貴州務川蕉壩鄉典型泥石流不穩定斜坡地質特征及成因機制

周爾松

(貴州省地質環境監測院 遵義分院， 貴州 遵義 563000)

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貴州務川蕉壩鄉典型泥石流不穩定斜坡地質特征及成因機制

周爾松

(貴州省地質環境監測院 遵義分院， 貴州 遵義 563000)

[摘要]對貴州省務川縣蕉壩鄉集鎮所在地泥石流(NSL1、NSL2)-不穩定斜坡(XP)地質災害群的地質環境特征、危害特性、類型、流域分區、形成條件、發生頻率及規模等進行了詳細的描述，同時對以上地質災害群的成因機制及引發因素分別進行了分析，并針對泥石流(NSL1、NSL2)-不穩定斜坡(XP)地質災害群的危害及特征提出了防治措施建議。

[關鍵詞]貴州務川；地質災害；成因機制

泥石流是山區水和泥沙、石塊等固相物質及少量空氣(可以忽略)，在重力作用下沿著溝谷或坡面流動的特殊流體。它往往突然暴發，來勢兇猛，破壞力強，對山區的經濟建設和人民的生命財產構成嚴重威脅，成為山區主要自然災害之一。貴州省務川縣蕉壩鄉集鎮所在地及周邊存在兩條泥石流(NSL1、NSL2)及一個不穩定斜坡(XP)，兩條泥石流溝每年都有小規模泥石流發生，近年來極端天氣頻現，極易觸發大規模的泥石流，嚴重威脅蕉壩鄉集鎮及周邊697戶居民的生命財產安全，并對當地城鎮發展與社會穩定造成嚴重影響。

1自然地理及地質環境

1.1自然地理

貴州務川仡佬族苗族自治縣蕉壩鄉，位于務川自治縣東北部，東北面與沿河縣接壤。蕉壩鄉鄉鎮政府所在地距縣城49公里。

1.2氣象水文

務川屬亞熱帶濕潤季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛，水熱同季，四季分明。區內多年年平均氣溫15.6℃，極端最高氣溫39.9℃，極端最低氣溫-6.8℃，年平均無霜期287天，日照率年平均為23%。務川縣雨量充沛，多年平均降雨量1271.7mm，年最大降雨量1601mm，年最小降雨量933mm。縣境內屬長江水系的烏江流域，支流是洪渡河流域。蕉壩鄉集鎮及附近村落分布在肖家溝溝域中，該溪溝為季節性溪溝，平時無水流，降雨時周邊溝谷、溪溝中流水均流入肖家溝內，經過一段地下暗河(溶洞)后，在東面5km肖家溝處匯入洪渡河。蕉壩鄉泥石流-不穩定斜坡地質災害群位于肖家溝左岸。

1.3地質環境條件

1.3.1地形地貌

蕉壩鄉泥石流-不穩定斜坡地質災害群位于云貴高原東北部向四川盆地過渡的斜坡地帶，地形地貌類型為溶蝕地貌，地貌亞類型為峰叢洼地，峰叢沿地層走向分布，洼地遍布其間，洼地中發育有溶洞、漏斗及落水洞等巖溶形態。地形陡峻，溝谷發育，總體地勢為西北高東南低，地貌上呈現兩級階地，北東向的柏木園斷層形成的陡崖帶為階地的分界線。海拔在580—1522.2m之間，最高點位于斜坡頂部大頂坪(泥石流溝NSL1頂部)，海拔1522.2m，最低點位于斜坡坡腳溝谷處(泥石流溝NSL2溝口)，海拔580m。

1.3.2地層巖性

出露的地層有第四系(Q)、志留系(S)、奧陶系(O)、寒武系(∈)，區內巖石主要為淺海相碳酸鹽巖沉積，次為陸相碎屑沉積，碳酸鹽巖及夾層狀碳酸鹽巖分布面積最廣。區內地層巖性特征由老至新描述如下。

1)寒武系中統高臺組(∈2g)：薄層白云巖夾泥質粉砂質白云巖及泥質粉砂巖。

2)寒武系中上統婁山關群(∈2-3ls)：薄層至中厚層白云質灰巖與白云巖互層。

3)奧陶系下統桐梓組、紅花園組(O1t+h)：中至厚層灰巖。

4)奧陶系下統湄潭組(O1m)：上部為砂質頁巖夾數層石英砂巖；下部，泥巖為主，夾泥灰巖、生物灰巖。

5)奧陶系上中統(O2+3)：薄板狀砂質頁巖。

6)志留系下統龍馬溪組(S1lm)：薄層粉砂質頁巖。

7)第四系松散堆積層(Q4)：包括殘坡積層(Q4dl+el)、沖洪積層(O4al+pl)、崩塌堆積層(Q4col)、泥石流堆積層(Q4set)等。

(1)殘坡積層(Q4dl+el):遍布于坡麓，主要由粉質粘土組成，干燥，松散，碎石含量15%-40%，碎石母巖為砂質頁巖、白云質灰巖、灰巖、白云巖等，碎石粒徑2-8cm，粒間充填物為粉質粘土，一般厚0.5-2.5m。

