和田縣阿瓦提村泥石流發(fā)育特征及發(fā)育機(jī)理

付振東

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和田縣阿瓦提村泥石流發(fā)育特征及發(fā)育機(jī)理

付振東

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

在對(duì)和田縣阿瓦提村泥石流災(zāi)害地形地貌、地層巖性、工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件以及人類工程活動(dòng)等分析的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征、形成機(jī)制以及影響因素等進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：研究區(qū)泥石流災(zāi)害流域面積90.5km2，共發(fā)育有一條泥石流主溝和四條泥石流支溝；將泥石流溝劃分為形成流通區(qū)和堆積區(qū)，其水源主要為降雨；影響因素主要為風(fēng)化、降雨、融雪、地震以及人類工程活動(dòng)。

泥石流；發(fā)育特征；形成機(jī)制；阿瓦提村

阿瓦提村泥石流地質(zhì)災(zāi)害位于新疆南疆和田地區(qū)和田縣，行政區(qū)劃隸屬于郎如鄉(xiāng)管轄。堆積區(qū)位于和田縣郎如鄉(xiāng)排孜阿瓦提村，以河（喀拉喀什河）為界，左岸為墨玉縣，右岸則為研究區(qū)。研究區(qū)對(duì)外交通主要是X625縣鄉(xiāng)道路，交通條件較好。泥石流溝溝道內(nèi)無(wú)道路通行，東部山坡上有一條簡(jiǎn)易土石路通往研究區(qū)外。該文以和田縣阿瓦提村泥石流地質(zhì)災(zāi)害作為研究對(duì)象，在野外調(diào)查和室內(nèi)資料整理分析的基礎(chǔ)上，并參考相關(guān)研究成果[1~10]，對(duì)研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育特征、形成機(jī)制以及影響因素等內(nèi)容進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，進(jìn)而為后續(xù)當(dāng)?shù)卣畬?duì)泥石流地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的工程治理提供理論基礎(chǔ)。

1 區(qū)域概況

1.1 地形地貌

研究區(qū)位于昆侖山北坡，泥石流溝流域總面積為90.5 km2，主溝長(zhǎng)約30.8km，溝床縱坡比為78‰，泥石流溝道寬2~50m。研究區(qū)地勢(shì)整體呈南高北低，海拔在1 500~2 713m。北部地形相對(duì)平坦，地形坡降在30‰~80‰，南部地形高低起伏，山體坡度在20°~50°。根據(jù)山前斷裂將研究區(qū)分為侵蝕構(gòu)造中山地貌及山前堆積平原地貌兩種地貌單元。

山前堆積平原地貌單元（Ⅱ）：分布于研究區(qū)北部，區(qū)內(nèi)地形平坦，地勢(shì)整體呈南高北低，地形坡降在30‰，海拔在1 500~1 867m，相對(duì)高差一般小于10m。南部可見(jiàn)五條泥石流溝發(fā)育，泥石流溝寬2~50m，深2~20m，最終在北部匯聚成一條泥石流溝排向喀拉喀什河?？κ埠雍拥缹捈s300m，可見(jiàn)兩級(jí)階地發(fā)育，二級(jí)階地之上人工改造為農(nóng)田及房屋。二級(jí)階地之上植被發(fā)育，以人工種植小麥、白楊等為主，植被覆蓋率30%左右，階地以南植被基本不發(fā)育。

