阿圖什市城北泥石流災(zāi)害發(fā)育特征及影響因素分析

王曉貴

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

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阿圖什市城北泥石流災(zāi)害發(fā)育特征及影響因素分析

王曉貴

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

在對(duì)阿圖什城北泥石流地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)泥石流的地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育特征、以及影響因素等進(jìn)行了分析和研究。研究結(jié)果表明：H5和H6滑體均由坡積角礫、礫砂、含礫粉土等組成，均為小型潛在滑坡隱患體；泥石流位于低山丘陵區(qū)發(fā)育若干條溝谷；N1和N3泥石流均為暴雨類-溝谷型-高頻法-小規(guī)模-水石(砂)型；有利的地形、豐富的物源和強(qiáng)降雨是區(qū)內(nèi)泥石流的主要形成條件。

阿圖什市；泥石流；發(fā)育特征；影響因素

阿圖什市位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，天山南麓塔里木盆地西緣，是新疆克孜勒蘇柯爾克孜自治州的首府。阿圖什市距自治區(qū)首府烏魯木齊市1 433 km，距喀什航空港30 km，314國(guó)道穿市而過，309省道與烏恰縣貫通。本文以N1(N1-1、N1-2兩條支溝)和N3(N3-1至N3-5泥石流溝)泥石流溝作為研究對(duì)象，在野外調(diào)查和室內(nèi)資料整理分析的基礎(chǔ)上，參考相關(guān)研究成果[1-5]，對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育特征、以及影響因素等內(nèi)容進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，為當(dāng)?shù)啬嗍鞯刭|(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的研究工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)。

圖1 區(qū)域下游地形地貌

1 區(qū)域地質(zhì)概況

1.1 自然地理

阿圖什市地處中緯度歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，城區(qū)年平均氣溫13.7℃，7月平均最高氣溫33.6℃，極端最高41.2℃，平均最低氣溫-5.3℃，極端最低氣溫-24.4℃，年最大降水量165.6 mm，最小降水量18.3 mm，多年平均降水量78.0 mm，年蒸發(fā)量達(dá)3 218.2 mm，多年平均日照時(shí)長(zhǎng)2 785.6 h。阿圖什市土地遼闊，境內(nèi)河網(wǎng)密布，有大小河溝67條，其中較大河流水系有博古孜河(又稱布谷孜河)和恰克瑪克河。

1.2 地形地貌

研究區(qū)在低山丘陵區(qū)發(fā)育若干條溝谷，均呈近南北走向，較大的2條溝谷多呈樹枝狀，在溝谷上游多為深切的“V”型谷，下游呈寬泛的為“U”型谷，溝谷長(zhǎng)度一般600～1 800 m左右，溝谷縱坡約97‰～181‰左右。山前平原區(qū)自北向南由陡傾斜的洪積礫石平原漸變?yōu)榫弮A斜沖洪積細(xì)土平原，陡傾斜礫石平原沿山體呈北東東向展布，寬度一般250～550 m，坡度一般在85‰～110‰，緩傾斜細(xì)土平原坡降一般在5‰～10‰之間。

1.3 地層巖性

出露地層為新近系與第四系，各地層巖性組成各不相同。

1.3.1 新近系

主要分布在低山丘陵區(qū)，巖性主要由礫巖、砂礫巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖組成。

1.3.2 第四系

第四系地層成因類型包括洪積、殘坡積堆積及沖洪積物等。

1)上更新統(tǒng)洪積物

主要分布在研究區(qū)北部山區(qū)溝谷及山前陡傾斜平原區(qū)。山區(qū)溝谷中堆積物巖性主要為砂礫卵石、砂礫石，厚度隨溝谷規(guī)模不同有較大差異，一般2.0～7.5 m不等，溝域面積越大堆積物厚度也越大。山前陡傾斜平原區(qū)則以砂礫石為主，夾有中厚層砂礫卵石，據(jù)區(qū)域勘查資料，厚度大于30 m。

2)全新統(tǒng)殘坡積堆積物

主要分布在研究區(qū)北部低山丘陵區(qū)的溝谷兩側(cè)谷坡坡腳，礫巖分布區(qū)巖性主要為砂礫石及砂礫礫卵石為主，泥巖分布區(qū)則以亞砂土及泥巖碎屑為主，厚度一般小于1.50 m。

