岷縣文斗溝泥石流發(fā)育特征及形成條件研究

張 政, 劉振華

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730300)

文斗溝位于岷縣梅川鎮(zhèn)，經(jīng)調(diào)查文斗溝泥石流爆發(fā)頻繁，其中規(guī)模較大的泥石流共發(fā)生過4次，危害嚴(yán)重，居民房屋受損，溝口主要道路被沖毀。2013年7月22日，甘肅省定西市岷縣、漳縣交界處發(fā)生了6.6級(jí)地震，其中岷縣梅川鎮(zhèn)文斗村受災(zāi)嚴(yán)重，大量房屋受損或倒塌。該次地震在文斗溝溝道內(nèi)也引發(fā)了大量的滑坡、崩塌，使得溝道內(nèi)固體松散物質(zhì)急劇增加，這些松散物質(zhì)沿溝岸堆積或堵塞溝道，暴雨期極易引發(fā)泥石流災(zāi)害，從而嚴(yán)重威脅到溝口村民生命財(cái)產(chǎn)安全，因此對(duì)該溝地質(zhì)災(zāi)害治理十分必要[1]。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

研究區(qū)位于半濕潤氣候向高寒濕潤氣候的過渡帶上，氣溫低，年降水量大于600 mm，為多雨區(qū)。降水量由山區(qū)向河谷逐漸減少：大拉梁一帶降水量約875 mm；中西部大部分地段降水量為600～800 mm；梅川、中寨、堡子一帶降水量小于550 mm。

研究區(qū)地處西秦嶺北支褶皺帶上，位于木寨嶺南側(cè)，地形起伏強(qiáng)烈，沖溝發(fā)育，區(qū)內(nèi)地貌形態(tài)主要由以構(gòu)造侵蝕中—低山地貌和侵蝕堆積河谷地貌兩種地貌類型組成。地層為古近系板巖、第四系沖洪積層、第四系殘坡堆積層、第四系全新統(tǒng)泥石流堆積層。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍，以差異性升降運(yùn)動(dòng)為主，呈現(xiàn)出溝谷切割強(qiáng)烈，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]。

2 泥石流特征分析

2.1 泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)

文斗溝泥石流爆發(fā)的頻率較為頻繁，屬溝谷型泥石流。根據(jù)文斗溝泥石流的特點(diǎn)，將文斗溝泥石流活動(dòng)劃分為極危險(xiǎn)區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)、影響區(qū)和安全區(qū)[3]，其中前三個(gè)區(qū)占地總面積0.27 km2(表1)，安全區(qū)為上述區(qū)以外區(qū)域。

表1 文斗溝泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)及特征表

2.2 泥石流各區(qū)段沖淤特征

(1)形成區(qū)沖淤特征。形成區(qū)包括溝道兩側(cè)山坡及溝道中上游地段，面積2.646 km2，占流域面積的90.6%，土體結(jié)構(gòu)松散，易被沖蝕搬運(yùn)，溝谷呈“V”字形，溝坡坡度一般大于30°，水土流失嚴(yán)重，沖蝕作用強(qiáng)烈。中下游溝谷形態(tài)呈“U”字形，兩岸形成高差6～8 m的陡坎，陡坎穩(wěn)定性差，為溝岸崩塌提供了有利地形條件(圖1)。

圖1 文斗溝形成區(qū)土體松散

(2)流通區(qū)沖淤特征。泥石流流通區(qū)分布在溝谷溝道內(nèi)，面積0.21 km2，占總面積7.2%，溝坡坡度一般為17°～32°，縱比降為198‰～244‰，為泥石流下切和流通提供了較好的地形條件。中上游溝谷地形呈窄“V”形，溝寬2～10 m，溝道較順直。中下游溝谷地形呈“U”形，溝寬6～40 m，溝道彎度較大。現(xiàn)溝道兩岸形成高差6～8 m的陡坎，泥石流沖出物流通地形條件較好(圖2)。

圖2 流通區(qū)利于泥石流沖出

(3)堆積區(qū)沖淤特征。堆積區(qū)分布在溝道下游出山口較為開闊地帶，面積0.064 km2，占總面積2.2%，坡度5°～12°，洪積扇界限較為明顯，發(fā)散角150°，呈扇形。現(xiàn)溝道位于中央位置，貫穿整個(gè)洪積扇，溝道平均寬度在3～8 m之間。現(xiàn)堆積扇大部分區(qū)域已被當(dāng)?shù)鼐用窀脑鞛榻ㄖ玫鼗蚋亍Ｔ搮^(qū)溝道縱坡降變緩?fù)瑫r(shí)溝道變寬，為泥石流堆積提供了有利條件。堆積扇擠壓主溝，主溝沖切堆積扇形成高差1～2 m的陡坎。

3 泥石流形成條件分析

經(jīng)野外實(shí)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文斗溝泥石流的三個(gè)基本條件。

