華南花崗巖風化殼裂隙發育對崩崗侵蝕的影響

周紅藝++李輝霞

摘要：為了解崩崗侵蝕與風化殼裂隙發育的關系，通過野外調查風化殼剖面特征、風化殼裂隙走向和數量與崩崗口方向之間的關系，并對采集的土樣進行基本理化性質研究。結果表明，研究區豐富的土壤裂隙形成與該區主要分布的花崗巖紅壤風化殼關系密切；崩崗與裂隙息息相關，裂隙是邊坡崩塌和直接產生重力侵蝕的重要因子，崩崗發育完全受裂隙控制。可見華南花崗巖風化殼裂隙是崩崗侵蝕所特有的成因之一。

關鍵詞：花崗巖風化殼；土壤裂隙；崩崗侵蝕；水土流失；華南

中圖分類號： S151+.1文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2014）10-0352-03

收稿日期：2013-12-21

基金項目：國家自然科學基金（編號：41371041）；教育部人文社會科學研究規劃基金（編號：13YJAZH041）；廣東省自然科學基金（編號：S2012010009272）。

作者簡介：周紅藝（1977—），男，湖北利川人，博士，副教授，主要從事土壤侵蝕研究。E-mail：zhouhyfs@163.com?；◢弾r風化殼的侵蝕是華南地區最嚴重的水土流失類型，而崩崗侵蝕則是其中最嚴重的侵蝕過程，雖然表面侵蝕及細溝侵蝕是崩崗的先導，但土的大量流失卻是崩崗地形發育的直接結果。據調查，在我國南方紅壤區[廣東、福建、江西、湖北、湖南和安徽6省300多個縣（市、區）]各類崩崗有2013萬個，88.9%屬于活動型的，相對穩定型的崩崗僅占111%。其中，廣東有11.52萬個，占崩崗總數的57.2%，其崩崗面積和防治面積最大，崩崗面積占全國崩崗總面積的67.83%，防治面積占全國總防治面積的45.9%[1-2]。在廣東低山丘陵區，由于受崩崗的影響，完整的坡面被切割得支離破碎，對自然環境和社會經濟發展造成了極大的破壞，因此治理崩崗侵蝕是當地政府必須重視的生態環境問題。研究崩崗侵蝕機理是為了更好地找到治理崩崗的模式，崩崗侵蝕是由多因素作用造成的，不少學者從地貌條件、地質基礎、植被條件、地下水活動、坡地水紋、坡地氣候等方面研究崩崗侵蝕的機理[3-7]，目前還沒有學者對風化殼裂隙發育與崩崗侵蝕的關系進行相應的研究，而崩崗產生的機理至今還不清楚。華南花崗巖發育的紅壤風化殼是崩崗侵蝕母體，通過調查發現風化殼裂隙發育普遍存在，但裂隙發育與崩崗侵蝕之間有無關系、裂隙發育是否是崩崗侵蝕重要的影響因子等問題還需要進一步調查研究。裂隙構造的研究在地質學和地貌學上有重要的特殊意義，在地質方面，巖體內的裂隙可以指明構造運動的方向、巖體形成的應力分布、不同變形的時間順序；在地貌方面，裂隙又是水體和氣體等風化介質進入巖體深部的通道，巖體的風化與破壞和裂隙的存在密切相關[8-10] 。本研究以花崗巖水土流失典型地區的廣東省德慶縣為例，通過野外調查采樣，以實測當地裂隙走向和數量，結合土壤基本理化性質對崩崗發育進行分析，探討裂隙在崩崗侵蝕過程中所起的作用。

1研究區概況與方法

研究區德慶縣地處廣東省中西部，屬低緯度地區，氣候溫和，熱量豐富，雨量充沛，無霜期長，據廣東省德慶縣氣象站統計資料可知，該縣年均氣溫21.5 ℃，年均降水量 1 516.5 mm，年均日照時數1 848 h。在廣東省德慶縣馬圩鎮深涌水土保持監測站設立的定位觀測點，選定其中一個較活躍的崩崗進行崩崗上部土樣采集。取樣地布設于馬墟鎮的東南部深涌水土保持監測站1號攔沙壩丘陵坡地，坐標位置為110°50′26″ E、23°10′29″ N，海拔高度132 m，植物群落主要為木荷-崗松-笀萁群落以及其他雜草，植被蓋度41%，土壤類型為赤紅壤。該崩崗屬弧形崩崗，侵蝕溝2條，崩壁后壁高5 m，平均深度3 m，溝口寬1.8 m，溝道最大寬度5.2 m，崩崗面積 136 m2，溝道長16 m，邊壁高3.6 m。

