青藏高原山區(qū)泥石流滑坡活動特征及分布規(guī)律研究

鄭勝章，臧麗萍，段順榮

(青海省核工業(yè)地質(zhì)局，青海 西寧 810008)

0 前 言

近年來，隨著西部大開發(fā)，青藏高原東部邊緣地區(qū)加大了工程建設(shè)力度，人類活動范圍也逐漸廣泛，山區(qū)植被覆蓋面積縮小，這樣一來就使得青藏高原山區(qū)泥石流滑坡現(xiàn)象嚴(yán)重。青藏高原東部邊緣山區(qū)屬于高山區(qū)，具有較為復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造，山體穩(wěn)定性較差且地震頻繁。本區(qū)域具有夏、秋兩季多雨，春、冬兩季干旱的氣候特征。因此，得出泥石流滑坡災(zāi)害集中發(fā)生于夏、秋兩季。另外，在沿線區(qū)域存在著較多的人為不合理活動，隨處可見濫砍濫伐現(xiàn)象，造成嚴(yán)重水土流失[1]。在本文中，以青藏高原山區(qū)泥石流滑坡活動特征及分布規(guī)律作為此次研究核心，研究該區(qū)域搬運(yùn)、侵蝕等活動特征，并進(jìn)一步研究該區(qū)域的分布規(guī)律，旨在為后期研究提供可靠理論依據(jù)。

在本文中主要是對沿雅魯藏布江米林縣、加查縣、朗縣3個地區(qū)的泥石流溝進(jìn)行研究，主要位于青藏高原東部邊緣地區(qū)。

1 泥石流滑坡活動特征

1.1 形成泥石流滑坡的基本條件

巖石性質(zhì)一方面能夠決定泥石流的形成性質(zhì)，另一方面還能決定巖體破壞方式與難易程度。由于受到新構(gòu)造運(yùn)動、地質(zhì)構(gòu)造、工程建設(shè)活動以及人類活動等各方面因素的影響與制約，在發(fā)育帶在受到風(fēng)化作用后，巖石破碎，從而導(dǎo)致山體不穩(wěn)定，為泥石流形成創(chuàng)造了豐富松散固體物質(zhì)[2]。再加上第四系松散堆積物易遭到?jīng)_刷與侵蝕，因此泥石流固體物質(zhì)是以溝床內(nèi)沖積物滑坡與崩塌所形成堆積物、山坡上殘破堆積物為主要來源。在本研究區(qū)中在多種構(gòu)造因素中直接或者間接促成了泥石流滑坡形成。研究區(qū)為強(qiáng)烈多發(fā)地震區(qū)，增加了泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生幾率，再加上降雨等因素作用下，極易引起滑坡現(xiàn)象。有相關(guān)資料指出，在沒有充足水源條件下，只有豐富固體物質(zhì)是難以形成泥石流滑坡現(xiàn)象的[3]。因此，水源同樣也是促成泥石流形成的一大前提條件。研究區(qū)常年平均降水量大約在600 mm，且主要集中在夏、秋兩季，強(qiáng)度較大，主要降雨形式為暴雨或特大暴雨，成為誘發(fā)泥石流滑坡的主要動力條件[4]。雨水在滲入到土體巖石裂隙中，地下水在反復(fù)凍融作用下，不斷增加了裂隙，降低了巖土體抗堿強(qiáng)度，促進(jìn)了軟弱結(jié)構(gòu)面形成，使巖土完整性得到破壞，增加靜水壓力。

由于底層巖性較差，大面積雨水滲入山區(qū)破體內(nèi)，不僅使巖土體自重增加，還提高了孔隙水壓力[5]。此外，提升了地下水位，使滑面巖土體物理力學(xué)參數(shù)下降。在干濕的反復(fù)交替作用下，促進(jìn)了巖土體節(jié)理裂隙發(fā)育?？傊谑艿降卣鹋c暴雨因素下，容易誘發(fā)滑坡現(xiàn)象。每年6～9月汛期，暴雨量增多，從而對滑坡穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。受到凍融循環(huán)的影響，就使得泥巖與粘性土出現(xiàn)泥化現(xiàn)象，降低了其粘聚力，到冬季再重新凍結(jié)，在如此循環(huán)作用下，導(dǎo)致滑體不斷下滑。

