孫翔巍

(華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000)

近幾十年來(lái)，隨著人口的增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境破壞日益嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為植被綠化面積逐漸減少，亂挖、亂建和過(guò)度放牧、過(guò)度開(kāi)墾導(dǎo)致水土保持能力普遍下降，山體失穩(wěn)和泥石流災(zāi)害頻繁發(fā)生，對(duì)災(zāi)害區(qū)內(nèi)的居民及其財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失[1]。針對(duì)上述問(wèn)題，為了消除地質(zhì)災(zāi)害的威脅，必須進(jìn)行泥石流的綜合治理。本文對(duì)甘肅省環(huán)縣虎洞鎮(zhèn)北山泥石流的發(fā)育特征及形成條件進(jìn)行研究，可為該地區(qū)泥石流的治理提供依據(jù)。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

本區(qū)屬隴東黃土高原丘陵區(qū)，境內(nèi)“山大溝深，地陡形奇”，山川塬兼有，多梁峁、崾峴、溝壑，伴有殘塬、溝臺(tái)。海拔為1 406～1 653 m，最大相對(duì)高差247 m。區(qū)內(nèi)地貌可分為侵蝕黃土塬邊丘陵溝壑區(qū)及河谷沖洪積平原區(qū)。本區(qū)的區(qū)域地質(zhì)背景為以中生代陸相沉積為主體的大型內(nèi)陸拗陷盆地，區(qū)內(nèi)大面積為黃土所覆蓋，主要有馬蘭黃土、殘坡積物、洪積層、重力堆積物、河流沖洪積物等。本區(qū)地震活動(dòng)相對(duì)較弱，無(wú)震級(jí)大于4.7級(jí)的地震，地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，地震反應(yīng)譜特征周期為0.45 s[2]。

2 泥石流的控制因素

2.1 地形地貌

虎洞鎮(zhèn)北山楊嶺溝流域南北長(zhǎng)約2 200 m，東西寬120～250 m，流域面積0.76 km2，支溝較發(fā)育，主溝長(zhǎng)度2.2 km。流域最高點(diǎn)海拔1 643 m，最低點(diǎn)入河口處僅1 435 m，相對(duì)高差208 m。溝道上游溝谷段較寬，谷底寬3～10 m，呈“V”形；中、下游溝谷段谷底寬5～15 m，谷型呈窄深“V”形(圖1)。

虎洞鎮(zhèn)朱峴掌拐溝流域平面形態(tài)呈“火炬”形，流域面積0.63 km2，主要發(fā)育兩條支溝，主溝長(zhǎng)度1 400 m。流域最高點(diǎn)海拔1 620 m，最低點(diǎn)入河口處僅1 435 m，相對(duì)高差185 m。溝道上游溝谷段較寬，谷底寬3～9 m，呈“V”形；中、下游溝谷段谷底寬6～13 m，谷型呈窄深“V”形(圖1)。

圖1 泥石流發(fā)育區(qū)域影像

根據(jù)上述描述，楊嶺溝與朱峴掌拐溝具有泥石流發(fā)育的典型地貌特征。

2.2 物源條件

根據(jù)本次勘查，虎洞鎮(zhèn)北山楊嶺溝和朱峴掌拐溝泥石流溝兩岸坡度均為15°～45°，滑坡及不穩(wěn)定斜坡發(fā)育。溝谷兩岸坡腳沖蝕切割明顯，坡度為60°～75°，固體松散物質(zhì)補(bǔ)給源主要有滑坡堆積物、殘坡積物和溝道堆積物三類。

(1)滑坡堆積物。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，在暴雨條件下，坡腳長(zhǎng)期沖刷后形成規(guī)模大小不一的黃土滑坡，滑坡堆積物在溝道水沖蝕作用下匯入溝道，成為泥石流的主要物源之一。經(jīng)調(diào)查，流域內(nèi)有大小滑坡25處，松散物體積達(dá)49.74×104m3。

(2)殘坡積物。殘坡積物質(zhì)呈面狀漫覆于黃土之上，分布面積較大，細(xì)粒物質(zhì)多，易被水流沖蝕、搬運(yùn)。這些殘坡積物被水流沖蝕，并匯入溝道，成為泥石流的主要物源之一。經(jīng)調(diào)查估算，流域內(nèi)溝坡殘坡積物儲(chǔ)量約52.20×104m3(表1)。

表1 虎洞鎮(zhèn)北山泥石流溝流域殘坡積物儲(chǔ)量表

(3)溝道堆積物。楊嶺溝、朱峴掌拐溝流域內(nèi)早期泥石流物質(zhì)在搬運(yùn)過(guò)程中沿溝道相對(duì)較寬、比降較小處堆積，這些物質(zhì)為后期泥石流形成提供了充足的物質(zhì)來(lái)源，其主要分布在上游、下游等地段。根據(jù)調(diào)查，楊嶺溝、朱峴掌拐溝泥石流溝道物質(zhì)堆積厚度超過(guò)3.5 m，體積約3.43×104m3。

2.3 水源條件

區(qū)域?qū)儆诖箨懶詼貛夂騾^(qū)，溫涼干燥，降雨偏少。多年平均降雨量434.9 mm，年變率大，年最大降雨量812.9 mm，年最小降雨量277.2 mm。據(jù)境內(nèi)各雨量站資料統(tǒng)計(jì)，本區(qū)內(nèi)日最大降雨量88.5 mm，1 h最大降雨量51.7 mm，具備泥石流形成的雨強(qiáng)條件。

