烏蘇市巴音溝牧場中心小學泥石流形成條件及易發(fā)性評價

王化兵

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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烏蘇市巴音溝牧場中心小學泥石流形成條件及易發(fā)性評價

王化兵

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

八音溝牧場中心小學泥石流位于烏蘇市區(qū)南部，該泥石流溝曾多次發(fā)生泥石流災害。該溝內(nèi)溝道縱比降大，且坡面松散固體物質(zhì)豐富，在暴雨等自然因素的影響下，會有較大規(guī)模泥石流發(fā)生的可能性，將對學生安全和學?；A設施帶來不利影響。在對研究區(qū)調(diào)查分析的基礎上，分析了八音溝牧場中心小學泥石流的災害類型、形成條件及其流域特征，并評價了該泥石流的易發(fā)性。通過對該泥石流的形成條件和流域特征的分析，可以對該泥石流的防治工程設計提供理論依據(jù)。

泥石流；形成條件；流域特征；易發(fā)性；烏蘇市

泥石流是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由降水產(chǎn)生在溝谷或山坡上的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質(zhì)的特殊洪流，是高濃度的固體和流體的混合顆粒流[1]。研究區(qū)位于烏蘇市行政區(qū)東南巴音溝牧場場部所處的板場溝流域，地處安集海河中上游的中高山區(qū)，距烏蘇市約97 km，總面積2.756 km2。巴音溝牧場中心小學校緊鄰巴音溝牧場場部南側(cè)，板場溝下游洪積扇中軸線北側(cè)，有柏油公路相通，交通十分便利。在參考相關(guān)研究成果的基礎上[2-5]，本文對烏蘇市八音溝牧場中心小學泥石流災害的類型、形成條件以及流域特征進行了分析，并評價了該泥石流災害的易發(fā)性，從而為該泥石流的防治工程提供設計參數(shù)，同時也為該地區(qū)類似防災減災工程提供科學的理論基礎。

1 泥石流類型

根據(jù)研究文獻，泥石流與高含沙洪水區(qū)別無明顯界限，尤其是高含沙洪水與水石流各項指標基本相近，僅在溝床縱坡及流體特征有細微差別，但流體狀態(tài)在無監(jiān)測資料的情況下，很難把握，因此只能根據(jù)堆積物特點和溝床坡度進行判斷。勘查區(qū)泥石流溝中上游溝床縱坡大，為12.3%～27.1%(峽口以上)，中下游縱坡較小，為6.7%，在牧場公路以西至峽口，主溝寬闊，呈喇叭口狀向東開口，堆積物分選性較強，由圓礫、碎塊石及砂粒組成，夾少量黏粒和粉粒，具有水石流溝特征，而在堆積扇兩側(cè)邊緣地帶及前緣(公路以東一帶)，堆積物含土相對較多，縱坡小，為高含沙洪水波及區(qū)。

此外，根據(jù)地形形態(tài)可將泥石流劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種類型。在前期野外實際調(diào)查的基礎上，分布于巴音溝小學校區(qū)南側(cè)板場溝的泥石流類型為溝谷型水石流。

2 泥石流形成條件

泥石流的形成條件主要包括地表大量失穩(wěn)的松散固體物質(zhì)、充足的水源條件以及特定的地形地貌條件。

3.1 地形地貌條件

板場溝流域總面積2.756 km2，流域周長9.26 km，主溝總長4.086 km，源頭海拔在1 579～2 377 m，最大相對高差798 m。板場溝上游三面環(huán)山，一面出口，溝谷上游(峽口以上)平面形態(tài)呈漏斗狀，支溝較發(fā)育，溝床縱坡較大，為27.1%，集水面積較小，面積為0.720 km2，溝谷呈“V”型，兩側(cè)谷坡較陡，山坡坡度20°～35°，較有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集，劃分為形成區(qū)。陽坡基巖裸露，坡面發(fā)育稀疏的低矮草本植被，陰坡發(fā)育有以云杉為主的天然林帶，其它坡面低矮草本植被較發(fā)育；中游峽谷段，溝谷狹窄，溝床縱坡較大，為12.3%，利于泥石流迅猛直瀉，由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物，受洪水沖蝕形成陡坎，坡積物受側(cè)蝕作用，不斷補給，該區(qū)段劃分為形成流通區(qū)；下游(峽口以下)溝谷呈喇叭口狀向東開口，溝谷寬闊，呈“U”型谷，溝床縱坡逐漸變緩，為6.7%，溝谷兩側(cè)山體主要由侏羅系礫巖、砂巖及石炭系凝灰質(zhì)砂巖組成；在溝口向東至安集海河區(qū)段地形為開闊的洪積扇，扇形地發(fā)育較完整，前緣受安集海河切割形成陡坎，為堆積區(qū)。溝谷主要地形參數(shù)見表1。