1.2 泥石流搬運(yùn)的活動特征

泥石流通常主要分布在溝道陡峭區(qū)域，一方面能夠增強(qiáng)固相物質(zhì)與水的勢能，另一方面還能將該勢能轉(zhuǎn)化為泥石流所形成的基本條件[6]。在泥石流的流動過程中，其能量較大，提高了泥石流的搬運(yùn)能力。研究區(qū)泥石流主要是分布在地勢陡峭山區(qū)，流域高差超過1 000 m，具有豐富的動力源條件[7]。此外，研究區(qū)具有充足水源，這就表明了泥石流位能轉(zhuǎn)化為動能條件的優(yōu)勢較大。泥石流搬運(yùn)形態(tài)：1)泥石流固相物質(zhì)與液相物質(zhì)有機(jī)結(jié)合后，液相物質(zhì)則會形成粘性泥石流；2)泥石流固相物質(zhì)與液相物質(zhì)未得到有機(jī)結(jié)合，在固相物質(zhì)中，液相物質(zhì)只是一種運(yùn)輸載體，且液相物質(zhì)仍保持著水流特性(稀性泥石流)。因此，研究區(qū)泥石流不是單一性的搬運(yùn)形態(tài)，而是具有多樣性。

1.3 泥石流侵蝕的活動特征

泥石流侵蝕指的是在泥石流的流動過程中，對溝岸、溝床土體的沖起、搬運(yùn)、掀揭作用，主要是集中于溝道上游區(qū)域，特別是以泥石流形成的侵蝕作用嚴(yán)重[8]。泥石流在流動過程中具有強(qiáng)烈的侵蝕作用，沖刷力度強(qiáng)，導(dǎo)致山坡土壤遭到嚴(yán)重大面積沖刷。泥石流的侵蝕活動特征具有迅速性與突發(fā)性，主要體現(xiàn)在泥石流運(yùn)動過程中。泥石流運(yùn)動主要是受到低勢能、松散物質(zhì)重力以及水源動力作用的共同影響，但由于固相物質(zhì)與液相物質(zhì)結(jié)合在一起，液相物質(zhì)失去水流特性，其水源動力作用不凸顯。當(dāng)流體流入平緩地帶后，低勢能也失去作用?？傊?，相比較而言，泥石流流體的重力作用較為顯著。

2 泥石流滑坡分布規(guī)律

2.1 地形與泥石流分布規(guī)律

地形地貌條件在溝槽、坡地演變中能夠為松散固體物質(zhì)、充足水源提供有利場所。地形地貌可在坡度與地形高差上來體現(xiàn)出對泥石流滑坡分布的影響。坡度指的是坡面水平寬度與垂直高度的反正切值，主要是為15(°)～50(°)的斜坡地帶，多發(fā)滑坡現(xiàn)象，特別是對存在軟弱巖層形成的25(°)～30(°)斜坡地帶[9]。不僅有助于促使松散固體物質(zhì)堆積，還增加剪切面的滑動力度。因此，25(°)～30(°)坡度更加容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。而對于斜坡坡度超過40(°)地帶，則多發(fā)崩塌類地質(zhì)災(zāi)害。總之，地形地貌坡度能夠在最大程度上對泥石流松散物質(zhì)來源造成影響，從而也就表明了可間接對泥石流分布規(guī)律產(chǎn)生不同程度的影響。相關(guān)研究者對該研究區(qū)進(jìn)行了實地調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)米林縣、朗縣的泥石流山坡坡度為30(°)～50(°)間的發(fā)育密度較大，容易多發(fā)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害[10]。此外，泥石流溝道高差與勢能存在正相關(guān)關(guān)系，即溝道高差越大，則勢能隨之增加，這樣一來就對泥石流形成創(chuàng)造了優(yōu)越的動力條件。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造與泥石流分布規(guī)律

