阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流形成條件及易發(fā)性評價

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

泥石流是在我國分布及危害最為集中、規(guī)模最大的地質(zhì)災(zāi)害之一，有資料表明，我國有明確記錄的泥石流溝多達(dá)11 100條，新疆地區(qū)也是泥石流災(zāi)害的多發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)，受其獨特的地理位置特征及氣象水文、地形地貌及地質(zhì)條件等因素影響，致使該區(qū)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的成因特征等有別于其它地區(qū)的特點。本文以阿爾泰山南麓的阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流的調(diào)查和勘查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流地質(zhì)災(zāi)害的類型、成因以及流域特征進(jìn)行了分析，同時對該泥石流的易發(fā)性進(jìn)行了評價，為該泥石流災(zāi)害后期的防治工程提供相關(guān)設(shè)計參數(shù)，對該區(qū)域類似工程提供一定的科學(xué)理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于新疆維吾爾自治區(qū)北部阿爾泰山南麓的阿勒泰市，位于阿勒泰市西側(cè)1.5 km，國道217從工作區(qū)南側(cè)通過，交通便利。研究區(qū)為中低山區(qū)，總體地勢北高南低，相對高差420 m。

研究區(qū)處于歐亞大陸腹地，屬大陸性氣候。冬季長達(dá)127～169 d。平原區(qū)與山區(qū)的氣候有顯著差別，平原區(qū)：夏季降水少、炎熱干燥，冬季降雪量不大、寒冷漫長。山區(qū)：隨著地勢的逐漸升高，氣溫降低，濕度和降雨量均增大，每當(dāng)雨季來臨時幾乎成天下雨，冬季漫長且降雪量也大。阿勒泰市多年平均氣溫4.8℃、極端最高氣溫為37.5℃，極端最低氣溫為-41.7℃。阿勒泰市多年平均降水量為212.6 mm，歷年最大降水量為338.5 mm。

克什喀拉蘇溝位于阿勒泰市以西，克什喀拉蘇溝為季節(jié)性山洪溝，其源頭由三條支流匯合而成，下游在溝的右岸有另一條支流匯入。克什喀拉蘇溝匯水面積7.49 km2，溝長4.886 km，平均寬度為1.90 km?？耸部K溝與另一條支流玉勒肯喀拉蘇溝匯合后，稱為喀拉蘇溝?？K溝在阿勒泰市制氈廠橋上游250 m處匯入克蘭河。

研究區(qū)出露地層主要為泥盆系的大理巖、片麻狀花崗巖、變質(zhì)砂巖等和第四系的礫石、含礫粗砂；大地構(gòu)造屬天山-興安地槽褶皺區(qū)阿勒泰地槽褶皺系喀拉額爾齊斯褶皺帶的克蘭復(fù)式向斜的北西段；區(qū)域地殼穩(wěn)定性屬不穩(wěn)定—較穩(wěn)定區(qū)，地震動峰值加速度分區(qū)為0.05，地震烈度Ⅵ級；地下水類型可劃分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水；巖土體主要由巖體和土體兩大類構(gòu)成，巖體劃分為堅硬—較堅硬巖組，土體劃分為卵石土單層土體和碎石土單層土體兩種。

2 地質(zhì)災(zāi)害類型

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害類型為泥石流，不存在崩塌，滑坡、地面塌陷、地面沉降、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。

2.1 泥石流災(zāi)害類型

2.1.1 按水源和物源成因分類

“強降雨”是引發(fā)該區(qū)泥石流產(chǎn)生的水體供給的主要原因，從水體供給來說，該區(qū)泥石流可劃分為暴雨型泥石流；泥石流形成的物源以山坡坡面侵蝕、溝道掏蝕以及溝道沿線少量的滑塌物質(zhì)，固體物質(zhì)多集中于溝道中，在一定水流條件下形成泥石流，從土體供給來說，該區(qū)泥石流劃分為坡面侵蝕型泥石流。