3)全新統(tǒng)沖洪積物

主要分布在研究區(qū)南部阿圖什市城區(qū)一帶的細(xì)土平原區(qū)，地表巖性為亞砂土，厚度0.5～1.5 m，下覆為砂礫石。該區(qū)域是阿圖什市主要的農(nóng)業(yè)耕植區(qū)和人類活動(dòng)區(qū)域。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)

研究區(qū)地處西南天山與塔里木盆地的交界處，地質(zhì)構(gòu)造單元屬塔里木-華北板塊(Ⅰ級(jí)構(gòu)造)的塔里木微板塊(Ⅱ級(jí)構(gòu)造)鐵克里克地塊(Ⅲ構(gòu)造)，區(qū)內(nèi)斷裂及褶皺不發(fā)育。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》研究區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值在0.2～0.3 g，地震基本烈度為Ⅷ度，區(qū)域地殼穩(wěn)定性屬次不穩(wěn)定區(qū)。

1.5 水文地質(zhì)條件

地下水主要為碎屑巖類裂隙孔隙水和松散巖類孔隙水。新生界碎屑巖類裂隙孔隙水分布在該市北部的低山丘陵區(qū)，據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)勘查成果，該區(qū)為透水不含水區(qū)。山前平原區(qū)為第四系松散巖類孔隙水，主要接受雨洪補(bǔ)給，其次為基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給，由北向南徑流，以地下徑流形式向平原下游排泄。地下水埋藏深度大于30 m，單井涌水量一般500～1 000 m3/d，水化學(xué)類型為HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+或SO42-·HCO3--Ca2+·Mg2+。

1.6 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，場(chǎng)地類別屬一類場(chǎng)地，研究區(qū)內(nèi)巖土體可劃分為松散類土體和較堅(jiān)硬類層狀巖體兩類。具體如下：

1.6.1 松散類土體

研究區(qū)出露的第四系松散類土體主要為第四系上更新坡積砂礫石，第四系全新統(tǒng)殘坡積砂礫石及第四系全新統(tǒng)洪積砂礫石。坡積物出露于阿圖什北部丘陵區(qū)與山前洪積平原接觸部位，分布范圍較小，殘坡積物主要分布在低山丘陵區(qū)溝谷兩側(cè)谷坡中下部，洪積物分布于山前平原及低山丘陵區(qū)溝谷，是區(qū)內(nèi)分布范圍最廣松散堆積物。

1)第四系全新統(tǒng)坡積圓礫單層土體

主要分布在丘陵區(qū)與山前洪積平原接觸部位，最大揭露厚度約4.60 m，青灰色、中密～稍密，稍濕，母巖成分以礫巖、砂礫巖為主，一般粒徑5～15 mm，最大粒徑30 mm，偶見粒徑大于100 mm卵石。地基土承載力特征值260～300 kPa，工程地質(zhì)條件較好。

2)第四系全新統(tǒng)殘坡積圓礫單層土體

主要分布在低山丘陵區(qū)溝谷兩側(cè)谷坡中下部，據(jù)探槽揭露厚度一般小于1.50m，青灰色、松散～稍密，稍濕，母巖成分以礫巖、砂礫巖為主，一般粒徑5～15 mm，最大粒徑可達(dá)100 mm。地基土承載力特征值200～250 kPa，工程地質(zhì)條件較好。

3)第四系全新統(tǒng)洪積圓礫單層土體

分布于山前平原及低山丘陵區(qū)溝谷，尤以山前陡傾斜平原分布最為廣泛。青灰色、稍密～中密，稍濕，母巖成分以礫巖、砂礫巖為主。砂礫石一般粒徑5～15 mm，最大粒徑30 mm，砂礫石天然密度一般在1.89～2.10 g/cm3。地基土承載力特征值260～300 kPa，工程地質(zhì)條件較好。

1.6.2 軟弱-較堅(jiān)硬單層巖體

由新近系礫巖、砂礫巖組成、塊狀、結(jié)構(gòu)較致密，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，據(jù)以往勘察成果單軸抗壓強(qiáng)度400～1 000 kPa。承載力特征值一般為3.0～4.5 MPa，巖石層理不發(fā)育，工程地質(zhì)條件較好。

