隴南市武都區(qū)東江鎮(zhèn)桃樹溝泥石流發(fā)育特征及形成條件研究

摘要：隴南市武都區(qū)地處隴南山地中部，是全國十七個重點地質(zhì)災(zāi)害防治區(qū)之一，地質(zhì)災(zāi)害防治形勢嚴(yán)峻。近年來區(qū)內(nèi)極端天氣頻發(fā)，加之地震及人類工程作用，地質(zhì)災(zāi)害不斷增加，頻次逐年提高。為研究隴南市泥石流的發(fā)育特征和形成條件，本文選取武都區(qū)比較典型的桃樹溝泥石流為例，在了解地質(zhì)環(huán)境概況的基礎(chǔ)上，分析了桃樹溝泥石流形成的條件，得到以下結(jié)論：陡峭的地形，豐富的松散固體物質(zhì)和充沛的水源是形成桃樹溝泥石流的三個基本條件。

關(guān)鍵詞：隴南市；武都區(qū)；桃樹溝；泥石流

序言

桃樹溝屬于隴南市武都區(qū)東江鎮(zhèn)胡坪村，近年來由于該地區(qū)受汛期數(shù)次強降雨影響，桃樹溝流域內(nèi)數(shù)次發(fā)生暴洪災(zāi)害，溝內(nèi)暴洪導(dǎo)致部分排導(dǎo)堤毀壞垮塌，溝道兩側(cè)多處發(fā)育溝岸塌滑等災(zāi)害，溝道局部地段已嚴(yán)重堵塞，導(dǎo)致流域內(nèi)物源儲量急劇增加，一旦發(fā)生泥石流災(zāi)害，將威脅胡坪村溝道兩側(cè)及下游居民57戶，人員236人的生命財產(chǎn)安全。為防止災(zāi)害范圍進(jìn)一步擴大，避免造成更大損失，維護人民生命和財產(chǎn)安全，開展對桃樹溝泥石流形成發(fā)育機制的研究迫在眉睫。

1.地質(zhì)環(huán)境概況

研究區(qū)內(nèi)多年平均降水量隨海拔的升高而增大，多年平均降水為494.8mm，降雨量以夏秋兩季為重，其中6月～9月的降水占全年的67.5%，具有降雨集中、多暴雨的特點，短期內(nèi)的大量降雨為泥石流的形成和爆發(fā)提供了充分條件。所在區(qū)域河流主要有白龍江干流和一些季節(jié)性支流如東江水溝、王溝、硝水溝等，白龍江自研究區(qū)西側(cè)東江水村入境，東流穿縣城而過，經(jīng)李家角村出境，境內(nèi)全長3.8km。研究區(qū)在地貌單元上處于西秦嶺西段侵蝕—剝蝕構(gòu)造山地，自第四系以來，新構(gòu)造運動強烈，主要表現(xiàn)為地殼的隆升，因而塑造了現(xiàn)今區(qū)內(nèi)特殊的構(gòu)造剝蝕中山和侵蝕堆積河谷兩類地貌形態(tài)。研究區(qū)出露的地層主要為志留系及第四系，其中志留系風(fēng)化后形成的塊石、片石以至粉末是泥石流粗顆粒物質(zhì)的主要來源。自公元前186年以來，影響本區(qū)的破壞性地震共發(fā)生35次，有文字記載的7級以上地震達(dá)15次，其中2017年8月8日九寨溝縣7.0級地震，震中距研究區(qū)約67km，地震波及本區(qū)，引發(fā)區(qū)內(nèi)強風(fēng)化千枚巖發(fā)生崩塌等災(zāi)害。地震作為新構(gòu)造運動的一種表現(xiàn)形式，直接松動、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)害形成的主要因素之一。

