浙江省泥石流發(fā)育特征

岳麗霞，余淑姣，唐小明

(浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，浙江杭州 310007)

浙江省泥石流發(fā)育特征

岳麗霞，余淑姣，唐小明

(浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，浙江杭州 310007)

浙江省地形復(fù)雜，山地面積大，暴雨頻繁，尤其近年來(lái)受臺(tái)風(fēng)影響，泥石流等山地災(zāi)害頻發(fā)。本文通過(guò)浙江省泥石流的調(diào)查成果，綜合分析區(qū)內(nèi)泥石流發(fā)育特征。通過(guò)分析，浙江泥石流主要有如下獨(dú)特的發(fā)育特征:溝床比降大，相對(duì)高差小，兩側(cè)山坡坡度大，流程短，流域面積小等;地質(zhì)構(gòu)造上:泥石流主要發(fā)育在全－強(qiáng)風(fēng)化的火山碎屑巖區(qū)域，沿深大斷裂成帶狀分布;泥石流三區(qū)特征:三區(qū)分界不明顯，尤其流通區(qū)和堆積區(qū)難以區(qū)分等。本文初次系統(tǒng)分析總結(jié)了浙江省泥石流發(fā)育特征，對(duì)浙江省泥石流形成機(jī)理、泥石流防災(zāi)減災(zāi)等的進(jìn)一步分析研究提供了科學(xué)的依據(jù)。

泥石流;發(fā)育特征;泥石流三區(qū);浙江省

0 前言

浙江地處我國(guó)東南沿海，地形復(fù)雜，山高坡陡，山地丘陵面積占總面積的約70%;巖性復(fù)雜多樣，火山巖和侵人巖分布廣泛;地殼構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造十分發(fā)育［1］，這些都有利于崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。使得泥石流成為浙江省主要地質(zhì)災(zāi)害之一。近年來(lái)臺(tái)風(fēng)的頻繁登陸，泥石流等地質(zhì)災(zāi)害暴發(fā)頻繁。區(qū)內(nèi)泥石流形成的條件之間相互制約，又相互促進(jìn)，致使區(qū)內(nèi)發(fā)育的泥石流具有其獨(dú)特的流域地貌、地質(zhì)構(gòu)造和降水特征。

1 流域地貌特征

泥石育的流域地貌特征，主要反映在溝床比降、兩側(cè)山坡坡度、主溝長(zhǎng)度、相對(duì)高度和流域面積等幾個(gè)方面。綜合浙江省泥石流流域地貌特征，有溝床比降大、相對(duì)高差小、兩側(cè)山坡坡度大、主溝流程短、流域面積小等特征。

1.1 溝床比降大

對(duì)浙江311條已發(fā)溝谷泥石流溝床比降的統(tǒng)計(jì)分析(表1)，發(fā)現(xiàn)比降在200‰～300‰的發(fā)生頻率最高。溝床比降以250‰為界，小于250‰，泥石流溝谷數(shù)量隨著溝床比降的增大而迅速增加;大于250‰，泥石流數(shù)量隨著溝床比降的增大而迅速減小。泥石流的這種分布情況是因?yàn)楫?dāng)溝床坡度小于一定值時(shí)，由于溝床和山坡過(guò)緩，一般需要暴雨、大暴雨形成更大的水流才能帶動(dòng)溝道內(nèi)的松散固體物質(zhì)，形成一定規(guī)模的泥石流，即雖有利于松散碎屑物質(zhì)的積累，卻不利于其起動(dòng)，泥石流的活動(dòng)頻率自然會(huì)降低;當(dāng)溝床坡度大于一定值時(shí)，由于溝床和山坡過(guò)陡，雖有利于松散碎屑物質(zhì)啟動(dòng)，卻不利于松散碎屑物質(zhì)積累，松散碎屑物質(zhì)往往以挾沙水流形式輸移，因此不易形成泥石流，也必然導(dǎo)致泥石流活動(dòng)強(qiáng)度降低。

表1 泥石流各級(jí)溝床比降流域內(nèi)的分布情況統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of debris flow distributionus the ditch bed ratio descends

