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陕西西安长安区“2023.8.11”蒿沟泥石流灾害调查分析

姚秋玲^1,2     何秉顺^1,2    涂勇^1,2     秦向阳³

1. 中国水利水电科学研究院

2. 水利部防洪抗旱减灾工程技术研究中心（水旱灾害防御中心）

3. 水利部黄河水利委员会黄河上中游管理局

引用格式：姚秋玲，何秉顺，涂勇，等. 陕西西安长安区“2023.8.11”蒿沟泥石流灾害调查分析[J]. 中国防汛抗旱，2024，34（10）：45−48, 53.

摘    要：2023年8月11日，陕西西安长安区滦镇街道喂子坪村鸡窝子组蒿沟发生泥石流灾害，造成25人死亡，2人失联。为调查分析灾害机理，查清致灾原因，通过实地查勘灾害现场和蒿沟沟道，采用无人机第一时间航拍获取灾后蒿沟泥石流沟道和流域三维影像数据，通过雨水情计算、泥石流形成条件分析、势能计算、机理和过程分析、堆积体体积与沟道块石储量对比分析，经综合研判，本次灾害事件是降雨诱发的典型泥石流灾害，人员伤亡由泥石流造成。

关键词：蒿沟泥石流; 灾害调查; 堆积体; 致灾机理

基金项目: 山洪灾害风险防控理论和技术研究（JZ0145C012024）。

0 引　言

泥石流是山区常见的一种自然现象，是介于滑坡、崩塌等块体运动与挟沙水流运动之间的一系列连续运动^[1]，其组成是一种完全不同于清水和一般挟沙水流的多相流体，是介于土体和水体之间的过渡性流体^[2]。泥石流突发性强，危害巨大，防不胜防，是一种常见的山地自然灾害，也是降雨、地形地貌、地质构造、固体堆积物、植被覆盖度及人类活动等因素共同作用的结果^[3-4]。泥石流具有非常强的侵蚀能力，在其运动过程中，不断地对沟道进行下蚀和侧蚀，并将沟道中大量的松散物质带走，危害性不断增加^[5-6]。

2023年8月11日14—18时，陕西西安长安区发生强降雨过程，16时44分，长安区秦岭山区北麓的蒿沟小流域因降雨诱发泥石流灾害，造成25人死亡，2人失联。本文根据灾害现场和沟道查勘，分析了蒿沟泥石流致灾机理。

1 研究区概况

西安长安区地处关中平原腹地、西安市南部、秦岭北麓，山区面积约占55%，全年平均降水量地区分布不均，由北向南递增，差异明显，南部山区降水量一般为850～1000 mm，主要分布在7—9月。境内秦岭沿线有大小峪口24个，主要河流有沣峪河、浐河、皂河，均属于渭河水系。

蒿沟小流域位于秦岭北麓山地，陕西西安长安区沣峪口以上22 km处，为沣峪河左岸一级支流，流域面积1.2 km²，全长2.4 km，高差965 m，平均比降37.1%，局部沟段比降达57%。蒿沟小流域内植被覆盖度较高，主要为乔木和灌木。地形总体上属于深切割构造侵蚀地形，纵向坡度和两侧边坡坡度较陡，易形成泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害，且沟域内泥石流松散固体物源储备丰富

2 灾害过程与特征

2.1 灾害过程

2023年8月11日14—18时，蒿沟小流域出现强降雨过程，16时44分许，降雨诱发蒿沟上游段高势能松散物质失稳向下滑动，推动下游沟道内固体物源向下滚动并冲出沟口，泥石流瞬间将沟口2户民房（约300 m²）和G210国道上1辆防汛巡查车摧毁，造成2户民房内27人中23人死亡、2人失联和防汛巡查车内4人中2人死亡。符合泥石流突发性强、历时短暂的特征，一场泥石流过程从发生到结束一般仅几分钟到几十分钟，突发性导致灾情加重，且难以准确预报和有效预防。发生时间是傍晚，符合我国泥石流的夜发性特征，多在夏秋季节的傍晚或夜间发生^[7]。

2.2 灾害特征

2.2.1 人员伤亡与房屋损毁特征

经现场调查时向救援人员了解，在房屋附近搜救出遇难人员均被泥石掩埋，身体表面被泥浆大面积包裹。

经现场查勘，泥石流冲毁2处房屋，右侧房屋被推入沣峪河河道内，左侧房屋部分损毁、部分原地淤埋，如图1所示（G210国道为灾后第2日抢险清除路面约1 m深泥石堆积物后）。残存房屋后方沟道内有1块直径约6 m的巨石，保护了图中残存房屋和树木，并将泥石流分为左右2股，将残存房屋左右的两侧房屋推移损毁。房屋损毁特征符合粘滞性泥石流运动特征，其前锋聚结成突起“龙头”，具有强大动力，极易摧毁流路上障碍物，因此瞬间将沟口2户民房摧毁。

