太行山区泥石流形成的影响因素与分类研究

柴 艳 祁颖辉

太行山区位于河北省西部，属于暖温带半湿润、半干旱大陆型季风区，区内冬季寒冷干燥，春季干燥多大风，夏季湿润多雨，四季分明的气候使区内物理风化作用强烈[1]，加上新构造运动比较活跃，使本区的地质条件极为复杂，地质环境相对脆弱，泥石流极为发育，是河北省泥石流灾害极活跃区域和严重危险区域。泥石流灾害的发生，给本区人民生命财产带来极大的危害，严重阻碍了山区经济的发展。

1 太行山区泥石流形成的影响因素

1.1 地质因素

1)地质方面:凡泥石流十分活跃的地方，都是地质构造复杂，断裂褶皱发育，新构造运动强烈，地震烈度大的地区。由于这些原因，导致地表岩层破碎，各种不良物理地质现象层出不穷，为形成泥石流提供了丰富的固体物质来源。在地震作用强烈的情况下，山体稳定性遭受破坏，岩层破裂，引起山崩地裂或滑坡坍塌等，这是提供泥石流固体物质的直接来源[2]。2)地形方面:泥石流流域的地形特征，简单地来说是山高沟深，地势陡峻，沟床纵坡大，流域形状便于水流的汇集等。完整的泥石流流域，它的上游多为三面环山，一面出口的瓢状或斗状围谷，既有利于承受来自周围山坡的固体物质，也有利于集中水流。山坡坡度多为 30°～60°，坡面侵蚀及风化作用强烈，植被生长不良，山体光秃破碎，沟道狭窄。

1.2 降雨因素

水不仅是泥石流的组成部分，而且也是泥石流的搬运介质。从泥石流形成过程来看，水的作用主要表现在两个方面:第一，对固体物质的浸润饱和作用。固体物质达到饱和或过饱和状态，摩擦力减少，滑动力加大，从而为泥石流的产生创造了有利条件。第二，对固体物质的侧蚀掏挖作用。主要指降水或冰雪融水所形成的径流对地面的线状下切作用。除上述地质和降雨影响因素外，在太行山区自然环境的近期演变过程中，人类活动是极其重要的影响因素。据有关资料:研究区目前水土流失面积约为10 126 km2，占山区总面积的 58.05%左右，地表侵蚀的自然过程已遭到严重破坏，人为侵蚀加剧[3]。近年来，随着乡村人口的增长，加上当地管理水平的偏低，人类不合理的工程活动日益增强，不少地方竞相侵占沟道、滥伐树木、破坏植被、破坏山体稳定性，为泥石流的形成提供了松散的固体物质[4]。

2 泥石流的分类

分布在不同地区的泥石流的形成条件、发展规律、物质组成、物理力学性质、运动特征及破坏强度等都存在着差异性。目前缺乏公认的泥石流分类原则、方法和指标，但实际工作中又要求必须对泥石流进行分类，而要进行分类就必须遵循一定的原则。为此，在河北省太行山区泥石流分类中，采用了科学性、实用性和简明易行性的原则[5]，按照国内几种主要的泥石流分类方法进行分类。

2.1 按水源条件的分类

按水源条件的分类，主要包括暴雨型泥石流、冰雪融水型泥石流和水体溃决型泥石流。

暴雨型泥石流是指达到暴雨标准或台风雨过境时才发生的泥石流。降雨的时空分布较为集中，而松散固体物质储备须有一个积累过程，前期饱水条件也不充分，故此往往需要达到暴雨标准才可形成泥石流;冰雪融水型泥石流是指由于冰雪融水、冰崩雪崩融水等激发的泥石流;水体溃决型泥石流是指由于水库、堵塞湖、高山、冰湖以及滑坡崩塌形成的临时性湖泊的溃决而引起的泥石流产生[6]。

研究区泥石流在时间分布上主要发生在每年 7月份～8月份的雨季，其中 90%左右的泥石流灾害发生在 7月 20日～8月10日之间，该时间段刚好是暴雨和特大暴雨最为集中的时期，泥石流暴发周期与洪涝灾害的周期同步，其空间分布也基本与暴雨或特大暴雨的中心区域相吻合。根据调查分析，该区泥石流暴发的准备期降雨量一般大于 200mm，暴发当日的激发降雨量一般大于150mm，该区的泥石流具有明显的暴雨激发特征。因此本区泥石流应属于暴雨型泥石流。

2.2 按沟谷地貌特征的分类

按沟谷地貌特征的分类，主要包括沟谷型泥石流、河谷型泥石流流域和山坡型泥石流。

沟谷型泥石流是发育比较完整的泥石流，流域轮廓清晰，多呈瓢状、长条状或树枝状，流域面积以5 km2～50 km2居多，能明显区分出泥石流的形成区、流通区和堆积区;河谷型泥石流流域是指流域呈狭长形，流域上游水源补给较充分，而形成泥石流的固体物质主要来自中游地段的滑坡和塌方。山坡型泥石流是指发育在坡面上的小型泥石流沟谷，流域面积一般不超过 2 km2，流域轮廓呈哑铃状。山坡型泥石流的规模小，流程短，来势猛，堆积扇坡度大，破坏大。

