劉 瑞，王家鼎，謝婉麗，溫篤武

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069)

延安地區(qū)的地貌以黃土高原、丘陵為主導(dǎo)地位，平均海拔為1 200 m左右。地勢(shì)西北高而東南低，北部的白于山海拔1 600～1 800 m，做東西向延伸，主峰海拔1 805 m，為厚層黃土所覆蓋。有關(guān)延安地區(qū)泥石流的研究，前人有一定的研究[1]，結(jié)果表明，在這一地區(qū)，地貌因素、固體物質(zhì)補(bǔ)給條件、降雨因素和人類工程活動(dòng)是誘發(fā)泥石流的主要因素。本文對(duì)其影響因素進(jìn)行了分析研究，并初步分析了延安地區(qū)泥石流災(zāi)害的成因。

延安屬于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，其夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，帶有較強(qiáng)的大陸性特征。夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。冬冷夏熱，雨熱同期。

1 泥石流的分布、類型及危害

1.1 泥石流的分布

李昭淑教授所著《陜西省泥石流災(zāi)害與防治》一書中，按照地貌形態(tài)、成因及組合區(qū)域特征，對(duì)陜西省泥石流進(jìn)行了劃分，延安地區(qū)屬于陜北黃土高原區(qū)，北界風(fēng)沙區(qū)，南至關(guān)中盆地。延安泥石流分布密度和頻度由西北向東南呈遞減趨勢(shì)，主要受黃土巖性特征、地形條件和暴雨出現(xiàn)次數(shù)、強(qiáng)度、植被等因素影響。

我國(guó)黃土高原西北部以梁峁地貌單元為主，黃土顆粒粗，結(jié)構(gòu)疏松，降水以暴雨為主;東南部屬黃土塬區(qū)，黃土粘粒成分增高，膠結(jié)較好，土質(zhì)密實(shí)堅(jiān)硬，降雨量較大，但暴雨次數(shù)相對(duì)較少。因此，泥流分布表現(xiàn)出與地形條件、巖性特征及降水狀況大致相應(yīng)的區(qū)域特征，由西北向東南可分為兩個(gè)大區(qū)，即西北梁峁粘性泥流分布區(qū)和東南部黃土塬稀性泥流分布區(qū)。

延安地區(qū)泥石流主要為暴雨型泥石流，暴雨一般集中在每年的6-10月份，這段時(shí)間也是泥石流的高發(fā)期。

1.1.1 泥石流的類型

泥石流類型的劃分，目前在我國(guó)尚無統(tǒng)一的分類原則、標(biāo)準(zhǔn)和方法，根據(jù)延安地區(qū)泥石流活動(dòng)的特征，結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究資料，對(duì)本區(qū)泥石流按山地地貌形態(tài)、泥石流固體物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和誘發(fā)因素進(jìn)行分類。按誘發(fā)因素可分為:暴雨型泥石流和潰決型泥石流;按山地地貌形態(tài)可分為:山坡型泥石流、溝谷型泥石流和河谷型泥石流;按泥石流固體物質(zhì)組成可分為:泥流與泥河、泥石流;按結(jié)構(gòu)性質(zhì)可分為:稀性泥石流、粘性泥石流和過渡型泥石流。

調(diào)查資料顯示延安地區(qū)泥石流集中在每年的7月份到10月份，主要為暴雨型泥石流，由于本地區(qū)地貌以塬、梁、峁為主，海拔落差較西南山區(qū)低，溝谷和河谷不是很深，以山坡型泥石流為主。堆積物以細(xì)顆粒的黃土為主，泥流與泥河發(fā)育較多，分布范圍廣，而且調(diào)查資料顯示，在本地區(qū)以泥流和泥河為主，泥石流主要分布在黃陵縣和宜川地區(qū)。

1.1.2 泥石流的危害

泥石流作為本區(qū)常見的一種地質(zhì)災(zāi)害，它暴發(fā)突然，來勢(shì)兇猛而迅速，破壞力強(qiáng)，對(duì)區(qū)內(nèi)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來很大的麻煩，并造成嚴(yán)重危害[2]。