在典型區內調查花崗巖風化殼的剖面特征、裂隙數量及走向、崩崗崩口方向與數量，分析討論裂隙對崩崗侵蝕過程的影響；采集具有代表性土壤剖面主要土層的混合土樣和原狀土樣進行研究，其中土壤容重的測定采用環刀法，游離氧化鐵含量的測定采用二亞硫酸鈉-檸檬酸鈉-重碳酸鈉（DCB）法，土壤質地的測定采用吸管法[11] 。

2結果與分析

2.1調查區花崗巖風化殼的剖面特征

在筆者調查的德慶縣馬圩鎮深涌水土保持站內，典型的花崗巖紅土型風化殼可分為5 個層次，各層在礦物成分、風化程度、土體結構、粒度、顏色等方面均有明顯的差異[3]，導致抗沖、抗蝕、抗滑塌能力不同。在總結前人工作的基礎上進行風化殼綜合剖面劃分，根據野外調查將研究區風化殼天然剖面分為全風化帶、強風化帶、弱風化帶、微風化帶，各層調查特征如表1所示。表1調查區花崗巖風化殼的剖面特征

剖面剖面顏色剖面礦物成分的變化剖面結構變化剖面力學特征的變化全風化帶

棕紅色

除石英顆粒外，其余礦物風化形成次生礦物，鐵鋁富集

巖體結構已完全破壞，呈松散狀，雨后干裂，板結可捏碎，可觀察到發育充分的裂隙，裂隙寬度>0.5 cm、深度>80 cm，土表常常形成龜裂，裂隙密度多>30% （面積比）浸水崩解

風化殼裂隙在地表（坡面）對面狀侵蝕起主導作用，它破壞地表的完整性。當降雨沿坡面產生徑流時不是呈均勻層狀，因裂隙隱伏在土層中，下雨時形成地下吸水中心，而在地表裂隙處則產生流線。在地下吸水中心與地表流線2種水流作用下，當水的流速、流量超過一定限度則坡面出現侵蝕，在裂隙通過之處形成淺凹地，這就是面狀侵蝕的破壞機理。面狀侵蝕進一步發展則成為溝狀侵蝕，它是流水與裂隙相互作用的結果。坡面上面侵蝕淺凹地形形成后，雨季坡面雨量不斷集中，流水下切，漸漸形成細溝，細溝與風化殼內的裂隙相連，水體除形成地表徑流外，一部分往巖體內滲透，即所謂地下吸水中心（裂隙走向帶），這種下滲的水體，是不均勻供應的，使風化殼的土體濕脹干裂，交替變化，對加速侵蝕與崩塌起到極大作用。斜坡在雨季間歇性暴流作用下，被強烈破壞，斜坡比降大，使溝床構成多級跌水，產生渦流，加之裂隙往巖體內發展，裂隙面在水流作用下，不斷產生小型崩塌。因此，凡裂隙通過的地方很快就能發育成溝狀侵蝕，由細溝到中溝發展成大溝，最后擴大成崩崗。

3結論與討論

風化殼土壤裂隙的存在一方面破壞了土體的整體性，引起土體整體強度的降低；另一方面增大了土體的滲透性，為雨水滲入和水分蒸發提供了良好的通道，使得氣候對土體的影響深度進一步向土體內部發展。在降雨入滲條件下，流水迅速滲入到土體內部，引起孔隙水壓力上升，基質吸力減小，土體強度下降，風化殼自重增加，兼之風化殼下部洞穴的存在，風化殼邊坡失穩加劇，最終導致風化殼上部土體崩墜或滑入溝底，并在以后的降雨中，被徑流帶走，至此溝岸后退完成了一個輪回。但是，關于風化殼裂隙發育是如何影響土體的滲透性和強度、裂隙發育程度對風化殼的穩定性和風化殼侵蝕量的定量關系等一系列問題都還沒有看到新的研究進展，而這些問題恰恰是揭示崩崗發生機理的重要數據和參數。因此，筆者從風化殼土體裂隙發育程度入手，研究風化殼土體的裂隙發育及其對滲透特性、土體強度的影響和機理，定量評價裂隙發育對風化殼穩定性、崩塌堆積量的影響，為深入系統了解崩崗發育規律及提出治理途徑具有重要的科學意義。

