岷县文斗沟泥石流发育特征及形成条件研究

张 政, 刘振华

(甘肃省地质矿产勘查开发局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730300)

文斗沟位于岷县梅川镇，经调查文斗沟泥石流爆发频繁，其中规模较大的泥石流共发生过4次，危害严重，居民房屋受损，沟口主要道路被冲毁。2013年7月22日，甘肃省定西市岷县、漳县交界处发生了6.6级地震，其中岷县梅川镇文斗村受灾严重，大量房屋受损或倒塌。该次地震在文斗沟沟道内也引发了大量的滑坡、崩塌，使得沟道内固体松散物质急剧增加，这些松散物质沿沟岸堆积或堵塞沟道，暴雨期极易引发泥石流灾害，从而严重威胁到沟口村民生命财产安全，因此对该沟地质灾害治理十分必要[1]。

1 地质环境概况

研究区位于半湿润气候向高寒湿润气候的过渡带上，气温低，年降水量大于600 mm，为多雨区。降水量由山区向河谷逐渐减少：大拉梁一带降水量约875 mm；中西部大部分地段降水量为600～800 mm；梅川、中寨、堡子一带降水量小于550 mm。

研究区地处西秦岭北支褶皱带上，位于木寨岭南侧，地形起伏强烈，冲沟发育，区内地貌形态主要由以构造侵蚀中—低山地貌和侵蚀堆积河谷地貌两种地貌类型组成。地层为古近系板岩、第四系冲洪积层、第四系残坡堆积层、第四系全新统泥石流堆积层。区内新构造运动比较活跃，以差异性升降运动为主，呈现出沟谷切割强烈，是本区滑坡、崩塌等地质灾害形成的主要因素之一[2]。

2 泥石流特征分析

2.1 泥石流危险性分区

文斗沟泥石流爆发的频率较为频繁，属沟谷型泥石流。根据文斗沟泥石流的特点，将文斗沟泥石流活动划分为极危险区、危险区、影响区和安全区[3]，其中前三个区占地总面积0.27 km2(表1)，安全区为上述区以外区域。

表1 文斗沟泥石流危险性分区及特征表

2.2 泥石流各区段冲淤特征

(1)形成区冲淤特征。形成区包括沟道两侧山坡及沟道中上游地段，面积2.646 km2，占流域面积的90.6%，土体结构松散，易被冲蚀搬运，沟谷呈“V”字形，沟坡坡度一般大于30°，水土流失严重，冲蚀作用强烈。中下游沟谷形态呈“U”字形，两岸形成高差6～8 m的陡坎，陡坎稳定性差，为沟岸崩塌提供了有利地形条件(图1)。

图1 文斗沟形成区土体松散

(2)流通区冲淤特征。泥石流流通区分布在沟谷沟道内，面积0.21 km2，占总面积7.2%，沟坡坡度一般为17°～32°，纵比降为198‰～244‰，为泥石流下切和流通提供了较好的地形条件。中上游沟谷地形呈窄“V”形，沟宽2～10 m，沟道较顺直。中下游沟谷地形呈“U”形，沟宽6～40 m，沟道弯度较大。现沟道两岸形成高差6～8 m的陡坎，泥石流冲出物流通地形条件较好(图2)。

图2 流通区利于泥石流冲出

(3)堆积区冲淤特征。堆积区分布在沟道下游出山口较为开阔地带，面积0.064 km2，占总面积2.2%，坡度5°～12°，洪积扇界限较为明显，发散角150°，呈扇形。现沟道位于中央位置，贯穿整个洪积扇，沟道平均宽度在3～8 m之间。现堆积扇大部分区域已被当地居民改造为建筑用地或耕地。该区沟道纵坡降变缓同时沟道变宽，为泥石流堆积提供了有利条件。堆积扇挤压主沟，主沟冲切堆积扇形成高差1～2 m的陡坎。

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文斗沟泥石流的三个基本条件。

3.1 地形地貌及沟道条件

文斗沟属洮河二级支沟。流域最高海拔3 152 m，最低点泥石流堆积扇与素子沟交汇处海拔2 501 m，相对高差651 m。总沟道长2.838 km，纵比降为226‰。根据泥石流流域特征，分为形成区面积2.646 km2，流域呈羽毛状，地表被残坡积层覆盖较薄，厚度在1～2 m之间，土体结构松散，为坡面侵蚀物源主要分布区，受雨水冲刷后直接参与泥石流活动。靠近主沟道区域为沟岸滑坡、崩塌物源分布区。流通区面积为0.21 km2，长度为2.3 km，沟床纵坡降在332‰～178‰之间，在沟谷中上游纵比降较大，中下游沟谷纵坡变缓，沟道下切、侧蚀导致沟岸崩塌严重，两岸为高差6～8 m陡坎，为沟岸崩塌物源主要分布区。堆积区面积为0.064 km2，纵坡降约136‰，分布在沟道下游与素子沟交汇区域。

3.2 固体松散物质条件

松散的固体物质是形成泥石流最基本的条件之一。文斗沟泥石流沟物源种类包括沟岸崩塌堆积物源、沟岸滑坡物源、沟床堆积物源等。

(1)沟岸崩塌堆积物源。文斗泥石流流域发育的沟岸崩塌物源均为土质崩塌，主要由沟内流水或泥石流掏蚀侧岸形成。崩塌体主要以块状剥落，堆积在沟道两侧，崩塌体大部分呈圆锥形，体积在数百方至数千方之间。经调查，沟内沟岸崩塌物源补给厚度1～3 m，沟岸崩塌处沟谷深度在4～8 m之间。

(2)沟岸滑坡物源。文斗沟流域内共发育滑坡3处，主要分布于中下游沟道内。滑坡堆积体厚度1.5～6 m不等。滑坡堆积体以碎、块石夹粉质黏土、粉土为主，碎、块石主要由板岩组成，含量约占30%，粒径主要集中在5～80 cm，其充填物质主要为粉土，含量约占70%。滑坡转化为泥石流固体松散物质的方式主要为滑坡前缘逐次滑塌、坍塌进入沟道，并不断地向后部牵引，其松散物质被冲蚀，搬运形成泥石流物质。

(3)沟床堆积物源。沟道松散物质来源主要分为流域内早期泥石流物质在搬运过程中沿主沟道及其支沟堆积。针对本次沟床淤积情况，初步估算淤积厚度在2～5 m，为后期泥石流形成提供了物质来源。

3.3 降水条件

泥石流的形成与降雨强度密切相关。本区属暖温带湿润气候区，四季分明，降水量不均匀，主要以暴雨的形式出现。暴雨分布于4—9月，主要集中于7—9月，年平均暴雨次数1.3次左右。瞬时暴雨具有局域性、高强度的特征，是诱发泥石流、滑坡等地质灾害发生的主要因素之一。据岷县气象站资料，本地区1 h最大降水量54.0 mm，10 min最大降水量为30.4 mm，这种高强度瞬时降雨完全满足泥石流的激发因素和水源条件[4-5]。

4 结论

岷县极端天气频发，由此引发的地质灾害给人民群众的生命财产遭受了巨大的损失。基于此本文选择文斗沟比较有代表性的泥石流沟作为研究对象，重点研究了该地区泥石流的形成条件，得到以下结论：

(1)该区域降雨量大，为泥石流的形成提供了充足的水动力条件。

(2)文斗沟拥有较陡峻的沟坡，加之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)文斗沟流域内松散固体物质储量十分丰富，分布广泛，松散物来源包括沟岸崩塌、沟岸滑坡物源、沟床堆积物源等，其稳定性最差，为最易形成泥石流的物质。