范鵬舉

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

驛馬鎮(zhèn)所在地區(qū)屬黃土高原溝壑區(qū)，其中的北胡同溝為董志塬北部一條近南北向的黃土泥流沖溝，總流域面積約5.80 km2，其中平坦的黃土塬區(qū)面積為2.71 km2，占流域面積的46.72%，溝谷區(qū)面積為0.49 km2，占流域面積的8.42%。北胡同溝呈“V”字型，溝底十分狹窄(2～6 m)，切割深度30～100 m。谷坡陡峻，上部多為70°～80°，加上各種侵蝕作用強(qiáng)烈，塬邊黃土崩塌、滑坡以及坍、滑塌等災(zāi)害十分發(fā)育。

驛馬北胡同溝不穩(wěn)定斜坡位于驛馬小學(xué)東側(cè)坡體，威脅到附近的驛馬小學(xué)、衛(wèi)生院，以及另外5家企事業(yè)單位的安全。地質(zhì)災(zāi)害危害程度為大型，其危害對(duì)象等級(jí)為一級(jí)。

1 自然地理環(huán)境概況

慶城縣內(nèi)水系較豐富，主要有蒲河、洪河、茹河等，均發(fā)源于六盤(pán)山系，由西北向東南，縱貫全縣呈扇形匯流入涇河。

慶城縣驛馬北胡同溝地質(zhì)災(zāi)害治理工程位于北胡同溝，北胡同溝屬馬蓮河右岸一級(jí)支流趙家川河的發(fā)源地區(qū)。趙家川河由西北向東南徑流，在峴子峁匯入馬蓮河，全長(zhǎng)約44 km，為深切于黃土塬區(qū)的季節(jié)性河流，水量漲落變化很大，平均流量為0.201 m3/s。以趙家川河為界，東北側(cè)屬慶城縣，面積約194 km2，西南側(cè)歸西峰區(qū)。本區(qū)屬水土流失強(qiáng)烈地區(qū)，年侵蝕模數(shù)在7 000 t/km2左右。

據(jù)慶城縣氣象站提供的資料，全縣多年(1980—2014年)平均降水量為521.3 mm，年最大降水量669.3 mm(1988年)，年最小降水量343.7 mm(1986年)。降水量由北向南逐漸遞增，驛馬鎮(zhèn)多年(1980—2014年)平均降水量為585.76 mm，最大年降水量為948 mm(1964年)，最小年降水量為342.1 mm(1986年)，二者相差約2.8倍。降水在年內(nèi)分配不均，主要集中在7、8、9三個(gè)月，占全年降水量的57%左右。受季風(fēng)氣候影響，冬春季節(jié)盛行西北風(fēng)，夏秋季節(jié)多西南風(fēng)。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

驛馬鎮(zhèn)位于我國(guó)最大黃土塬董志塬的最北端，屬隴東黃土高原溝壑區(qū)，向北逐漸過(guò)渡為殘塬溝壑區(qū)。受東西兩側(cè)溝谷的強(qiáng)烈侵蝕作用，驛馬鎮(zhèn)南段塬面寬僅為300～400 m，最窄處寬度不足200 m。地形上北高南低，勘查區(qū)最高點(diǎn)北胡同溝溝頭塬面高程為1 500 m，溝底最低點(diǎn)1 350 m左右，相對(duì)高差150 m?？辈閰^(qū)主要地貌單元為黃土塬與黃土溝谷。

2.2 地層巖性

由于勘查區(qū)地處隴東黃土高原腹地，地表被第四系厚層黃土(約 150 m)廣泛覆蓋，勘查區(qū)地層較為簡(jiǎn)單，出露地層主要為第四系松散層。

2.3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

勘查區(qū)位于秦嶺和陰山兩個(gè)巨型緯向構(gòu)造體系之間，鄂爾多斯盆地西緣，是比較穩(wěn)定的地塊?？傮w構(gòu)造作用比較微弱，構(gòu)造形跡也不十分明顯，地表主要覆蓋第四系黃土層，厚度約150 m。

2.4 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震

勘查區(qū)地處鄂爾多斯盆地相對(duì)穩(wěn)定區(qū)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以大面積整體性隆起抬升為主要特征，加之厚層黃土的廣泛覆蓋，活動(dòng)斷裂等新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形跡不甚明顯。在地貌上表現(xiàn)出溝谷迅速下切，形成切蝕溝壑地貌及重力侵蝕地貌，溝谷網(wǎng)縱橫密布，強(qiáng)烈侵蝕黃土塬，向塬侵蝕溝谷多呈深切的“V”字型，部分溝段形成“一線(xiàn)天”狀狹谷地形，上游切割深度一般在50 m左右，溝底寬度多在3～5 m，部分溝底寬度更窄，溝谷兩側(cè)滑坡、崩塌、滑塌發(fā)育，重力侵蝕強(qiáng)烈，溝岸不斷擴(kuò)張，溝頭不斷溯源侵蝕，顯示出了發(fā)育旺盛期的溝谷特征[1]。