本研究結果表明，研究區豐富的土壤裂隙形成與該區主要分布的花崗巖紅壤風化殼有密切關系；崩崗與裂隙息息相關，裂隙成為邊坡崩塌和直接產生重力侵蝕的重要因子，崩崗發育完全受裂隙所控制。華南花崗巖風化殼裂隙是崩崗侵蝕所特有的成因之一。

參考文獻：

[1]馮明漢，廖純艷，李雙喜，等. 我國南方崩崗侵蝕現狀調查[J]. 人民長江，2009，40（8）：66-68.

[2]水利部長江水利委員會. 南方崩崗防治規劃（2008—2020）[R]. 北京：中華人民共和國水利部，2009.

[3]吳志峰，李定強，丘世鈞. 華南水土流失區崩崗侵蝕地貌系統分析[J]. 水土保持通報，1999，19（5）：24-26.

[4]張信寶. 崩崗邊坡失穩的巖石風化膨脹機理探討[J]. 中國水土保持，2005（7）：10-11.

[5]吳志峰，王繼增. 華南花崗巖風化殼巖土特性與崩崗侵蝕關系[J]. 水土保持學報，2000，14（2）：31-35.

[6]張淑光，鐘朝章. 廣東省崩崗形成機理與類型[J]. 水土保持通報，1990，10（3）：8-16.

[7]李思平. 廣東省崩崗侵蝕規律和防治的研究[J]. 自然災害學報，1992，1（3）：68-74.

[8]嚴欽尚，曾昭璇. 地貌學[M]. 北京：高等教育出版社，1985.

[9]廣東水土保持研究編寫組. 廣東水土保持研究[M]. 北京：科學出版社，1989：23-30.

[10]關君蔚.水土保持原理[M]. 北京：中國林業出版社，1990：1-101.

[11]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版.北京：中國農業出版社，2000.

3結論與討論

風化殼土壤裂隙的存在一方面破壞了土體的整體性，引起土體整體強度的降低；另一方面增大了土體的滲透性，為雨水滲入和水分蒸發提供了良好的通道，使得氣候對土體的影響深度進一步向土體內部發展。在降雨入滲條件下，流水迅速滲入到土體內部，引起孔隙水壓力上升，基質吸力減小，土體強度下降，風化殼自重增加，兼之風化殼下部洞穴的存在，風化殼邊坡失穩加劇，最終導致風化殼上部土體崩墜或滑入溝底，并在以后的降雨中，被徑流帶走，至此溝岸后退完成了一個輪回。但是，關于風化殼裂隙發育是如何影響土體的滲透性和強度、裂隙發育程度對風化殼的穩定性和風化殼侵蝕量的定量關系等一系列問題都還沒有看到新的研究進展，而這些問題恰恰是揭示崩崗發生機理的重要數據和參數。因此，筆者從風化殼土體裂隙發育程度入手，研究風化殼土體的裂隙發育及其對滲透特性、土體強度的影響和機理，定量評價裂隙發育對風化殼穩定性、崩塌堆積量的影響，為深入系統了解崩崗發育規律及提出治理途徑具有重要的科學意義。

本研究結果表明，研究區豐富的土壤裂隙形成與該區主要分布的花崗巖紅壤風化殼有密切關系；崩崗與裂隙息息相關，裂隙成為邊坡崩塌和直接產生重力侵蝕的重要因子，崩崗發育完全受裂隙所控制。華南花崗巖風化殼裂隙是崩崗侵蝕所特有的成因之一。

參考文獻：

[1]馮明漢，廖純艷，李雙喜，等. 我國南方崩崗侵蝕現狀調查[J]. 人民長江，2009，40（8）：66-68.

[2]水利部長江水利委員會. 南方崩崗防治規劃（2008—2020）[R]. 北京：中華人民共和國水利部，2009.