首先，造成極其嚴(yán)重的水土流失，同一般的水土流失相比，泥流的徑流量、徑流系數(shù)、侵蝕量、含沙量都大的多。其次，泥石流除產(chǎn)生嚴(yán)重水土流失外，還會(huì)因其強(qiáng)烈的爆發(fā)作用和沖刷作用毀壞農(nóng)田，阻塞交通，給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來?yè)p失[3]。最后，泥石流沖進(jìn)鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)，摧毀房屋、工廠及其他場(chǎng)所設(shè)施。

如黃陵縣黃花溝泥石流，2001年、2003年、2005年、2010年暴雨季節(jié)均發(fā)生泥石流，造成經(jīng)濟(jì)損失且有人員傷亡。

2 泥石流影響因素

泥石流是自然因素和人類活動(dòng)共同作用的結(jié)果。自然因素主要包括區(qū)域氣象水文、巖土性質(zhì)、構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震、地形地貌、土壤植被，是泥石流形成的主要因素，其對(duì)泥石流的形成可概括為三個(gè)方面:即松散固體物質(zhì)補(bǔ)給條件、啟動(dòng)條件(水源條件)和地形條件，而人類活動(dòng)主要通過改變上述3個(gè)自然因素和條件來影響泥流的形成及發(fā)育。

2.1 地貌因素

地貌條件是形成泥石流的內(nèi)因和必要條件，制約著泥石流的形成和運(yùn)動(dòng)，影響著泥石流的規(guī)模和特性。在泥石流形成的三個(gè)基本條件中，地貌條件是相對(duì)穩(wěn)定的，其變化是緩慢的;同時(shí)，它在泥石流活動(dòng)過程中，也進(jìn)行著再塑造作用。

泥石流形成的地貌條件，主要是泥石流溝溝床比降、溝坡坡度、坡向、集水區(qū)面積和溝谷形態(tài)等。延安泥石流主要發(fā)育在山地溝谷區(qū)，黃土高原溝壑區(qū)，以及山麓沖積洪積堆積區(qū)，以前二區(qū)為主。在這些區(qū)域內(nèi)，影響泥石流形成的地形要素主要有流域形狀、面積、山坡坡度以及溝床比降等。

2.1.1 流域形狀

泥石流溝形狀大體可歸納為溝谷型和山坡型兩種。前者形狀多呈“瓢形”，自上而下可劃分出形成、流通和堆積三個(gè)區(qū)段。形成區(qū)中又有清水供給區(qū)和固體物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)兩部分。這是形成泥石流最有利的河谷形狀，也稱典型的泥石流溝。后者通常指發(fā)育在較陡山坡上的短小溝槽，長(zhǎng)僅數(shù)百米，深數(shù)十米。溝道里自上而下均有坍塌、滑坡堆積物，故缺失流通區(qū)。

2.1.2 流域面積

據(jù)延安11條泥石流溝統(tǒng)計(jì)資料，繪制泥石流溝流域面積統(tǒng)計(jì)圖，如圖1所示。流域面積小于1平方公里的占18.2%，其中尤以1～5 km2的為多。泥石流多發(fā)生在小流域內(nèi)，這與黃土高原泥石流溝固體物質(zhì)補(bǔ)給的特征有關(guān)。由不同流域面積與單位面積上補(bǔ)給量額關(guān)系可知，單位面積最大補(bǔ)給量隨流域面積的增大而減小。因此，較大流域內(nèi)暴發(fā)粘性泥石流的機(jī)會(huì)較少。

圖1 泥石流溝流域面積統(tǒng)計(jì)圖

2.1.3 主溝溝床比降

溝床比降與泥石流形成、流動(dòng)關(guān)系較密切。據(jù)11條泥石流溝的統(tǒng)計(jì)，繪制泥石流溝床比降統(tǒng)計(jì)圖，如圖2所示，溝床平均比降大致在0.021～0.093之間。延安地區(qū)堆積物以強(qiáng)風(fēng)化的黃土為主，坡率過大，當(dāng)摩擦力小于下滑力時(shí)，堆積物順坡下滑，被低強(qiáng)度的降水沖刷，造成水土流失，發(fā)生泥石流的概率反而較低。

