極端降雨條件下南小河溝流域淺層滑坡調查

摘要： 為探究以滑瀉、泥流為主的淺層滑坡分布規律及影響因素，對南小河溝流域2021年9月22日至10月6日極端降雨引發的淺層滑坡進行了實地調查，結果表明：①此次極端降雨平均歷時112.9 h，平均降雨量240.4 mm，占年降雨量的29.03%，平均降雨強度2.1 mm/h；②南小河溝流域滑坡體積、滑坡量分別達到59 275.69 m3、80 022.18 t，且侵蝕規模差異較大；③隨著坡度的不斷增大滑坡量也不斷增加，淺層滑坡大多發生在坡度＞35°的坡體，坡度與淺層滑坡面積呈顯著的指數函數關系；④90.18%的淺層滑坡發生在東北、西南向斜坡，淺層滑坡量隨坡向變化并未表現出明顯的規律性；⑤已治理的楊家溝滑坡體積、滑坡量較未治理的董莊溝均減少了94.17%，減蝕效果顯著。

關鍵詞： 土壤侵蝕；淺層滑坡；極端降雨；南小河溝流域

中圖分類號： P642.22；TV211文獻標識碼： ADOI：10.3969/j.issn.1000-0941.2025.04.006

引用格式： 張西寧，張寶琦，倉周措毛，等.極端降雨條件下南小河溝流域淺層滑坡調查[J].中國水土保持，2025（4）：23-25，28.

2021年9月22日至10月6日，甘肅省慶陽市南部地區發生罕見的連續降雨天氣過程，黃河水利委員會西峰水土保持科學試驗站（以下簡稱“西峰站”）所觀測的南小河溝典型小流域平均降雨量達240.4 mm。此次長時間持續降雨使土壤含水量過度飽和，引發南小河溝流域內多點出現滑瀉、泥流，導致局部山體滑坡、路基沉陷、樹木傾倒等嚴重災情。

南小河溝流域經過多年治理，植被覆蓋度達90%以上，但當遇到歷時長的連陰雨時，在有些已基本穩定并已恢復草被的坡面上，地表水和土壤物質在重力作用下會呈塑態和流態沿斜坡擁向溝床。有研究表明，植物根系可加固土壤結構，提升土壤抗剪強度，減小內部應力，從而增強邊坡穩固性[1-2]；但有部分研究者認為，植被可增加降水入滲量和土體質量，從而改變土體水文效應和力學效應，不利于斜坡穩定[3]；還有研究者認為地形會顯著影響淺層滑坡，其機理在于坡度會調控巖土內應力分布，對成分均勻、性質一致的斜坡，滑坡風險會隨坡度增加而加劇[4]，而坡向則主導太陽光照及濕度分配，促使降雨模式、植被分布、侵蝕程度與巖石風化呈現規律性的差異[5]。本研究基于2021年9月22日至10月6日極端降雨條件下南小河溝流域淺層滑坡情況實地調查結果，剖析此次南小河溝流域降雨特征、淺層滑坡規模、地形與淺層滑坡的關系，同時對比分析已治理溝與未治理溝淺層滑坡情況，探討淺層滑坡與植被類型、地形因素的關系，以期為極端降雨條件下黃土高塬溝壑區淺層滑坡預警預防提供理論數據。

1研究區概況

南小河溝流域位于甘肅省慶陽市西峰區后官寨鎮境內，系涇河支流蒲河左岸的一條支溝。流域面積38.93 km2，地貌類型主要有塬面、梁峁坡、河溝谷，具有典型的黃土高塬溝壑區地貌特征。根據西峰站觀測資料，流域年均氣溫8.3 ℃，極端最高氣溫35.1 ℃、極端最低氣溫-22.6 ℃，最大凍土深82 cm；年均降水量561.5 mm，降水年內分配極不均勻，其中7—9月降水量占全年的56.3%，年均水面蒸發量1 503.5 mm。