侵蝕構(gòu)造中山（Ⅲ）：分布于研究區(qū)南部，區(qū)內(nèi)地形高低起伏，地勢(shì)整體呈南高北低，海拔1 859~2 713m，相對(duì)高差在50~300m。第四紀(jì)以來(lái)，地殼急劇上升，該區(qū)域受到強(qiáng)烈的構(gòu)造侵蝕作用，形成陡峻的中山地形。山體多呈凸型，分水嶺呈脊形，坡度多在15°~30°，溝谷較發(fā)育，切割深度達(dá)50~200 m。區(qū)內(nèi)發(fā)育三條泥石流溝，溝寬2~20m，溝深5~10m，并最終在北部匯成一條泥石流溝流向山前堆積平原區(qū)。研究區(qū)山體之上可見(jiàn)少量植被發(fā)育，以矮小草本植被為主，植被覆蓋率小于3%。三條泥石流溝，溝寬2~20m，溝深5~10m，并最終在北部匯成一條泥石流溝流向山前堆積平原區(qū)。研究區(qū)山體之上可見(jiàn)少量植被發(fā)育，以矮小草本植被為主，植被覆蓋率小于3%。

1.2 地層巖性

研究區(qū)出露的地層時(shí)代為長(zhǎng)城系、新近系及第四系，由老到新為：

1）長(zhǎng)城系：受山前斷裂構(gòu)造影響，南部地層抬升，出露地層巖性為長(zhǎng)城系賽拉加茲塔格群b組地層，巖層疊置厚度4 396.68m，出露面積約33km2；主要為灰綠色方解綠泥云母石英片巖、灰綠色斜長(zhǎng)綠泥云母石英片巖、灰綠色綠泥云母石英片巖、斜長(zhǎng)石綠泥石英片巖。該巖組主要為含綠泥石、白云母、方解石的片巖，巖石為顯微鱗片—粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片狀構(gòu)造，高綠片巖相變質(zhì)。

2）新近系上新統(tǒng)：主要分布在研究區(qū)中部，地層厚度為1 535.28m，出露面積約為55km2。與下伏帕卡布拉克組為平行不整合接觸、與上覆中更新統(tǒng)半固結(jié)沖洪積礫石、砂礫石微角度不整合接觸。該組巖性較為單一，主要為灰色半固結(jié)中層狀、厚層狀、巨厚中細(xì)礫巖夾灰色半固結(jié)薄－中層含礫及粗砂巖、淺磚色半固結(jié)中層含粉砂質(zhì)泥巖組成，礫巖多為厚—巨厚層－塊狀構(gòu)造、發(fā)育塊狀層理，為顆粒支撐，礫石成分復(fù)雜，以花崗巖、片巖、灰?guī)r為主，礫石分選差、大小混雜堆積，礫石直徑一般10~120mm、最大達(dá)120cm，磨圓度中等，為次棱角狀、次圓狀；含礫砂巖、粗砂巖、粉砂巖為半固結(jié)狀，發(fā)育平行層理，多呈凸鏡狀?yuàn)A層產(chǎn)出。在砂巖、礫巖底部見(jiàn)沖刷構(gòu)造。

3）第四系，下更新統(tǒng)：主要分布于研究區(qū)東南部，主要出露一套礫巖，礫巖多為塊狀構(gòu)造，具有塊狀層理，成分復(fù)雜，分選性差，磨圓度較好，多為鈣質(zhì)膠結(jié)。

4）第四系，中-上更新統(tǒng)沖積層：分布在研究區(qū)北部河床、河漫灘地及階地之上，分布面積約為2.5km2。出露地層以粉細(xì)砂、砂質(zhì)粉土為主，黃色，結(jié)構(gòu)稍密實(shí)。

5）第四系，全新統(tǒng)沖積層：主要在河床中出露，出露巖性為卵石、漂石等。粒徑一般在2~20cm，大者可達(dá)50cm，磨圓度較好，分選性較差，母巖成分復(fù)雜，以片巖、片麻巖、花崗巖等為主。

1.3 工程地質(zhì)條件

研究區(qū)分布的工程地質(zhì)巖組包括巖組和土體兩大類。巖組為較堅(jiān)硬層狀變質(zhì)巖巖組，較軟弱-軟弱的層狀碎屑巖巖組，土體為單一結(jié)構(gòu)卵石土、砂土及碎石土土體。