2.4 固體松散物質(zhì)轉(zhuǎn)化為泥石流的方式

北山兩條泥石流流域內(nèi)的固體松散物質(zhì)轉(zhuǎn)化為泥石流的主要方式有[3]：(1)溝道中發(fā)育的多處滑坡體，在水流沖刷作用下形成泥石流物質(zhì)來(lái)源；(2)坡面松散的殘坡積物在坡面徑流沖蝕作用下形成坡面泥石流，直接匯入溝谷內(nèi)，成為泥石流的一部分。

3 泥石流的基本特征

根據(jù)虎洞鎮(zhèn)北山兩溝流域的形態(tài)、固體松散物質(zhì)的分布規(guī)律，泥石流的形成、運(yùn)移、堆積特征，可將該區(qū)劃分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。各區(qū)面積大小、發(fā)育特征隨溝谷形態(tài)而異(表2)。

表2 虎洞鎮(zhèn)北山泥石流溝流域特征區(qū)統(tǒng)計(jì)表

3.1 泥石流發(fā)育特征

(1)楊嶺溝泥石流流域分區(qū)特征。楊嶺溝泥石流流域面積0.76 km2，兩岸谷坡多為20°～55°，匯流面積較大，產(chǎn)生泥石流的地形地貌條件和水動(dòng)力條件優(yōu)越。區(qū)域植被發(fā)育，覆蓋率在40%左右，固體松散物質(zhì)較少，為水動(dòng)力匯集區(qū)，面積0.33 km2；山坡中下部殘坡積物松散物質(zhì)較豐富，為松散物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)，面積0.37 km2，坡面疏松，植被覆蓋率較上部低，坡面?zhèn)任g強(qiáng)烈。流通區(qū)面積0.026 km2，長(zhǎng)800 m，溝道平均比降10.3‰，較形成區(qū)減緩。溝谷地形呈拓寬“V”形，寬15～30 m，溝道較為順直，兩岸坡度15°～30°。

(2)朱峴掌拐溝泥石流流域分區(qū)特征。朱峴掌拐溝泥石流流域面積0.63 km2，兩岸坡度20°～55°，匯流面積較大，產(chǎn)生泥石流的地形地貌條件和水動(dòng)力條件優(yōu)越。區(qū)域植被發(fā)育，覆蓋率80%左右，固體松散物質(zhì)較少，為水動(dòng)力匯集區(qū)，面積0.24 km2；山坡中下部殘坡積物松散物質(zhì)較豐富，為松散物質(zhì)補(bǔ)給區(qū)，面積0.31 km2，坡面疏松，植被覆蓋率較上部低，坡面?zhèn)任g強(qiáng)烈。流通區(qū)面積0.0416 km2，長(zhǎng)500 m，溝道平均比降10.3‰，較形成區(qū)減緩。溝谷地形呈拓寬“V”形，寬15～30 m，溝道較為順直，兩岸坡度15°～30°。

3.2 堵塞特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查，兩溝溝槽相對(duì)順直，溝段寬窄較均勻，陡坎、卡口不多，形成區(qū)不太集中，河床堵塞情況一般。綜合考慮楊嶺溝、朱峴掌拐溝泥石流的各方面因素，確定兩溝泥石流堵塞程度均屬輕微。

3.3 泥石流的規(guī)模及活動(dòng)特征

(1)泥石流規(guī)模特征。根據(jù)本次現(xiàn)場(chǎng)勘查和物源儲(chǔ)量調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，結(jié)合溝內(nèi)及溝口早期泥石流堆積特征，楊嶺溝一次泥石流總量為0.77×104～1.03×104m3，泥石流洪峰值流量為15.9～21.2 m3/s，綜合判斷楊嶺溝泥石流暴發(fā)規(guī)模為中型。朱峴掌拐溝一次泥石流總量為1×104～1.5×104m3，泥石流洪峰值流量為19.43～25.9 m3/s，綜合判斷規(guī)模類型也屬中型。

(2)泥石流活動(dòng)特征。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問(wèn)，楊嶺溝、朱峴掌拐溝每年雨季期均會(huì)產(chǎn)生不同規(guī)模的泥石流，距今最近的一次規(guī)模較大的泥石流發(fā)生于1953年和1988年。近年來(lái)，由于溝道內(nèi)滑坡等的產(chǎn)生，再次為泥石流災(zāi)害提供了豐富物源，加劇了泥石流的暴發(fā)頻率和發(fā)生可能性。根據(jù)兩泥石流的發(fā)生歷史和形成條件判斷，楊嶺溝和朱峴掌拐溝泥石流活動(dòng)頻率較高，其暴發(fā)頻率為5～20年1次，故按泥石流的暴發(fā)頻率劃分，兩溝泥石流為中頻泥石流。

4 結(jié)論

(1)區(qū)域?qū)匐]東黃土高原丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢(shì)北高南低，最高點(diǎn)海拔近1 653 m，最低點(diǎn)海拔1 406 m，最大相對(duì)高差247 m。

(2)區(qū)域內(nèi)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量十分豐富，分布廣泛，松散物質(zhì)補(bǔ)給源主要有滑坡堆積物、殘坡積物和溝道堆積物三類，物質(zhì)儲(chǔ)量大，穩(wěn)定性差，為最易形成泥石流的物質(zhì)。

(3)溝域匯水面積大，流域形態(tài)利于降水在短期內(nèi)匯集，為泥石流的形成提供了充足的水動(dòng)力條件。

(4)綜合判斷泥石流暴發(fā)規(guī)模為中型，活動(dòng)頻率屬中頻泥石流。