1.2 相對(duì)高差小

按照一般定義，相對(duì)高差指在溝谷流域范圍內(nèi)上游和下游之間的高程之差，從圖1可以看出，浙江泥石流相對(duì)高差較小。相對(duì)高差100～500m之間的泥石流占統(tǒng)計(jì)數(shù)量的約70%，溝谷泥石流發(fā)生的相對(duì)高差集中于100～600m。

1.3 兩側(cè)山坡坡度大

對(duì)區(qū)內(nèi)225條溝谷泥石流統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)溝谷泥石流的坡度的分布基本成正態(tài)分布，30°～40°分布數(shù)量最多，兩側(cè)逐漸減少(圖2)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，溝谷泥石流中山坡坡度居于30°～45°的泥石流占78%。即，可以認(rèn)為，浙江泥石流具有兩側(cè)山坡坡度大的特點(diǎn)。

1.4 流程短

通常認(rèn)為泥石流溝流程(主溝長(zhǎng)度)越短，越利于碎屑物的啟動(dòng)，在水力條件具備的情況下，越有利于泥石流的形成。通過(guò)對(duì)289條溝谷泥石流的統(tǒng)計(jì)分析(圖3)，主溝長(zhǎng)度＜3200m的泥石流占統(tǒng)計(jì)泥石流總數(shù)的98.6%，其中以＜2000m的溝占90.8%，以溝谷長(zhǎng)度400～800m的泥石流分布數(shù)量最多。

圖1 泥石流分布與流域相對(duì)高差相關(guān)圖Fig.1 The statistics that debris flow distribution on Relative discrepancy in elecation

圖2 泥石流與山坡坡度關(guān)系圖Fig.2 Statistics of debris flow distribution vs.slope

圖3 泥石流分布與主溝長(zhǎng)度關(guān)系圖Fig.3 Statistics of debris flow distribution vs.valley length

泥石流與主溝長(zhǎng)度有如此分布關(guān)系，主要有兩個(gè)方面的原因。首先，當(dāng)泥石流主溝長(zhǎng)度過(guò)小(小于200m)時(shí)，流域面積也一般小，山坡和溝床過(guò)陡，不利于松散碎屑物質(zhì)儲(chǔ)存，流域面積過(guò)小，匯水能力小，水動(dòng)力條件往往不足，泥石流形成的可能性減小。其次，當(dāng)流域流程過(guò)長(zhǎng)，一般流域面積相對(duì)較大，地形相對(duì)平緩，雖有利于松散物質(zhì)的儲(chǔ)存，但不利于松散碎屑物質(zhì)的啟動(dòng)，即使在特大暴雨形成的地表徑流和溝谷洪流作用下，也只有少數(shù)溝谷的松散碎屑物質(zhì)能啟動(dòng)形成泥石流，因此泥石流活動(dòng)也相對(duì)較弱。

1.5 流域面積小

據(jù)國(guó)內(nèi)外研究成果，匯水面積為0.5～10.0km2的小流域最易產(chǎn)生泥石流。浙江省泥石流情況比較特殊，就浙江已發(fā)泥石流及泥石流隱患溝谷的流域面積的不完全統(tǒng)計(jì)分析，泥石流發(fā)生的流域面積較通常的易于泥石流發(fā)生的流域面積還要小，流域面積小于1.0km2的泥石流約占泥石流總數(shù)的68%(表2)，由統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，隨著泥石流流域面積的增大，泥石流數(shù)目急劇減小，泥石流流域面積小于0.5km2的泥石流數(shù)量約占總數(shù)的45%。因此，可以認(rèn)為，浙江泥石流具有流域面積小的特點(diǎn)，其發(fā)育泥石流的溝谷流域面積一般小于2.0km2，流域面積小于1.0 km2的泥石流是發(fā)生幾率最高的區(qū)段，流域面積越大，泥石流發(fā)生數(shù)量越少，泥石流數(shù)量隨流域面積的增大而減小。

表2 泥石流在各流域面積分段分布情況統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics at Debris flow distribution vs.caschment

