云南德欽縣城泥石流物源匯集模式探討

劉 珍

(云南地質(zhì)工程第二勘察院，昆明 650218)

德欽縣城是云南省海拔最高的縣城，處于三江并流腹地。縣城處于四條特大型泥石流(直溪河、水磨房河、一中河、巨水溝)匯合沖擊形成的狹窄溝谷中(圖1)。德欽縣境內(nèi)山高谷深，活動斷裂密集，巖體結(jié)構(gòu)破碎，地質(zhì)條件復(fù)雜而脆弱，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)，是云南省地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的城鎮(zhèn)之一?？h城區(qū)泥石流具備明顯的高寒、高海拔山區(qū)特性，其物源形成條件、匯集模式具有鮮明的特征。

圖1 德欽縣城泥石流分布圖

1 地質(zhì)環(huán)境背景

縣城區(qū)位于寒溫帶高原氣候區(qū)，氣候特征明顯，日溫差大，凍融作用強烈；海拔愈高、降雨量愈大；具雨熱同季特征，且多連續(xù)降雨和單點暴雨?？h城區(qū)屬青藏高原南延部位橫斷山縱谷地帶、三江并流腹地，山高谷深，地形陡峻，以構(gòu)造侵蝕-剝蝕斜坡地貌為主，冰川地貌為輔，河谷地帶少量河流侵蝕堆積地貌分布。斷裂構(gòu)造占主導(dǎo)地位，構(gòu)造線近南北向，次級構(gòu)造近東西向，構(gòu)成格狀構(gòu)造型式。新構(gòu)造運動強烈，區(qū)內(nèi)發(fā)育較大的斷層9條、3個褶皺，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜。出露第四系松散堆積體，三疊系、二疊系、石炭系德欽群蛇綠混雜巖，中酸性花崗巖類、超基性、基性侵入巖體，受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、凍融作用及人類活動影響，巖體破碎，風(fēng)化強烈。巖體工程地質(zhì)性質(zhì)差，在陡峭的地形條件下極易形成滑坡、不穩(wěn)定邊坡、活動性沖溝等地質(zhì)災(zāi)害，并為泥石流的暴發(fā)提供豐富的物源。德欽縣城人口逐年增多，人為地質(zhì)作用主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面是通過工程治理、水土保持、退耕還林等措施使地質(zhì)環(huán)境在一定的范圍內(nèi)向良性方向發(fā)展；另一方面是城市建設(shè)中各類工程切坡開挖，坡體加載等，形成崩塌、不穩(wěn)定邊坡、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，人為的過分墾殖、亂砍濫伐、破壞植被導(dǎo)致水土流失加劇等。

2 泥石流發(fā)育特征

縣城區(qū)共發(fā)育四條泥石流溝，分別為直溪河泥石流、水磨房河泥石流、一中河泥石流、巨水溝泥石流(表1)。四條泥石流均從縣城經(jīng)過，對縣城危害極大(圖1)。在泥石流溝的中上游地段滑坡、崩塌、活動性沖溝、巖溜等較發(fā)育，為泥石流的形成提供了豐富的物源。

表1 德欽縣城泥石流基本特征表

3 泥石流物源匯集模式的差異

泥石流形成必須具備地形、水源、物源三個方面的條件，區(qū)內(nèi)四條泥石流溝的形成也不例外。區(qū)內(nèi)泥石流的形成條件具備明顯的高寒、高海拔等高原山區(qū)特性，其在物源、水源和地形條件均有體現(xiàn)。高原高寒氣候及高海拔形成的凍融作用、冰劈作用、融雪匯流等因素在泥石流形成過程中，占據(jù)著重要作用。特有的氣候條件、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造以及水動力侵蝕條件，造就了縣城區(qū)泥石流的頻繁暴發(fā)。凍融風(fēng)化、冰劈作用加劇巖體表層風(fēng)化剝，為泥石流活動提供相對固定的物源補給速率與數(shù)量。另外周期性降、融雪條件，致使泥石流暴發(fā)具有一定周期性，其頻率主要集中在每年1～2次，部分溝道每年3～4次。泥石流活躍期主要集中在6月～9月份，這與該時段氣溫高、積雪快速融化息息相關(guān)，再加上該時段降雨集中，進(jìn)一步加劇了泥石流暴發(fā)頻率。

