陇南市武都区东江镇桃树沟泥石流发育特征及形成条件研究

摘要：陇南市武都区地处陇南山地中部，是全国十七个重点地质灾害防治区之一，地质灾害防治形势严峻。近年来区内极端天气频发，加之地震及人类工程作用，地质灾害不断增加，频次逐年提高。为研究陇南市泥石流的发育特征和形成条件，本文选取武都区比较典型的桃树沟泥石流为例，在了解地质环境概况的基础上，分析了桃树沟泥石流形成的条件，得到以下结论：陡峭的地形，丰富的松散固体物质和充沛的水源是形成桃树沟泥石流的三个基本条件。

关键词：陇南市；武都区；桃树沟；泥石流

序言

桃树沟属于陇南市武都区东江镇胡坪村，近年来由于该地区受汛期数次强降雨影响，桃树沟流域内数次发生暴洪灾害，沟内暴洪导致部分排导堤毁坏垮塌，沟道两侧多处发育沟岸塌滑等灾害，沟道局部地段已严重堵塞，导致流域内物源储量急剧增加，一旦发生泥石流灾害，将威胁胡坪村沟道两侧及下游居民57户，人员236人的生命财产安全。为防止灾害范围进一步扩大，避免造成更大损失，维护人民生命和财产安全，开展对桃树沟泥石流形成发育机制的研究迫在眉睫。

1.地质环境概况

研究区内多年平均降水量随海拔的升高而增大，多年平均降水为494.8mm，降雨量以夏秋两季为重，其中6月～9月的降水占全年的67.5%，具有降雨集中、多暴雨的特点，短期内的大量降雨为泥石流的形成和爆发提供了充分条件。所在区域河流主要有白龙江干流和一些季节性支流如东江水沟、王沟、硝水沟等，白龙江自研究区西侧东江水村入境，东流穿县城而过，经李家角村出境，境内全长3.8km。研究区在地貌单元上处于西秦岭西段侵蚀—剥蚀构造山地，自第四系以来，新构造运动强烈，主要表现为地壳的隆升，因而塑造了现今区内特殊的构造剥蚀中山和侵蚀堆积河谷两类地貌形态。研究区出露的地层主要为志留系及第四系，其中志留系风化后形成的块石、片石以至粉末是泥石流粗颗粒物质的主要来源。自公元前186年以来，影响本区的破坏性地震共发生35次，有文字记载的7级以上地震达15次，其中2017年8月8日九寨沟县7.0级地震，震中距研究区约67km，地震波及本区，引发区内强风化千枚岩发生崩塌等灾害。地震作为新构造运动的一种表现形式，直接松动、破坏岩体结构和斜坡稳定性，是本区滑坡、崩塌等地质灾害形成的主要因素之一。

2.泥石流的特征分析

桃树沟泥石流属沟谷型稀性泥石流沟，规模为小型。流域平面形状为梨形，面积0.85km2，流域最高海拔点1703m，出山口海拔1030m，相对高差673m。主沟长度为1.63km，主沟整体沟道较顺直，坡降变化幅度较大，平均纵坡降约21.3%，主沟截面为“V”形。左岸山体坡面大部分区域残坡积物覆盖，其厚度0.5m～2.5m不等，覆盖厚度由上往下逐渐变厚，山坡坡度约35°左右，坡面形态呈凸型；右岸中上游坡体坡面灰色基岩出露，其余区域残坡积物覆盖，厚度约0.5m～3m，覆盖厚度由上往下呈先减后增的规律，坡度约38°，中游坡脚处经流水冲刷，局部发生溜滑现象。主沟东侧发育1条小型支沟，西侧发育3条小型支沟和4条坡面型冲沟，其中紧邻主沟东西两侧的支沟原始下游沟道现被耕地和民房占用，在三级阶地平台处经人工改造弯曲改道，改造沟道呈钝角转折状汇入下游沟道，最窄处宽约1m。主沟西侧其余两条支沟沟道较为顺直，沟道两侧坡面坡度約30°，为修建砖厂、扩大场地面积，山脊前缘均遭人工开挖形成大面积临空面，原始三级阶地的地形也经人工改造形成二级平台，其中一级平台长约300m，宽约200m，高约25m，平台东侧临空斜坡上堆积有大量废弃砖块，在长期流水搬运和重力侵蚀的作用下，平台顺沟道方向形成一坡降约50%，宽度约0.5m的沟槽；二级平台长约80m，宽约50m，平台中部顺沟道方向呈扩散状发育高约0.3m的小错坎，使上游洪积物可顺利汇入下游沟道中。由于流水搬运和人类工程改造的共同作用下，现状沟道下游堆积物较多，厚约0.5m～1.5m，堆积物主要为洪积碎石土和沟岸崩积物，碎石分选性差，可见最大粒径约0.8m，磨圆度差，多呈棱角状，结构较为松散，经流水冲蚀下切形成多条宽约0.3m的过水通道。