1）較堅(jiān)硬層狀變質(zhì)巖巖組：分布于研究區(qū)南部侵蝕構(gòu)造中山地貌單元，巖性主要為長(zhǎng)城系塞拉加茲塔格群的石英片巖。巖石性脆，節(jié)理裂隙發(fā)育，風(fēng)化破碎強(qiáng)烈。

2）較軟弱-軟弱的層狀碎屑巖巖組：分布于研究區(qū)中部的基巖區(qū)，巖性主要為上新統(tǒng)-下更新統(tǒng)的礫巖、砂巖、泥巖等，多呈互層結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)鈣質(zhì)硅質(zhì)膠結(jié)或泥質(zhì)膠結(jié)，層理清晰，鈣質(zhì)硅質(zhì)膠結(jié)的巖石力學(xué)強(qiáng)度中等，抗壓強(qiáng)度30~80MPa，泥質(zhì)膠結(jié)的力學(xué)強(qiáng)度低，抗壓強(qiáng)度＜30MPa。

3）單一結(jié)構(gòu)碎石土土體：主要分布泥石流溝底部和溝槽兩側(cè)坡體、坡腳處。巖性以沖洪積和殘坡積角礫、圓礫及粗砂為主，磨圓度差或一般，結(jié)構(gòu)松散，厚度0.8~7.5m，由上游至下游厚度逐漸減小，工程地質(zhì)條件差。

4）單一結(jié)構(gòu)砂土土體：主要分布于堆積區(qū)上部。巖性以沖積的粉細(xì)砂及砂質(zhì)粉土為主，結(jié)構(gòu)密實(shí)，厚度大于5m，厚度由南向北逐漸減小，工程地質(zhì)條件差。

6）單一結(jié)構(gòu)卵石土土體

主要分布于北部河道內(nèi)。巖性以沖積的卵石為主，磨圓度較好，粒徑一般在10cm左右，大者可見(jiàn)50cm。結(jié)構(gòu)松散，潮濕，厚度10m左右，厚度由南向北逐漸減小，工程地質(zhì)條件差。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)分布的地下水類型有基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水三大類。

1）基巖裂隙水：主要分布于研究區(qū)南部。含水層巖性為長(zhǎng)城系的變質(zhì)巖。地下水主要接受大氣降水（含冰雪融水）入滲補(bǔ)給，地下水沿巖石裂隙由高處向低處排泄至泥石流溝道內(nèi)，最終排泄于喀拉喀什河，未見(jiàn)地下水露頭。

研究區(qū)各溝谷形態(tài)特征表

特征編號(hào)流域面積（km2）溝長(zhǎng)Lkm）最大高程（m）最小高程（m）坡降j N130.816.102747149578‰ N24.84.941853161947‰ N37.66.682011170047‰ N44.23.821871172339‰ N57.83.982122176689‰

2）碎屑巖類孔隙裂隙水：主要分布于研究區(qū)中部。含水層巖性為新生界新近系中新統(tǒng)棕褐色泥巖、砂巖。地下水主要接受河流入滲及大氣降水（含冰雪融水）補(bǔ)給，地下水沿巖石孔隙裂隙由高處向低處排泄，地表未見(jiàn)地下水露頭。

3）松散巖類孔隙水：主要分布于研究區(qū)北部，含水層為單一卵石層，主要接受河流入滲補(bǔ)給，根據(jù)水文地質(zhì)圖，單井涌水量大于5 000 m3/d，礦化度一般小于1g/L。

1.5 人類工程活動(dòng)

研究區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)主要集中在溝口的堆積區(qū)。主要人類工程活動(dòng)有修建的公路及橋梁一座，水電站引水渠一條，房屋八間，未見(jiàn)防治工程。泥石流發(fā)生時(shí)嚴(yán)重威脅下游老百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2 泥石流災(zāi)害發(fā)育特征分析