依照《建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50011—2010)，依據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2001)，勘查區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度[2]。

3 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，地下水類(lèi)型主要為賦存于離石黃土層中的黃土孔隙裂隙潛水。地下水位埋深在塬中心較淺，一般為20～40 m，塬面寬大區(qū)較淺，窄小區(qū)較深；在塬邊地下水位埋深加大，一般為50～60 m。黃土塬區(qū)地勢(shì)較高，四周為溝谷所切割，因此，黃土塬區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，通過(guò)厚層的黃土包氣帶或者黃土裂隙落水洞等長(zhǎng)期入滲補(bǔ)給，由塬中心向四周塬邊溝谷徑流，以泉群或面狀滲出的形式排泄于溝底，北胡同溝內(nèi)黃土地下水出露點(diǎn)高程約為1 400 m，沿溝道兩側(cè)呈連續(xù)面狀滲出。泉水流量小于0.05 L/s。在溝谷斜坡坡腳處形成一個(gè)飽和軟化帶，冬季有凍結(jié)滯水現(xiàn)象，對(duì)勘查區(qū)北胡同溝岸坡穩(wěn)定性有較大的影響。

4 地質(zhì)災(zāi)害基本特征

驛馬鎮(zhèn)北胡同溝的主要地質(zhì)災(zāi)害有兩大類(lèi)型：一類(lèi)為溝道洪水、泥流災(zāi)害，另一類(lèi)為塬邊斜坡變形破壞災(zāi)害。即水力侵蝕和重力侵蝕，二者之間有密切的關(guān)系。溝道中水流長(zhǎng)期的侵蝕下切，使溝谷變深，溝坡變高變陡，穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致溝坡發(fā)生滑坡、崩塌、滑塌等重力侵蝕作用；溝岸擴(kuò)張，不斷侵蝕塬面，并為泥流提供豐富的松散固體物質(zhì)。

泥石流：北胡同溝上游流域總面積為5.8 km2，主溝長(zhǎng)2 095 m，平均坡降5.9%，為深切于黃土塬區(qū)的黃土沖溝，主溝道呈深切的“V”字型，較為順直，兩側(cè)溝坡陡峻，平均坡度在45°以上，上部多在70°以上，局部呈直立狀(見(jiàn)圖1)。溝谷處發(fā)育旺盛的青壯年期，區(qū)內(nèi)溝壑密度雖然較小，但溝坡陡峻、溝谷狹窄，溝程較短，支溝比降大，極有利于降水匯集成強(qiáng)大水流，使塬面水流和支溝洪水迅速在主溝道集中并獲得能量，沿程強(qiáng)烈侵蝕沖刷疏松的黃土及崩滑體，使主溝道泥流的規(guī)模和峰值快速升級(jí)，形成大規(guī)模泥流流向溝道下游。

圖1 北胡同溝陡立岸坡及坡腳殘余堰塞體

不穩(wěn)定斜坡：本次勘查治理區(qū)位于北胡同溝西岸驛馬小學(xué)段，由于北胡同溝的長(zhǎng)期下切侵蝕，在黃土塬邊形成了高度達(dá)50～100 m，平均坡度在45°以上的高陡黃土斜坡，為不穩(wěn)定斜坡，在地下水、降水、地震等的作用下，產(chǎn)生嚴(yán)重而頻繁的變形破壞，長(zhǎng)期不斷地侵蝕黃土塬面，給驛馬鎮(zhèn)造成了嚴(yán)重的危害和威脅。不穩(wěn)定斜坡的變形破壞方式主要有滑坡，滑塌等類(lèi)型。不穩(wěn)定斜坡位于北胡同溝西岸，斜坡總計(jì)寬約350 m，長(zhǎng)約70～100 m，上下高差65～70 m，坡面平均坡度約35°～45°。斜坡坡面主要發(fā)育1、2(由北向南編號(hào))兩處滑坡堆積體，滑坡變形破壞方向均近90°?；缕骄穸燃s10～19 m，體積約55.08×104m3，屬于黃土大型滑坡?；潞蟊谛纬筛叨高吰?，高度約5～30 m，坡度在70°以上(見(jiàn)圖2)。

