甘肅省武威市康寧鄉崖山溝泥石流發育特征及形成條件研究

魏莉莉

（甘肅水文地質工程地質勘察院，甘肅 蘭州 730020）

1 序言

武威市涼州區康寧鄉崖由于特殊的地理位置，地形整體西高東低，且西部為高山區降雨充沛，山區松散固體物質儲量豐富，極易發生泥石流。近年來，崖山溝每年雨季均有不同程度的泥石流災害發生，雖未造成人員傷亡，但均有不同程度的財產損失。一旦崖山溝發生大規模泥石流，直接威脅溝口及下游地帶陳家垴耳莊、王家墩子村居民點，此地居民110戶，900余人，農田約150畝。為了防止地質災害對該地區造成更大的損失，維護人民生命和財產安全，開展對崖山溝泥石流形成發育機制的研究迫在眉睫［1－3］。

2 地質環境概況

勘查區地處祁連山北麓，地勢由西南向北東傾斜，海拔1 850～2 010 m，相對高差30～60 m。區內受新構造運動形成了構造剝蝕低中山和山前傾斜平原地貌。

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

區域內1920年以來共發生5.0級以上地震456次，其中破壞性地震32次，包括8級地震1次，7級以上強震3次，6級以上強震11次。地震可直接松動、破壞巖體結構和斜坡穩定性，是本區滑坡、崩塌等地質災害形成的因素之一。

3 泥石流的特征分析

根據崖山溝泥石流流域空間分布及泥石流的形成、運移、堆積特征，將崖山溝泥石流形成區、流通區和堆積區［4－5］。

形成區有清水補給區和固體物質補給區。清水補給區主要分布于主、支溝溝腦，兩側坡體中上部的廣大流域。區內海拔均在1 930 m以上，坡面陡峻且相對完整，呈上緩下陡的折線型，溝谷形態多為“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，有利于季節性洪水迅速匯集。固體物質補給區主要分布于主、支溝的中下游流域內，海拔一般在1 900～1 930 m，溝壑發育，地形相對高差大，主、支溝溝谷形態呈“V～U”形，溝坡坡度多在20°～40°，植被覆蓋率小于10%，坡面裸露地段風化強烈，巖土體物質較松散，溝岸坍塌、溝道堆積物及殘坡積物儲量較為豐富，固體松散物質儲量占流域內總儲量的90%以上，具備了較好的固體松散物質補給條件。

流通區位于主溝溝道下游地段，長約300 m，區內溝床相對較平坦，溝床寬度20～40 m不等，溝谷形態多呈淺“U”形，溝谷比降約4%，兩側山坡坡度多為30°～40°，目前在流通區溝道內堆淤有大量的松散固體物質，松散物質進入該區段后流速增大，致使溝床下蝕作用增強。

堆積區位于主溝溝口地帶，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。

4 泥石流形成條件分析

4.1 地形條件

地形是泥石流發生的必要條件，主要集中表現為在一定的流域面積內匯集的流體通過地形相對高差的變化發生能量轉變，即由位能轉變為動能，為泥石流的形成和流動提供必要的動力，并賦予它一定的規模和特征。

崖山溝泥石流流域平面形態呈“長條形”，流域面積0.59 km2，流域最高點位于溝腦山坡處，高程2 010 m，最低點位于崖山溝溝口處，高程1 875 m，相對高差135 m。崖山溝溝域內小支溝發育，支溝均短而淺，長度小于300 m，形態多呈淺“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°，主溝長度1.55 km，其中上游地段溝谷形態呈“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，溝岸兩側坡度40°～50°；中游地段溝谷形態呈“U”形，溝道比降77.9‰，溝床寬10～15 m，水流切割強烈，溝道下切深度1～2 m，兩側山坡坡度30°～40°；下游地段溝谷形態呈“U”形，溝道比降40.2‰，溝床寬20～30 m，水流切割強烈，溝道下切深度0.5～1.5 m，兩側山坡坡度20°～35°（圖2）。此類地貌類型有利于泥石流的形成和運動。

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 固體松散物質條件

松散固體物質是形成泥石流最基本的條件之一，通過野外調查得知，流域內泥石流的松散固體物源補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）補給。

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

（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，早期泥石流搬運的物質堆積于溝床中，為后期發生大規模泥石流提供了足夠的固體松散物質。

（3）溝岸坍塌物源：在泥石流物源區及流通區溝岸兩側，由于坡體巖性主要為第四系松散堆積層及砂巖，且砂風化強烈、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害體可直接進入溝道成為參與泥石流的松散固體物源。

（4）坡面侵蝕物源：崖山溝流域內巖體破碎、風化強烈，形成的殘坡積物質在谷坡廣泛分布且厚度較大，由于該物質結構松散，相互間黏結力差，碎屑成分含量高，極易被水流沖刷侵蝕。雨季松散物質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

崖山溝為季節性流水溝谷，主要來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%。雨季高強降水可引發泥石流災害。

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分為形成、徑流和堆積3個過程（圖3）。在充裕的固體物質補給條件下，暴雨期間在降水等內外動力作用下，早期泥石流在一定時間內匯集，能量急劇增大，在溝口形成大規模災害性泥石流。崖山溝泥石流為稀性泥石流，流體為不連續性流動，為洪水—泥石流—洪水的演變過程。泥石流堆積區位于溝口地帶，堆積扇特征不明顯。

圖3 災害性泥石流形成過程示意圖

6 結論

武威市涼州區康寧鄉崖由于特殊的地理位置，整體西高東低，且西部高山區降雨充沛，山區松散固體物質儲量豐富，具有形成泥石流的潛在條件。本文通過研究該地區泥石流的發育特征和形成條件，得到以下結論：

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

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

（3）崖山溝流域內松散固體物質儲量十分豐富，分布廣泛，松散固體物源補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）補給。

（4）崖山溝為季節性流水溝谷，主要來源于大氣降水及冰雪融水。高強降水可能引發泥石流災害。