泥石流堆积区及磨沟西南侧，其主要成因类型有：泥石流堆积层（Q4sef）、崩坡积层（Q4c+dl）、坡洪积层（Q4dl+pl）、冲洪积层（Q4al+pl）及残坡积层（Q4dl+el）等；局部地段还零星分布有人工填土层（Q4me）。中上更新统（Q2+3）冲洪积层（Q2+3al+pl）主要分布在岷江Ⅰ级基座阶地一带，阶地前缘出露良好，阶坡陡峭，靠山一侧已遭后期坡、洪及泥石流堆积物所掩盖。该层上覆Q4sef块、碎石土，下伏Smx4千枚岩，分布标高为1490～1520m之间。
古生界泥盆系月里寨群（Dyl）在磨沟上游及沟源段对称重复出露，由于褶皱作用，组成了倒转向斜的核部。其中，月里寨群上组（Dyl2）由浅海相泥页岩～碳酸岩建造，与下伏Dyl1地层为逐渐过渡关系。下部岩性为灰、青灰色泥质灰岩夹深灰色千枚岩及少量生物碎屑灰岩，中部为灰色中～厚层状灰岩夹泥质灰岩及深灰色千枚岩，上部为深灰色薄～厚层灰岩为主夹泥质条带灰岩及深灰色钙质千枚岩。受构造影响，岩体裂隙发育，强风化层破碎，崩塌现象较发育。“5·12”地震期间，该组地层内形成了大量的崩塌岩堆，严重堵塞磨沟沟道，构成了磨沟泥石流潜在物源的集中分布区。月里寨群下组（Dyl1）岩性以深灰、黑灰色千枚岩、炭质千枚岩为主，夹灰色绢云石英千枚岩、泥质灰岩、灰岩及石英砂岩等。受构造影响，岩体裂隙发育；其中的砂岩、灰岩段地层危岩发育、崩塌现象众多。
志留系茂县群五段（Smx5）在磨沟上游、中游及下游的陡斜坡处均有出露。区内该组地层上部为灰色，中下部为带绿色的绢云千枚岩、绢云石英千枚岩夹变质钙质细砂岩薄层或条带，局部地段有一层灰色薄～中层细晶灰岩。受构造挤压，其岩体破碎。茂县群四段（Smx4）分布在磨沟下游堆积区外的山脊陡斜坡处，该组地层岩性以灰色绢云千枚岩、绢云石英千枚岩为主，夹少量条带～薄层变质细砂岩，局部偶见泥质灰岩透镜体。由于地形陡峭，浅表层风化、卸荷作用强烈。
2.4 区域构造和地震。
磨沟流域属九顶山华夏构造系，地质构造复杂，区内构造以断裂、褶皱为主。工程区位于九顶山复向斜北翼，该复向斜是彭灌复背斜北翼次一级的复向斜，由志留系茂县群及泥盆系月里寨群组成，延伸长50Km以上，宽约12Km；其核部为泥盆系月里寨群，轴线走向45～40°，南北两翼地层均倾向北西，轴面倾向约315度，倾角约70度，为一通斜倒转复向斜，两翼均发育有多个次级同斜倒转褶曲；而沟域范围内出露的次级褶曲有：疏果坪倒转背斜、福兴山倒转向斜等，两者轴线走向、轴面产状与九顶山复向斜近于一致。流域内，地层倾向一般300～342°，倾角59～73°不等，局部反倾。
区内主要发育有3组节理裂隙，发育密度为3～9条/m3不等。由于构造活动强烈，岩体挤压破碎，表层结构松散，为崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害的发育提供了丰富的物质来源。工程区地处龙门山断裂带以西的川西北强烈抬升区，新生代以来主要表现为大面积抬升隆起和断块差异升降，挽近期断裂活动与地震活动性均较强，区域稳定性一般～较差，是中国地震活跃地区之一。历史上，本区破坏性地震活动频繁，距工程区直线距离90Km范围内曾多次发生5级以上地震，如1713年叠溪7级地震、1748年漳腊北6.5级地震、1933年叠溪7.5级地震和1960年漳腊6.75级地震；2008年5月12日发生的8.0级汶川大地震。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）国家标准第1号修改单，工程区地震基本烈度为8度，地震动峰值加速度为0.20g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
2.5 不良地质现象。
