1、以大阴沟水石流为例简析辽西山区水石流摘要：本文以葫芦岛市大小红螺山区得大阴沟漂砾型水石流为例，分析辽西水石流的发生发展规律及其运动特征 关键词：大阴沟；水石流；辽西山区 中图分类号：C35 文献标识码： A 前言 辽宁省西部山区广泛发育着一种以水、石为主的水石流，水石流分布较集中，发育得很典型，易酿成灾害。据不完全统计，近年来辽西地区共有灾害地质点 1300 多个，以水石流为主及伴生的崩塌、滑坡灾害点就有 600 多个，已造成死亡 280 多人，经济损失达 10 亿元之多。 水石流暴发突然，昼夜时间不定，亲历者不多，现场又无法准确量化其特征，所以，对辽西水石流研究较少，资料缺乏，只能调查、访问
2、、收集极少的资料来恢复水石流的运动过程，现以葫芦岛市大小虹螺山区的大阴沟漂砾型水石流为例，分析辽西水石流的发生发展规律及其运动特征。 2 辽西水石流典型代表葫芦岛大阴沟水石流 1969 年 8 月 21 日，辽西大小虹螺山区突然暴发水石流，酿成灾害。大小虹螺山位于辽宁葫芦岛境内，海拔高程分别为 900.8 米和 717.2 米，山势陡峻，沟谷纵横。1969 年大虹螺山的大阴沟、老爷庙沟，岔沟、马圈子沟，茨梅花沟，小虹螺山的陆家沟，萝卜窑沟等都同时暴发了规模不等的水石流。尤其是大阴沟暴发的漂砾型水石流，规模较大，类型特色鲜明，发育条件很有代表性，可作为辽西山区水石流的典型代表。 大阴沟位于大虹螺
3、山的东南坡，流域面积 2.2 平方公里，主沟长 1.5公里，源头分水岭海拔高程 600 米，沟口 200 米，相对高差 400 米。上游由两条支沟组成。主支沟其源头为一漏斗形汇水区，四围山峰高耸，山坡陡峭。汇水区以下接一咽喉式峡谷段，形状直、窄、陡、深。主沟沟口被一片花岗岩漂砾覆盖着，粒径大都在 0.81.5 米之间，从堆积层次和表面风化程度上，可清楚辨认出 1969 年和 1821 年的水石流堆积。 由于年代久远，历史上的水石流灾害已被人们忘却，虽然大阴沟封山育林，阴坡和沟底植被得以恢复，峡谷内林木茂密，胸径达 20 厘米，堆积扇亦被开垦为农田果园，然而忽视了它是一条间歇性的水石流沟谷，未对
4、它采取综合治理措施。流域内阳坡仍然基岩裸露，岩石破碎。花岗岩球状风化作用强烈，节理裂隙十分发育，致使满山危岩林立，为大量而集中的滚石崩塌提供了丰富的物质条件，并往往造成沟道堵塞。 水石流暴发前几天，虹螺山细雨连绵，山地土壤层含水量已达饱和状态。8 月 21 日上午 10 时许，风力突然增大至 78 级，随后便是倾盆大雨，暴雨强度之大为当地群众所从未经历过。据气象站降雨资料推断，暴雨强度超过 100 毫米/小时。在暴雨能量的冲击下，山坡危岩大规模地发生崩塌，暴雨历时 15 分钟后，大阴沟山洪一泻而下，防洪抢险者目睹：水头高如墙，水头后紧跟着就是漂砾“龙头” ，流势凶猛，声音古怪，好象大批飞机在俯
5、冲。水石流浩浩荡荡，震撼山谷，以其巨大的破坏力横扫沟底树木，漂石将树木打得粉碎。在峡谷段，水石流表现出极为强烈的侵蚀下切作用，沟底普遍冲深 23 米，在弯道凹岸冲深 6 米以上。水石流还具有强大的刻蚀作用，在基岩岸壁上留下了一条清晰而连续的擦痕带，宽 10 厘米左右，长达 200 余米。在弯道处，巨大的离心力将漂石甩到山坡上，有的地方形成长达百米的弧形垄岗。水石流到达老堆积扇区之后，主流沿原沟槽继续下切和侧蚀，使老沟槽大大扩宽加深。大量巨漂砾呈垄岗状堆积沟底，漫流部分漂砾成片地堆积在扇形地上。水石流共持续半小时，挟带到堆积扇上漂砾达 10 万立方米,，最大几块漂砾体积达 70120 立方米，重