2 泥石流災(zāi)害發(fā)育特征分析

根據(jù)專項(xiàng)勘查報(bào)告，阿圖什市城北泥石流(N1、N3)為暴雨類-溝谷型-高頻法-小規(guī)模-水石(砂)型泥石流。

2.1 N1泥石流災(zāi)害特征

N1泥石流由N1-1和N1-2兩條形成流通區(qū)相互間獨(dú)立泥石流溝谷組成。

N1-1溝域清水匯集及泥石流形成流通區(qū)面積0.101 km2，溝谷總長(zhǎng)度約600 m，溝谷高差64 m，溝谷縱坡度上游平均為172‰，下游平均為140‰，溝谷形態(tài)上游“V”形，谷坡坡度約60°，下游呈“U”形，谷坡坡度約35°～42°，上游其清水匯集區(qū)及形成、流通區(qū)基巖山體地層巖性為礫巖，潛在泥石流物源為分布在溝槽中的砂礫卵石。泥石流出山口后匯入N1-2。

N1-2流域面積0.422 km2，溝谷長(zhǎng)度約1 800 m，溝谷高差165 m，泥石流形成流通區(qū)溝谷長(zhǎng)度約1 200 m，溝谷縱坡度上游平均為153‰，下游平均為127‰，溝谷形態(tài)上游“V”形，谷坡坡度約50°～75°局部近于直立，下游呈寬闊的“U”形，谷坡坡度約35°～45°，清水匯集區(qū)及形成、流通區(qū)基巖山體地層巖性為礫巖，潛在泥石流物源為分布在溝槽中的砂礫卵石及砂礫石。

2.2 N3泥石流災(zāi)害特征

N3泥石流流域由N3-1、N3-2、N3-3、N3-4、N3-5等5條小型泥石流溝域組成，其中N3-1、N3-5規(guī)模較大。

N3-1溝域清水匯集及泥石流形成流通區(qū)面積0.427 km2，溝谷長(zhǎng)度約1 640 m，其中清水匯集區(qū)610 m，溝谷高差226 m。泥石流形成、流通區(qū)溝谷長(zhǎng)度約1 030 m。溝谷上游縱坡度為145‰，溝谷呈“V”形，切割深度70～120 m，谷坡坡度50°～75°，溝谷下游縱坡度為126‰，呈寬闊的“U”形，谷坡坡度約35°～50°，切割深度25～40 m。上游其清水匯集區(qū)及形成、流通區(qū)基巖山體地層巖性為礫巖，潛在泥石流物源為分布在溝槽中的砂礫卵石及砂礫石。

N3-2、N3-3、N3-4溝域清水匯集及泥石流形成流通區(qū)面積分別為0.097、0.061、0.059 km2，溝谷長(zhǎng)度分布約為640、650、370 m，溝谷高差分別為103、110、62 m。N3-2溝谷縱坡度上游平均為156‰，下游平均為131‰；N3-3溝谷縱坡度上游平均為181‰，下游平均為151‰；N3-4溝谷縱坡度上游平均為186‰，下游平均為144‰。各溝谷泥石流形成流通堆積區(qū)下游呈“U”形，谷坡坡度約35°～45°，上游其清水匯集區(qū)及形成、流通區(qū)基巖山體地層巖性為礫巖，潛在泥石流物源為分布在溝槽中的砂礫卵石及砂礫石。

N3-5溝域清水匯集及泥石流形成流通區(qū)面積0.974 km2，溝谷總長(zhǎng)度約1 790 m，溝谷高差203 m。清水匯集區(qū)溝谷縱坡度平均為132‰，泥石流形成、流通區(qū)溝谷縱坡度平均為97‰，溝谷形態(tài)上游“V”形，谷坡坡度約60°～75°，下游呈“U”形，近出山口呈寬闊的“U”形，谷坡坡度約35°～45°。其清水匯集區(qū)及形成、流通區(qū)基巖山體地層巖性為礫巖，潛在泥石流物源為分布在溝槽中的砂礫卵石及砂礫石。

3 泥石流災(zāi)害影響因素分析

3.1 地形地貌

研究區(qū)北部的低山丘陵區(qū)，海拔1 350～1 650 m，溝谷發(fā)育，均呈近南北走向。研究區(qū)泥石流溝谷多呈樹枝狀。溝谷在上游多為深切的“V”型谷，下游呈寬泛的為“U”型谷，溝道長(zhǎng)度一般600～1 790 m左右，溝谷縱坡97‰～181‰左右。影響溝谷的坡降的主要因素是地層巖性，而地貌類型、流域高差則對(duì)地形坡度的影響不明顯。研究區(qū)N1、N3泥石流溝均發(fā)育在抗風(fēng)化能力相對(duì)較強(qiáng)的礫巖、砂礫巖區(qū)域，遭受風(fēng)化后形成的殘坡積物基本不含黏性顆粒，形成的泥石流為稀性泥石流，其攜帶搬運(yùn)能力較低，溝谷中形成的松散堆積物較多。