该沟沟脑处汇水面积较大，坡面较为破碎，呈多级阶梯状，西侧沟脑发育多条冲沟。沟道上游沟底基岩出露，中下游沟底多堆积冲积及沟岸塌滑块碎石土。上游山体覆盖自然生长矮草，覆盖率25%；两岸中下游坡面多为灌木和林木植被，零星缓坡地带垦殖为农田，该区域植被覆盖率约25%。沟道中部发育三级阶地，被人工改造挖填形成二级平台用于修建砖厂，平台南侧斜坡经开挖呈多级阶梯状，种植花椒等农作物，植被覆盖率25%。沟道下游修建排导渠，渠均宽5m，均高2m，渠壁为浆砌块石砌筑，排导渠以暗涵形式通过主城区，最终汇入白龙江。由于人工改造强烈，现已基本看不出堆积扇原貌。

3.泥石流形成条件分析

经野外实地调查，陡峭的地形，丰富的松散固体物质和充沛的水源是形成桃树沟泥石流的三个基本条件。

3.1地形条件

研究区所处区域地形上为中山区，以强烈抬升运动为主，主要表现为山地强烈隆升，流水急剧下切，沟谷发育，地形破碎，沟梁相间，坡陡谷深。

桃树沟流域形态呈梨形，相对高差为673m，高差较大，主沟长约1.63km，平均纵比降可达21.3%，为泥石流的启动提供了较大的势能。沟坡坡度在20°～35°之间，沟坡陡峻，主沟截面为“V”形，沟谷深切，谷底宽2m～8m之间。沟脑呈圈椅状，汇水面积较大，且经流水长期冲刷形成多条冲沟。研究区内地形极有利于降雨的汇集，冲蚀沟坡以及沟道内的松散固体物质，为泥石流形成提供比较有利的地形条件。

桃树沟较陡峻的沟坡，沟脑和两岸坡面发育多条支沟及冲沟，流域形态利于降水在短期内汇集，冲蚀沟岸、坡面及主沟内物质为泥石流的形成和流动提供了足够的水动力能量。

3.2固体松散物质条件

经调查，桃树沟流域内松散物来源主要有残坡积物、沟道堆积、堆渣和沟岸坍塌物四类。流域内基岩为志留系板岩、千枚岩等，其中炭质板岩、千枚岩是软弱夹层，软硬相间，岩体相对较破碎，局部表层风化强烈，第四系残坡积碎石土分布于沟坡大部分区域，结构松散，易被坡面流水冲蚀。沟岸坍塌物在主沟道与三级阶地交汇处沟坡两岸以及沟道改道弯曲处左侧沟岸较发育，雨季遭受沟道流水冲蚀，较不稳定，失稳塌滑转化为泥石流物源。堆渣主要位于人工改造平台南侧斜坡以及沟道中下游右侧坡岸，人工弃渣结构松散，在暴雨冲刷下易失稳转化为泥石流物源。该沟道堆积物集中在中下游段，可以通过底蚀再搬运方式补给泥石流。据调查统计，桃树沟泥石流的固体松散物质储量为17.34×10m3（表1）。

由于人工堆渣形成的斜坡為桃树沟泥石流最不稳定的因素，虽然松散物质储量不大，但其稳定性最差，为最易形成泥石流的物质。故此现将堆渣斜坡体的特征重点描述如下：

3.2.1形态特征：堆渣斜坡位于沟道下游右岸，为白龙江左岸Ⅲ级阶地前缘斜坡。坡顶为Ⅲ级阶地阶面，坡脚为耕植农田。斜坡呈东西向展布，坡向正南。斜坡平均坡长为25m，坡宽50m，坡度平均31°，平均坡高14m。坡体剖面形态为直线型，坡面大部分区域土体裸露，剩余部分区域有自然生长的杂草，并零星生长数棵落叶乔木。整体植被覆盖率约28%（图1）。

