墨玉縣普卡村泥石流發(fā)育特征及形成條件分析

袁麗發(fā)，謝 寧，徐海龍

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

墨玉縣地處喀喇昆侖山北麓，塔里木盆地南緣，喀拉喀什河左岸，為古絲綢之路的南道。東與洛浦縣、和田縣為鄰，西與皮山縣、巴楚縣相連，北入塔克拉瑪干大沙漠與阿克蘇地區(qū)的阿瓦提縣接壤。墨玉縣距離自治區(qū)首府烏魯木齊市為1 535 km，東距和田市27 km，西距皮山縣160 km，交通條件好。

研究區(qū)泥石流溝曾于2013年5月13日爆發(fā)，災(zāi)害發(fā)生時(shí)迅速，泥石流流體沿簡易的導(dǎo)流槽運(yùn)動(dòng)，由于導(dǎo)流槽的過流能力不能滿足泥石流的通過，大量泥石流涌進(jìn)了農(nóng)田，造成65畝農(nóng)田被埋，造成直接經(jīng)濟(jì)損失小于50萬元。因此，本文在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，對(duì)墨玉縣普卡村泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征以及形成條件進(jìn)行了分析。研究結(jié)果可以后期防治工程設(shè)計(jì)提供地學(xué)依據(jù)。

1 孕災(zāi)環(huán)境條件分析

1.1 地形地貌

研究區(qū)總體地勢(shì)呈東北高西南低，整體海拔在1 680～1 947 m，地形坡降在50‰左右。該區(qū)東北部為中山，相對(duì)高差在300 m左右，邊坡陡直，近乎90°。中山頂部為相對(duì)平坦的臺(tái)地，在底部可見崩塌堆積物。西南部為河谷階地，相對(duì)高差5 m左右，地勢(shì)整體呈東北高西南低，階地上共發(fā)育小型泥石流溝5條，階地上為人類經(jīng)濟(jì)工程活動(dòng)頻繁區(qū)，大部分已被改造成居民房屋和耕地。

1.2 地層巖性

研究區(qū)出露的地層為新近系、第四系。其中新近系中新統(tǒng)主要分布于研究區(qū)東南部的中山，出露的地層巖性主要為藏棕色砂礫巖夾薄層泥巖；第四系為全新統(tǒng)沖積層、全新統(tǒng)沖洪積層、全新統(tǒng)坡積層。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于一級(jí)構(gòu)造單元的塔里木臺(tái)地。二級(jí)構(gòu)造屬于昆侖山東西向構(gòu)造帶的北翼，為走向北西西—南東東向的復(fù)式劇烈擠壓褶皺帶和逆掩斷裂帶組合。

1.4 水文工程地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水及第三系碎屑巖類裂隙孔隙水。第四系松散巖類孔隙潛水主要位于研究區(qū)陡崖下部的河谷及階地上，單一結(jié)構(gòu)，含水層砂礫卵石，水量豐富；新近系碎屑巖類裂隙孔隙水在研究區(qū)廣泛分布，地層巖性為新近系的砂巖、砂礫巖，富水性較弱。

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)地層的分布特征，研究區(qū)劃分為以下二個(gè)工程地質(zhì)巖組：一組是互層狀較軟弱碎屑巖組，另一組為第四系砂土、碎石土、卵石單層土體和砂礫石、卵礫石雙層土體兩類。

2 泥石流發(fā)育特征及發(fā)展階段分析

2.1 泥石流類型劃分

2.2 泥石流發(fā)育特征

2.2.1 形態(tài)特征

1)N12泥石流溝

形成流通區(qū)：根據(jù)本次調(diào)查，N12號(hào)泥石流溝為潛在泥石流溝，該泥石流溝整體輪廓呈啞鈴狀，流域面積為0.023 km2，主溝長0.21 km，N12泥石流溝最高海拔在1 898 m，最低海拔在1 649 m，相對(duì)高差249 m，泥石流溝兩側(cè)坡角在10°～20°，溝床比降161‰，溝寬在2 m左右，溝深在1 m左右。

堆積區(qū)：由于N12泥石流溝溝口遭到人工清淤和改造，均已種植樹林和修建房屋，已無法見到堆積扇，故無法通過調(diào)查計(jì)算堆積量。通過訪問堆積扇長40 m，扇寬50 m，面積1 000 m2，平均堆積厚度1 m，堆積量約為0.1萬 m3，最大一次淤積變幅為0.1 m，最大一次堆積量為100 m3。