3.2 物源條件

研究區(qū)泥石流的形成區(qū)為北部泥石流以洪水和泥沙混合形成，更多以洪水為主，主要是暴雨和洪水及泥沙形成的匯流水體對(duì)溝谷的下蝕作用為主，并伴有側(cè)蝕現(xiàn)象。

N1、N3、泥石流形成流通區(qū)基巖山體主要由新近系礫巖、砂礫巖組成，偶爾夾有厚層狀泥巖。

礫巖、砂礫巖以及泥巖均屬于抗風(fēng)化能力較弱的巖石，在強(qiáng)烈的風(fēng)化作用下，在溝谷谷坡坡腳形成了殘坡積堆積物，根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，厚度一般0.1～1.0 m。這些殘坡積物表層結(jié)構(gòu)松散，在降雨侵蝕和重力作用下，沿坡面進(jìn)入溝谷，則成了泥石流的固體物源。其巖性以砂礫石、砂礫卵石為主，顆粒粒度自下游向上游有逐漸變粗。松散堆積物由于受泥石流的沖刷作用影響，顆粒較小的成分被帶走，粒徑較大的卵石殘留在地表，厚度一般5～10 cm。

溝谷中由于泥石流的側(cè)蝕作用，使近于直立的兩側(cè)谷坡底部局部地段被掏空，進(jìn)而形成崩塌。但由于溝谷中崩塌體較少，參與泥石流的崩塌堆積物數(shù)量甚微。

研究區(qū)N1、N3泥石流主溝道上游，溝谷寬度一般5～20 m，愈往上游溝谷寬度逐漸變窄，接近清水匯流區(qū)一般2～5 m。上游溝谷內(nèi)構(gòu)成潛在物源的松散堆積物厚度一般小于3.0 m，下游溝谷內(nèi)松散堆積物厚度均小于10 m，一般為3～7.0 m。N4、N5、N6泥石流主溝道寬度一般2～6 m，松散堆積物厚度一般小于3.0 m。發(fā)育在近山前地帶的較小的次級(jí)泥石流溝形成區(qū)其形態(tài)輪廓多呈向南(流通區(qū))的扇形，松散堆積物厚度一般小于5.0 m。

上述分析表明，研究區(qū)泥石流溝谷物源相對(duì)豐富。影響物源數(shù)量的主要因素是泥石流形成區(qū)的地層巖性。

3.3 水源條件

研究區(qū)靠近托云—烏恰暴雨中心帶，局地性暴雨常見。不論是平水年還是豐水年，低渦、冷鋒低槽等都能造成小范圍大暴雨，強(qiáng)降雨是區(qū)內(nèi)泥石流的主要形成條件之一。

研究區(qū)年最大降水量165.6 mm，最小降水量18.3 mm，多年平均降水量78.0 mm。暴雨主要分布在5-9月，占全年60%～70%，其特點(diǎn)是降水過程斷斷續(xù)續(xù)，降水強(qiáng)度時(shí)大時(shí)小，降水形態(tài)各有不同，暴雨能在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)大的地表逕流，而攜帶松散碎屑物質(zhì)起動(dòng)形成泥石流。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)在低山丘陵區(qū)發(fā)育若干條溝谷，均呈近南北走向，較大的2條溝谷多呈樹枝狀，在溝谷上游多為深切的“V”型谷，下游呈寬泛的為“U”型谷，溝谷長(zhǎng)度一般600～1 800 m左右，溝谷縱坡約97‰～181‰左右。

(2)根據(jù)野外實(shí)地勘察，阿圖什市城北泥石流(N1、N3)均為暴雨類-溝谷型-高頻法-小規(guī)模-水石(砂)型泥石流。其中N1泥石流由N1-1和N1-2兩條形成流通區(qū)相互間獨(dú)立泥石流溝谷組成；而N3泥石流流域由N3-1、N3-2、N3-3、N3-4、N3-5等5條小型泥石流溝域組成。

(3)研究區(qū)泥石流位于低山丘陵區(qū)，海拔1 350～1 650 m，溝谷發(fā)育，影響物源數(shù)量的主要因素是泥石流形成區(qū)的地層巖性，而強(qiáng)降雨是區(qū)內(nèi)泥石流的主要形成條件之一。

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2017-03-02

王曉貴(1979-)，男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面工作。

P642.23

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1004-1184(2017)02-0169-03