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(rùn)、半干旱大陸型季風(fēng)區(qū)，區(qū)內(nèi)冬季寒冷干燥，春季干燥多大風(fēng)，夏季濕潤(rùn)多雨，四季分明的氣候使區(qū)內(nèi)物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈[1]，加上新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較活躍，使本區(qū)的地質(zhì)條件極為復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境相對(duì)脆弱，泥石流極為發(fā)育，是河北省泥石流災(zāi)害極活躍區(qū)域和嚴(yán)重危險(xiǎn)區(qū)域。泥石流災(zāi)害的發(fā)生，給本區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大的危害，嚴(yán)重阻礙了山區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 太行山區(qū)泥石流形成的影響因素

1.1 地質(zhì)因素

1)地質(zhì)方面:凡泥石流十分活躍的地方，都是地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂褶皺發(fā)育，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，地震烈度大的地區(qū)。由于這些原因，導(dǎo)致地表巖層破碎，各種不良物理地質(zhì)現(xiàn)象層出不窮，為形成泥石流提供了豐富的固體物質(zhì)來(lái)源。在地震作用強(qiáng)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(zhì)的直接來(lái)源[2]。2)地形方面:泥石流流域的地形特征，簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)是山高溝深，地勢(shì)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(lái)自周圍山坡的固體物質(zhì)，也有利于集中水流。山坡坡度多為 30°～60°，坡面侵蝕及風(fēng)化作用強(qiáng)烈，植被生長(zhǎng)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(yùn)介質(zhì)。從泥石流形成過(guò)程來(lái)看，水的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:第一，對(duì)固體物質(zhì)的浸潤(rùn)飽和作用。固體物質(zhì)達(dá)到飽和或過(guò)飽和狀態(tài)，摩擦力減少，滑動(dòng)力加大，從而為泥石流的產(chǎn)生創(chuàng)造了有利條件。第二，對(duì)固體物質(zhì)的側(cè)蝕掏挖作用。主要指降水或冰雪融水所形成的徑流對(duì)地面的線狀下切作用。除上述地質(zhì)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(guò)程中，人類活動(dòng)是極其重要的影響因素。據(jù)有關(guān)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(guò)程已遭到嚴(yán)重破壞，人為侵蝕加劇[3]。近年來(lái)，隨著鄉(xiāng)村人口的增長(zhǎng)，加上當(dāng)?shù)毓芾硭降钠?，人類不合理的工程活?dòng)日益增強(qiáng)，不少地方競(jìng)相侵占溝道、濫伐樹(shù)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(zhì)[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(zhì)組成、物理力學(xué)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)特征及破壞強(qiáng)度等都存在著差異性。目前缺乏公認(rèn)的泥石流分類原則、方法和指標(biāo)，但實(shí)際工作中又要求必須對(duì)泥石流進(jìn)行分類，而要進(jìn)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(xué)性、實(shí)用性和簡(jiǎn)明易行性的原則[5]，按照國(guó)內(nèi)幾種主要的泥石流分類方法進(jìn)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(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)或臺(tái)風(fēng)雨過(guò)境時(shí)才發(fā)生的泥石流。降雨的時(shí)空分布較為集中，而松散固體物質(zhì)儲(chǔ)備須有一個(gè)積累過(guò)程，前期飽水條件也不充分，故此往往需要達(dá)到暴雨標(biāo)準(zhǔn)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(kù)、堵塞湖、高山、冰湖以及滑坡崩塌形成的臨時(shí)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(shí)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(zāi)害發(fā)生在 7月 20日～8月10日之間，該時(shí)間段剛好是暴雨和特大暴雨最為集中的時(shí)期，泥石流暴發(fā)周期與洪澇災(zāi)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(diào)查分析，該區(qū)泥石流暴發(fā)的準(zhǔn)備期降雨量一般大于 200mm，暴發(fā)當(dāng)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(yīng)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(zhǎng)條狀或樹(shù)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(zhǎng)形，流域上游水源補(bǔ)給較充分，而形成泥石流的固體物質(zhì)主要來(lái)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(guò) 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(lái)勢(shì)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(nèi) 30處泥石流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出 1 km2～5 km2泥石流流域單元約占統(tǒng)計(jì)總數(shù)的80%;對(duì)流域的平面形態(tài)(以長(zhǎng)/寬表示)也做出類似的統(tǒng)計(jì)，得出本區(qū)泥石流流域長(zhǎng)寬比一般介于 1～4之間，其最高頻率(長(zhǎng)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(yīng)屬于溝谷型泥石流。