另外，該區(qū)泥石流的暴發(fā)與人類活動也有一定的關(guān)系，人為不良的活動，向溝谷內(nèi)棄渣、陡坡開荒、陡坡切坡開挖、歷史礦業(yè)開發(fā)等活動，或阻塞河道，或為河道提供充足的物源。

縣城區(qū)四條泥石流的物源匯集模式存在差異，其物源分布的不同，決定了泥石流暴發(fā)規(guī)模及頻率。

(1)風(fēng)化剝落補給型：受寒凍風(fēng)化作用及新構(gòu)造運動作用影響，海拔4000m以上基巖裸露區(qū)巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育、巖體破碎，在重力作用影響下，裂隙基巖陡壁逐漸風(fēng)化、解體剝落，最后脫離母巖，墜落于山腰洼地和坡腳，在坡腳或溝岸以散粒體形式堆積。隨著松散堆積物的增多、雨季的來臨，松散堆積物逐漸軟化、飽和，在長歷時降雨后形成匯流沖刷侵蝕坡面及V字形深切溝道，土體顆粒啟動，沿途參與泥石流活動的物質(zhì)逐漸增多，進(jìn)而暴發(fā)泥石流，隨之溝床內(nèi)及溝谷斜坡松散堆積物質(zhì)劇烈減少。物源補給區(qū)進(jìn)入散粒體累進(jìn)性堆積的初始狀態(tài)，但通過一段時間的積累，散粒體斜坡仍會堆積多處于臨界狀態(tài)的散粒體，隨著下一次強降雨或融雪匯流的到來，泥石流就會有規(guī)律性的暴發(fā)，如此泥石流活動進(jìn)入循環(huán)階段。此類物源匯集模式以直溪河泥石流、水磨房河泥石流跌坎以下段物源匯集為代表。根據(jù)溝道特征，又可細(xì)分為兩種類型。

① 風(fēng)化剝落-溜滑-參與泥石流活動

風(fēng)化剝落體脫離母體后，沿前期溝槽或順直坡面溜滑，遇到相對平緩地帶，臨時堆積在坡面上?；蛑苯恿锘狡履_，堆積在泥石流溝谷岸邊。前期堆積體方量小，堆積體暫時穩(wěn)定在坡面上或溝槽岸邊。隨著剝落體的積累，堆積方量越來越大，坡面上堆積體將失穩(wěn)溜滑到泥石流溝槽內(nèi)。或雨季來臨，坡面臨時堆積物在雨水沖刷作用下溜滑。強降雨來臨，坡面臨時堆積體全部溜滑至溝槽內(nèi)，水流增大，侵蝕作用強烈，溝道內(nèi)堆積物直接參與泥石流活動。直溪河泥石流物源匯集以此種模式為主，泥石流暴發(fā)頻率高。

② 風(fēng)化剝落-溜滑-散粒體斜坡堆積

堆積斜坡坡度較大，平局坡度在40°左右，斜坡中上部為巖層裸露的陡崖，坡度50°～60°；中下部為溜砂坡堆積區(qū)，坡度為35°～40°。坡面無植被生長，散粒體斜坡堆積物具有上細(xì)下粗現(xiàn)象，前緣顆粒粗大。冰蝕寬緩U型谷河床邊有溜砂坡堆積物平緩地帶，為散粒體斜坡堆積提供良好場所，堆積前緣距常年流水河谷較遠(yuǎn)，難以受到水流侵蝕作用，就目前情況來看，一般降雨條件下難以啟動參與泥石流活動。水磨房河上游發(fā)育崩塌多數(shù)此種形式，泥石流暴發(fā)頻率相對較低。