根據(jù)周必凡等編著的《泥石流防治指南》中介紹[6]，泥石流的發(fā)生與泥石流溝地貌發(fā)育演變歷史關(guān)系十分密切，流域地貌發(fā)育階段可以用流域地貌形態(tài)的高程分析來確定，通過做板場溝流域高程曲線與標準高程曲線對比分析，該溝谷的發(fā)育階段由壯年期向老年期轉(zhuǎn)化，為溝谷型泥石流發(fā)育的旺盛期。

3.2 松散物源條件

通過對研究區(qū)的現(xiàn)場勘查工作，泥石流因體碎屑物質(zhì)主要來源于坡體表面風化松散層，由巖塊、巖屑組成，平均厚度0.5 m，松散物較豐富。根據(jù)探井揭露，洪積扇前緣堆積層厚度4～5 m，其下部為沖洪積砂礫或角礫層。

3.3 水源條件

水既是泥石流體的重要組成部分，又是泥石流的搬運介質(zhì)，同時暴雨又是泥石流形成的重要激發(fā)因素。研究區(qū)泥石流的水源主要是大氣降水，根據(jù)喇嘛廟水文站(北距研究區(qū)約4 km)降雨監(jiān)測資料：多年平均年降水量301.7 mm，主要集中在6、7和8月，占全年降水量的57.9%，偶爾有大雨或暴雨，2001年7月28日降雨歷時1 h，降雨量為13 mm，并且具有局地性強的特點。暴雨能在短時間內(nèi)形成較強大的地表徑流，攜帶松散碎屑物質(zhì)起動而形成泥石流。

表1 板場溝地形參數(shù)表

3 泥石流流域特征

根據(jù)流域自然屬性將研究區(qū)內(nèi)泥石流劃分為溝谷型水石流。該類型泥石流具有完全的流域形態(tài)，具體包括形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。

3.1 形成區(qū)特征

泥石流形成區(qū)位于坡面上，坡面上溝谷狹短，溝床縱坡40°～50°，基本無植被分布，極利于地表徑流沖刷搬運地表松散物。流通區(qū)溝谷縱坡20°～30°，且基巖裸露，有利于松散物的快速搬運。泥石流在坡腳坡度變緩，泥石流物質(zhì)開始堆積，形成長60～100 m，寬約30～40 m的堆積區(qū)，堆積區(qū)無植被分布，其上有流水和堆積的痕跡，說明泥石流正處于發(fā)展趨勢階段。在地貌上，到峽谷段入口基本具有泥石流特性，至此以上的區(qū)段確定為形成區(qū)段。

3.2 流通區(qū)特征

進入峽谷段，溝谷相對切割深度較形成區(qū)大，支溝發(fā)育較少，溝谷呈“V”型，溝道狹窄，溝床縱坡較大，利于泥石流迅猛直瀉，流體呈紊流狀態(tài)，以侵蝕作用為主，由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物，受洪水沖蝕形成陡坎，坡積物受側(cè)蝕作用，不斷補給，至峽谷段結(jié)束的區(qū)段劃分為形成流通區(qū)。