2.3 按照泥石流的物質(zhì)組成分類

按照泥石流的物質(zhì)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(zhì)主要是細(xì)粒的泥沙，僅有少量的碎石巖屑，粘度大，呈稠泥狀，有時(shí)出現(xiàn)大量“泥球”;泥石流體由含有大量細(xì)粒物質(zhì)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(yè)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(zhì)構(gòu)造強(qiáng)烈，地層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體極為破碎，溝源側(cè)壁陡直的巖土體在準(zhǔn)備期雨水的浸泡下，飽水變?nèi)?，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(zhì)災(zāi)害的發(fā)生而同時(shí)形成，具有明顯的崩滑轉(zhuǎn)化性質(zhì)，崩滑物在溝源松散堆積，構(gòu)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(dāng)前研究程度和認(rèn)識(shí)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(yán)重，危害較嚴(yán)重、危害中等、危害輕微 4種類型[7]。

危害嚴(yán)重的溝谷泥石流暴發(fā)時(shí)，可造成較多人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失;危害較嚴(yán)重的溝谷泥石流暴發(fā)時(shí)，可造成較少人員傷亡和較大經(jīng)濟(jì)損失;危害中等的泥石流暴發(fā)時(shí)，可造成個(gè)別人員傷亡和一定的經(jīng)濟(jì)損失;危害輕微的泥石流暴發(fā)時(shí)，一般不會(huì)造成人員傷亡，但可造成較小經(jīng)濟(jì)損失和一定范圍的環(huán)境破壞。如石家莊元氏縣佃戶營(yíng)，1996年 8月 3日 ～4日佃戶營(yíng)村連降大暴雨，24 h降雨量達(dá)到600mm，使3條溝在1 d之內(nèi)先后都發(fā)生了泥石流，毀壞房屋950間，沖毀耕地近66hm2，價(jià)值46萬(wàn)元的村辦選礦廠全部被沖毀，屬于危害嚴(yán)重的泥石流。

2.5 按泥石流形成與人類活動(dòng)的關(guān)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(jì)活動(dòng)在山區(qū)的不斷增強(qiáng)，對(duì)泥石流形成與發(fā)展的影響也不斷增強(qiáng)。人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)顯著地增強(qiáng)了泥石流的形成條件，促進(jìn)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(kāi)發(fā)石材中，大量?jī)A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(nèi)，更是隨處可見(jiàn)[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

河北省太行山區(qū)泥石流形成的主要影響因素為地質(zhì)因素和降雨因素，研究區(qū)內(nèi)泥石流具有明顯暴雨激發(fā)特征。在地質(zhì)條件基本相同時(shí)，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(gòu)成了泥石流的初始物源條件;泥石流暴發(fā)當(dāng)日的強(qiáng)暴雨形成的洪水流構(gòu)成泥石流的初始動(dòng)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(zhì)組成、危害程度和其形成與人類活動(dòng)的關(guān)系 5個(gè)方面，對(duì)太行山區(qū)泥石流進(jìn)行了分類。每一種分類反映了泥石流的一個(gè)側(cè)面，將其綜合起來(lái)，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(jié)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)?！：?yán)重的人為泥石流。

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

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

[4] 王昕洲，王欣寶，張進(jìn)才，等.河北省太行山區(qū)泥石流災(zāi)害發(fā)育分布特征及防治[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2000，11 (3):96-97.

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

[6] 杜榕恒，康志成，章書成.試論我國(guó)泥石流分類[A].全國(guó)泥石流防治經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文集[C].重慶:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社重慶分社，1983:126-131.

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[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(zāi)害考察報(bào)告[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，19(3): 86-87.