流域内地形切割强烈，基岩地层主要为千枚岩夹变质灰岩，岩层陡倾、岩体节理裂隙发育，加之区域内构造运动活动性强，故在长期风化剥蚀、流水侵蚀、临空卸荷，特别是地震活动等内、外营力作用下，区内重力地质灾害现象发育。基岩出露区主要的不良地质类型为崩塌及危岩，而沿沟的土质岸坡段，由于磨沟水流对坡脚的掏蚀，普遍存在有滑塌现象。
3. 泥石流发育特征
3.1 沟谷特征。
磨沟泥石流沟域形态为纺锤形，沟域纵向长度8.5Km，平均宽度2.0Km，沟域面积12.56Km2，其中汇水面积为9.50Km2，占流域面积的75.6%。该沟其主沟流向曲折，沟源沟床最大高程约3100m，入河口高程为1487m，相对高差1613m；由沟源向下，沟床纵向坡降总体呈由陡变缓的变化趋势（图3），两侧谷坡坡度变化较大。
根据磨沟的沟谷变化特点，将其沟谷分为四段，即沟源段、上游段、中游及下游段。其中，沟源段三面环山，沟床纵坡平均421.5‰，两侧岸坡陡峭，呈漏斗状陡坡地形，利于汇水，为磨沟泥石流的清水区；上游流段沟道狭窄，沟床纵坡平均325.2‰，谷坡陡立，崩塌发育，属磨沟泥石流的形成区；中游流段沟道蜿蜒，“U”型与“V”型谷相间，沟床纵坡平均217.6‰，谷坡总体表现为东陡西缓，属泥石流的流通区；下游流经老泥石流堆积扇，其上、下段沟道深切，中部居民聚居区内沟道浅坦，属泥石流的堆积区。
3.2 物源特征。
磨沟泥石流形成区内物源丰富，集中物源主要有11处崩塌岩堆，均分布在磨沟沟道左右两侧500m范围内，多形成于“5.12”地震及其余震期间，堆积松散。流通区内的不稳定不良地质体主要为11处崩塌岩堆及2处人工弃土堆。此外，沟道内及沟岸堆积物还可因冲刷而转化为物源。流通区沟道表层松散堆积物约有1.0×104m3的物质可成为动储量，“5.12”地震产生的岩堆动储量约占该部分物源总储量的35%；沿岸特别是弯道段的坡面堆积物产生塌岸形成的动储量可能达到3.0×104m3。
经统计（见表1），磨沟流域内的各类物源总储量为628.55×104m3，其中稳定物源为612.45×104m3，占97.44%，潜在不稳定物源为16.10×104m3，占2.56%。从分布区域上看，69.6%的动储量物源集中在形成区内。可见，“5.12”地震产生的崩塌岩堆是磨沟泥石流的主要物源。
3.3 泥石流的活动史及易发性判断。
从堆积扇的规模、堆积层序以及调查访问情况综合分析，磨沟属老泥石流沟历史上曾多次爆发泥石流，其活动历史可大致分为两个阶段。
3.3.1 早期活动情况。
形成的堆积扇直接堆积于岷江阶地上，地表出露范围为标高1560m以下至阶地阶坡顶部。如前所述，早期堆积扇为多次大中型泥石流的产物，考虑到堆积体内所夹的冲洪积物厚度薄，故推断早期泥石流活动期内水动力条件充足（洪水频繁），构造运动强烈（产生丰富物源），因此泥石流活跃、形成的堆积扇规模大且各次泥石流间隔时间不长。
同时，该堆积扇已被后期水流切割出深达5～15m的沟道，磨沟不仅切穿早期堆积体，还底蚀基岩达1～3m，说明堆积扇形成久远。
3.3.2 近期活动情况。
根据访问，近50年来磨沟山洪暴发周期为9～11年左右一次，但除1949年和1977年各爆发过一次泥石流外，均未发生过泥石流。
1949年磨沟因暴雨发生水石型泥石流，由于年代久远，故已无法准确访问到泥石流发生时的实际状况。据经历过此次泥石流的目击者介绍，此次泥石流大致冲毁、淹没农田200余亩，无人员伤亡。结合区域地质情况分析，此次泥石流启动物源可能与1933年的叠溪地震相关，其规模属小型。
1977年雨季，数日暴雨后，磨沟泥石流再次爆发。此次泥石流携带出的石块、泥砂大多堆积于形成区——流通区的淹没区内，一时冲毁、淹没新改造的农田约150多亩；造成该部位原沟道淤塞、磨沟向西改道、原G213线公路涵洞堵塞，磨坊被埋，所幸当时磨沟沟道附近无人居住，故无一人伤亡。目前在形成区-流通区仍能见到新近冲出的巨石，块径达3～3.8m（图4）。在磨沟入河口处，形成了目前所见的小堆积扇。