2 地質(zhì)環(huán)境特征

2.1 泥石流與巖性的關(guān)系

浙江省有7大類(lèi)巖土體類(lèi)型［2］。對(duì)各巖土體類(lèi)型泥石流的分布情況統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果顯示，泥石流溝分布數(shù)量最高的巖類(lèi)為火山碎屑巖類(lèi)，分布的泥石流數(shù)占統(tǒng)計(jì)泥石流總數(shù)的60.4%，其次為以花崗巖為主的侵入巖類(lèi)，分布的泥石流數(shù)量占泥石流總數(shù)的15.0%。統(tǒng)計(jì)泥石流在不同巖土體類(lèi)型的分布密度，由大到小分布為:火山碎屑巖(H)＞侵入巖(Q)＞碳酸鹽巖(T)＞碎屑巖(S)＞變質(zhì)巖(B)＞熔巖(R)。按此巖組來(lái)分，本區(qū)發(fā)生泥石流頻率較高的巖類(lèi)主要以熔結(jié)凝灰?guī)r為主的火山碎屑巖類(lèi)和以花崗巖和閃長(zhǎng)巖為主的酸性巖巖類(lèi)(圖4)。

呈現(xiàn)這種分布特征，一方面是由于浙江省火山巖分布面積較大的原因，另一方面，火山巖碎屑巖及花崗巖和閃長(zhǎng)巖為主的巖性易于風(fēng)化。使得松散層殘坡積層較厚，一般松散層厚度1～5m左右，而下伏基巖又是透水較差的花崗巖、凝灰?guī)r等，因此，在高差較大的地形條件下殘坡積層易于發(fā)生淺層滑坡，為泥石流提供充足的松散物源。相比而言，以砂巖、粉砂巖、泥巖和變質(zhì)巖為主的巖組泥石流分布密度相對(duì)小，這與通常認(rèn)為的軟巖、軟硬相間的巖石(如砂巖、泥巖)區(qū)泥石流分布較多的看法不一致，這主要是此類(lèi)型的巖組在浙江省內(nèi)的出露面積小有直接的關(guān)系。

2.2 泥石流與地層的關(guān)系

若按地層來(lái)分。一般而言，地層越古老，巖石的抗風(fēng)化和抗侵蝕減弱，泥石流等地質(zhì)災(zāi)害就較易于發(fā)育，分布就越密集［3］，即泥石流分布密度隨地層應(yīng)由新至老不斷增大。就浙江省而言，地層分布較為齊全，侏羅系地層的泥石流分布密度大于白堊系地層，石炭系地層泥石流分布密度大于白堊系，但小于侏羅系，泥石流分布與地層年代的關(guān)系不是很明顯，但總體而言，泥石流分布的地層年代整體規(guī)律隨地層由新至老有逐漸增大的趨勢(shì)(圖5)。

圖4 泥石流分布與巖石巖性柱狀關(guān)系圖Fig.4 Statistics of debris flow distribution vs.rock type

2.3 地質(zhì)構(gòu)造特征

圖5 泥石流分布與地層年代柱狀關(guān)系圖Fig.5 Statistics of debris flow distribution vs.stratum age

巖性及構(gòu)造是產(chǎn)生泥石流物源的基礎(chǔ)［4］。浙江構(gòu)造發(fā)育，斷層密布，發(fā)生泥石流的溝谷往往具有構(gòu)造節(jié)理密集、節(jié)理裂隙較為發(fā)育，或者有過(guò)溝斷層、順溝斷層等構(gòu)造特征，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)泥石流的分布具有控制作用。通過(guò)分析，沿深(大)斷裂輻射帶，泥石流較密集分布，尤其沿泰順－黃巖、溫州－鎮(zhèn)海、松陽(yáng)－平陽(yáng)、淳安－溫州、麗水－余姚、鶴溪－奉化等6條深(大)斷裂帶發(fā)生最多。統(tǒng)計(jì)泥石流的分布密度，結(jié)果顯示離斷層越遠(yuǎn)泥石流的分布數(shù)量就越少，這跟通常認(rèn)為的泥石流與斷層的關(guān)系也是一致的(圖6)。