圖2 斜坡南側(cè)頂部高陡邊坡

5 地質(zhì)災(zāi)害的形成機(jī)理

5.1 泥石流的形成條件

物源條件：北胡同溝泥流溝流域面積5.8 km2，屬馬蓮河一級(jí)支流趙家川河的上游發(fā)源地區(qū)。溝谷面積為0.49 km2，占8.45%，是泥流的松散固體物質(zhì)主要補(bǔ)給源區(qū)，也是泥流的主要流通區(qū)。根據(jù)北胡同溝流域內(nèi)松散固體物質(zhì)的發(fā)育特征、堆積位置，松散或密實(shí)程度，溝坡侵蝕強(qiáng)度，溝谷植被覆蓋情況及人類(lèi)活動(dòng)影響等，經(jīng)實(shí)際勘察與計(jì)算可知，可轉(zhuǎn)化為泥流的松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量為198.13×104m3，其中滑坡96.18×104m3，占總量的48.5%；崩塌50.95×104m3，占總量的25.7%；坍塌7.0×104m3，占總量的3.5%；塬面松散物質(zhì)44.0×104m3，占總量的22.2%。區(qū)內(nèi)泥流松散固體物質(zhì)補(bǔ)給來(lái)源總體以滑坡、崩塌為主，占總補(bǔ)給量的74.3%，這反映出本區(qū)黃土泥流固體物質(zhì)的補(bǔ)給來(lái)源和特征。

水源條件：本區(qū)泥流屬典型的降雨型泥流，降雨是區(qū)內(nèi)泥流形成的唯一水源和激發(fā)因素。調(diào)查資料表明， 區(qū)內(nèi)泥流屬暴雨型泥流。據(jù)慶城縣有關(guān)氣象資料，本區(qū)降雨具有雨量高度集中，降水強(qiáng)度大的特征， 全年降雨大部集中在 7—9月份，這三個(gè)月的多年平均總降雨量達(dá)333.8 mm，占年降雨量的 57%以上，降雨日數(shù)不多，但多以大暴雨的過(guò)程出現(xiàn)，量多強(qiáng)度大。1988年7月23日小時(shí)降雨量達(dá)150余mm， 平均雨強(qiáng)分別為 18.5，60 mm/h。

5.2 不穩(wěn)定斜坡的成因分析

勘查區(qū)的斜坡變形是在多種因素綜合作用下形成的，其成因歸納起來(lái)主要為以下四個(gè)方面：

地形地貌：新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的整體隆升，溝谷強(qiáng)烈下切，谷坡陡峻，滑坡發(fā)育地段溝谷切割深度在60～100 m，平均坡度在 35°以上，上部最陡處近于直立，下部溝床流水不斷沖刷，掏蝕坡腳，為黃土滑坡的發(fā)育提供了優(yōu)越的地形地貌。

地層巖性：黃土結(jié)構(gòu)疏松，上部馬蘭黃土具有較強(qiáng)濕陷性及滲透性，柱狀節(jié)理發(fā)育，其中順坡向節(jié)理總體傾向北胡同溝，其產(chǎn)狀為 80°∠78°，降雨易于入滲，使黃土力學(xué)強(qiáng)度明顯降低，坡體內(nèi)部軟弱面極易形成，為滑坡的發(fā)育提供了優(yōu)越的巖性和地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件。

降雨與地下水：降雨是滑坡形成的重要誘發(fā)因素，降雨使得滑體飽和，強(qiáng)度顯著降低，變形失穩(wěn)，進(jìn)而在誘發(fā)因素下發(fā)生滑動(dòng)[3]。同時(shí)坡腳一帶常年受溝道洪水下切側(cè)蝕，流水長(zhǎng)期軟化土體，強(qiáng)度降低，形成厚 3～4 m 的軟化帶，并對(duì)細(xì)粒黃土產(chǎn)生機(jī)械潛蝕作用，非常有利于坡體變形破壞。

人類(lèi)工程活動(dòng)：驛馬小學(xué)滑坡位于驛馬鎮(zhèn)中心地帶，加之北胡同溝上游(北側(cè))工業(yè)園區(qū)的成立和建設(shè)，致使其受人類(lèi)工程活動(dòng)擾動(dòng)頻繁，促進(jìn)了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育。主要包括以下方面：①隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展，坡頂工程建設(shè)加荷，坡體上開(kāi)挖窯洞(現(xiàn)多數(shù)已廢棄)削切坡腳，使局部塬坡陡立，形成高陡的邊坡，改變了坡體的原始應(yīng)力分布，對(duì)邊坡穩(wěn)定性極為不利；②驛馬鎮(zhèn)建成的驛馬鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)幾乎所有生活污水均排放至北胡同溝內(nèi)，加大了溝道水量，加劇了斜坡坡腳溝底侵蝕。此外，生活污水量的日益加大，而坡體截排水措施尚不完善，使得大量污水及降雨得不到及時(shí)排導(dǎo)，而是以落水洞或沿黃土裂隙下滲等方式滲入塬坡坡體，加劇殘塬斜坡坡面失穩(wěn)破壞。

6 結(jié)論

本文從自然地理狀況和地質(zhì)環(huán)境條件兩個(gè)方面入手，詳細(xì)分析了慶城縣驛馬北胡同溝地質(zhì)災(zāi)害的基本特征，并研究了其成因機(jī)制。