延安地区泥石流灾害的特征分析

刘 瑞，王家鼎，谢婉丽，温笃武

(西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西 西安 710069)

延安地区的地貌以黄土高原、丘陵为主导地位，平均海拔为1 200 m左右。地势西北高而东南低，北部的白于山海拔1 600～1 800 m，做东西向延伸，主峰海拔1 805 m，为厚层黄土所覆盖。有关延安地区泥石流的研究，前人有一定的研究[1]，结果表明，在这一地区，地貌因素、固体物质补给条件、降雨因素和人类工程活动是诱发泥石流的主要因素。本文对其影响因素进行了分析研究，并初步分析了延安地区泥石流灾害的成因。

延安属于温带季风气候区，其夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，带有较强的大陆性特征。夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。冬冷夏热，雨热同期。

1 泥石流的分布、类型及危害

1.1 泥石流的分布

李昭淑教授所著《陕西省泥石流灾害与防治》一书中，按照地貌形态、成因及组合区域特征，对陕西省泥石流进行了划分，延安地区属于陕北黄土高原区，北界风沙区，南至关中盆地。延安泥石流分布密度和频度由西北向东南呈递减趋势，主要受黄土岩性特征、地形条件和暴雨出现次数、强度、植被等因素影响。

我国黄土高原西北部以梁峁地貌单元为主，黄土颗粒粗，结构疏松，降水以暴雨为主;东南部属黄土塬区，黄土粘粒成分增高，胶结较好，土质密实坚硬，降雨量较大，但暴雨次数相对较少。因此，泥流分布表现出与地形条件、岩性特征及降水状况大致相应的区域特征，由西北向东南可分为两个大区，即西北梁峁粘性泥流分布区和东南部黄土塬稀性泥流分布区。

延安地区泥石流主要为暴雨型泥石流，暴雨一般集中在每年的6-10月份，这段时间也是泥石流的高发期。

1.1.1 泥石流的类型

泥石流类型的划分，目前在我国尚无统一的分类原则、标准和方法，根据延安地区泥石流活动的特征，结合国内外有关研究资料，对本区泥石流按山地地貌形态、泥石流固体物质组成、结构性质和诱发因素进行分类。按诱发因素可分为:暴雨型泥石流和溃决型泥石流;按山地地貌形态可分为:山坡型泥石流、沟谷型泥石流和河谷型泥石流;按泥石流固体物质组成可分为:泥流与泥河、泥石流;按结构性质可分为:稀性泥石流、粘性泥石流和过渡型泥石流。

调查资料显示延安地区泥石流集中在每年的7月份到10月份，主要为暴雨型泥石流，由于本地区地貌以塬、梁、峁为主，海拔落差较西南山区低，沟谷和河谷不是很深，以山坡型泥石流为主。堆积物以细颗粒的黄土为主，泥流与泥河发育较多，分布范围广，而且调查资料显示，在本地区以泥流和泥河为主，泥石流主要分布在黄陵县和宜川地区。

1.1.2 泥石流的危害

泥石流作为本区常见的一种地质灾害，它暴发突然，来势凶猛而迅速，破坏力强，对区内的工农业生产和人民生活带来很大的麻烦，并造成严重危害[2]。

首先，造成极其严重的水土流失，同一般的水土流失相比，泥流的径流量、径流系数、侵蚀量、含沙量都大的多。其次，泥石流除产生严重水土流失外，还会因其强烈的爆发作用和冲刷作用毁坏农田，阻塞交通，给人民生命财产带来损失[3]。最后，泥石流冲进乡村、城镇，摧毁房屋、工厂及其他场所设施。

如黄陵县黄花沟泥石流，2001年、2003年、2005年、2010年暴雨季节均发生泥石流，造成经济损失且有人员伤亡。

2 泥石流影响因素

泥石流是自然因素和人类活动共同作用的结果。自然因素主要包括区域气象水文、岩土性质、构造、新构造运动和地震、地形地貌、土壤植被，是泥石流形成的主要因素，其对泥石流的形成可概括为三个方面:即松散固体物质补给条件、启动条件(水源条件)和地形条件，而人类活动主要通过改变上述3个自然因素和条件来影响泥流的形成及发育。