2.1.2 按集水區(qū)地貌特征分類

研究區(qū)泥石流的三個區(qū)(形成區(qū)、流通區(qū)、堆積區(qū))的區(qū)分明顯，沖溝沿岸是物源區(qū)松散堆積體的主要分布地，溝蝕作用較強烈，存在少數(shù)崩塌、滑坡，暴雨沖蝕是匯流水體形成的主要原因，按集水區(qū)地貌特征來劃分，該區(qū)泥石流為溝谷型泥石流。

2.1.3 按暴發(fā)頻率分類

每2～4 a該泥石流溝都會暴發(fā)1次，尤其是在6-8月間。因此，依據(jù)《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220-2006)，按暴發(fā)頻率來劃分，該區(qū)泥石流為高頻泥石流。

2.1.4 按泥石流物質(zhì)組成分類

該區(qū)泥石流的粉砂及粘粒等細(xì)粒土含量較少，大部分以塊石、碎石、角礫等粗粒土為主，表面殘留泥漿較少，溝槽坡度大于10%，按識別條件來劃分，該區(qū)泥石流為水石型泥石流。

2.1.5 按流體性質(zhì)分類

該區(qū)泥石流漿體含有不多的粘性物質(zhì)，塊石、碎石、角礫、粗砂等固體物質(zhì)組成了非漿體部分，沿泥石流溝槽的沖、淤變化較大，不存在泥漿的停滯、殘留現(xiàn)象，堆積物以粗粒物質(zhì)為主，具有一定的分選性，按流體性質(zhì)來劃分，該區(qū)泥石流為稀性泥石流。

2.2 泥石流爆發(fā)規(guī)模

根據(jù)現(xiàn)場對堆積物的勘查，并結(jié)合對溝谷中居民的訪問調(diào)查，對以往發(fā)生泥石流情景重塑，泥石流堆積物主要分布于克什喀拉蘇溝下游，地勢相對平緩，溝谷寬闊平坦，下游沖洪積扇位置2013年發(fā)生的泥石流，堆積物分布幾乎沒有，可忽略不計。主要泥石流堆積物受人類工程活動的影響，堆積區(qū)呈不規(guī)則扇形。堆積區(qū)長500 m，寬40～60 m之間，面積約0.034 km2,相對高差12 m，比降達(dá)到2.4%。在堆積區(qū)揭露的最大一次淤積變幅厚度為0.5 m，經(jīng)計算，該區(qū)最大一次堆積量約1.7×104m3。按泥石流一次性暴發(fā)規(guī)模來劃分，該區(qū)泥石流可分為中型。

2.3 泥石流流體特征

按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0220-2006)推薦，采用形態(tài)調(diào)查法對泥石流流體特征進(jìn)行調(diào)查與還原，通過走訪多位當(dāng)?shù)赜H自目睹過該溝泥石流暴發(fā)或受過災(zāi)害的居民來描述泥石流流體特征和流體運動狀況，結(jié)合現(xiàn)場的山坡、溝床、土壤特征，克什喀拉蘇溝泥石流流體整體呈稀漿狀，泥石流粘度0.3～0.8 Pa·s。

2.4 泥石流發(fā)育階段

就侵蝕速度而言，該區(qū)泥石流主溝大于支溝，扇形堆積地形在溝口較發(fā)育，同時可見扇高不斷增長，主河河型基本穩(wěn)定，主流穩(wěn)定，新老扇疊置覆蓋外延，扇面變幅約0.5 m，松散物貯量每平方千米達(dá)到278 770.46 m3，松散物主要沿高邊坡堆積、坡度陡立，各種的不良地質(zhì)現(xiàn)象普遍發(fā)育，縱向切蝕為沖溝/槽的主要變形，溝道邊坡陡峻、溝道形狀順直而狹窄，區(qū)域坡面植被覆蓋率較低，以荒坡為主，觸發(fā)雨量較小，因此判定該區(qū)泥石流正處于發(fā)展期(壯年期)。