圖2 泥石流溝床比降統(tǒng)計(jì)圖

2.1.4 地表植被

植被可以防止地表徑流對(duì)坡面土層的直接沖刷，延緩地表水向溝谷中匯集速度，防止和推遲泥石流的發(fā)生。它們都能固持土壤、減緩地表徑流，增加土壤滲透力，具有良好的保水護(hù)土能力。大面積森林分布區(qū)是很少發(fā)生泥石流的，其原因是林木根部扎入基巖裂縫之中將松散堆積物和基巖固結(jié)為一整體。在暴雨徑流沖刷下，松散堆積物不易脫落，因此產(chǎn)生泥石徑流的機(jī)會(huì)較少。相反，泥石流多發(fā)生在植被松疏、上層瘩薄、基巖裸露、涵養(yǎng)水源能力差的地區(qū)。

2.2 固體物質(zhì)的補(bǔ)給條件

第四系黃土堆積物是黃土高原泥流形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。從陜北洛川、甘肅天水和環(huán)縣等地不同時(shí)期的黃土粒度分析資料來看:粒徑 ＞0.25 mm的顆粒含量極低，粒徑 ＞0.1 mm顆粒含量在 0.8% ～2.0% 之間，0.05～0.1 mm 粒級(jí)的含量在3% ～16%之間，而 0.01～0.05 mm粒級(jí)的含量最高，約在50% ～67.5%之間，0.005～0.01 mm 粒級(jí)的含量在 5% ～15%之間，而0.001～0.005 mm粒級(jí)的含量也較高，在20%～35%間，＜0.001 mm粒徑的粘、膠體粒級(jí)含量在 4% ～20%間。

由于黃土質(zhì)地均一，結(jié)構(gòu)疏松，孔隙度一般在50%以上，土層一般厚度在120～140 m間，節(jié)理裂隙發(fā)育，極易遭受暴雨和水流侵蝕，形成滑坡、崩塌、坍塌、瀉溜等不良地質(zhì)體堆積于溝道或岸坡上，成為泥流的固體物質(zhì)來源。

延安地區(qū)，固體物質(zhì)補(bǔ)給方式主要有滑坡、坍塌、廢土棄渣及瀉溜等[4]。

(1)滑坡 滑坡的補(bǔ)給量最大，一平方公里面積上可多達(dá)數(shù)千萬(wàn)立方米，并?；霚系?，堵塞溝床，從而形成嚴(yán)重的粘性泥石流?；露喟l(fā)生在風(fēng)化破碎層較厚的溝坡。

(2)坍塌 是為僅小于滑坡的一種補(bǔ)給方式，其規(guī)模大小懸殊。集中、大型的坍塌不僅土石數(shù)量大，還常堵塞溝道，形成粘性泥石流;而零星分布的坍塌，多形成稀性泥石流。黃土沖溝及沖積、洪積溝槽中，坍塌發(fā)生機(jī)會(huì)較多。

(3)瀉溜 多發(fā)生在由第三紀(jì)紅粘土構(gòu)成的溝坡上。瀉溜的分布面積有時(shí)雖然很大，但補(bǔ)給物質(zhì)的數(shù)量有限，積累很慢。由瀉溜補(bǔ)給的溝谷，泥石流比較輕微，間歇期長(zhǎng)。

(4)廢土及棄渣 目前，由采礦、采石、修路等造成的棄渣廢土而形成的泥石流逐漸增多，如聯(lián)莊煤礦、延川中學(xué)等。

2.3 降雨因素

降雨是導(dǎo)致泥石流發(fā)生的主要觸發(fā)因素。調(diào)查研究表明，黃土地區(qū)泥流的臨界降雨強(qiáng)度為32 mm/h。研究區(qū)泥石流暴發(fā)的降雨強(qiáng)度為 125.6 mm/12h，大部分在 150～190 mm/12h之間，結(jié)合收集的該地區(qū)的氣象資料，本區(qū)泥石流暴發(fā)的臨界降雨強(qiáng)度為120 mm/12h左右。延安市降水量的分布，受季風(fēng)環(huán)流，海陸分布，地形諸因素的影響，但其基本控制因素還是季風(fēng)環(huán)流，故降水的分布具有明顯的季風(fēng)氣候特征。延安由于處于東亞季風(fēng)氣候區(qū)，暴雨一般出現(xiàn)在6～9月[5]，泥石流災(zāi)害一般也發(fā)生在這幾個(gè)月。

