太行山區(qū)泥石流形成的影響因素與分類研究

柴 艷 祁穎輝

太行山區(qū)位于河北省西部，屬于暖溫帶半濕潤、半干旱大陸型季風區(qū)，區(qū)內冬季寒冷干燥，春季干燥多大風，夏季濕潤多雨，四季分明的氣候使區(qū)內物理風化作用強烈[1]，加上新構造運動比較活躍，使本區(qū)的地質條件極為復雜，地質環(huán)境相對脆弱，泥石流極為發(fā)育，是河北省泥石流災害極活躍區(qū)域和嚴重危險區(qū)域。泥石流災害的發(fā)生，給本區(qū)人民生命財產(chǎn)帶來極大的危害，嚴重阻礙了山區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。

1 太行山區(qū)泥石流形成的影響因素

1.1 地質因素

1)地質方面:凡泥石流十分活躍的地方，都是地質構造復雜，斷裂褶皺發(fā)育，新構造運動強烈，地震烈度大的地區(qū)。由于這些原因，導致地表巖層破碎，各種不良物理地質現(xiàn)象層出不窮，為形成泥石流提供了豐富的固體物質來源。在地震作用強烈的情況下，山體穩(wěn)定性遭受破壞，巖層破裂，引起山崩地裂或滑坡坍塌等，這是提供泥石流固體物質的直接來源[2]。2)地形方面:泥石流流域的地形特征，簡單地來說是山高溝深，地勢陡峻，溝床縱坡大，流域形狀便于水流的匯集等。完整的泥石流流域，它的上游多為三面環(huán)山，一面出口的瓢狀或斗狀圍谷，既有利于承受來自周圍山坡的固體物質，也有利于集中水流。山坡坡度多為 30°～60°，坡面侵蝕及風化作用強烈，植被生長不良，山體光禿破碎，溝道狹窄。

1.2 降雨因素

水不僅是泥石流的組成部分，而且也是泥石流的搬運介質。從泥石流形成過程來看，水的作用主要表現(xiàn)在兩個方面:第一，對固體物質的浸潤飽和作用。固體物質達到飽和或過飽和狀態(tài)，摩擦力減少，滑動力加大，從而為泥石流的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件。第二，對固體物質的側蝕掏挖作用。主要指降水或冰雪融水所形成的徑流對地面的線狀下切作用。除上述地質和降雨影響因素外，在太行山區(qū)自然環(huán)境的近期演變過程中，人類活動是極其重要的影響因素。據(jù)有關資料:研究區(qū)目前水土流失面積約為10 126 km2，占山區(qū)總面積的 58.05%左右，地表侵蝕的自然過程已遭到嚴重破壞，人為侵蝕加劇[3]。近年來，隨著鄉(xiāng)村人口的增長，加上當?shù)毓芾硭降钠停祟惒缓侠淼墓こ袒顒尤找嬖鰪姡簧俚胤礁傁嗲终紲系?、濫伐樹木、破壞植被、破壞山體穩(wěn)定性，為泥石流的形成提供了松散的固體物質[4]。

2 泥石流的分類

分布在不同地區(qū)的泥石流的形成條件、發(fā)展規(guī)律、物質組成、物理力學性質、運動特征及破壞強度等都存在著差異性。目前缺乏公認的泥石流分類原則、方法和指標，但實際工作中又要求必須對泥石流進行分類，而要進行分類就必須遵循一定的原則。為此，在河北省太行山區(qū)泥石流分類中，采用了科學性、實用性和簡明易行性的原則[5]，按照國內幾種主要的泥石流分類方法進行分類。

2.1 按水源條件的分類

按水源條件的分類，主要包括暴雨型泥石流、冰雪融水型泥石流和水體潰決型泥石流。

暴雨型泥石流是指達到暴雨標準或臺風雨過境時才發(fā)生的泥石流。降雨的時空分布較為集中，而松散固體物質儲備須有一個積累過程，前期飽水條件也不充分，故此往往需要達到暴雨標準才可形成泥石流;冰雪融水型泥石流是指由于冰雪融水、冰崩雪崩融水等激發(fā)的泥石流;水體潰決型泥石流是指由于水庫、堵塞湖、高山、冰湖以及滑坡崩塌形成的臨時性湖泊的潰決而引起的泥石流產(chǎn)生[6]。