3.1 地形地貌及溝道條件

文斗溝屬洮河二級(jí)支溝。流域最高海拔3 152 m，最低點(diǎn)泥石流堆積扇與素子溝交匯處海拔2 501 m，相對(duì)高差651 m。總溝道長2.838 km，縱比降為226‰。根據(jù)泥石流流域特征，分為形成區(qū)面積2.646 km2，流域呈羽毛狀，地表被殘坡積層覆蓋較薄，厚度在1～2 m之間，土體結(jié)構(gòu)松散，為坡面侵蝕物源主要分布區(qū)，受雨水沖刷后直接參與泥石流活動(dòng)。靠近主溝道區(qū)域?yàn)闇习痘隆⒈浪镌捶植紖^(qū)。流通區(qū)面積為0.21 km2，長度為2.3 km，溝床縱坡降在332‰～178‰之間，在溝谷中上游縱比降較大，中下游溝谷縱坡變緩，溝道下切、側(cè)蝕導(dǎo)致溝岸崩塌嚴(yán)重，兩岸為高差6～8 m陡坎，為溝岸崩塌物源主要分布區(qū)。堆積區(qū)面積為0.064 km2，縱坡降約136‰，分布在溝道下游與素子溝交匯區(qū)域。

3.2 固體松散物質(zhì)條件

松散的固體物質(zhì)是形成泥石流最基本的條件之一。文斗溝泥石流溝物源種類包括溝岸崩塌堆積物源、溝岸滑坡物源、溝床堆積物源等。

(1)溝岸崩塌堆積物源。文斗泥石流流域發(fā)育的溝岸崩塌物源均為土質(zhì)崩塌，主要由溝內(nèi)流水或泥石流掏蝕側(cè)岸形成。崩塌體主要以塊狀剝落，堆積在溝道兩側(cè)，崩塌體大部分呈圓錐形，體積在數(shù)百方至數(shù)千方之間。經(jīng)調(diào)查，溝內(nèi)溝岸崩塌物源補(bǔ)給厚度1～3 m，溝岸崩塌處溝谷深度在4～8 m之間。

(2)溝岸滑坡物源。文斗溝流域內(nèi)共發(fā)育滑坡3處，主要分布于中下游溝道內(nèi)。滑坡堆積體厚度1.5～6 m不等。滑坡堆積體以碎、塊石夾粉質(zhì)黏土、粉土為主，碎、塊石主要由板巖組成，含量約占30%，粒徑主要集中在5～80 cm，其充填物質(zhì)主要為粉土，含量約占70%。滑坡轉(zhuǎn)化為泥石流固體松散物質(zhì)的方式主要為滑坡前緣逐次滑塌、坍塌進(jìn)入溝道，并不斷地向后部牽引，其松散物質(zhì)被沖蝕，搬運(yùn)形成泥石流物質(zhì)。

(3)溝床堆積物源。溝道松散物質(zhì)來源主要分為流域內(nèi)早期泥石流物質(zhì)在搬運(yùn)過程中沿主溝道及其支溝堆積。針對(duì)本次溝床淤積情況，初步估算淤積厚度在2～5 m，為后期泥石流形成提供了物質(zhì)來源。

3.3 降水條件

泥石流的形成與降雨強(qiáng)度密切相關(guān)。本區(qū)屬暖溫帶濕潤氣候區(qū)，四季分明，降水量不均勻，主要以暴雨的形式出現(xiàn)。暴雨分布于4—9月，主要集中于7—9月，年平均暴雨次數(shù)1.3次左右。瞬時(shí)暴雨具有局域性、高強(qiáng)度的特征，是誘發(fā)泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要因素之一。據(jù)岷縣氣象站資料，本地區(qū)1 h最大降水量54.0 mm，10 min最大降水量為30.4 mm，這種高強(qiáng)度瞬時(shí)降雨完全滿足泥石流的激發(fā)因素和水源條件[4-5]。

4 結(jié)論

岷縣極端天氣頻發(fā)，由此引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害給人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)遭受了巨大的損失。基于此本文選擇文斗溝比較有代表性的泥石流溝作為研究對(duì)象，重點(diǎn)研究了該地區(qū)泥石流的形成條件，得到以下結(jié)論：

(1)該區(qū)域降雨量大，為泥石流的形成提供了充足的水動(dòng)力條件。

(2)文斗溝擁有較陡峻的溝坡，加之溝腦和兩岸坡面發(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(dòng)提供了足夠的水動(dòng)力能量。

(3)文斗溝流域內(nèi)松散固體物質(zhì)儲(chǔ)量十分豐富，分布廣泛，松散物來源包括溝岸崩塌、溝岸滑坡物源、溝床堆積物源等，其穩(wěn)定性最差，為最易形成泥石流的物質(zhì)。