3.3 堆積區(qū)特征

峽谷溝口以下，溝谷呈喇叭口狀向東開口，溝谷逐漸寬闊，呈“U”型谷，溝床縱坡逐漸變緩，流體動能不斷消耗、分散減弱而發(fā)生堆積，在剛出峽口段，流體具有一定的初速度，隨著流程的增加，其作用由侵蝕、侵蝕堆積和堆積等三個階段組成，流體性質(zhì)由水石流逐漸演變?yōu)楦吆澈樗?。根?jù)實地勘查，至溝口的牧場公路一帶，堆積作用明顯減弱，同時由于受修建公路、引水渠等工程活動的影響，粗顆粒的堆積主要分布在引水渠以西的現(xiàn)代溝道，遇有較大洪水或泥石流發(fā)生時，現(xiàn)代溝床兩側(cè)堆積范圍加寬，但粗顆粒堆積前緣基本受限于引水渠以西，在引水渠以東現(xiàn)代溝道有少量堆積，其它洪水波及范圍以細顆粒(以粉粒為主)堆積為主，自峽谷出口至溝口的中心小學校區(qū)段溝谷北坡，崩塌不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，并發(fā)育坡積物，但對泥石流的補給作用不明顯，因此，從峽谷出口向東至安集海河區(qū)段確定為堆積區(qū)。

4 泥石流易發(fā)程度評價

本次泥石流易發(fā)程度評價方法是結(jié)合2006年4月國土資源部頒發(fā)的《縣(市)地質(zhì)災害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則(修改稿)中“泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評分表”，通過對匯水區(qū)崩塌、滑坡及水土流失的嚴重程度、泥沙沿程補給長度比、溝口泥石流堆積活動、溝床縱坡、區(qū)域構(gòu)造影響程度、流域植被覆蓋率、溝床近期一次變幅、巖性、沿溝松散物儲量、溝岸山坡坡度、產(chǎn)沙區(qū)溝槽橫斷面、產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度、流域面積、流域相對高度以及河溝堵塞程度等15項影響因素指標進行量化評分，根據(jù)打分結(jié)果，再依據(jù)“泥石流易發(fā)程度劃分標準”評價泥石流易發(fā)程度。

根據(jù)本次現(xiàn)場勘查、調(diào)查訪問、實測或根據(jù)實際情況推算，對照泥石流溝嚴重程度(易發(fā)程度)數(shù)量化表中15項影響因素指標，對板場溝泥石流溝綜合評判打分為73分，板場溝泥石流易發(fā)程度判定為低易發(fā)。有記載以來，于2001年7月28日突降暴雨，發(fā)生30年1遇的洪水，形成溝谷型水石流。另外，每年都有程度不同的洪水災害發(fā)生。

5 結(jié)語

(1)根據(jù)地形形態(tài)可將泥石流劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種類型。在前期野外實際調(diào)查的基礎上，分布于巴音溝小學校區(qū)南側(cè)板場溝的泥石流類型為溝谷型水石流，主要為分布于小學校區(qū)南側(cè)板場溝。

(2)在對研究區(qū)調(diào)查分析的基礎上，對研究區(qū)泥石流類型、形成條件以及流域特征進行了分析?？梢钥闯鲈摐蟽?nèi)溝道縱比降大，且坡面松散固體物質(zhì)豐富，在暴雨等自然因素的影響下，會有較大規(guī)模泥石流發(fā)生的可能性，對學生及學?；A設施造成一定的危險性。

(3)根據(jù)泥石流溝嚴重程度(易發(fā)程度)數(shù)量化表中15項影響因素指標，對板場溝泥石流溝綜合評判打分為73分，板場溝泥石流易發(fā)程度判定為低易發(fā)。進而可以為該泥石流的防治工程設計提供了理論依據(jù)，同時也為該地區(qū)類似防災減災工程提供科學的理論基礎。

[1]蔣歡歡, 鄧英爾, 袁婷. 小金縣夾巴溝泥石流形成條件及運動特征[J]. 地下水.2012, 34(2):149-152.

[2]許強. 四川省8·13特大泥石流災害特點、成因與啟示[J].工程地質(zhì)學報.2010,18(5):596-608.

[3]劉希林. 我國泥石流危險度評價研究:回顧與展望[J].自然災害學報.2002,11(4):1-8.

[4]崔鵬, 韋方強, 謝洪,等.中國西部泥石流及其減災對策[J].第四紀研究.2003,23(2):142-151.

[5]劉士偉, 喻邦江, 王小群. 德昌縣角半溝泥石流發(fā)育特征及臨界雨量研究[J]. 地質(zhì)災害與環(huán)境保護.2015 ,26(3): 1-5.

[6]劉傳正. 地質(zhì)災害勘查指南[M]. 地質(zhì)出版社.2000.

TP315

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1004-1184(2016)06-0251-02

2016-08-14

王化兵(1986-)，男，四川德陽人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作。