图1 损毁房屋情况

2.2.2 成灾区堆积物特征

经8月12日现场查勘，沟口及附近沟道内存在大量堆积物，且泥石混杂，分选性不明显，块石尺寸较大，有尖锐棱角（图2）。此外，沣峪河主河道被左岸蒿沟泥石流堆积物填满，堆积物的石块尺寸、形态与沣峪河上游原河床砂石尺寸、形态相比，差别明显。

图2 灾区堆积物

2.2.3 流通区痕迹特征

沟道两侧树木泥痕明显，约2 m高的树干部分被剥皮，沟道两侧树木倒伏较多，且方向各异，部分树木倒向沟道上游方向，部分树木倒向沟道外侧，分析为泥石流巨大冲击力及裹挟大块石撞击导致（图3）。

图3 沟道两侧树木情况

3 灾害成因分析

泥石流的形成，主要受地质、地貌、水文、气象条件及人类活动的影响。松散固体物质的供给与储存、地形地貌和水分供给是泥石流形成的基本条件也是必要条件^[7]。

蒿沟小流域松散土石堆积物厚、固体物源储备丰富；经现场查勘和无人机航拍获取蒿沟小流域三维地形数据分析，蒿沟属深切割构造侵蚀地形，沟道高差965 m且局部比降高达57%；经水文计算分析，蒿沟小流域中心6 h最大降雨量为52.0 mm，理论洪量5.47万 m³。以上3点具备了泥石流形成的基本条件。

3.1 固体物源储量测算与分析

蒿沟小流域山高沟深，地势陡峭，分水岭顶部斜坡表层和主沟道存在较厚的松散土石堆积物，可为泥石流形成提供丰富的固体物质来源。通过与受灾前沟道遥感影像进行对比，原沟道内植被覆盖度高，未见裸露沟道。根据无人机获取的灾后三维地形数据，主沟道按比降从沟道源头至沟口可分为5段（图4），第1段沟长307 m，沟宽11.4 m，比降57.00%；第2段沟长392 m，沟宽12.5 m，比降26.79%；第3段沟长242 m，沟宽15.3 m，比降55.79%；第4段沟长416 m，沟宽17.1 m，比降31.25%；第5段沟长923 m（不含沟口堆积物长度72 m），沟宽19.1 m，比降28.33%。基于三维地形数据绘制的沟道纵、横断面图，结合现场查勘，沟道覆盖物厚度0.6～1.6 m。经估算，沟道因泥石流冲蚀带走的固体物源总储量约51 765 m³。

图4 主沟道按比降从沟道源头至沟口分为5段

3.2 沟道地形地貌特征分析

蒿沟小流域为漏斗形、条形流域，相对高差965 m，沟谷切割强烈。沟床平均比降37.1%，起动段比降高达57%。山坡坡度较陡，平均坡度大于25°。沟道源头集水扇形区有3个支沟向蒿沟主沟道汇流，范围清晰，汇流位置明确。泥石流起动地点位于扇形区尾段，泥石流路径唯一，遗痕丰富（图5）。

图5 沟道地形地貌

3.3 水分供给条件分析

3.3.1 暴雨特征

蒿沟泥石流灾害点附近最大日降雨量为大平站65.4 mm，降雨过程主要集中在11日14—17时，最大1 h降雨量为35.8 mm，发生在8月11日15—16时，降雨频率为25%；最大2 h降雨量为56.8 mm；最大3 h降雨量为61.8 mm，发生在11日14—17时，降雨频率为10%；最大6 h降雨量为64.8 mm，降雨频率为13%，分析蒿沟流域中心降雨量为52.0 mm（图6）。

图6 灾害点附近大平站8月11日降雨过程

以大平站为参证站，蒿沟小流域最大3 h降雨量为10年一遇，最大6 h降雨量接近10年一遇。

3.3.2 洪量估算

本次洪量计算的重现期按照雨洪同频分析，参照《陕西省水文手册》，经验公式如下：

式中：为不同频率的设计洪量，万m³；F为流域面积，1.20 km²；Kw、c分别为经验性参数和指数，Kw=5.7、c=1.0。

以大平站降雨频率（10%）考虑，蒿沟流域设计洪量为6.84万m³。

根据6 h（11日12—18时）最大降雨量等值线图，大平站6 h最大降雨量为64.8 mm、蒿沟流域中心6 h最大降雨量为52 mm，本次蒿沟流域理论洪量计算参考大坪雨量站重现期同时利用降雨量进行修正，蒿沟流域理论洪量为5.47万m³

4 泥石流过程与机理分析

4.1 泥石流流体特征

据现场走访村民了解，灾害发生时伴随着巨大、发闷的声音和震动感，泥石流瞬间倾泻而下，流体发黑，摧毁房屋，破坏力巨大。本次蒿沟流域灾前6 h（8月11日12—18时）降雨过程共形成径流量5.47万m³，沟道内固体物源总储量5.18万m³，由于泥石流固液比计算受诸多因素影响、过程十分复杂，本次仅以灾前6 h时洪水总量进行分析计算，泥石流固液所占比例约为2.46∶1，属于黏滞性泥石流^[8]。考虑本次泥石流发生过程迅猛短暂，大量径流应在成灾前已流入沣峪河，因此，计算固液比时所采用的洪水量偏大较多，充分说明水不是搬运介质，而是组成物质。