2)N13泥石流溝

形成流通區(qū)：根據(jù)本次調(diào)查，N13號(hào)泥石流溝為潛在泥石流溝，該泥石流溝整體輪廓呈啞鈴狀，流域面積為0.039 km2，主溝長0.32 km，N13泥石流溝最高海拔在1 909 m，最低海拔在1 655 m，相對(duì)高差254 m，泥石流溝兩側(cè)坡角在10°～20°，溝床比降163‰，溝寬在2 m左右，溝深在2 m左右。

堆積區(qū)：由于N13泥石流溝溝口遭到人工清淤和改造，均已種植樹林和修建房屋，已無法見到堆積扇，故無法通過調(diào)查計(jì)算堆積量。通過訪問堆積扇長60 m，扇寬50 m，面積1 500 m2，平均堆積厚度1 m，堆積量約為0.15萬 m3，最大一次淤積變幅為0.1 m，最大一次堆積量為150 m3。

表1中列出了一組不同制備條件的樣品，其中A1～A6用于研究不同溫度下納米線的表面形貌；A7采用了厚度減薄的催化劑薄膜，研究催化劑厚度對(duì)納米線生長的影響；表2中列出的樣品采用了兩步法制備準(zhǔn)有序的氮化鎵納米線。

3)N14泥石流溝

形成流通區(qū)：根據(jù)本次調(diào)查，N14號(hào)泥石流溝為潛在泥石流溝，該泥石流溝整體輪廓呈啞鈴狀，流域面積為0.3 km2，主溝長0.61 km，N14泥石流溝最高海拔在1 961 m，最低海拔在1 654 m，相對(duì)高差307 m，泥石流溝兩側(cè)坡角在10°～20°，溝床比降163‰，溝寬在5 m左右，溝深在2 m左右。

堆積區(qū)：由于N14泥石流溝溝口遭到人工清淤和改造，均已種植樹林和修建房屋，已無法見到堆積扇，故無法通過調(diào)查計(jì)算堆積量。通過訪問堆積扇長80 m，扇寬60 m，面積2 400 m2，平均堆積厚度0.1 m，堆積量約為0.24萬 m3，最大一次淤積變幅為0.1 m，最大一次堆積量為240 m3。

4)N15泥石流溝

形成流通區(qū)：根據(jù)本次調(diào)查，N15號(hào)泥石流溝為潛在泥石流溝，該泥石流溝整體輪廓呈啞鈴狀，流域面積為0.2 km2，主溝長0.78 km，N15泥石流溝最高海拔在1 968 m，最低海拔在1 654 m，相對(duì)高差314 m，泥石流溝兩側(cè)坡角在10°～20°，溝床比降163‰，溝寬在3～5 m，溝深在1～2 m。

堆積區(qū)：由于N15泥石流溝溝口遭到人工清淤和改造，均已種植樹林和修建房屋，已無法見到堆積扇，故無法通過調(diào)查計(jì)算堆積量。通過訪問堆積扇長120 m，扇寬60 m，面積3 600 m2，平均堆積厚度1 m，堆積量約為0.36萬 m3，最大一次淤積變幅為0.1 m，最大一次堆積量為360 m3。

5)N16泥石流溝

形成流通區(qū)：根據(jù)本次調(diào)查，N16號(hào)泥石流溝為潛在泥石流溝，該泥石流溝整體輪廓呈啞鈴狀，流域面積為0.02 km2，主溝長0.2 km，N16泥石流溝最高海拔在1 668 m，最低海拔在1 654 m，相對(duì)高差14 m，泥石流溝兩側(cè)坡角在10°～20°，溝床比降70‰，溝寬在5 m左右，溝深在2 m左右。

堆積區(qū)：由于N16泥石流溝溝口遭到人工清淤和改造，均已種植樹林和修建房屋，已無法見到堆積扇，故無法通過調(diào)查計(jì)算堆積量。通過訪問堆積扇長60 m，扇寬30 m，面積900 m2，平均堆積厚度1 m，堆積量約為0.09萬 m3，最大一次淤積變幅為0.1 m，最大一次堆積量為90 m3。

2.2.2 物源分布特征

根據(jù)本次探井及物探揭露，研究區(qū)階地上堆積一層第四系全新統(tǒng)砂礫石，沖洪積搬運(yùn)而來，堆積松散，較易受雨水沖蝕搬運(yùn)至溝內(nèi)，厚度2～5 m，本次視其為泥石流松散物源，呈上游向溝口逐漸變厚的分布特征。泥石流溝底堆積一層第四系松散堆積物，為流水沖洪積搬運(yùn)而來，堆積較松散，極易受泥石流侵蝕搬運(yùn)，厚度1～3 m，本次視其為泥石流松散物源，呈現(xiàn)由上游向溝口逐漸變深，溝軸線處較深，向溝谷兩側(cè)坡腳變淺的分布特征。在泥石流溝上游與中山交界處，呈條帶狀堆積一層第四系殘坡積物，為山體崩塌堆積而來，結(jié)構(gòu)破碎，推擠松散，容易受泥石流侵蝕搬運(yùn)，本次亦視其為泥石流松散物源。