(2)崩滑堆積侵蝕型：受構(gòu)造影響，源頭發(fā)育崩塌，溝谷兩岸滑坡、溝岸坍塌密集分布，溝水下蝕、側(cè)蝕作用下，崩塌堆積體、滑坡坡腳、陡坡溝岸以及溝床堆積物向下游搬運，造成坡體局部失穩(wěn)，滑移至溝道內(nèi)，參與泥石流活動。強降雨來臨，水動力條件好，促使更多物質(zhì)參與泥石流活動，同時在坡面強徑流沖刷作用下，坡面土體更易失穩(wěn)。降雨過后，坡面土體暫時穩(wěn)定，此后一段時間內(nèi)泥石流活動強度變?nèi)?。兩岸崩滑體積蓄能量，等待下一次強降雨的來臨。這種物源匯集模式以巨水溝泥石流為代表。其暴發(fā)頻率較其他三條泥石流偏低，物源分布高程相對較低，偏向一般山區(qū)泥石流物源匯集特點。

(3)溝谷深切-采礦棄渣加劇型：在一中河上游分水嶺地帶，受寒凍作用影響，巖石破碎、風(fēng)化強烈，地質(zhì)環(huán)境脆弱，松散物源豐富，地形陡峻，易于泥石流暴發(fā)。1993年～1996年間的銅多金屬礦業(yè)活動，受當(dāng)時經(jīng)濟條件的限制，環(huán)境保護(hù)措施不力，廢棄礦渣堆放于溝谷中，修建礦山公路產(chǎn)生的大量棄渣堆放于坡體上，使處于極限平衡狀態(tài)的斜坡加載后產(chǎn)生新的滑坡，誘發(fā)更大規(guī)模的泥石流活動。隨著泥石流規(guī)模的壯大，松散物質(zhì)的可移動性加強，溝谷侵蝕作用愈演愈烈，兩岸松散層堆積體失穩(wěn)加劇，導(dǎo)致泥石流暴發(fā)頻率增高。礦業(yè)活動之前，一中河泥石流于1966年、1980年、1986年都暴發(fā)過泥石流。1996年礦山關(guān)閉后，泥石流于1997年、2002年、2010年暴發(fā)過大規(guī)模的泥石流，小規(guī)模泥石流災(zāi)害每年都要暴發(fā)1～2次。

4 結(jié)論和建議

在實地調(diào)查的基礎(chǔ)上，嘗試探討德欽縣城泥石流物源匯集模式的不同，為類似高寒高海拔山區(qū)泥石流調(diào)查及防治提供一定的借鑒意義。

(1)德欽縣城區(qū)四條泥石流的物源匯集模式存在差異，其物源匯集模式的不同，決定了泥石流暴發(fā)規(guī)模及頻率。物源匯集模式包括風(fēng)化剝落補給型、崩滑堆積侵蝕型及溝谷深切-采礦棄渣加劇型。風(fēng)化剝落補給型又細(xì)分為風(fēng)化剝落-溜滑-參與泥石流活動、風(fēng)化剝落-溜滑-散粒體斜坡堆積兩種類型。

(2)德欽縣城區(qū)泥石流具備明顯的高寒、高海拔山區(qū)特性，其物源形成條件、匯集模式具有鮮明的特征。高寒氣候及高海拔造成的寒凍風(fēng)化、融雪水等因素在泥石流形成過程中，占據(jù)著重要作用。特有的氣候條件、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造以及水動力侵蝕條件，造就了縣城區(qū)泥石流的頻繁暴發(fā)。

(3)凍融風(fēng)化、冰劈作用加劇巖體表層風(fēng)化剝，為泥石流活動提供相對固定的物源補給速率與數(shù)量。泥石流防治思路上應(yīng)注意泥石流松散物源周期性補給的特征，類似區(qū)域泥石流調(diào)查和防治建議需加強物源匯集模式的研究，加強攔擋工程建設(shè)及庫區(qū)淤積物清理。