4.2 泥石流势能估算

本次降雨过程，蒿沟流域中心雨量值为52.0 mm，按沟道源头扇形集水面积0.2 km²，参照《陕西省水文手册》，估算沟道源头扇形集雨区可形成约8 912 m³水量。第1段沟道内块石储量2 174 m³，重心位置至下游沟口高差657.5 m，计算泥石流启动阶段水和块石的潜在重力势能为：

式中：为重力势能，kJ；为质量，t；为重力加速度，取9.8 kN/t；为高度，m。

4.3 形成过程分析

8月11日16时44分许，降雨形成的径流持续在沟道源头扇形集雨区尾部汇流，在大比降情况下，导致第一段沟道内高势能松散物质失稳向下滑动，泥石流起动，在水流参与下，推动下游沟道内固体物源继续向下运动并冲出沟口，因沟口附近沟道宽度陡增、坡度变缓，泥石流流速剧降，块石及树干等在沣峪河河道内形成扇形泥石堆积体。泥石流灾害发生后，蒿沟从上游至下游可划分为典型的泥石流沟道3个区段，即供给区（蒿沟源头扇形集雨区）、通过区（沟道峡谷陡坡）、堆积区（山口沣峪河河道内形成的泥石流扇）。现场查勘发现，堆积区扇形基本完整，扇顶被沣峪河冲刷破坏轻微，扇面被支沟后期洪水改造程度小，说明此次泥石流容重大，路径唯一，遗痕丰富。

4.4 泥石流堆积体体积与沟道块石储量对比分析

经现场查勘及测绘，扇形堆积体占地面积约13 450 m³，通过比较灾前灾后地形，得出堆积体平均厚度3.5 m，体积约47 075 m³。经前文计算可知，沟道内堆积块石总储量约51 765 m³，与扇形堆积体体积基本相当，验证了沟口堆积物的来源为此次泥石流所携带。

通过泥石流势能估算、机理和过程分析、泥石流堆积体体积与沟道固体物源储量对比分析，结合前述现场调查，此次灾害为降雨诱发浅层堆积物滑塌而形成的泥石流灾害。

5 结论与建议

经雨水情计算分析、灾害现场和蒿沟沟道实地查勘，并采用无人机航拍获取沟道地形和影像，通过泥石流形成条件、势能估算、机理和过程分析、堆积体体积与沟道固体物源储量对比分析可知，此次灾害为降雨诱发浅层堆积物滑塌而形成的泥石流灾害，具有以下特点。

（1）隐蔽性。鸡窝子组灾害点2栋民房地势较高，位于沣峪河100年一遇洪水位之上，没有被划为山洪灾害危险区；蒿沟小流域面积仅1.2 km²，植被茂盛，沟内无人居住，根据2021年地质灾害调查排查成果，蒿沟没有被列在地质灾害隐患点范围内。

（2）突发性。蒿沟沟道高差965 m且局部比降高达57%；松散土石堆积物厚、固体物源储备丰富，泥石流固液所占比例约2.46∶1，属粘滞性泥石流，在泥石流演进过程中，前锋聚结成突起“龙头”,具有非常强的侵蚀能力^[9]，瞬间将沟口2户民房和1辆巡查车摧毁。事发时正值周末傍晚，1栋民房作为“农家乐”聚集大量人群，突发快速的泥石流致使人员难以逃生避险，灾害范围虽小，但死伤惨重。

（3）非偶然性。沟道内2户民房后沟内立有巨石，可以推知此沟道过去曾发生过泥石流，但民房主人和村民均表示未经历过，不了解此沟道存在泥石流灾害风险，当前沟道出口在民房后拐弯汇入沣峪河，而房屋建在主沟道轴线方向正出口位置，此次泥石流来势凶猛，流速极快，直接改道进入沣峪河。

基于本次灾情，主要建议如下：①强化风险管理和隐患排查整治。加强山区沟道风险识别，进一步排查风险隐患，以主动规避风险、掌握避险要领为主题，全面研判、梳理灾害风险点，聚焦薄弱环节和危险区域，及时排查整改风险隐患，汛期加强巡查；②加强科普宣教，推动防灾避险“家喻户晓”，避免在沟口人口聚集、盖房修路等；③强化预测预报预警。加强山区泥石流沟道或潜在泥石流沟道泥石流预测预报，及时发布预警信息，指导群众及时转移避险。

志谢：此次灾害调查，得到了水利部水旱灾害防御司，陕西省、西安市、长安区各级水利部门及基层领导和工作人员的大力支持，一并致谢！