2.1 泥石流形態(tài)特征及物源條件

勘查內(nèi)流域面積90.5km2，發(fā)育有一條泥石流主溝(N1)，四條泥石流支溝（N2~N5）。泥石流溝道內(nèi)為第四系卵礫石及碎石土覆蓋，松散物厚度在1~20m，坡面上松散覆蓋物在0.2~0.7m。每年6~9月持續(xù)降雨，降雨強(qiáng)度較大時(shí)，易形成暴漲暴落、峰高量小的暴雨洪水，在受到洪流對(duì)道沖刷與降水對(duì)坡體面蝕及下切作用，形成大量物源順流而下，泥石流溝經(jīng)常發(fā)生水流攜帶溝道及坡體的泥沙及碎石一并沖出的現(xiàn)象，所以泥石流溝口以上部位即是匯水區(qū)也是物源區(qū)，劃分為形成-流通區(qū)，面積下部扇形區(qū)域?yàn)槎逊e區(qū)。各條泥石流溝的形態(tài)特征見(jiàn)表。

2.2 水源條件

本次勘查通過(guò)地面測(cè)繪與調(diào)查，查清了溝道的匯水水源類型，匯水面積，地下水的補(bǔ)、徑、排條件，植被、兩岸邊坡地形特征等基本特征。對(duì)泥石流形成區(qū)、流通區(qū)及堆積區(qū)等特征進(jìn)行了調(diào)查，查清了泥石流的溝床縱坡度及變化，沖於變化情況等，其中最大沖淤變幅為0.3 m。

研究區(qū)泥石流的水源主要為降雨，降雨較集中在6~8月，降雨多為短時(shí)大雨或暴雨。暴雨能在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)大的地表徑流，而攜帶松散碎屑物質(zhì)起動(dòng)形成泥石流。由于研究區(qū)內(nèi)未設(shè)置水文站，僅收集到部分氣象觀測(cè)資料，水動(dòng)力條件需進(jìn)一步進(jìn)行水文計(jì)算來(lái)確定。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)泥痕剖面實(shí)測(cè)，總計(jì)實(shí)測(cè)泥痕剖面2條，分別位于主溝以及主溝與支溝交匯處等重要的工程部位，經(jīng)計(jì)算泥痕深度平均值為0.8m。

3 泥石流災(zāi)害形成機(jī)制及影響因素

3.1 形成機(jī)制

泥石流溝流域總面積90.5km2，主溝總長(zhǎng)約30.8km，源頭最高海拔2 713m，最低點(diǎn)海拔1 500m，最大相對(duì)高差1 213m，溝床縱坡比為78‰，泥石流溝溝道寬2~50m。北部地形相對(duì)平坦，地形坡降在30‰~80‰，南部地形高低起伏，山體坡度在20°~50°。泥石流形成~流通區(qū)面積較大，面積為88 500m2，且支溝較發(fā)育，總計(jì)發(fā)育5條支溝，支溝床縱坡較大，各支溝溝谷呈“V”型，兩側(cè)谷坡較陡，山坡坡度20°~50°，較有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集，劃分為形成區(qū)。形成區(qū)基巖裸露，坡面發(fā)育稀疏的耐旱低矮灌木及草類，植被覆蓋率低于5%。在雨水作用下，基巖表層松散物隨雨水匯入較窄的溝道，為下游提供了豐富的松散物源。

3.2 影響因素

1）風(fēng)化：研究區(qū)基巖山區(qū)。在長(zhǎng)期的風(fēng)化作用下形成風(fēng)化破碎的碎石土覆蓋山體表層，形成了泥石流溝道內(nèi)的主要松散物源。

2）降雨、融雪：研究區(qū)降水多集中在夏季（5~8月），占全年降水量的68%。由于流域內(nèi)植被稀疏，在暴雨、特大暴雨及春季融雪情況下，入滲系數(shù)小，大部分雨量及融雪水轉(zhuǎn)化為地表徑流，迅速匯入主溝，成為泥石流形成的強(qiáng)大水動(dòng)力，為泥石流災(zāi)害的發(fā)生提供了動(dòng)力條件。