此次泥石流启动的物源主要为上游沟道冲洪积物及其两侧的崩坡积松散堆积物，停积方量在2.0万m3以上，其类型属中型粘性泥石流。
上述两次泥石流启动物源均主要为沟道堆积物及岸坡塌岸堆积物。
综合分析磨沟泥石流的各种诱发因素，如崩坍、滑坡及水土流失（自然和人为活动的）严重程度、泥沙沿途补给程度、沟口泥石流堆积活动程度、河沟纵坡降、区域构造影响程度、流域内植被覆盖状况等15项反映泥石流活动条件的诸因素进行综合评判并量化打分，磨沟现状发生泥石流严重程度得分为102分，属易发泥石流沟。
4. 工程防治措施建议
泥石流的防治要坚持防治结合、生物措施与工程措施结合、民办与公助相结合，对易发生泥石流地区采取：稳、拦、排、停、封等相结合的防治措施。常见的工程措施有:跨越工程、穿过工程、防护工程、排导工程、拦挡工程。通过控制泥石流的固体物质和暴雨、洪水径流，削弱泥石流的流量、下泄量和能量，减少对下游建筑物的冲刷、撞击和淤埋等危害，主要有拦渣坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等［4］。
针对磨沟泥石流的发育特征及其可能造成的危害，提出如下工程措施。
4.1 方案1拦排结合。
主要措施：多级谷坊+拦挡坝+修整排导槽。
该方案通过在形成区设置谷坊群，防治沟底下切，沟头上延长。同时通过回淤物质对沟道两侧不稳定和潜在不稳定的边坡进行压脚加固，减弱集中水流对边坡的淘蚀，减少松散物源的来源。拦挡坝可以拦蓄大量泥沙，使沟底坡度平缓，河床固定，达到减少泥石流流速和峰值流量，保护沟道。原始沟道进行简单的清理修整，以满足排洪需要为主。
4.2 方案2以排为主。
由于原始沟道较为曲折，且大部分沟道被移民建房所侵占，排导条件较差。该方案通过改道新建排导槽，将泥石流排导路线改离居民区。新建排导槽截面形式采用复式“V”形断面，纵坡降为8.1%，排导槽通过公路段设过水坝。
磨沟泥石流综合治理对比方案见图5。通过对两种方案在技术可行性、施工难易程度、安全可行性和工程投资等方面的比选，推荐方案一即“多级谷坊+拦挡坝+修整排导槽”为优选方案。
5. 结论与建议。
5.1 磨沟泥石流属中等易发。按水源分类为暴雨型泥石流，按物源分类为崩滑型泥石流，按集水区地貌特征分类为沟谷型泥石流，按流体性质分类为粘性泥石流，按泥石流发展阶段为衰退～停歇期，按暴发频率分类为低频泥石流，按灾害等级划分该泥石流灾害危险性等级为中型地质灾害，按潜在危险性等级为中型泥石流。
5.2 建议加强对该泥石流的群测群防，并由相关部门设立降雨气象观测站，以便及时预告流域降雨状况，进行泥石流的预测预报工作［5］。
5.3 建议在地震灾区恢复重建工作中，房屋选址应尽量远离排导槽，严禁侵占泥石流沟道。5.4 针对茂县磨沟泥石流沟域地形和发育特征，建议采用“多级谷坊+拦挡坝+修整排导槽”的综合防治措施。
参考文献
［1］ 黄润秋，李为乐. “5.12”汶川大地震触发地质灾害的发育分布规律研究［J］. 岩石力学与工程学报，2008, 27 (12),2585-2592.
［2］ 黄润秋. “5·12”汶川大地震地质灾害的基本特征及其对灾后重建影响的建议［J］. 中国地质教育，2008, (2),21-24.
［3］ 四川煤田地质一三七总公司.阿坝州茂县地质灾害应急勘查项目磨沟泥石流勘查报告［R］ .2009.
［4］ 李明立,殷世芳,蔡慧慧.卢氏县黑马渠沟泥石流的形成条件及其防治［J］.中国水土保持，2007, (6),44-45.
［5］ 张友谊,胡卸文,吕小平,王华.柳洪沟泥石流发育特征及其防治对策［J］.铁道建筑，2007,(3),70-72.