2.泥石流的特征分析

桃樹溝泥石流屬溝谷型稀性泥石流溝，規(guī)模為小型。流域平面形狀為梨形，面積0.85km2，流域最高海拔點1703m，出山口海拔1030m，相對高差673m。主溝長度為1.63km，主溝整體溝道較順直，坡降變化幅度較大，平均縱坡降約21.3%，主溝截面為“V”形。左岸山體坡面大部分區(qū)域殘坡積物覆蓋，其厚度0.5m～2.5m不等，覆蓋厚度由上往下逐漸變厚，山坡坡度約35°左右，坡面形態(tài)呈凸型；右岸中上游坡體坡面灰色基巖出露，其余區(qū)域殘坡積物覆蓋，厚度約0.5m～3m，覆蓋厚度由上往下呈先減后增的規(guī)律，坡度約38°，中游坡腳處經(jīng)流水沖刷，局部發(fā)生溜滑現(xiàn)象。主溝東側(cè)發(fā)育1條小型支溝，西側(cè)發(fā)育3條小型支溝和4條坡面型沖溝，其中緊鄰主溝東西兩側(cè)的支溝原始下游溝道現(xiàn)被耕地和民房占用，在三級階地平臺處經(jīng)人工改造彎曲改道，改造溝道呈鈍角轉(zhuǎn)折狀匯入下游溝道，最窄處寬約1m。主溝西側(cè)其余兩條支溝溝道較為順直，溝道兩側(cè)坡面坡度約30°，為修建磚廠、擴大場地面積，山脊前緣均遭人工開挖形成大面積臨空面，原始三級階地的地形也經(jīng)人工改造形成二級平臺，其中一級平臺長約300m，寬約200m，高約25m，平臺東側(cè)臨空斜坡上堆積有大量廢棄磚塊，在長期流水搬運和重力侵蝕的作用下，平臺順溝道方向形成一坡降約50%，寬度約0.5m的溝槽；二級平臺長約80m，寬約50m，平臺中部順溝道方向呈擴散狀發(fā)育高約0.3m的小錯坎，使上游洪積物可順利匯入下游溝道中。由于流水搬運和人類工程改造的共同作用下，現(xiàn)狀溝道下游堆積物較多，厚約0.5m～1.5m，堆積物主要為洪積碎石土和溝岸崩積物，碎石分選性差，可見最大粒徑約0.8m，磨圓度差，多呈棱角狀，結(jié)構(gòu)較為松散，經(jīng)流水沖蝕下切形成多條寬約0.3m的過水通道。

該溝溝腦處匯水面積較大，坡面較為破碎，呈多級階梯狀，西側(cè)溝腦發(fā)育多條沖溝。溝道上游溝底基巖出露，中下游溝底多堆積沖積及溝岸塌滑塊碎石土。上游山體覆蓋自然生長矮草，覆蓋率25%；兩岸中下游坡面多為灌木和林木植被，零星緩坡地帶墾殖為農(nóng)田，該區(qū)域植被覆蓋率約25%。溝道中部發(fā)育三級階地，被人工改造挖填形成二級平臺用于修建磚廠，平臺南側(cè)斜坡經(jīng)開挖呈多級階梯狀，種植花椒等農(nóng)作物，植被覆蓋率25%。溝道下游修建排導(dǎo)渠，渠均寬5m，均高2m，渠壁為漿砌塊石砌筑，排導(dǎo)渠以暗涵形式通過主城區(qū)，最終匯入白龍江。由于人工改造強烈，現(xiàn)已基本看不出堆積扇原貌。

3.泥石流形成條件分析

經(jīng)野外實地調(diào)查，陡峭的地形，豐富的松散固體物質(zhì)和充沛的水源是形成桃樹溝泥石流的三個基本條件。

3.1地形條件

研究區(qū)所處區(qū)域地形上為中山區(qū)，以強烈抬升運動為主，主要表現(xiàn)為山地強烈隆升，流水急劇下切，溝谷發(fā)育，地形破碎，溝梁相間，坡陡谷深。

桃樹溝流域形態(tài)呈梨形，相對高差為673m，高差較大，主溝長約1.63km，平均縱比降可達(dá)21.3%，為泥石流的啟動提供了較大的勢能。溝坡坡度在20°～35°之間，溝坡陡峻，主溝截面為“V”形，溝谷深切，谷底寬2m～8m之間。溝腦呈圈椅狀，匯水面積較大，且經(jīng)流水長期沖刷形成多條沖溝。研究區(qū)內(nèi)地形極有利于降雨的匯集，沖蝕溝坡以及溝道內(nèi)的松散固體物質(zhì)，為泥石流形成提供比較有利的地形條件。

桃樹溝較陡峻的溝坡，溝腦和兩岸坡面發(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提供了足夠的水動力能量。

3.2固體松散物質(zhì)條件

經(jīng)調(diào)查，桃樹溝流域內(nèi)松散物來源主要有殘坡積物、溝道堆積、堆渣和溝岸坍塌物四類。流域內(nèi)基巖為志留系板巖、千枚巖等，其中炭質(zhì)板巖、千枚巖是軟弱夾層，軟硬相間，巖體相對較破碎，局部表層風(fēng)化強烈，第四系殘坡積碎石土分布于溝坡大部分區(qū)域，結(jié)構(gòu)松散，易被坡面流水沖蝕。溝岸坍塌物在主溝道與三級階地交匯處溝坡兩岸以及溝道改道彎曲處左側(cè)溝岸較發(fā)育，雨季遭受溝道流水沖蝕，較不穩(wěn)定，失穩(wěn)塌滑轉(zhuǎn)化為泥石流物源。堆渣主要位于人工改造平臺南側(cè)斜坡以及溝道中下游右側(cè)坡岸，人工棄渣結(jié)構(gòu)松散，在暴雨沖刷下易失穩(wěn)轉(zhuǎn)化為泥石流物源。該溝道堆積物集中在中下游段，可以通過底蝕再搬運方式補給泥石流。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，桃樹溝泥石流的固體松散物質(zhì)儲量為17.34×10m3（表1）。