3 泥石流三區(qū)活動(dòng)特征

浙江省的泥石流在有一定溝谷形態(tài)的溝槽或尚未形成明顯溝槽的山坡凹地中發(fā)育，溝槽短，溝床平均縱坡降大，流域面積小，溝谷或坡面陡急，形成區(qū)常與堆積區(qū)相連，流通區(qū)不明顯。具體如下:

3.1 形成區(qū)特征

形成區(qū)雖然流域面積小，但流域形狀多呈上寬下窄的漏斗形等封閉的平面形態(tài)(圖7)，且上游山體陡峻，一般坡度超過(guò)35°，局部坡度超過(guò)50°，流域地表破碎，崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。如樂(lè)清仙人坦泥石流其流域中上游山體坡度基本在35°以上，泥石流形成區(qū)溝床縱比降在344.6‰以上，在具備如此地形地貌條件下，泥石流流速快，動(dòng)能強(qiáng)，歷時(shí)短。

圖6 泥石流在斷層距離等級(jí)中的相對(duì)分布密度Fig.6 Statistics of debris flow distribution density vs.distance from fonlts

圖7 樂(lè)清市石壁巖泥石流溝呈漏斗狀(遙感影像圖)Fig.7 The funnel-shaped debris flow at shibiyan in Yueqing

形成區(qū)是泥石流主要松散物質(zhì)來(lái)源區(qū)，根據(jù)調(diào)查分析，浙江省內(nèi)發(fā)育的泥石流形成區(qū)的物源有兩種方式提供，一種是殘坡積淺層滑坡提供物源。主要發(fā)生在溝床坡度比較大、殘坡積十分發(fā)育的山坡上，尤其在浙東南火山巖區(qū)，長(zhǎng)期的風(fēng)化累積了較厚的殘坡積。在雨季，在強(qiáng)烈的暴雨徑流的沖刷下，含水飽和的殘坡積物在重力作用下產(chǎn)生重力侵蝕，形成淺層滑坡提供物源。另一種是軟弱或軟硬相間巖層以滾石、局部崩塌、滑坡等方式提供松散物源，這些物源分散、零星地輸入溝內(nèi)，其形成過(guò)程為溝源地帶滑坡、崩塌或坡面泥石流啟動(dòng)，在強(qiáng)降雨的巨大沖刷力及坡面徑流作用下，形成溝谷泥石流。樂(lè)清境內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的39條溝谷泥石流都是在溝源地帶滑坡、崩塌或坡面泥石流的啟動(dòng)下形成的。但區(qū)內(nèi)泥石流由于匯水面積相對(duì)小，匯水能力及物源有限，使得泥石流規(guī)模以小型為主。

據(jù)調(diào)查成果，區(qū)內(nèi)約80%以上的泥石流形成區(qū)植被發(fā)育好，林木長(zhǎng)得郁郁蔥蔥，植被覆蓋率均在80%以上。一般而言，良好的植被在一定程度上有利于加強(qiáng)水土保持，強(qiáng)降雨來(lái)時(shí)造成山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的幾率就小很多。但這種認(rèn)識(shí)在浙江省內(nèi)似乎不具備充分的依據(jù)，區(qū)內(nèi)發(fā)生泥石流與植被好壞關(guān)系并不大。

3.2 流通區(qū)特征

區(qū)內(nèi)泥石流流通區(qū)短而窄，溝道坡度大、兩側(cè)岸坡急陡，流通區(qū)斷面多呈“V”形等特征，泥石流溝流通區(qū)與形成區(qū)和堆積區(qū)界線不明顯或沒(méi)有流通區(qū)。

流通區(qū)段泥石流運(yùn)動(dòng)特征主要表現(xiàn)為通過(guò)岸坡側(cè)蝕和溝底下切擴(kuò)大泥石流的規(guī)模。一次泥石流往往使溝谷內(nèi)的物質(zhì)大部分被掀揭，有的甚至一蝕到底，直到切出基巖為止(照片1)。同時(shí)，泥石流還不斷掏蝕、側(cè)蝕沿途岸坡松散體，不斷地補(bǔ)充松散物源，從而發(fā)展壯大泥石流的規(guī)模與能量。再加上陡峻、狹窄的流通區(qū)有利的地形條件更增加了其勢(shì)能和動(dòng)能，使得泥石流在流通區(qū)段進(jìn)行速度極快，將聚集的松散物源短時(shí)間內(nèi)便疏送到下游，形成破壞力極強(qiáng)的災(zāi)害。