研究區(qū)泥石流在時間分布上主要發(fā)生在每年 7月份～8月份的雨季，其中 90%左右的泥石流災害發(fā)生在 7月 20日～8月10日之間，該時間段剛好是暴雨和特大暴雨最為集中的時期，泥石流暴發(fā)周期與洪澇災害的周期同步，其空間分布也基本與暴雨或特大暴雨的中心區(qū)域相吻合。根據(jù)調查分析，該區(qū)泥石流暴發(fā)的準備期降雨量一般大于 200mm，暴發(fā)當日的激發(fā)降雨量一般大于150mm，該區(qū)的泥石流具有明顯的暴雨激發(fā)特征。因此本區(qū)泥石流應屬于暴雨型泥石流。

2.2 按溝谷地貌特征的分類

按溝谷地貌特征的分類，主要包括溝谷型泥石流、河谷型泥石流流域和山坡型泥石流。

溝谷型泥石流是發(fā)育比較完整的泥石流，流域輪廓清晰，多呈瓢狀、長條狀或樹枝狀，流域面積以5 km2～50 km2居多，能明顯區(qū)分出泥石流的形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū);河谷型泥石流流域是指流域呈狹長形，流域上游水源補給較充分，而形成泥石流的固體物質主要來自中游地段的滑坡和塌方。山坡型泥石流是指發(fā)育在坡面上的小型泥石流溝谷，流域面積一般不超過 2 km2，流域輪廓呈啞鈴狀。山坡型泥石流的規(guī)模小，流程短，來勢猛，堆積扇坡度大，破壞大。

研究區(qū)發(fā)生泥石流的流域面積一般為1 km2～5 km2之間，最小為0.6 km2，最大為86.0 km2。選擇贊皇縣約400 km2內 30處泥石流進行統(tǒng)計，得出 1 km2～5 km2泥石流流域單元約占統(tǒng)計總數(shù)的80%;對流域的平面形態(tài)(以長/寬表示)也做出類似的統(tǒng)計，得出本區(qū)泥石流流域長寬比一般介于 1～4之間，其最高頻率(長寬比)為 2.5的泥石流域。綜上所述，河北省太行山區(qū)泥石流應屬于溝谷型泥石流。

2.3 按照泥石流的物質組成分類

按照泥石流的物質組成分類，主要包括泥流、泥石流和水石流。泥流中所含固體物質主要是細粒的泥沙，僅有少量的碎石巖屑，粘度大，呈稠泥狀，有時出現(xiàn)大量“泥球”;泥石流體由含有大量細粒物質和巨大石塊、漂礫所組成，主要發(fā)育在花崗巖、片麻巖、板巖、千枚巖、頁巖分布的山區(qū);在石灰?guī)r、大理巖、白云巖和部分花崗巖、礫巖山區(qū)形成的泥石流，主要由大石塊和水或稀泥漿組成，這種泥石流稱為水石流。

研究區(qū)泥石流溝所處地質構造強烈，地層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極為破碎，溝源側壁陡直的巖土體在準備期雨水的浸泡下，飽水變弱，穩(wěn)定性變差，容易發(fā)生崩塌或滑移，該區(qū)的泥石流多伴隨著崩塌或滑坡等地質災害的發(fā)生而同時形成，具有明顯的崩滑轉化性質，崩滑物在溝源松散堆積，構成了泥石流的初始物源，易形成泥石流。