由于人工堆渣形成的斜坡為桃樹溝泥石流最不穩(wěn)定的因素，雖然松散物質(zhì)儲量不大，但其穩(wěn)定性最差，為最易形成泥石流的物質(zhì)。故此現(xiàn)將堆渣斜坡體的特征重點描述如下：

3.2.1形態(tài)特征：堆渣斜坡位于溝道下游右岸，為白龍江左岸Ⅲ級階地前緣斜坡。坡頂為Ⅲ級階地階面，坡腳為耕植農(nóng)田。斜坡呈東西向展布，坡向正南。斜坡平均坡長為25m，坡寬50m，坡度平均31°，平均坡高14m。坡體剖面形態(tài)為直線型，坡面大部分區(qū)域土體裸露，剩余部分區(qū)域有自然生長的雜草，并零星生長數(shù)棵落葉喬木。整體植被覆蓋率約28%（圖1）。

3.2.2物質(zhì)組成：經(jīng)調(diào)查該斜坡由上至下分為兩層，分別為人工填土層和沖洪積層。斜坡上部為人工填土層，物質(zhì)組成為磚塊棄渣夾粉土，厚度1.5m～2m之間，雜色，松散，棄渣為粘土燒制磚塊，粒徑2cm～15cm，充填物以粉土為主，棄渣含量約占60%左右，表層含植物根莖；之下的沖洪積層由粉土組成，為黃土狀粉土，淺黃至棕黃色，可塑，含少量圓礫及蝸牛殼碎片。切面稍光澤，干強度及韌性中等，層理特征不明顯，偶夾礫石和碎巖塊。

3.2.3變形破壞特征：根據(jù)項目組現(xiàn)場調(diào)查，該坡度相對較緩，整體尚無變形破壞跡象，但因該斜坡原始坡面受人類工程活動影響覆蓋了厚約1.5m～2m的人工堆渣，坡面巖土體目前裸露面積較大，尤其坡面磚塊碎渣遍布，十分松散（圖2），受其影響，降雨沖刷跡象明顯，有少量棄渣已被沖刷溜滑至坡腳堆積。另外，在坡腳處受墾殖開挖影響形成高約2m的小陡坎，坎坡度55°左右，坎頂局部土體存在溜滑現(xiàn)象，溜滑土體堆積在坡腳，方量約40m3。該斜坡主要變形跡象為坡面棄渣的沖刷溜滑和坡腳小陡坎坎頂土體溜滑，整體無顯著變形跡象，目前斜坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3降水條件

泥石流的形成與水源密切相關(guān)，該溝為降水型泥石流。研究區(qū)所在的東江鎮(zhèn)屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，區(qū)內(nèi)氣候垂直差異明顯，降水隨海拔增高呈上升趨勢。雨水集中，易洪易澇。冬春兩季干旱缺水，夏秋之間常有暴雨、洪水，東江鎮(zhèn)年平均降水量500mm～600mm，降雨集中在每年的四月至九月，七月最多。冬春兩季干旱缺水，夏秋之間常有暴雨、洪水。暴雨多是區(qū)內(nèi)降水的主要特點，也為泥石流的形成提供了充足的水動力條件。

4.結(jié)論

一直以來隴南市武都區(qū)頻發(fā)極端天氣，近年來引起的地質(zhì)災(zāi)害造成人民群眾的生命財產(chǎn)損失巨大。武都區(qū)為地質(zhì)災(zāi)害的重災(zāi)區(qū)，防災(zāi)減災(zāi)工作是地方黨委和政府的關(guān)注點。本文選擇隴南市武都區(qū)比較有代表性的泥石流溝—桃樹溝作為研究對象，重點研究了該地區(qū)泥石流的形成條件，得到以下結(jié)論：

4.1桃樹溝較陡峻的溝坡，溝腦和兩岸坡面發(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提供了足夠的水動力能量。

4.2桃樹溝流域內(nèi)松散固體物質(zhì)十分豐富，分布廣泛，松散物來源主要有殘坡積物、溝道堆積、堆渣和溝岸坍塌物四類，其中雖然松散物質(zhì)儲量不大，但其穩(wěn)定性最差，最易形成泥石流的物質(zhì)，應(yīng)予以重點監(jiān)控。

4.3暴雨多是區(qū)內(nèi)降水的主要特點，也為泥石流的形成提供了充足的水動力條件。

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