6、 190300 吨。水石流最大流量为 210 立方米/秒，流速在 115 米/秒之间。 3 辽西山区水石流形成条件分析 通过对辽西山区几处水石流调查，了解到辽西山区水石流形成的主控因素如下： 3.1 具有利于形成水石流的地形地貌条件 （1）辽西地区的大多数水石流分布区为三面环山的漏斗形、 、簸箕形、马蹄形沟谷。 （2）辽西地势受北北东向地质构造格局控制，山脉，平原等走向均呈北北东向展布，自西向东平行排列着奴鲁儿虎山、松岭山、医巫闾山。主峰 866.61153 米之间，山脉之下大部分为丘陵，海拔 300500 米之间，相对高差较大，山顶多为尖顶状，地形切割强烈，沟深谷狭，多呈“V”字形，沟床纵坡
7、降大，多数在 100210之间，极利于降水及固体物质汇集，为山区水石流形成创造了极有利的地形地貌条件。 3.2 具有利于形成水石流的地层岩性条件 水石流的分布受岩性影响，但不受岩性绝对控制。 与其它类型泥石流相比较，辽西地区的水石流有其特定的形成条件，水石流发育的流域一般均为较坚硬的块状岩，诸如：混合岩、花岗岩、安山岩、石灰岩等。含粘土、亚粘土成分的第四纪堆积层和土壤层很不发育，岩石主要受寒冰风化作用被崩解为块体，流域内怪石、危石林立，部分地带裂隙极发育，甚至已到崩塌临界点上。粘性泥石流固体物质补给方式主要是滑坡，水石流固体物质补给方式主要是崩塌、岩堆及沟床内的堆积物。一般固体物质颗粒粗大，多
8、为块石、砾石、砂砾，甚至有巨石、漂石。 另外，辽西地区的水石流分布区基岩裸露，土被、植被不发育，风化厚度小于 3 米，局部存在陡涯峭壁，只要能风化成松散、易崩塌、滑动的岩块，当其他条件具备时，都可能形成水石流。 3.3 降水是诱发水石流的最主要因素 辽西地区水石流的发生与大暴雨的最大降雨强度发生时间是一致的。在连续降雨之后，一次降雨的高峰期是激发水石流发生的唯一因素。降水强度直接控制水石流活动强度，降雨是暴发水石流最主要的也是最直接的诱发因素。强降雨时伴随的大风，给水石流的暴发起到推波助澜的作用，山体表层的植被，树木被大风反复摇动使降水迅速沿根系进入岩石裂隙，破坏了危岩的极限平衡状态，加快了崩
9、塌、滑落速度。每逢大暴雨过后，山坡上常出现基岩裸露的小面积滑坡，百姓称“山皮子”滑动，虽没有产生大的水石流，但已造成水土流失，给以后的水石流形成提供了丰富的物质储备。 降雨是激发水石流的水动力条件，虽然辽西是半干旱地区，平均降水量仅在 400600mm 之间，但雨量都集中在 69 月份，占年平均降水量的 7080%,50mm 的暴雨平均每年有 2 天，多年日最大降水量 32.9157.5mm，时最大降水量 18.262.9mm，其降水强度足以诱发水石流。尤其是前期长时间连续降雨，后期降暴雨特大暴雨是辽西地区水石流形成的最主要因素，尽管其他条件具备，如果没有特大暴雨的激发亦不会暴发巨大的水石流灾