2.4 按泥石流的危害程度分類

根據(jù)當前研究程度和認識水平，將河北省太行山區(qū)的泥石流按危害程度分為危害嚴重，危害較嚴重、危害中等、危害輕微 4種類型[7]。

危害嚴重的溝谷泥石流暴發(fā)時，可造成較多人員傷亡和重大經(jīng)濟損失;危害較嚴重的溝谷泥石流暴發(fā)時，可造成較少人員傷亡和較大經(jīng)濟損失;危害中等的泥石流暴發(fā)時，可造成個別人員傷亡和一定的經(jīng)濟損失;危害輕微的泥石流暴發(fā)時，一般不會造成人員傷亡，但可造成較小經(jīng)濟損失和一定范圍的環(huán)境破壞。如石家莊元氏縣佃戶營，1996年 8月 3日 ～4日佃戶營村連降大暴雨，24 h降雨量達到600mm，使3條溝在1 d之內先后都發(fā)生了泥石流，毀壞房屋950間，沖毀耕地近66hm2，價值46萬元的村辦選礦廠全部被沖毀，屬于危害嚴重的泥石流。

2.5 按泥石流形成與人類活動的關系分類

在自然狀態(tài)下，泥石流按其固有的自然特性發(fā)生與演化，以自然因素作用為主形成的泥石流稱為自然泥石流。但隨著人類經(jīng)濟活動在山區(qū)的不斷增強，對泥石流形成與發(fā)展的影響也不斷增強。人類經(jīng)濟活動顯著地增強了泥石流的形成條件，促進了泥石流的發(fā)生發(fā)展。這類泥石流可稱之為人為泥石流。例如平山縣水渣溝村大南溝在開發(fā)石材中，大量傾倒棄石，加劇了泥石流的危害程度，是這方面的典型，至于山村修建房屋，劈坡清基，傾倒廢渣于溝道內，更是隨處可見[8]。

3 結語

河北省太行山區(qū)泥石流形成的主要影響因素為地質因素和降雨因素，研究區(qū)內泥石流具有明顯暴雨激發(fā)特征。在地質條件基本相同時，主要由降雨決定是否發(fā)生泥石流。崩滑物在溝源松散堆積，構成了泥石流的初始物源條件;泥石流暴發(fā)當日的強暴雨形成的洪水流構成泥石流的初始動力條件。因此，該區(qū)泥石流為暴雨型泥石流。在泥石流分類中，分別從泥石流的水源、地形地貌、物質組成、危害程度和其形成與人類活動的關系 5個方面，對太行山區(qū)泥石流進行了分類。每一種分類反映了泥石流的一個側面，將其綜合起來，便能較全面地概括泥石流的基本特征，反映泥石流的基本類型，綜合的結果即為泥石流的綜合分類與命名[7]。例如，平山縣下瓦岔村泥石流綜合分類與命名為:暴雨型—溝谷型—泥石流—大規(guī)模—危害嚴重的人為泥石流。

[1] 馬平安，李慶辰，郭全邦，等.太行山泥石流成因及分類研究——以元坊東溝為例[J].河北省科學院學報，1998(3): 62-63.

[2] 中國科學院甘肅省冰川凍土沙漠研究所.泥石流[M].北京:北京科學出版社，1973.

[3] 馮金良.太行山北段迎風坡泥石流及其防治[J].地理學與國土研究，1996，12(4):32-33.

[4] 王昕洲，王欣寶，張進才，等.河北省太行山區(qū)泥石流災害發(fā)育分布特征及防治[J].中國地質災害與防治學報，2000，11 (3):96-97.

[5] 中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所.泥石流研究與防治[M].成都:四川科學技術出版社，1989:121-134.

[6] 杜榕恒，康志成，章書成.試論我國泥石流分類[A].全國泥石流防治經(jīng)驗交流會論文集[C].重慶:科學技術文獻出版社重慶分社，1983:126-131.

[7] 謝 洪，鐘教倫，韋方強，等.北京山區(qū)泥石流的分類與類型[J].山地學報，2004，22(2):54-56.

[8] 孫吉定，張金香，王振亮，等，河北太行山區(qū)“96?8”暴雨泥石流災害考察報告[J].北京林業(yè)大學學報，2000，19(3): 86-87.