研究區(qū)巖體破碎，其具有強(qiáng)烈褶皺斷裂變動，創(chuàng)造了豐富松散固體物質(zhì)，促使泥石流形成[11]。研究區(qū)在地震后容易造成大量滑坡、崩塌現(xiàn)象出現(xiàn)，且在溝道內(nèi)會大量堆積松散固體物質(zhì)，但所堆積出來的松散固體物質(zhì)沒有立即參與到泥石流運(yùn)動中，同時也并不會在短時間內(nèi)大范圍引發(fā)泥石流災(zāi)害，且受到水源充足的影響，增加了泥石流形成的可能性[12]。這主要是由于受到地震作用后使溝道內(nèi)堆積體松動，提高了松散固體物質(zhì)的參與性；此外，地震所形成的崩塌、滑坡等也能夠促使泥石流松散固體物質(zhì)量的增加，最終促成大規(guī)模泥石流形成。因此，地質(zhì)構(gòu)造能夠在一定程度上對泥石流分布產(chǎn)生影響。

2.3 雨水量與泥石流分布規(guī)律

根據(jù)對研究區(qū)的雨水量資料進(jìn)行收集，發(fā)現(xiàn)近40年以來，降水量最少為398.40 mm，降水量最多為2 262.50 mm；6 h降水量為37.02 mm，日最大降水量為46.50 mm[13]。由此看來，降雨在區(qū)域上與時間上存在分布不均勻現(xiàn)象。有研究表明，當(dāng)日降水量超過20 mm，持續(xù)降雨；小時雨超過10 mm，集中降雨，則容易促使泥石流形成[14]。研究區(qū)主要分布在400～800 mm的降雨等值線中，有9條泥石流溝主要是分布在800 mm以上的區(qū)域內(nèi)；69條泥石流溝分布在600～800 mm降雨等值線的區(qū)域內(nèi)；有84條泥石流溝主要分布在500～600 mm降雨等值線的區(qū)域內(nèi)，有6條泥石流溝分布在400～500 mm降雨等值線的區(qū)域內(nèi)[15]。由此得出，超過600 mm降雨等值線的區(qū)域內(nèi)更加容易誘發(fā)泥石流形成。

3 結(jié) 語

在本文中，以青藏高原山區(qū)泥石流滑坡活動特征及分布規(guī)律作為此次研究核心，研究該區(qū)域搬運(yùn)、侵蝕等活動特征，并進(jìn)一步研究該區(qū)域的分布規(guī)律，旨在為后期研究提供可靠理論依據(jù)。在活動特征中，研究區(qū)具有豐富松散固體物質(zhì)、充足水源、優(yōu)越地形條件等，促進(jìn)了泥石流形成。此外，研究區(qū)還具有較強(qiáng)的搬運(yùn)能力以及侵蝕能力，主要是由于侵蝕空間分布不均勻、地形地貌條件較為優(yōu)越所致。研究區(qū)的搬運(yùn)形態(tài)主要可分為：1)泥石流固相物質(zhì)與液相物質(zhì)有機(jī)結(jié)合后，液相物質(zhì)則會形成粘性泥石流；2)泥石流固相物質(zhì)與液相物質(zhì)未得到有機(jī)結(jié)合，在固相物質(zhì)中，液相物質(zhì)只是一種運(yùn)輸載體，且液相物質(zhì)仍保持著水流特性(稀性泥石流)。在泥石流運(yùn)動過程中的松散物質(zhì)重力比低勢能以及水源動力作用強(qiáng)；地質(zhì)構(gòu)造能夠在一定程度上控制泥石流分布，但對于地形地貌與巖性而言，地質(zhì)構(gòu)造的影響相對較小。研究區(qū)泥石流形成主要集中爆發(fā)在夏、秋兩季，在此期間的降水量約占全年總降水量85%，同時大部分溝道高差超過了1 000 m，且坡度較大。