2.4 人類工程活動(dòng)

隨著人類工程活動(dòng)的不斷加劇，延安市城鎮(zhèn)不斷擴(kuò)大，采礦、興修水利、砍伐森林、開荒種地等嚴(yán)重地破壞了地表的植被和斜坡的穩(wěn)定性，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)[3]。人類工程活動(dòng)主要表現(xiàn)為:修路、建房削切坡腳，在滑坡體上修建房屋不斷加載，引水灌溉導(dǎo)致大量地表水人滲，使斜坡失穩(wěn);濫伐森林，在25°以上的斜坡上開荒種地，破壞植被，使堆積層松動(dòng)，為水土流失和滑坡，泥石流的發(fā)生提供了條件;開礦、興修水利以及城鎮(zhèn)建設(shè)形成的大量棄渣為人工泥石流的發(fā)生提供了物源;過度開采地下水(承壓水)引起地面不均勻沉降和地裂縫的形成與發(fā)展;礦山開采直接導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)，地面塌陷等[6]。在延安地區(qū)，近50 a來隨著人類工程活動(dòng)的加劇，崩滑流災(zāi)害成幾倍乃至幾十倍地增加，許多崩滑流都是人為因素導(dǎo)致斜坡的穩(wěn)定性大大降低，在暴雨的誘發(fā)下發(fā)生的，這也是地質(zhì)災(zāi)害沿交通線，居民居住地附近呈鏈狀，片狀分布的主要原因。目前，人類工程活動(dòng)已經(jīng)成為影響該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的第二大主要因素。

3 結(jié)語(yǔ)

延安地區(qū)泥石流的分布密度和頻度由西北向東南呈遞減趨勢(shì)，主要受黃土巖性特征、地形條件和暴雨出現(xiàn)次數(shù)、強(qiáng)度、植被等因素影響。每年的6～10月份是雨季，這段時(shí)間也是泥石流的高發(fā)期。黃土為主要的固體物質(zhì)補(bǔ)給條件，在本地區(qū)以泥流和泥河為主，泥石流主要分布在黃陵縣和宜川縣。

延安泥石流主要發(fā)育在山地溝谷區(qū)，由不同流域面積與單位面積上補(bǔ)給量額關(guān)系可知，單位面積最大補(bǔ)給量隨流域面積的增大而減小。因此，較大流域內(nèi)暴發(fā)粘性泥石流的機(jī)會(huì)較少。

地表植被覆蓋率和主溝床比降是影響泥石流的主要地貌因素。固體物質(zhì)補(bǔ)給方式主要有滑坡、坍塌、廢土棄渣及瀉溜等。

此外，由于國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，資源開采模式不合理等一系列人類工程活動(dòng)的加劇，使得地表植被減少，并且破壞了坡體平衡，遇強(qiáng)降雨極易發(fā)生泥石流災(zāi)害。

[1]中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所.中國(guó)泥石流[M].北京:商務(wù)印書館.2000:1-13.

[2]馬東濤.黃土高原泥流災(zāi)害成因及特征[J].干旱區(qū)地理.2005，28(4):436-437.

[3]趙之旭 聶福彪 張萬(wàn)福.黃土塬區(qū)溝道流域泥流的形成因素與防治對(duì)策[J].防護(hù)林科技.2005，67(4):33 – 35.

[4]雷祥義.黃土高原的泥流災(zāi)害與人類活動(dòng)[J].陜西地質(zhì).2000，18(1):37.

[5]李昭淑.陜西省泥石流災(zāi)害與防治[M].西安:西安地圖出版社.2002:46– 47，53– 58.

[6]中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所.甘肅泥石流[M].人民交通出版社.1982:11-17.