10、害。前期降雨时间长，强度较小，使沟谷山坡土体含水量饱和，抗剪强度急剧降低，松散堆积物下面岩石裂隙中压力水体的压力剧增。当后期遇大暴雨，能迅速累积，致使原有土体平衡破坏，土体和岩石裂隙中的压力水冲破表面覆盖层，瞬间从山坡倾泻而下，岩石崩塌，坡面土体滑落，与洪水一起汇入沟谷，形成水石流。 3.4 人为诱发因素 辽西地区山多地少，人口密集，沟沟岔岔有人家。村民只好把房建在沟谷或沟坡两侧，加之沟谷内乱堆放柴草，杂物，垃圾等，使沟谷过流断面弯曲、狭小，堵塞严重，一旦水石流暴发不仅使其规模扩大，村落更是受害对象。人类活动常破坏山坡的稳定，采石，开矿，筑路，废弃土、石堆放，陡坡垦植，毁林开荒导致水土流失，为
11、泥石流的发生提供了丰富的物质来源。 4 辽西山区水石流主要特征 4.1 具有巨大的能量和破坏力 水石流是山区沟谷中物质和能量逐渐累积和快速释放的过程。具有巨大的搬运能力，其搬运漂砾的能力在某种程度上而言，即不亚于其他类型泥石流，也不亚于冰川。因为危岩在山坡上具有巨大的重力势能，当它发生滚动崩塌时，重力势能可以有效地转变为动能，危岩集中崩塌造成沟道阻塞条件，当阻塞溃决时可形成强大的洪峰流量。 水石流流动时具有直进性和较大的冲击力，流体密度越大直进性越强：流体内所含固体颗粒越粗大，冲击力越大，遇沟床急弯会发生猛烈的撞击和冲起爬高，有时甚至越过沟岸，摧毁岸坡上建筑物。 侵蚀下切能力也是水石流体最重要
12、的特征之一，运动着的水石流体破坏潜在的老泥石流体的土、石体结构，并把松散物质吸收到水石流过程中去，侵蚀过程中，水石流的固相作为一种工具出现，流体用它破坏、冲击土、石体，使其规模增大，侵蚀深度可达基岩。 4.2 水石流活动具有继承性的特点 辽西水石流、泥石流基本属低频率，暴发周期在 10 年以上或更长时间。对大规模暴发而时间间隔较长的泥石流，沟床呈现与一般山区河沟一样的状况，似乎没有留下多少痕迹，易造成稳定的错觉，但当其条件成熟时，往往暴发较大的泥石流。 间歇性沟谷一般沟床纵坡较缓，沟谷呈“U”形，流通区和堆积区不易区分，堆积物陈旧，部分已辟为耕地或建有村舍，沟道中可见大孤石，卧牛石。 但是可以
13、从沟谷堆积物剖面上根据块石、碎石等物质排列和分布状态及侵蚀风化程度来了解水石流的发育史和堆积厚度。 4.3 辽西山区水石流具有群发性的特点 在暴雨的激发作用下，有效降雨的区域影响范围之内，根据地形、地貌、汇水面积、固体物质等条件的差异，同时暴发多个规模大小不等的水石流，其破坏能力与规模大小相关。在暴发水石流的同时，常伴生与暴雨诱发有关的崩塌、滑坡、坠石、山洪等地质灾害。水石流及其堆积物也和其它松散堆积物成因一样，极少是单一成因形成的，多是综合作用的产物。 5 结论 （1）辽西山区松散堆积物厚度薄，难以形成泥流或粘性泥石流，绝大多数为水石流。其物质成分多以颗粒粗大的砂砾、砾石、块石为主，规模较大
14、时可有大漂砾、巨石。水石流固体物质补给方式主要是崩塌、岩堆及沟床堆积物。 （2）一次降雨的高峰期是激发水石流发生的唯一因素。降水强度直接控制水石流活动强度和规模。强降雨时伴随的大风给水石流暴发起到了不可忽视的作用，同等降水量，暴风雨大于暴雨激发强度。 （3）辽西山区水石流比洪水密度大，比洪水更易涨易退，许多性状与洪水不同，是一种特殊的洪流，具有巨大的能量和破坏力，危害程度远远大于常见的洪灾。 参考文献 1李培基，奇异的水石流，地理知识。 2费祥俊，舒安平。泥石流运动机理与灾害防治。北京：清华大学出版社，2004. 3刘传正，王振东等。地质灾害勘查指南。北京：地质出版社，2000 4辽宁工程勘察院，辽宁省锦州市区地质灾害调查与区划报告，2009