3）地震：研究區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.20g，按照地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對(duì)照表確定研究區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度。由于地表雨水及風(fēng)的沖刷風(fēng)化作用，溝道兩側(cè)陡峭，在新構(gòu)造差異升降運(yùn)動(dòng)及外動(dòng)力地質(zhì)作用下，形成陡峻地形和大量的風(fēng)化、松散堆積物，這些為泥石流災(zāi)害的發(fā)生提供了地形條件。

4）人類工程活動(dòng)：研究區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)主要集中在溝口的堆積區(qū)。主要人類工程活動(dòng)有修建的公路及橋梁一座，水電站引水渠一條，房屋八間，未見(jiàn)防治工程。泥石流發(fā)生時(shí)嚴(yán)重威脅下游老百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.3 泥石流潛在危害

泥石流包括形成~流通區(qū)和堆積區(qū)，各區(qū)造成的危害各不相同。研究區(qū)水石流溝中上游基本無(wú)人類活動(dòng)，一般不會(huì)構(gòu)成危害。其危害主要發(fā)生在溝口及堆積區(qū)，泥石流發(fā)生時(shí)直接威脅下游百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。經(jīng)地面調(diào)查，泥石流危害對(duì)象主要包括人員40人、房屋8間、農(nóng)田100畝、渠道20m、公路輸電線路通訊設(shè)施各50m。

4 結(jié)論

1）泥石流包括形成-流通區(qū)和堆積區(qū)，各區(qū)造成的危害各不相同。研究區(qū)水石流溝中上游基本無(wú)人類活動(dòng)，一般不會(huì)構(gòu)成危害。其危害主要發(fā)生在溝口及堆積區(qū)，泥石流發(fā)生時(shí)直接威脅下游百姓的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2）研究區(qū)泥石流災(zāi)害流域面積90.5km2，共發(fā)育有一條泥石流主溝和四條泥石流支溝。泥石流溝道內(nèi)為第四系卵礫石及碎石土覆蓋，松散物厚度在1~20m，坡面上松散覆蓋物在0.2~0.7m。將泥石流溝口以上部位即是匯水區(qū)也是物源區(qū)，劃分為形成~流通區(qū)，面積下部扇形區(qū)域?yàn)槎逊e區(qū)。此外，研究區(qū)泥石流的水源主要為降雨，降雨較集中在6~8月，降雨多為短時(shí)大雨或暴雨。

3）該泥石流溝源頭最高海拔2713m，最低點(diǎn)海拔1 500m，最大相對(duì)高差1 213m，溝床縱坡比為78‰，泥石流溝溝道寬2~50m。支溝床縱坡較大，各支溝溝谷呈“V”型，兩側(cè)谷坡較陡，較有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集。此外，形成區(qū)基巖裸露，植被覆蓋率低于5%。在雨水作用下，基巖表層松散物隨雨水匯入較窄的溝道，為下游提供了豐富的松散物源。

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Debris Flow Development and Its Mechanism at Awati Village, Hotan, Xinjiang

FU Zhen-dong

(The First Hydrogeological and Engineering Geological Party, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources,ürümqi 830091)

This paper has a discussion on development, genetic mechanism and influence factors of debris flow at Await Village, Hotan, Xinjiang based on landform, relief feature, stratigraphy, lithology, hydrogeological and engineering geological condition and man’s activity. The debris flow hazard includes 1 main debris flow valley and 4 debris flow branch valleys with a total area of 90.5 km2. The main influence actors are weathering, raining, snowmelt, earthquake and man’s activity.

debris flow; development; genetic mechanism; Await Village

2018-05-05

付振東（1990-），男，河南固始人，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。

P642.23

A

1006-0995（2019）01-0097-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.023