3 泥石流形成條件

“有利于貯集、運動和停淤的地形地貌條件；有豐富的松散土石碎屑固體物質(zhì)來源；短時間內(nèi)可提供充足的水源和適當(dāng)?shù)募ぐl(fā)因素”，是泥石流形成的三個基本條件。

3.1 地形地貌條件

泥石流溝形成-流通區(qū)東、北、西三面環(huán)山，東西兩側(cè)山體共發(fā)育4條較大支溝，山坡坡度15°～27°，主溝長度4.886 km，最大相對高差420 m。山體表層基巖出露，植被覆蓋率低，巖性主要為花崗巖、片麻巖和砂巖組成。

主溝上游地形相對高差100～170 m，主溝縱坡坡降為11.4%，兩側(cè)山體坡度較陡，支溝較發(fā)育，且溝谷和山坡體植被欠發(fā)育，溝谷較窄，有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集溝，此外上游分水嶺堆積的廢棄礦渣為泥石流的形成提供松散物源。

位于形成-流通區(qū)的中下游，溝谷兩側(cè)的山坡多發(fā)育較小的沖溝，坡面巖體裸露，受侵蝕、風(fēng)化影響多呈破碎狀，表面的殘坡積層厚度約0.2～0.5 m，提供了主要物源，以溝谷侵蝕和側(cè)蝕為主，在強大水動力條件下溝槽被沖蝕、侵蝕，形成破壞力極大的泥石流，順流而下。

3.2 物源條件

該泥石流溝床、溝床兩側(cè)山坡表層松散物源及廢棄礦渣形成的松散堆積物，構(gòu)成了形成區(qū)-流通區(qū)的松散物，經(jīng)計算，新疆阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流形成-流通區(qū)松散堆積物總方量為2 079 627.65 m3。

3.3 水源條件

克什喀拉蘇溝位于阿勒泰市西側(cè)1.5 km處，主要補給源為降水補給，根據(jù)阿勒泰氣象站1971-2012年的氣象觀測資料統(tǒng)計，阿勒泰市一年中7月份降水量最大，3月份降水量最小，7月平均降水量為26.1 mm，3月平均降水量為8.5 mm，全年連續(xù)最大四個月降水量為73.5 mm，出現(xiàn)在5-8月，其降水量占全年的38.1%。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查訪問，克什喀拉蘇溝泥石流災(zāi)害主要爆發(fā)于6-8月。研究區(qū)集水面積7.49 km2，主溝長4.88 km，支溝長0.92～2.75 km，平均比降31.42‰。研究區(qū)水石流的水源主要是暴雨，在每年雨季(5-8月)短時間內(nèi)匯聚大量的地表逕流，進(jìn)而啟動溝谷中松散碎屑物質(zhì)形成水石流。

4 泥石流易發(fā)性評價

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查所得的克什喀拉蘇溝石流溝流域基本特征及計算得出的泥石流特征參數(shù)，按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DT /T0220-2006)附錄G“泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標(biāo)準(zhǔn)”，阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流災(zāi)害易發(fā)程度綜合評分按照本次泥石流調(diào)查綜合評分85分，根據(jù)泥石流溝的數(shù)量化綜合評判及易發(fā)程度等級標(biāo)準(zhǔn)，新疆阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流易發(fā)程度評判為輕度易發(fā)。

5 結(jié)語

在查明阿勒泰市克什喀拉蘇溝泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征、形成條件和影響因素的基礎(chǔ)上，采用定性、半定量的方法對泥石流穩(wěn)定性進(jìn)行了易發(fā)程度評價，克什喀拉蘇溝泥石流綜合評判打分為85分，易發(fā)程度為輕度易發(fā)。為該泥石流后期的防治工程的設(shè)計、施工提供參數(shù)，同時也為該區(qū)域類似防治工程提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。