(2)沖洪積層(O4al+pl):分布于坡麓、洼地中，主要由粉質粘土、碎石組成，斜坡沖溝中厚度較小，一般厚0.5-1.5m，斜坡坡腳溝谷中厚度較大，一般厚3-10m。

(3)崩塌堆積層(Q4col)：遍布于斜坡前緣陡崖帶下部，主要由碎塊石組成，松散，碎塊石含量55%-70%，母巖為白云質灰巖、白云巖，粒徑大小不等，最大可達3-4m，一般粒徑2-8cm，粒間充填物為角礫、砂土、粉質粘土，層厚不等，局部厚度較大。

(4)泥石流堆積層(Q4set)：分布于泥石流(NSL1、NSL2)溝谷中和溝口扇形地區，堆積物主要為碎塊石，結構松散，碎塊石無分選性，磨圓度較差，粒徑從上游到下游逐漸變小，由于不含粘性土，無法種植農作物，泥石流堆積區均為荒地。

1.3.3地質構造

蕉壩鄉泥石流-不穩定斜坡地質災害群地處揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構造變形區，區域穩定性較好。北東向的柏木園斷層貫穿整個全境，地貌呈現一條陡崖帶，該斷層為正斷層，斷層傾角較大，造成斷層附近的巖體比較破碎，在暴雨沖刷下容易發生滑塌變形，為泥石流的形成提供坡面侵蝕物源或崩滑堆積物源。

2泥石流特征

2.1泥石流(NSL1)特征

2.1.1泥石流(NSL1)危害性

圖1　泥石流NSL1、NSL2溝域分區，不穩定斜坡(Google衛星圖側視圖)

泥石流NSL1危險區范圍主要為沿溝兩岸預測最高泥位線以下區域、彎道超高可能淹沒的區域，危險區面積為0.19km2。

2.1.2泥石流類型與流域分區

根據《泥石流災害防治工程勘查規范》(DZ/T 0220-2006)，泥石流NSL1形成區與流通區、堆積區以柏木園斷層形成的陡崖帶為界，陡崖帶以上為形成區，以下為流通區、堆積區，見圖1。

2.1.3泥石流形成條件

1.地形地貌及溝道條件

泥石流NSL1溝域形態為倒葫蘆形，發育一條支溝，溝域縱向長度約2.9km，上游平均寬約1.1km，下游平均寬約0.4km，溝域面積約2km2。溝域最高點位于斜坡頂部的大頂坪，海拔1522.2m，溝口蕉壩鄉集鎮處海拔為688m，相對高差834.2m，溝谷平均縱坡降277‰。

(1)形成區地形較陡，縱向長度約1.8km，平均寬約1.1km，面積約1.8 km2。形成區下部為陡崖，上部平均地形坡度約20°，溝域形態近似扇形，溝谷縱坡較大，特別是主溝及支溝縱坡多在360‰以上，有利于降雨的匯集，根據不同地段坡度、植被情況、斜坡結構特征等的差異，降雨的徑流系數>0.8，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎。同時，由于地形陡峻，形成區下部為柏木園斷層形成的陡崖帶，斷層兩邊的巖體很破碎，為崩塌的發育提供了有利條件，且溝谷縱坡較大，也為松散固體物質的搬運和參與泥石流活動提供了有利的地形條件。

a、形成區(匯水區)地形地貌條件

形成區(匯水區)分布斜坡頂部分水嶺以下、形成區(匯水區)外圍區域，面積約0.8 km2，主要地貌特征為，地形較陡，斜坡坡度多為20°以上，溝谷縱坡大，多在300‰以上，且森林植被發育，而松散堆積層覆蓋較薄，主要為泥石流的形成匯集水源和提供水動力條件。

b、形成區(物源區)地形地貌條件

形成區(物源區)分布于陡崖帶以上、形成區(匯水區)以下的區域，該溝道長度約1.5km，物源區面積1.0km2。該區上部地形相對下部陡崖帶較緩，斜坡坡度多為20°以上，森林植被覆蓋率很低，水土流水嚴重，松散堆積層覆蓋較薄，為泥石流的形成提供了少量坡面侵蝕物源。該區下部為陡崖帶，地形較陡，受斷層的影響，巖體比較破碎，有發生過大規模崩塌的痕跡，為泥石流的發育提供了主要的松散固體物源，下部變窄，上部的流水都在該區匯集，暴雨時有跌水現象，強降雨時有瀑布出現。

