魏莉莉

（甘肅水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 蘭州 730020）

1 序言

武威市涼州區(qū)康寧鄉(xiāng)崖由于特殊的地理位置，地形整體西高東低，且西部為高山區(qū)降雨充沛，山區(qū)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量豐富，極易發(fā)生泥石流。近年來(lái)，崖山溝每年雨季均有不同程度的泥石流災(zāi)害發(fā)生，雖未造成人員傷亡，但均有不同程度的財(cái)產(chǎn)損失。一旦崖山溝發(fā)生大規(guī)模泥石流，直接威脅溝口及下游地帶陳家垴耳莊、王家墩子村居民點(diǎn)，此地居民110戶，900余人，農(nóng)田約150畝。為了防止地質(zhì)災(zāi)害對(duì)該地區(qū)造成更大的損失，維護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，開展對(duì)崖山溝泥石流形成發(fā)育機(jī)制的研究迫在眉睫［1－3］。

2 地質(zhì)環(huán)境概況

勘查區(qū)地處祁連山北麓，地勢(shì)由西南向北東傾斜，海拔1 850～2 010 m，相對(duì)高差30～60 m。區(qū)內(nèi)受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了構(gòu)造剝蝕低中山和山前傾斜平原地貌。

勘查區(qū)降水分布不均，西部高山區(qū)450 mm左右，東部沙漠區(qū)100 mm左右。年內(nèi)降水量分配不均，雨季日最大降水量為89.9 mm，小時(shí)最大降水量43.2 mm，10 min最大降水量16.0 mm。汛期降水量大而集中，短時(shí)高強(qiáng)度降水往往形成泥石流、滑坡等災(zāi)害。

區(qū)域內(nèi)1920年以來(lái)共發(fā)生5.0級(jí)以上地震456次，其中破壞性地震32次，包括8級(jí)地震1次，7級(jí)以上強(qiáng)震3次，6級(jí)以上強(qiáng)震11次。地震可直接松動(dòng)、破壞巖體結(jié)構(gòu)和斜坡穩(wěn)定性，是本區(qū)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害形成的因素之一。

3 泥石流的特征分析

根據(jù)崖山溝泥石流流域空間分布及泥石流的形成、運(yùn)移、堆積特征，將崖山溝泥石流形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)［4－5］。

形成區(qū)有清水補(bǔ)給區(qū)和固體物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)。清水補(bǔ)給區(qū)主要分布于主、支溝溝腦，兩側(cè)坡體中上部的廣大流域。區(qū)內(nèi)海拔均在1 930 m以上，坡面陡峻且相對(duì)完整，呈上緩下陡的折線型，溝谷形態(tài)多為“V”形，溝床比降5%～6%，植被覆蓋率較好，植被類型主要為草叢，滯水性差，清水匯集條件良好，有利于季節(jié)性洪水迅速匯集。固體物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)主要分布于主、支溝的中下游流域內(nèi)，海拔一般在1 900～1 930 m，溝壑發(fā)育，地形相對(duì)高差大，主、支溝溝谷形態(tài)呈“V～U”形，溝坡坡度多在20°～40°，植被覆蓋率小于10%，坡面裸露地段風(fēng)化強(qiáng)烈，巖土體物質(zhì)較松散，溝岸坍塌、溝道堆積物及殘坡積物儲(chǔ)量較為豐富，固體松散物質(zhì)儲(chǔ)量占流域內(nèi)總儲(chǔ)量的90%以上，具備了較好的固體松散物質(zhì)補(bǔ)給條件。

流通區(qū)位于主溝溝道下游地段，長(zhǎng)約300 m，區(qū)內(nèi)溝床相對(duì)較平坦，溝床寬度20～40 m不等，溝谷形態(tài)多呈淺“U”形，溝谷比降約4%，兩側(cè)山坡坡度多為30°～40°，目前在流通區(qū)溝道內(nèi)堆淤有大量的松散固體物質(zhì)，松散物質(zhì)進(jìn)入該區(qū)段后流速增大，致使溝床下蝕作用增強(qiáng)。

堆積區(qū)位于主溝溝口地帶，地形較開闊，坡降約3%，溝口堆積扇特征不明顯，且目前已不完整，大部地帶被改造為林地、耕地及居民區(qū)。

4 泥石流形成條件分析

4.1 地形條件

地形是泥石流發(fā)生的必要條件，主要集中表現(xiàn)為在一定的流域面積內(nèi)匯集的流體通過(guò)地形相對(duì)高差的變化發(fā)生能量轉(zhuǎn)變，即由位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能，為泥石流的形成和流動(dòng)提供必要的動(dòng)力，并賦予它一定的規(guī)模和特征。

崖山溝泥石流流域平面形態(tài)呈“長(zhǎng)條形”，流域面積0.59 km2，流域最高點(diǎn)位于溝腦山坡處，高程2 010 m，最低點(diǎn)位于崖山溝溝口處，高程1 875 m，相對(duì)高差135 m。崖山溝溝域內(nèi)小支溝發(fā)育，支溝均短而淺，長(zhǎng)度小于300 m，形態(tài)多呈淺“U”形，支溝溝谷切割深度一般為10～20 m（圖1）。主溝溝谷走向近80°，主溝長(zhǎng)度1.55 km，其中上游地段溝谷形態(tài)呈“V”形，溝道比降128‰，溝床寬度2.0～3.0 m，溝谷切割深度10～15 m，溝床巖性為砂礫石，局部地段基巖出露，溝岸兩側(cè)坡度40°～50°；中游地段溝谷形態(tài)呈“U”形，溝道比降77.9‰，溝床寬10～15 m，水流切割強(qiáng)烈，溝道下切深度1～2 m，兩側(cè)山坡坡度30°～40°；下游地段溝谷形態(tài)呈“U”形，溝道比降40.2‰，溝床寬20～30 m，水流切割強(qiáng)烈，溝道下切深度0.5～1.5 m，兩側(cè)山坡坡度20°～35°（圖2）。此類地貌類型有利于泥石流的形成和運(yùn)動(dòng)。