[3]吳志峰，李定強，丘世鈞. 華南水土流失區崩崗侵蝕地貌系統分析[J]. 水土保持通報，1999，19（5）：24-26.

[4]張信寶. 崩崗邊坡失穩的巖石風化膨脹機理探討[J]. 中國水土保持，2005（7）：10-11.

[5]吳志峰，王繼增. 華南花崗巖風化殼巖土特性與崩崗侵蝕關系[J]. 水土保持學報，2000，14（2）：31-35.

[6]張淑光，鐘朝章. 廣東省崩崗形成機理與類型[J]. 水土保持通報，1990，10（3）：8-16.

[7]李思平. 廣東省崩崗侵蝕規律和防治的研究[J]. 自然災害學報，1992，1（3）：68-74.

[8]嚴欽尚，曾昭璇. 地貌學[M]. 北京：高等教育出版社，1985.

[9]廣東水土保持研究編寫組. 廣東水土保持研究[M]. 北京：科學出版社，1989：23-30.

[10]關君蔚.水土保持原理[M]. 北京：中國林業出版社，1990：1-101.

[11]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版.北京：中國農業出版社，2000.

3結論與討論

風化殼土壤裂隙的存在一方面破壞了土體的整體性，引起土體整體強度的降低；另一方面增大了土體的滲透性，為雨水滲入和水分蒸發提供了良好的通道，使得氣候對土體的影響深度進一步向土體內部發展。在降雨入滲條件下，流水迅速滲入到土體內部，引起孔隙水壓力上升，基質吸力減小，土體強度下降，風化殼自重增加，兼之風化殼下部洞穴的存在，風化殼邊坡失穩加劇，最終導致風化殼上部土體崩墜或滑入溝底，并在以后的降雨中，被徑流帶走，至此溝岸后退完成了一個輪回。但是，關于風化殼裂隙發育是如何影響土體的滲透性和強度、裂隙發育程度對風化殼的穩定性和風化殼侵蝕量的定量關系等一系列問題都還沒有看到新的研究進展，而這些問題恰恰是揭示崩崗發生機理的重要數據和參數。因此，筆者從風化殼土體裂隙發育程度入手，研究風化殼土體的裂隙發育及其對滲透特性、土體強度的影響和機理，定量評價裂隙發育對風化殼穩定性、崩塌堆積量的影響，為深入系統了解崩崗發育規律及提出治理途徑具有重要的科學意義。

本研究結果表明，研究區豐富的土壤裂隙形成與該區主要分布的花崗巖紅壤風化殼有密切關系；崩崗與裂隙息息相關，裂隙成為邊坡崩塌和直接產生重力侵蝕的重要因子，崩崗發育完全受裂隙所控制。華南花崗巖風化殼裂隙是崩崗侵蝕所特有的成因之一。

參考文獻：

[1]馮明漢，廖純艷，李雙喜，等. 我國南方崩崗侵蝕現狀調查[J]. 人民長江，2009，40（8）：66-68.

[2]水利部長江水利委員會. 南方崩崗防治規劃（2008—2020）[R]. 北京：中華人民共和國水利部，2009.

[3]吳志峰，李定強，丘世鈞. 華南水土流失區崩崗侵蝕地貌系統分析[J]. 水土保持通報，1999，19（5）：24-26.

[4]張信寶. 崩崗邊坡失穩的巖石風化膨脹機理探討[J]. 中國水土保持，2005（7）：10-11.

[5]吳志峰，王繼增. 華南花崗巖風化殼巖土特性與崩崗侵蝕關系[J]. 水土保持學報，2000，14（2）：31-35.

[6]張淑光，鐘朝章. 廣東省崩崗形成機理與類型[J]. 水土保持通報，1990，10（3）：8-16.

[7]李思平. 廣東省崩崗侵蝕規律和防治的研究[J]. 自然災害學報，1992，1（3）：68-74.

[8]嚴欽尚，曾昭璇. 地貌學[M]. 北京：高等教育出版社，1985.

[9]廣東水土保持研究編寫組. 廣東水土保持研究[M]. 北京：科學出版社，1989：23-30.

[10]關君蔚.水土保持原理[M]. 北京：中國林業出版社，1990：1-101.

[11]鮑士旦. 土壤農化分析[M]. 3版.北京：中國農業出版社，2000.