甘肅省文縣燕兒溝泥石流形成條件研究

陳世昌

（1.甘肅省地下水工程及地熱資源重點實驗室，甘肅 蘭州730050；2.甘肅省地質環境監測院，甘肅 蘭州 730050）

1 序言

甘肅省文縣燕兒溝所屬的橋頭鄉位于文縣東北部，北與文縣天池省級地質公園毗鄰，南接臨江等鄉鎮。燕兒溝溝口直對橋頭鄉政府所在地，是一條危害嚴重的泥石流溝谷，該溝多次發生過大規模泥石流。據統計，燕兒溝泥石流歷史上已造成17人死亡，近30人受傷，直接經濟損失累計達3 600多萬元［1］。因此，研究燕兒溝地區泥石流的發育特征及形成條件，對該地區的地質災害防治工作具有重要意義。

2 自然地理概況

文縣屬北亞熱帶向北溫帶過渡區，為大陸腹地季風性氣候，干、濕季節分明，冬春干燥，夏秋多雨［2］。歷年平均氣溫10.6℃。燕兒溝為洋湯河下游右岸一級支溝，為常年流水溝谷，經實地調查，溝谷地表水流量為1～3 m3／s。燕兒溝流域受地質、地貌、氣候、植被和人類生產活動等綜合影響，土壤種類以棕壤為主，且大部處于陡坡地段，質地較粗，砂礫含量高，松散，固結能力差，抗侵蝕能力弱，易被水流沖刷流失。

3 地質環境概況

燕兒溝流域屬隴南山地侵蝕中山區，流域平面形態呈羽狀，東西向展布，總面積33.65 km2，地勢總體西高東低，最高點為西部分水嶺松山頂，海拔2 975.9 m，最低點該溝入河口，海拔約1 010 m，流域最大相對高差1 966 m。研究區前第四系出露的地層主要有：中泥盆統三河口組、中下侏羅統泥巖、砂巖以及第四系松散堆積物。

4 泥石流的形成條件

4.1 地形條件

燕兒溝流域平面形態呈羽狀，東西長10.5 km，南北寬2.0～5.5 m，總面積33.65 km2，主溝總長9.8 km，最大相對高差1 966 m，平均比降9.5%。

主溝上游（磨壩溝）溝頭北部口子里一帶為清水匯集區，地形較為開闊，西部松山頂山勢突起，基巖斜坡陡峻，發育少量崩塌對泥石流形成補給；江坪滑坡段溝道則狹窄陡深，呈緊閉“V”形，兩岸沖蝕強烈，溝床寬一般3～7 m。

主溝中游（巖頭上—吃水溝溝口）溝道于全流域相對較為開闊，多呈“V”形，溝槽寬8～35 m，溝床縱比降5%～9%，兩側溝坡部分基巖裸露陡立。受下游滑坡堵塞溝道，中游段溝床由泥石流物質回淤形成囊狀谷底，近年來的回淤速率為平均10～30 cm／a，造成溝床趨于開闊平坦。

主溝下游（吃水溝溝口以下）溝道兩岸滑坡發育，尤其是北岸圍頭滑坡與南岸劉家河滑坡的擁堵下，大部呈狹窄“V”形，谷底一般寬4～8 m，溝床縱比降一般7%～9%，表面起伏強烈，局部發育有小型跌水坎。

燕兒溝流域內共發育支流溝系較多，共計大、小支溝48條，其中長度大于1 km的溝谷21條，小于1 km的溝谷27條。沖溝總長近78.5 km，平均溝壑密度2.3 km／km2。處于流域上游南部的羅家溝為燕兒溝最大支溝，該溝流域內植被茂密，岸坡大部穩定，發育少量小型崩滑體，為該流域提供部分松散物質。

4.2 松散固體物質補給條件

經野外實地調查，發現燕兒溝內松散固體物質儲量十分豐富且巨大，分布并不集中，固體物質來源較為廣泛，形成松散固體物質的主要類型有：滑坡、崩塌、坡面補給等三類，其中以滑坡補給為主，燕兒溝泥石流為典型的滑坡補給型泥石流。

4.2.1 滑坡

野外實地調查表明，燕兒溝流域內發育大中型滑坡共11處，總面積12.6 km2，占流域總面積的37.4%，滑坡總體積達2.82×108m3。區域內滑坡的形成主要受兩大因素影響——斷裂構造及流水沖蝕。何家壩—黎坪斷裂為燕兒溝過溝斷裂，流域內巨型、大型滑坡均為構造類滑坡，其中構造形成的圍頭滑坡體積達18 261.71×104m3，分布面積達6.7 km2，規模巨大，堆積體上發育的4條沖溝也均為泥石流溝谷，為主溝提供物質來源。同時流域內水源豐富，為常年流水溝道，水流對坡腳的沖刷侵蝕嚴重影響滑坡穩定性，易于造成滑坡前緣失穩，形成中小型滑坡，為泥石流提供充足的松散物質。現將流域內比較典型的滑坡特征統計如下（表1）：