圖1 崖山溝泥石流上游溝谷特征

圖2 崖山溝泥石流中游溝谷特征

4.2 固體松散物質(zhì)條件

松散固體物質(zhì)是形成泥石流最基本的條件之一，通過(guò)野外調(diào)查得知，流域內(nèi)泥石流的松散固體物源補(bǔ)給方式主要為崩滑堆積體、溝道泥石流堆積物、坡面殘坡積物（溝岸坍塌、坡面侵蝕）補(bǔ)給。

（1）崖山溝分布有2處滑坡、5處崩塌，發(fā)生滑坡、崩塌后擾動(dòng)的松散體，主要為殘坡積堆積層及砂巖灰風(fēng)化形成的大小不等的顆粒，均有可能作為泥石流補(bǔ)給物質(zhì)；現(xiàn)狀穩(wěn)定性均為較差?差，在暴雨工況下，滑坡、崩塌松散堆積層均會(huì)在水流的作用下進(jìn)入溝道。

（2）溝道堆積物沖刷下切物源：在主溝中下游及支溝中下游段，溝道較寬闊，早期泥石流搬運(yùn)的物質(zhì)堆積于溝床中，為后期發(fā)生大規(guī)模泥石流提供了足夠的固體松散物質(zhì)。

（3）溝岸坍塌物源：在泥石流物源區(qū)及流通區(qū)溝岸兩側(cè)，由于坡體巖性主要為第四系松散堆積層及砂巖，且砂風(fēng)化強(qiáng)烈、破碎，再加之溝岸大部呈近直立狀，在暴雨和溝谷水流沖刷下切作用下形成的坍塌災(zāi)害體可直接進(jìn)入溝道成為參與泥石流的松散固體物源。

（4）坡面侵蝕物源：崖山溝流域內(nèi)巖體破碎、風(fēng)化強(qiáng)烈，形成的殘坡積物質(zhì)在谷坡廣泛分布且厚度較大，由于該物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，相互間黏結(jié)力差，碎屑成分含量高，極易被水流沖刷侵蝕。雨季松散物質(zhì)被沖入主溝道或支溝，成為泥石流的物源之一。

4.3 降水條件

崖山溝為季節(jié)性流水溝谷，主要來(lái)源于大氣降水及冰雪融水，雨洪是泥石流的主要水源。流域內(nèi)平均降雨量165.4 mm，年最大降水量251.3 mm，年最小降水量91.0 mm，降水在年內(nèi)分配不均，主要集中于每年的6—9月，占全年總降水量的72%。雨季高強(qiáng)降水可引發(fā)泥石流災(zāi)害。

5 泥石流的形成、徑流及堆積特征

崖山溝流域泥石流的活動(dòng)分為形成、徑流和堆積3個(gè)過(guò)程（圖3）。在充裕的固體物質(zhì)補(bǔ)給條件下，暴雨期間在降水等內(nèi)外動(dòng)力作用下，早期泥石流在一定時(shí)間內(nèi)匯集，能量急劇增大，在溝口形成大規(guī)模災(zāi)害性泥石流。崖山溝泥石流為稀性泥石流，流體為不連續(xù)性流動(dòng)，為洪水—泥石流—洪水的演變過(guò)程。泥石流堆積區(qū)位于溝口地帶，堆積扇特征不明顯。

圖3 災(zāi)害性泥石流形成過(guò)程示意圖

6 結(jié)論

武威市涼州區(qū)康寧鄉(xiāng)崖由于特殊的地理位置，整體西高東低，且西部高山區(qū)降雨充沛，山區(qū)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量豐富，具有形成泥石流的潛在條件。本文通過(guò)研究該地區(qū)泥石流的發(fā)育特征和形成條件，得到以下結(jié)論：

（1）崖山溝位于構(gòu)造剝蝕低中山與山前傾斜平原過(guò)渡帶，溝谷密集，侵蝕切割強(qiáng)烈，呈溝梁相間地形，山梁多呈魚脊形，溝坡陡峻，相對(duì)高差300 m，坡面侵蝕及溝岸崩塌、坍塌較發(fā)育，為泥石流災(zāi)害發(fā)育較強(qiáng)烈區(qū)。

（2）崖山溝和兩岸坡面發(fā)育多條支溝及沖溝，流域形態(tài)利于降水在短期內(nèi)匯集，沖蝕溝岸、坡面及主溝內(nèi)物質(zhì)，為泥石流的形成和流動(dòng)提供了足夠的水動(dòng)力能量。崖山溝泥石流為正處于發(fā)展期，流體類型屬稀性泥石流。

（3）崖山溝流域內(nèi)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量十分豐富，分布廣泛，松散固體物源補(bǔ)給方式主要為崩滑堆積體、溝道泥石流堆積物、坡面殘坡積物（溝岸坍塌、坡面侵蝕）補(bǔ)給。

（4）崖山溝為季節(jié)性流水溝谷，主要來(lái)源于大氣降水及冰雪融水。高強(qiáng)降水可能引發(fā)泥石流災(zāi)害。