2.1 地貌因素

地貌条件是形成泥石流的内因和必要条件，制约着泥石流的形成和运动，影响着泥石流的规模和特性。在泥石流形成的三个基本条件中，地貌条件是相对稳定的，其变化是缓慢的;同时，它在泥石流活动过程中，也进行着再塑造作用。

泥石流形成的地貌条件，主要是泥石流沟沟床比降、沟坡坡度、坡向、集水区面积和沟谷形态等。延安泥石流主要发育在山地沟谷区，黄土高原沟壑区，以及山麓冲积洪积堆积区，以前二区为主。在这些区域内，影响泥石流形成的地形要素主要有流域形状、面积、山坡坡度以及沟床比降等。

2.1.1 流域形状

泥石流沟形状大体可归纳为沟谷型和山坡型两种。前者形状多呈“瓢形”，自上而下可划分出形成、流通和堆积三个区段。形成区中又有清水供给区和固体物质补给区两部分。这是形成泥石流最有利的河谷形状，也称典型的泥石流沟。后者通常指发育在较陡山坡上的短小沟槽，长仅数百米，深数十米。沟道里自上而下均有坍塌、滑坡堆积物，故缺失流通区。

2.1.2 流域面积

据延安11条泥石流沟统计资料，绘制泥石流沟流域面积统计图，如图1所示。流域面积小于1平方公里的占18.2%，其中尤以1～5 km2的为多。泥石流多发生在小流域内，这与黄土高原泥石流沟固体物质补给的特征有关。由不同流域面积与单位面积上补给量额关系可知，单位面积最大补给量随流域面积的增大而减小。因此，较大流域内暴发粘性泥石流的机会较少。

图1 泥石流沟流域面积统计图

2.1.3 主沟沟床比降

沟床比降与泥石流形成、流动关系较密切。据11条泥石流沟的统计，绘制泥石流沟床比降统计图，如图2所示，沟床平均比降大致在0.021～0.093之间。延安地区堆积物以强风化的黄土为主，坡率过大，当摩擦力小于下滑力时，堆积物顺坡下滑，被低强度的降水冲刷，造成水土流失，发生泥石流的概率反而较低。

图2 泥石流沟床比降统计图

2.1.4 地表植被

植被可以防止地表径流对坡面土层的直接冲刷，延缓地表水向沟谷中汇集速度，防止和推迟泥石流的发生。它们都能固持土壤、减缓地表径流，增加土壤渗透力，具有良好的保水护土能力。大面积森林分布区是很少发生泥石流的，其原因是林木根部扎入基岩裂缝之中将松散堆积物和基岩固结为一整体。在暴雨径流冲刷下，松散堆积物不易脱落，因此产生泥石径流的机会较少。相反，泥石流多发生在植被松疏、上层瘩薄、基岩裸露、涵养水源能力差的地区。

2.2 固体物质的补给条件

第四系黄土堆积物是黄土高原泥流形成的物质基础。从陕北洛川、甘肃天水和环县等地不同时期的黄土粒度分析资料来看:粒径 ＞0.25 mm的颗粒含量极低，粒径 ＞0.1 mm颗粒含量在 0.8% ～2.0% 之间，0.05～0.1 mm 粒级的含量在3% ～16%之间，而 0.01～0.05 mm粒级的含量最高，约在50% ～67.5%之间，0.005～0.01 mm 粒级的含量在 5% ～15%之间，而0.001～0.005 mm粒级的含量也较高，在20%～35%间，＜0.001 mm粒径的粘、胶体粒级含量在 4% ～20%间。

由于黄土质地均一，结构疏松，孔隙度一般在50%以上，土层一般厚度在120～140 m间，节理裂隙发育，极易遭受暴雨和水流侵蚀，形成滑坡、崩塌、坍塌、泻溜等不良地质体堆积于沟道或岸坡上，成为泥流的固体物质来源。

延安地区，固体物质补给方式主要有滑坡、坍塌、废土弃渣及泻溜等[4]。

(1)滑坡 滑坡的补给量最大，一平方公里面积上可多达数千万立方米，并常滑入沟底，堵塞沟床，从而形成严重的粘性泥石流。滑坡多发生在风化破碎层较厚的沟坡。

(2)坍塌 是为仅小于滑坡的一种补给方式，其规模大小悬殊。集中、大型的坍塌不仅土石数量大，还常堵塞沟道，形成粘性泥石流;而零星分布的坍塌，多形成稀性泥石流。黄土冲沟及冲积、洪积沟槽中，坍塌发生机会较多。