2數據來源與方法

本次調查的降雨數據來源于西峰站南小河溝流域內布設的5個雨量站。2021年10月7—13日，西峰站組織開展了南小河溝流域以滑瀉、泥流為主的淺層滑坡調查，調查采取室內遙感解譯和野外調查相結合的方法。災害要素的獲取采用紅外測距儀、全站儀現場量測、無人機航測及衛星遙感資料對比等方法，初步獲取淺層滑坡發生的部位及侵蝕量。

3結果與分析

3.1南小河溝流域降雨特征

2021年9月22日至10月6日南小河溝流域各雨量站降雨特征見表1。由表1可知，南小河溝各雨量站此次極端降雨歷時89.3～144.7 h、平均降雨歷時112.9 h，降雨量232.3～244.7 mm、平均降雨量240.4 mm，降雨強度1.7～2.6 mm、平均降雨強度2.1 mm/h。2021年，南小河溝流域降水量為828.2 mm，此次平均降雨量占全年降雨量的29.03%。

南小河溝流域連續強降雨過程見圖1。由圖1可知，連續強降雨從2021年9月22日11時開始至10月6日10時結束，期間出現7個峰值，出現時間分別為9月22日11—12時、9月24日12—13時、9月25日15—20時、10月1日18—19時、10月3日4時、 張西寧等：極端降雨條件下南小河溝流域淺層滑坡調查10月4日9—20時，以及10月6日0—6時，峰值平均降雨強度達到7.9 mm/h。

3.2淺層滑坡規模

通過無人機攝影測量和實地調查，在2021年9月22日至10月6日極端降雨條件下南小河溝流域淺層滑坡體積、滑坡量分別達到59 275.69 m3、80 022.18 t，且侵蝕規模差異較大，其中單個最大滑坡量達2 450.64 t、最小為12.15 t。按溝道統計南小河溝流域滑坡體積和滑坡量，結果見表2。由表2可知，董莊溝的滑坡體積和滑坡量最大，分別為14 553.81 m3、19 647.64 t；楊家溝滑坡體積和滑坡量最小，分別為847.95 m3、1 144.73 t。

3.3地形與淺層滑坡的關系

1）坡度對淺層滑坡的影響較大，會誘發淺層滑坡的發生，不同坡度還會產生不同的淺層滑坡類型和規模。由表３可知，在2021年9月22日至10月6日極端降雨條件下，南小河溝流域淺層滑坡大多發生于坡度＞35°的坡體，其滑坡面積為14.246 hm2，占滑坡總面積的68.83%；其次較多發生在坡度30°～35°的坡體，其滑坡面積為1.985 hm2，占9.59%；而坡度＜30°的坡體淺層滑坡發生較少，其滑坡面積總共4.467 hm2，占21.58%。由此可見，無論何種坡向，淺層滑坡總體較多分布于坡度＞35°的坡體，而在坡度＜30°的坡體發生較少。圖2為不同坡度與淺層滑坡面積擬合曲線，坡度與淺層滑坡面積呈顯著的指數函數關系（R2＝0.97，p＜0.01），隨著坡度不斷增大，淺層滑坡面積也不斷增加。

2）淺層滑坡在不同坡向上具有較強的差異性。由圖3可知，在2021年9月22日至10月6日極端降雨條件下，南小河溝流域不同斜坡發生淺層滑坡163處，其中90.18%發生在東北、西南向斜坡，分別為74處、73處；其次為西北向斜坡，14處；其余坡向發生較少，僅2處。圖2不同坡度與淺層滑坡面積擬合曲線

3.4治理溝與未治理溝淺層滑坡對比分析

楊家溝和董莊溝為南小河溝中的兩條小支溝，位置毗鄰。1954年設定楊家溝為治理溝、董莊溝為對比溝進行研究（董莊溝的地形、土壤特性基本與楊家溝相似，其植被與楊家溝治理前的植被相似，為群眾利用的自然狀態）。在2021年9月22日至10月6日極端降雨條件下，楊家溝相較董莊溝滑坡體積、滑坡量均減少了94.17%（見表2）。由此可見，已治理溝減蝕效果顯著。