2.3 泥石流溝發(fā)展階段

研究區(qū)泥石流無明顯主溝，侵蝕速度慢，溝口扇形堆積地形發(fā)育并可見扇高在增長，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0.3～1.0 m，松散物呈高邊坡堆積、坡度較緩，不良地質(zhì)現(xiàn)象以巖質(zhì)崩塌為主、但在后續(xù)發(fā)育，溝槽橫向與縱向變形均發(fā)育、縱向切蝕趨穩(wěn)，溝坡較緩，區(qū)域以荒坡為主、植被覆蓋率小于2%，觸發(fā)雨量較小但逐步增大，因此判定普卡村泥石流正處于發(fā)展期(壯年期)的末期，正在向衰退期(老年期)轉(zhuǎn)型。

3 泥石流形成條件分析

3.1 地形地貌

研究區(qū)地形呈東北高西南低，海拔高度在1 680～1 947 m，自東北向西南地貌類型依次為中山、河谷階地。中山相對(duì)高差在300 m左右，邊坡陡直，近乎90°。普卡村便坐落在河谷階地上。在階地上發(fā)育有5條泥石流溝對(duì)普卡村構(gòu)成威脅。5條溝谷長0.21～0.78 km，海拔1 968～1 654 m，相對(duì)高差14～314 m，匯水面積為0.02～0.4 km2。

因此，研究區(qū)內(nèi)地形地貌條件有利于區(qū)域地表水向溝道內(nèi)匯集形成洪流，洪流攜帶松散堆積物向下游運(yùn)移，沿程不斷補(bǔ)給水源和物源，在溝道內(nèi)逐漸形成勢(shì)能強(qiáng)大的泥石流，最終泥石流固體物質(zhì)堆積河谷一級(jí)階地內(nèi)，洪水則全部匯入喀拉喀什河中。

3.2 物源條件

通過本次野外工作的調(diào)查、地面物探、探井資料分析，基本查明了泥石流物源分布特征。研究區(qū)物源主要由四部分組成。其中，主要物源量為2級(jí)階地的風(fēng)積砂搬運(yùn)，另一主要部分是主溝道內(nèi)切割形成兩岸塌岸的松散堆積物，第三是泥石流主溝沿線各溝道內(nèi)的松散堆積物，第四是沿溝崩塌體及少量殘坡積堆積物。以上物源為泥石流發(fā)生提供了足夠多的物源，物源量為176.2萬 m3。

3.3 水源條件

研究區(qū)所處的新疆墨玉縣，年平均降水量36.6 mm。根據(jù)水文分析報(bào)告，采用最近的和田氣象站多年降水資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，用1953-2014年實(shí)測(cè)資料進(jìn)行對(duì)比分析，系列中的1968年6月29日出現(xiàn)的一日降水量為26.6 mm，比50 a一遇單日最大降水量略大，符合實(shí)際情況。50 a一遇的單日最大降水量為22.39 mm。降水主要集中于5-9月，約占全年降水量的80%。由于降水非常集中，氣溫變化大，植被發(fā)育差，地表土壤幾乎無法承載突如其來的降水。

3.4 誘發(fā)因素

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和對(duì)收集資料的分析，研究區(qū)泥石流地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素為暴雨，次要誘發(fā)因素為濫采濫挖玉石形成的堆積物，無過渡放牧等其他誘發(fā)因素。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)泥石流類型為暴雨型、溝谷型、高頻泥石流；按物質(zhì)組成劃分為泥流型泥石流，按流體性質(zhì)劃分為稀性泥石流。

(2)將整個(gè)泥石流的流域劃分為形成-流通區(qū)和堆積區(qū)。物源主要來源于階地上堆積一層第四系全新統(tǒng)砂礫石、泥石流溝底堆積一層第四系松散堆積物、第四系殘坡積物；普卡村泥石流正處于發(fā)展期(壯年期)的末期，正在向衰退期(老年期)轉(zhuǎn)型。

(3)研究區(qū)內(nèi)地形地貌條件有利于區(qū)域地表水向溝道內(nèi)匯集形成洪流；物源為泥石流發(fā)生提供了足夠多的物源，物源量為176.2萬 m3；降水主要集中于5-9月，約占全年降水量的80%；主要誘發(fā)因素為暴雨。