研究区发生泥石流的流域面积一般为1 km2～5 km2之间，最小为0.6 km2，最大为86.0 km2。选择赞皇县约400 km2内 30处泥石流进行统计，得出 1 km2～5 km2泥石流流域单元约占统计总数的80%;对流域的平面形态(以长/宽表示)也做出类似的统计，得出本区泥石流流域长宽比一般介于 1～4之间，其最高频率(长宽比)为 2.5的泥石流域。综上所述，河北省太行山区泥石流应属于沟谷型泥石流。

2.3 按照泥石流的物质组成分类

按照泥石流的物质组成分类，主要包括泥流、泥石流和水石流。泥流中所含固体物质主要是细粒的泥沙，仅有少量的碎石岩屑，粘度大，呈稠泥状，有时出现大量“泥球”;泥石流体由含有大量细粒物质和巨大石块、漂砾所组成，主要发育在花岗岩、片麻岩、板岩、千枚岩、页岩分布的山区;在石灰岩、大理岩、白云岩和部分花岗岩、砾岩山区形成的泥石流，主要由大石块和水或稀泥浆组成，这种泥石流称为水石流。

研究区泥石流沟所处地质构造强烈，地层节理裂隙发育，岩体极为破碎，沟源侧壁陡直的岩土体在准备期雨水的浸泡下，饱水变弱，稳定性变差，容易发生崩塌或滑移，该区的泥石流多伴随着崩塌或滑坡等地质灾害的发生而同时形成，具有明显的崩滑转化性质，崩滑物在沟源松散堆积，构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类

根据当前研究程度和认识水平，将河北省太行山区的泥石流按危害程度分为危害严重，危害较严重、危害中等、危害轻微 4种类型[7]。

危害严重的沟谷泥石流暴发时，可造成较多人员伤亡和重大经济损失;危害较严重的沟谷泥石流暴发时，可造成较少人员伤亡和较大经济损失;危害中等的泥石流暴发时，可造成个别人员伤亡和一定的经济损失;危害轻微的泥石流暴发时，一般不会造成人员伤亡，但可造成较小经济损失和一定范围的环境破坏。如石家庄元氏县佃户营，1996年 8月 3日 ～4日佃户营村连降大暴雨，24 h降雨量达到600mm，使3条沟在1 d之内先后都发生了泥石流，毁坏房屋950间，冲毁耕地近66hm2，价值46万元的村办选矿厂全部被冲毁，属于危害严重的泥石流。

2.5 按泥石流形成与人类活动的关系分类

在自然状态下，泥石流按其固有的自然特性发生与演化，以自然因素作用为主形成的泥石流称为自然泥石流。但随着人类经济活动在山区的不断增强，对泥石流形成与发展的影响也不断增强。人类经济活动显著地增强了泥石流的形成条件，促进了泥石流的发生发展。这类泥石流可称之为人为泥石流。例如平山县水渣沟村大南沟在开发石材中，大量倾倒弃石，加剧了泥石流的危害程度，是这方面的典型，至于山村修建房屋，劈坡清基，倾倒废渣于沟道内，更是随处可见[8]。

3 结语

河北省太行山区泥石流形成的主要影响因素为地质因素和降雨因素，研究区内泥石流具有明显暴雨激发特征。在地质条件基本相同时，主要由降雨决定是否发生泥石流。崩滑物在沟源松散堆积，构成了泥石流的初始物源条件;泥石流暴发当日的强暴雨形成的洪水流构成泥石流的初始动力条件。因此，该区泥石流为暴雨型泥石流。在泥石流分类中，分别从泥石流的水源、地形地貌、物质组成、危害程度和其形成与人类活动的关系 5个方面，对太行山区泥石流进行了分类。每一种分类反映了泥石流的一个侧面，将其综合起来，便能较全面地概括泥石流的基本特征，反映泥石流的基本类型，综合的结果即为泥石流的综合分类与命名[7]。例如，平山县下瓦岔村泥石流综合分类与命名为:暴雨型—沟谷型—泥石流—大规模—危害严重的人为泥石流。

[1] 马平安，李庆辰，郭全邦，等.太行山泥石流成因及分类研究——以元坊东沟为例[J].河北省科学院学报，1998(3): 62-63.

[2] 中国科学院甘肃省冰川冻土沙漠研究所.泥石流[M].北京:北京科学出版社，1973.

[3] 冯金良.太行山北段迎风坡泥石流及其防治[J].地理学与国土研究，1996，12(4):32-33.

[4] 王昕洲，王欣宝，张进才，等.河北省太行山区泥石流灾害发育分布特征及防治[J].中国地质灾害与防治学报，2000，11 (3):96-97.

[5] 中国科学院成都山地灾害与环境研究所.泥石流研究与防治[M].成都:四川科学技术出版社，1989:121-134.

[6] 杜榕恒，康志成，章书成.试论我国泥石流分类[A].全国泥石流防治经验交流会论文集[C].重庆:科学技术文献出版社重庆分社，1983:126-131.

[7] 谢 洪，钟教伦，韦方强，等.北京山区泥石流的分类与类型[J].山地学报，2004，22(2):54-56.

[8] 孙吉定，张金香，王振亮，等，河北太行山区“96◦8”暴雨泥石流灾害考察报告[J].北京林业大学学报，2000，19(3): 86-87.