2.物源條件

泥石流松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于形成區下部的陡崖帶，其次是形成區上部的坡面，溝域內可能參與泥石流活動的松散固體物源量1031.64×104m3。物源類型主要包括崩塌堆積物源、溝道堆積物源和坡面侵蝕物源等三類。

3.水源條件

泥石流均發生于雨季，大氣降水為泥石流的主要水源。暴雨形成的地表徑流是引發泥石流的主要水源，暴雨是泥石流的主要激發因素。

2.1.4泥石流發生頻率和規模

按泥石流暴發規模分類，屬于巨型泥石流，泥石流堆積物方量約380×104m3。按泥石流溝發展階段分類，屬于形成期(壯年期)泥石流，溝口扇形堆積地形發育，扇緣及扇高在明顯增長中。

2.1.5泥石流的成因機制和引發因素

泥石流NSL1屬暴雨溝谷型泥石流。在暴雨作用下，流水在溝道中匯集，匯流過程中將坡面的松散堆積物源攜帶進入溝道，并順溝而下，通過溝道揭底沖刷卷動溝道內的松散堆積物源，并將兩側溝岸松散固體物質帶走，以滾雪球的方式下向游運動，從而導致泥石流災害。泥石流規模主要與溝域內松散固體物源的累計和動態變化情況及與引發泥石流的暴雨情況相關，當溝域內松散固體物源累積較多，且遇到集中暴雨時，往往就會發生較大規模的泥石流災害。由于溝谷流域面積大，地形陡峻，易于匯水，水源豐富，物源以崩塌產生的碎塊石為主，泥石流類型為稀性泥石流，平常年份溝域內松散固體物源累積較少，泥石流主要是夾碎塊石的洪水。當溝域內發生了大規模崩塌、累積的松散固體物源很多時，一旦遭到較大暴雨的作用，勢必引發大規模的泥石流災害。

2.2泥石流(NSL2)基本特征

泥石流NSL2形成區位于柏木園斷層形成的陡崖帶以上以及主溝溝道兩側，流通區位于陡崖帶以下的溝道內，堆積區分布于溝口扇形地區。見圖1。

2.2.1泥石流形成條件

1.地形地貌及溝道條件

泥石流NSL2溝域形態為倒葫蘆形，發育兩條支溝，溝域縱向長度約2.6km，平均寬約1.25km，溝域面積約2.323km2。溝域最高點位于斜坡頂部，海拔1234.4m，最低點位于溝口，海拔為597.2m，相對高差637.2m，溝谷平均縱坡降230‰。

(1)形成區縱向長度約2.3km，平均寬約1.25km，面積約2.24 km2。形成區分為上下兩段，陡崖帶以上地形較陡，地形坡度多大于45°，主溝平均縱坡達到500‰，溝域形態似深切的峽谷，以下段地形較緩，平均地形坡度約8°，主溝平均縱坡約160‰，上陡下緩的峽谷地形，有利于降雨的匯集，根據不同地段坡度、植被情況、斜坡結構特征等的差異，降雨的徑流系數>0.8，為泥石流水源的匯流集中提供了基礎。

a、形成區(匯水區)地形地貌條件

形成區(匯水區)分布斜坡頂部分水嶺以下、形成區(匯水區)外圍區域，面積約1.96km2，主要地貌特征為，以陡崖帶為界，地形上陡下緩，森林植被發育，而松散堆積層覆蓋較薄，主要為泥石流的形成匯集水源和提供水動力條件。

b、形成區(物源區)地形地貌條件

形成區(物源區)分布于陡崖帶以上、形成區(匯水區)以下的區域，物源區面積0.28km2。地形較陡，地形坡度多大于45°，主溝平均縱坡達到500‰，溝域形態似深切的峽谷，溝域兩岸斜坡上部為陡崖，巖石破碎，為泥石流的發育提供了主要的松散固體物源，斜坡下部森林植被覆蓋率很高，該區地形地貌條件及地質結構特征決定其成為泥石流的主要松散固體物源分布區。

2.物源條件

泥石流松散固體物源較豐富，且物源分布較為集中，主要分布于陡崖帶上，溝域內可能參與泥石流活動的松散固體物源量305.6×104m3。物源類型主要包括崩塌堆積物源、溝道堆積物源等兩類。

3.水源條件

水源條件與NSL1相同。

2.2.2泥石流發生頻率和規模

泥石流NSL2為高頻泥石流，沒有發生過重大危害。按泥石流暴發規模分類，屬于大型泥石流，泥石流堆積物方量約33×104m3。按泥石流溝發展階段分類，屬于形成期(壯年期)泥石流，溝口扇形堆積地形發育，扇緣及扇高在明顯增長中。