照片1流通區(qū)溝底被掀揭至基巖Photo 1Rock is exposed where debris flow passed

3.3 堆積區(qū)特征

區(qū)內(nèi)發(fā)育的泥石流由于流域面積較小，松散物源有限，規(guī)模小，泥石流由流通區(qū)進(jìn)入坡度較緩的堆積區(qū)，經(jīng)由溝道窄深段進(jìn)入斷面寬淺溝口，泥石流出溝口即停，因此堆積扇很不發(fā)育，或沒(méi)有明顯的堆積扇特征，或者往往是沿溝堆積(照片2)［5］。

照片2樂(lè)清市龍西泥石流溝口扇狀堆積Photo 2The Fan-shaped debris flow at Longxi in Yueqing

4 結(jié)論

浙江省山區(qū)面積大，地層巖性復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，臺(tái)風(fēng)影響嚴(yán)重，強(qiáng)降雨頻繁，使得泥石流等山地災(zāi)害頻發(fā)。區(qū)內(nèi)發(fā)生的泥石流有其獨(dú)特的地域特征:在流域地貌方面，表現(xiàn)為溝床比降大，相對(duì)高差小，兩側(cè)山坡坡度大，流程短，流域面積小的特征;地質(zhì)環(huán)境方面，不同巖性泥石流的分布密度:火山碎屑巖(H)＞侵入巖(Q)＞碳酸鹽巖(T)＞碎屑巖(S)＞變質(zhì)巖(B)＞熔巖(R)，泥石流分布與地層年代的關(guān)系不是很明顯，受地質(zhì)構(gòu)造的影響比較明顯，離斷層越遠(yuǎn)，泥石流的分布數(shù)量就越少;泥石流的形成區(qū)常與堆積區(qū)相連，流通區(qū)不明顯等特征。本文較為全面系統(tǒng)地分析了浙江省泥石流的發(fā)育特征，為泥石流防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)，也對(duì)浙江省泥石流深入研究具有重要的意義。

［1］浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.浙江省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社，1989.

［2］浙江省水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì).浙江省區(qū)域水文地質(zhì)志［M］.1995.

［3］中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.泥石流災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范［S］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006:15－20.

［4］康志成，李焯芬，馬藹乃，等.中國(guó)泥石流研究［M］.北京:科學(xué)出版社，2004:66－103.

［5］浙江省第十一地質(zhì)大隊(duì).浙江省樂(lè)清市小流域泥石流地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.2008:48－60.

Abstract:As there are various land forms，a large area of mountainous areas and frequent storms in Zhejiang Province，debris flow accidents hit there more often，especially under the impacts of typhoon in the recent years. Based on the survey of debris flows in Zhejiang Province，the paper analyzed their formation characteristics from a synthetic viewpoint.The formation characteristics of debris flow were found in three aspects.Firstly，the debris flows generally have a large gradient ratio of ditch and a small relative relief，where the slopes on both sides had a big slope degree，which made the flow path short and the catchment area small.Secondly，debris flows usually occurred in the strongly weathered volcanic clastic area，often in a ribbon shape along the deep large fractures.Third，it was hard to identify the typical features，namely the forming zone，the transporting zone and the piling zone，of the debris flows. The conclusions of the paper could provide references for studies on formation mechanism and hazard mitigation for Zhejiang Province.

Key words:debris flows;development characteristics;three featured zones of debris flow;Zhejiang Province

Characteristics of debris flows in Zhejiang Province

YUE Li－xia，Yu Shu－jiao，Tang Xiao－ming
(Institute of geology and mineral research of Zhejiang province，Hangzhou310007，China)

1003－8035(2010)03－0052－05

P642.23

A

2010－05－07;

2010－06－12

岳麗霞(1977—)，女，碩士，地質(zhì)工程師，主要研究方向?yàn)樯降貫?zāi)害。

E－mail:yuelx@126.com