3.2.2物质组成：经调查该斜坡由上至下分为两层，分别为人工填土层和冲洪积层。斜坡上部为人工填土层，物质组成为砖块弃渣夹粉土，厚度1.5m～2m之间，杂色，松散，弃渣为粘土烧制砖块，粒径2cm～15cm，充填物以粉土为主，弃渣含量约占60%左右，表层含植物根茎；之下的冲洪积层由粉土组成，为黄土状粉土，浅黄至棕黄色，可塑，含少量圆砾及蜗牛壳碎片。切面稍光泽，干强度及韧性中等，层理特征不明显，偶夹砾石和碎岩块。

3.2.3变形破坏特征：根据项目组现场调查，该坡度相对较缓，整体尚无变形破坏迹象，但因该斜坡原始坡面受人类工程活动影响覆盖了厚约1.5m～2m的人工堆渣，坡面岩土体目前裸露面积较大，尤其坡面砖块碎渣遍布，十分松散（图2），受其影响，降雨冲刷迹象明显，有少量弃渣已被冲刷溜滑至坡脚堆积。另外，在坡脚处受垦殖开挖影响形成高约2m的小陡坎，坎坡度55°左右，坎顶局部土体存在溜滑现象，溜滑土体堆积在坡脚，方量约40m3。该斜坡主要变形迹象为坡面弃渣的冲刷溜滑和坡脚小陡坎坎顶土体溜滑，整体无显著变形迹象，目前斜坡整体处于基本稳定状态。

3.3降水条件

泥石流的形成与水源密切相关，该沟为降水型泥石流。研究区所在的东江镇属亚热带季风性气候，区内气候垂直差异明显，降水随海拔增高呈上升趋势。雨水集中，易洪易涝。冬春两季干旱缺水，夏秋之间常有暴雨、洪水，东江镇年平均降水量500mm～600mm，降雨集中在每年的四月至九月，七月最多。冬春两季干旱缺水，夏秋之间常有暴雨、洪水。暴雨多是区内降水的主要特点，也为泥石流的形成提供了充足的水动力条件。

4.结论

一直以来陇南市武都区频发极端天气，近年来引起的地质灾害造成人民群众的生命财产损失巨大。武都区为地质灾害的重灾区，防灾减灾工作是地方党委和政府的关注点。本文选择陇南市武都区比较有代表性的泥石流沟—桃树沟作为研究对象，重点研究了该地区泥石流的形成条件，得到以下结论：

4.1桃树沟较陡峻的沟坡，沟脑和两岸坡面发育多条支沟及冲沟，流域形态利于降水在短期内汇集，冲蚀沟岸、坡面及主沟内物质，为泥石流的形成和流动提供了足够的水动力能量。

4.2桃树沟流域内松散固体物质十分丰富，分布广泛，松散物来源主要有残坡积物、沟道堆积、堆渣和沟岸坍塌物四类，其中虽然松散物质储量不大，但其稳定性最差，最易形成泥石流的物质，应予以重点监控。

4.3暴雨多是区内降水的主要特点，也为泥石流的形成提供了充足的水动力条件。

参考文献：

[1]贾丽娜，陈世昌，李瑞冬，等；陇南市武都区东江镇地质灾害发育特征及形成条件研究[J].地下水， 2019， 41（05）： 99-102.

[2]张超，田运涛，张宇飞，等；甘肃陇南石鸡坝乡地质灾害危险性评价[J].重庆交通大学学报（自然科学版）， 2019， 38（07）： 83-89.

[3]田丰，张军，冉有华，等；甘肃陇南市泥石流灾害危险性及影响因子评价[J].灾害学， 2017， 32（03）： 197-203.

[4]潘建磊，田万生，范晓梅，等；甘肃省陇西县地质灾害特征与易发区研究[J].西部资源， 2018（03）： 100-101.

[5]巩杰，赵彩霞，王合领，等；基于地质灾害的陇南山区生态风险评价——以陇南市武都区为例[J].山地学报， 2012， 30（05）： 570-577.

[6]庆丰，熊木齐，赵岩，等；人类活动对地质灾害的影响——以甘肃省武都区为例[J].兰州大学学报（自然科学版）， 2015， 51（06）： 894-897.