2.3不穩定斜坡(XP)基本特征

不穩定斜坡XP位于泥石流溝(NSL1、NSL2)中間，縣道從不穩定斜坡中部通過，坡腳為蕉壩鄉集鎮。根據《地質災害分級標準》(國土資源部環境管理司.1999)、《滑坡防治工程勘查技術規范》(DZ/T0218-2006)判定該地質災害危害對象等級為二級，地質災害災度等級為大災害(Ⅱ級災害)。見圖1。

不穩定斜坡斜長315m，高108m，寬150m，平均地形坡度18°，潛在滑動方向113°40`，不穩定坡體平均厚度約9m，體積約29.8×104m3，若發生整體失穩，形成的滑坡為中型土質滑坡，運動形式為牽引式。

不穩定坡體主要由第四系崩塌堆積層(Q4col)組成，基巖為奧陶系上中統(O2+3)薄板狀砂質頁巖，不穩定斜坡上部陡崖巖性為寒武系中統高臺組(∈2g)薄層白云巖夾泥質粉砂質白云巖及泥質粉砂巖，陡崖處為柏木園斷層。

不穩定斜坡平面形態為“圈椅狀”，剖面形態較平直，地形較陡，坡面植被覆蓋率很低，植被以灌叢為主，易在斜坡前部牽引下發生變形失穩，不利于斜坡的穩定。不穩定坡體主要由碎石組成，表層較松散，粒間充填物以角礫為主，其次為砂。在重力作用或外部因素影響下，坡體易發生變形失穩。雨量充沛，且強度較大，斜坡上部的陡崖匯水面積較大，暴雨時陡崖有瀑布形成，降雨時坡面水量很大，對斜坡表層沖刷嚴重，使得表層不穩定。

3結論及建議

地質災害防治根據地質災害形成條件、運動特征和參數、形成機制、控制和影響因素、發展趨勢，結合危害對象的分布情況確定。對以上描述的地質災害群建議直接采取工程治理措施，消除危害。具體可對蕉壩鄉泥石流采取上游植樹固源、流通區攔擋停淤積、下游排導、局部搬遷的綜合治理措施；對不穩定斜坡采取排水溝、被動防護網、懸臂樁、和樁間板墻的綜合治理措施。對地質災害群進行治理的同時應加強對地質災害群的監測預警，在其相應部位布設監測點，加強對地質災害群的動態監測。

[參考文獻]

[1]何祥麗,張緒教,何澤新,等.內蒙古狼山地區晚第四紀泥石流發育特征及其構造意義[J].地質通報, 2015,34(9) :1735-1748.

[2]張軍,陳寧生,詹文安.云南省尋甸縣金源老干溝泥石流災害與治理[J].山地學報,2000,18(3):207-211．

[3]鐘敦倫,謝洪.泥石流災害及防治技術[M].成都:四川科學技術出版社，2014.

[4]段青梅,原聰明,高秀花,等.內蒙古自治區地質災害及防治[J].自然災害學報,2006,15(2):89-94．

[5]侯俊琳,王海波.內蒙古自治區地質災害形成條件與發育特征[J].西部資源,2012,10(3):85-90．

[6]劉傳正,苗天寶,陳紅旗,等.甘肅舟曲2010年8月8 日特大山洪泥石流災害的基本特征及成因[J].地質通報,2011,30(1):141-150.

[7]《泥石流災害防治工程勘查規范》(DZ/T 0220-2006)[Z].

[責任編輯：江雪]

Geologic Features and Genetic Mechanism of the Typical Debris Flow-unstable Slope in Jiaoba Township,Wuchuan County of Guizhou Province

ZHOU Er-song

(Institute of Geological Environment Monitoring of Guizhou Province,Zunyi Branch Zunyi City, Zunyi 563000,China)

Abstract:This paper describes the geological environmental characteristics, hazardousness and types, watershed-based zoning, formation conditions, frequency and scale of the debris flow (NSL1 and NSL2)-unstable slope (XP) geological hazard group in Jiaoba township, Wuchuan county of Guizhou province. Besides, the genetic mechanism and the factors responsible for the geological hazard group are analyzed respectively. Preventive and controlling measures are thus put forward according to the hazardousness and features of this geological hazard group.

Key words:Wuchuan county of Guizhou province; geological hazard; genetic mechanism

[收稿日期]2016-01-07

[基金項目]中央特大型地質災害專項項目(貴州省財政廳、國土資源廳 黔財建[2015]9號)。

[作者簡介]周爾松(1969-)，男，水文、工程地質工程師，主要從事地質環境監測與研究。

[中圖分類號]642.23

[文獻標識碼]A

[文章編號]1671-5330(2016)02-0079-05