表1 流域內典型滑坡特征統計表

4.2.2 崩塌

燕兒溝流域內崩塌主要有兩類，即基巖崩塌和溝坡陡坡段碎石土崩塌，由于后者主要發生于滑坡前緣，為避免重復，這里主要指前者。

區域內發育獨立的、規模較大的基巖崩塌一處，位于流域上游近溝腦處，崩塌呈倒石錐狀堆積于坡腳位置，堆積體長約60 m，寬約80 m，堆積高度50 m，堆積方量24×104m3，下游溝道均堆積崩塌產生的碎塊石，由于溝道狹窄，溝床比降大，加之崩塌體松散，除粒徑特別粗大的塊石外，溝岸兩側崩塌體幾乎全部可補給泥石流。

4.2.3 坡面松散堆積

經調查估算，燕兒溝內坡面松散物質總量達360×104m3。通過對泥石流流域的調查、勘查工作，燕兒溝內松散物質總量較大，達28 632.2×104m3。由于流域內實施了兩期治理工程，重點區域攔擋工程已淤滿并成功對上游滑坡坡腳進行反壓，提高了流域的侵蝕基準面。壩群工程的建設不僅對溝道內松散物質進行穩固，同時也降低了泥石流的啟動條件，減弱松散物質轉化補給量。由于近年來退耕還林工作持的續開展，流域內裸地、耕地逐漸轉變為林地、草地，水土流失程度逐漸減弱，坡面松散物質逐步穩固，泥石流的補給量比之前明顯下降。

根據現狀條件，結合燕兒溝流域固體松散物質的堆積位置、發育特征、轉化方式、溝坡侵蝕強度、溝坡植被覆蓋情況及人類作用影響等，經計算分析，目前區內可轉化為泥石流的固體松散物質儲量為1 297.28×104m3，平均單位面積補給量為38.55×104m3／km2。其中滑坡體1 128.28×104m3，占總量的87%，崩塌11×104m3，占總量的1%；溝道堆積物34×104m3，占總量的2%；坡面松散堆積物124×104m3，占總量的10%。說明滑坡是該流域泥石流的主要補給源。

4.3 降水條件

燕兒溝流域內導致泥石流的形成主要原因是短時間內的集中降水，即泥石流的形成的主因為暴雨。根據武都區及附近的氣象資料，研究區多年平均降水量約為502 mm，該地降水時間較為集中，主要在每年的6—9月份，占全年降水量的76.2%，且多是以大雨、暴雨的形式出現，具有短時間內降水特別集中，雨強特別大的特點，最大暴雨強度達87.6 mm／d，小時雨強最大達73 mm，10 min最大降雨量30 mm。

2017年8.7暴洪災害發生當日，文縣出現明顯降水天氣，以小到中雨為主，全縣共有2個區域站點降水量大于50 mm。文縣的梨坪鎮110 mm，舍書鄉81.8 mm，天池鎮48.1 mm。梨坪鎮在6日23時到7日01時連續2 h出現短時強降水，降水量分別為46.1 mm和37.1 mm，舍書鄉6日23時出現短時強降水，降水量為35.6 mm。該降雨過程造成黎坪、天池多條植被覆蓋較好且前期未發生泥石流的流域爆發泥石流災害，說明區域內降水條件對泥石流爆發的促進作用。

5 結論

近年來，隴南市極端天氣頻發引起的地質災害造成了人民群眾生命財產巨大損失。文縣是地質災害的重災區，防災減災工作是地方黨委和政府的工作重點，基于此，本文選擇隴南市文縣比較有代表性的泥石流溝——燕兒溝作為研究對象，重點研究了該地區泥石流的形成因素，得出以下結論：

（1）燕兒溝流域內溝谷及斜坡較為陡峻，溝道縱比降較大，該流域形態極有利于降水在短期內匯集，特別是短時間的大雨、暴雨，沖蝕的溝岸、陡峻的坡面及主溝內比重較大的固體物質，為泥石流的形成和流動提供了足夠的動能。

（2）燕兒溝溝內松散的固體物質儲量十分豐富，且分布不集中，主要類型有：滑坡、崩塌、坡面補給等三類，其中以滑坡補給為主，使燕兒溝泥石流成為典型的滑坡補給型泥石流。

（3）燕兒溝流域內泥石流的形成與暴雨密切相關，大雨、暴雨形成的短時間集中降水極大地促進了泥石流爆發。