4討論

4.1地形對淺層滑坡的影響

1）坡度顯著影響土壤和巖石的應力分布，對淺層滑坡的發生、發育起著關鍵作用[6]。在此次極端降雨條件下，南小河溝流域淺層滑坡隨著坡度增大，滑坡面積不斷增加，在坡度＞35°的坡體增加最為明顯，其滑坡面積占滑坡總面積的68.83%。究其主要原因是斜坡單元能為滑坡提供較好的下滑啟動條件，有利于物質堆積和臨空面的形成［7］，而當坡度較大時，巖土體所受剪切力會增大，降低土體內應力，導致淺層滑坡的發生[8]。坡度＜20°的坡體滑坡面積占比僅為9.20%，這是因為此坡度范圍內坡體地勢相對平緩且穩定，無法提供滑動所需要的勢能，這與袁康等[9]的研究結論一致。坡度20°～35°的坡體由于草本覆蓋度較高，坡面形態特征比較完整，紋溝、細溝等溝道侵蝕不明顯[10]，因此淺層滑坡較少發生。

2）本次調查發現淺層滑坡與坡向之間并無顯著的規律性，但坡向會影響太陽輻射和水汽分布，造成坡體差異化風化與侵蝕，進而間接影響坡體淺層滑坡的發育。李陽等[11]對晉西黃土區淺層滑坡的調查研究也表明坡向與淺層滑坡之間無顯著的規律性。

4.2植被對淺層滑坡的影響

在此次極端降雨條件下，楊家溝較董莊溝滑坡體積、滑坡量均減少了94.17%，這是因為：楊家溝以喬木種植為主進行了水土流失治理，一方面林木冠層的截留作用能對降雨進行再分配，減少到達地面的降雨量，在一定程度上提升了坡體穩定性[12]；另一方面喬木的根系更為深入且強壯，可達到土壤的深層，這不僅有助于固定土壤，還能增加土壤的抗剪強度，防止深層滑坡的發生，同時喬木的根系能吸收大量水分，減少土壤中多余的水分，尤其是雨季，這對防止因土壤含水率過高而引發的滑坡非常重要。董莊溝以草本植物為主自然恢復，而草本植物通常具有密集但較淺的根系，能有效固定表層土壤，但隨著降雨量的增加，雨水下滲到潛在滑動面后形成不透水層和相對透水層[13]，不透水層以上部分即根系層土體因吸納大量降水而逐漸飽和，隨著“飽和殼”不斷軟化，當其自重增大到下滑力大于土體抗剪強度時，整個根系層土體會沿滑動面發生移動而導致滑坡侵蝕發生。因此，喬木種植在南小河溝流域的水土流失治理中具有顯著優勢，值得在類似區域推廣應用。

5結論

1）2021年9月22日至10月6日南小河溝流域極端降雨平均歷時112.9 h，平均降雨量240.4 mm，占全年降雨量的29.03%，平均降雨強度2.1 mm/h，峰值平均降雨強度7.9 mm/h。

2）此次極端降雨誘發南小河溝流域發生淺層滑坡量約為8萬t，且侵蝕規模差異較大，單個最大滑坡量2 450.64 t、最小12.15 t。

3）淺層滑坡大多發生在坡度＞35°的坡體，其滑坡面積14.246 hm2，占滑坡總面積的68.83%。坡度與淺層滑坡面積呈顯著的指數函數關系（R2=0.97，plt;0.01），且隨著坡度不斷增大，淺層滑坡面積也不斷增加。90.18%的淺層滑坡發生在東北、西南向斜坡，但淺層滑坡量隨坡向變化并未表現出明顯的規律性。

4）從流域治理措施角度出發，以喬木種植為主進行水土流失治理的楊家溝與原始生態環境下的董莊溝相比較，楊家溝滑坡體積、滑坡量均減少了94.17%，已治理溝減蝕效果顯著。

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（責任編輯 張緒蘭）