(3)泻溜 多发生在由第三纪红粘土构成的沟坡上。泻溜的分布面积有时虽然很大，但补给物质的数量有限，积累很慢。由泻溜补给的沟谷，泥石流比较轻微，间歇期长。

(4)废土及弃渣 目前，由采矿、采石、修路等造成的弃渣废土而形成的泥石流逐渐增多，如联庄煤矿、延川中学等。

2.3 降雨因素

降雨是导致泥石流发生的主要触发因素。调查研究表明，黄土地区泥流的临界降雨强度为32 mm/h。研究区泥石流暴发的降雨强度为 125.6 mm/12h，大部分在 150～190 mm/12h之间，结合收集的该地区的气象资料，本区泥石流暴发的临界降雨强度为120 mm/12h左右。延安市降水量的分布，受季风环流，海陆分布，地形诸因素的影响，但其基本控制因素还是季风环流，故降水的分布具有明显的季风气候特征。延安由于处于东亚季风气候区，暴雨一般出现在6～9月[5]，泥石流灾害一般也发生在这几个月。

2.4 人类工程活动

随着人类工程活动的不断加剧，延安市城镇不断扩大，采矿、兴修水利、砍伐森林、开荒种地等严重地破坏了地表的植被和斜坡的稳定性，导致地质灾害频发[3]。人类工程活动主要表现为:修路、建房削切坡脚，在滑坡体上修建房屋不断加载，引水灌溉导致大量地表水人渗，使斜坡失稳;滥伐森林，在25°以上的斜坡上开荒种地，破坏植被，使堆积层松动，为水土流失和滑坡，泥石流的发生提供了条件;开矿、兴修水利以及城镇建设形成的大量弃渣为人工泥石流的发生提供了物源;过度开采地下水(承压水)引起地面不均匀沉降和地裂缝的形成与发展;矿山开采直接导致斜坡失稳，地面塌陷等[6]。在延安地区，近50 a来随着人类工程活动的加剧，崩滑流灾害成几倍乃至几十倍地增加，许多崩滑流都是人为因素导致斜坡的稳定性大大降低，在暴雨的诱发下发生的，这也是地质灾害沿交通线，居民居住地附近呈链状，片状分布的主要原因。目前，人类工程活动已经成为影响该区地质灾害发生的第二大主要因素。

3 结语

延安地区泥石流的分布密度和频度由西北向东南呈递减趋势，主要受黄土岩性特征、地形条件和暴雨出现次数、强度、植被等因素影响。每年的6～10月份是雨季，这段时间也是泥石流的高发期。黄土为主要的固体物质补给条件，在本地区以泥流和泥河为主，泥石流主要分布在黄陵县和宜川县。

延安泥石流主要发育在山地沟谷区，由不同流域面积与单位面积上补给量额关系可知，单位面积最大补给量随流域面积的增大而减小。因此，较大流域内暴发粘性泥石流的机会较少。

地表植被覆盖率和主沟床比降是影响泥石流的主要地貌因素。固体物质补给方式主要有滑坡、坍塌、废土弃渣及泻溜等。

此外，由于国家基础设施建设规模不断扩大，资源开采模式不合理等一系列人类工程活动的加剧，使得地表植被减少，并且破坏了坡体平衡，遇强降雨极易发生泥石流灾害。

[1]中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所.中国泥石流[M].北京:商务印书馆.2000:1-13.

[2]马东涛.黄土高原泥流灾害成因及特征[J].干旱区地理.2005，28(4):436-437.

[3]赵之旭 聂福彪 张万福.黄土塬区沟道流域泥流的形成因素与防治对策[J].防护林科技.2005，67(4):33 – 35.

[4]雷祥义.黄土高原的泥流灾害与人类活动[J].陕西地质.2000，18(1):37.

[5]李昭淑.陕西省泥石流灾害与防治[M].西安:西安地图出版社.2002:46– 47，53– 58.

[6]中国科学院兰州冰川冻土研究所.甘肃泥石流[M].人民交通出版社.1982:11-17.