塔什庫爾干縣喀瑪如孜村西泥石流發(fā)育特征及形成機制分析

唐 捷，李 明

(新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊，新疆 烏魯木齊 830013)

塔什庫爾干縣地處帕米爾高原東部，行政區(qū)劃隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)管轄，北至蘇巴什達坂、慕士塔格峰與阿克陶縣毗鄰；東南至以葉爾羌河，塔什庫爾祖克山為界與莎車縣、葉城縣接壤；南臨喀喇昆侖和印屬克什米爾；西南與巴基斯坦、阿富汗相望；西與塔吉克斯坦共和國相依，邊境線總長888.5 km。研究區(qū)位于塔什庫爾干縣庫科西魯格鄉(xiāng)西北側(cè)。由縣城沿國道G314公路向北行駛約10 km至曲曼檢查站，向東沿X613縣道行駛約75 km即可到達，外部交通較為便利，研究區(qū)內(nèi)車輛無法通行，只能步行，通行條件較差。因此，本文在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[1-5]，對塔什庫爾干縣喀瑪如孜村西泥石流發(fā)育特征及形成機制進行了分析，進而對該泥石流的工程設(shè)計提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)環(huán)境條件分析

1.1 氣象水文

研究區(qū)位于典型的高寒山區(qū)，具有大陸性高原山地干旱氣候特征，四季不明顯，降水稀少，蒸發(fā)量大，空氣干燥稀薄，氣壓低，冬寒漫長，氣候寒冷，盛夏如春。該鄉(xiāng)地勢由南向北傾斜，塔什庫爾干河由南向北流經(jīng)全鄉(xiāng)，年徑流量合計為119 000×104m3。庫科西魯克河發(fā)源于瓦窯本村南側(cè)高山，坡頂常年積雪，河水流向自南向北流向塔什庫爾干河，為冰雪融水或大氣降水補給型河流。

1.2 地形地貌

泥石流溝流域總面積10.52 km2，主溝為“V”型谷，長約5 740 m，源頭最高海拔3 490 m，最低點海拔2 350 m，最大相對高差1 140 m，溝床縱坡比為198‰。泥石流溝溝道整體平直，溝道寬5～12 m，兩側(cè)山體陡峭，山體坡度發(fā)育相似，坡度在45°～70°，局部通道狹窄，整體基巖裸露良好，上游第四系黃土覆蓋相對廣泛，地形相對較緩。該溝谷較為平直，未發(fā)育大的支溝，溝谷兩側(cè)梳狀水系發(fā)育，長度在600～1 000 m，泥石流形成-流通區(qū)面積10.52 km2，山坡植被基本不發(fā)于，零星分布灌木，不足5%。

1.3 地層巖性

基巖山體出露巖層大部分為印支期侵入巖，巖性主要有石英閃長巖、二長花崗巖。第四系全新統(tǒng)沖洪積層，第四系全新統(tǒng)沖積層。從老到新簡述如下：

1.3.1 印支期侵入巖

出露于整個研究區(qū)基巖山體，為石英閃長巖、二長花崗巖，表層強風化，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊狀碎裂，塊徑一般0.3～0.8 m，大者1～3 m，部分5 m以上，硅質(zhì)膠結(jié)，較硬，中粗、中細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，其礦物成分為石英、長石、云母、輝石等。

1.3.2 第四系全新統(tǒng)沖洪積層

主要分布于研究區(qū)主溝道溝口及塔什庫爾干河沿岸，地層巖性主要為角礫、圓礫層，大漂礫等，充填物以中粗砂為主，呈棱角狀、次棱角狀或亞圓狀，母巖成分以石英閃長巖、二長花崗巖為主。

1.3.3 第四系全新統(tǒng)坡積

主要分布于泥石流溝道底部兩側(cè)坡角，巖性為粉土及角礫，土黃色，干燥-稍濕，松散-中密，干強度低，韌性差，碎石為棱角狀，碎含量約55%，母巖成分為石英閃長巖、二長花崗巖。含少量植物根系。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)包括西昆侖褶皺帶和喀喇昆侖褶皺帶。斷裂構(gòu)造發(fā)育，對研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育具有明顯的控制作用，尤其是巖質(zhì)的崩塌地質(zhì)災(zāi)害，具有沿斷裂構(gòu)造呈帶狀分布的規(guī)律。

1.5 工程地質(zhì)條件

1.5.1 塊狀堅硬侵入巖組

分布于整個研究區(qū)的基巖區(qū)，該帶巖組巖性主要為石英閃長巖、二長花崗巖。表層被第四系黃土覆蓋，厚度0～0.2 m不等。該巖組呈巖基狀大片分布，多呈塊狀構(gòu)造,常見硅質(zhì)膠結(jié),節(jié)理裂隙發(fā)育，硅質(zhì)膠結(jié)的巖石力學強度中等，屬于工程地質(zhì)條件一般區(qū)。在溝谷、河道易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

1.5.2 礫類土單層土體

主要分布于塔什庫爾干河沿岸、泥石流溝底部和溝槽兩側(cè)坡體、坡腳處。分布于塔什庫爾干河河岸的土體巖性以漂石、卵石為主，磨圓度中等，結(jié)構(gòu)松散-稍密，厚度較大且均勻，工程地質(zhì)條件較好。分布于泥石流溝底部及溝槽兩側(cè)土體以沖洪積和殘坡積角礫、碎塊石、圓礫、漂礫及粗砂為主，磨圓度差或一般，結(jié)構(gòu)松散，厚度0.3～3.1 m，由上游至下游厚度逐漸減小，工程地質(zhì)條件一般。

1.6 水文地質(zhì)條件

1.6.1 基巖裂隙水

主要分布于整個研究區(qū)的基巖區(qū)。含水層巖性為印支期石英閃長巖、二長花崗巖等。地下水主要接受大氣降水(含冰雪融水)入滲補給，地下水沿巖石裂隙由高處向低處排泄至泥石流溝道內(nèi)，最終排泄于塔什庫爾干河，地表未見地下水露頭。

1.6.2 松散巖類孔隙水

一方面分布于泥石流溝谷潛水含水層，為單一砂礫石層，由于地表水與地下水轉(zhuǎn)換較頻繁，富水性各溝谷不一致，賦存全新統(tǒng)洪積砂礫石層潛水，水源由降雨入滲及基巖裂隙水補給，沿溝道向下游排至塔什庫爾干河。

另一方面分布于塔什庫爾干河河床及河漫灘。含水層巖性為漂石、卵石和砂礫石，厚度為幾十至幾百m之間，為單一砂卵礫石層，地下水主要接受塔什庫爾干河水入滲補給，其次為大氣降水入滲和基巖裂隙水的側(cè)向補給，沿塔什庫爾干河床由西向東徑流，以側(cè)向地下逕流的方式向下游排泄。

2 研究區(qū)泥石流發(fā)育特征分析

2.1 形成區(qū)

通過實地調(diào)查，該泥石流形成區(qū)位于溝谷中上游，主溝兩側(cè)梳狀水系較為發(fā)育，均為“V”型溝谷，特征極其相似，主要為樹枝狀水系，較為平直，基本垂直于主溝道，支溝長度600～1 000 m，高差300～690 m，溝岸縱坡比為500‰～690‰；支溝水系溝道狹窄，寬1～2 m，山體陡峭，山體坡度55°～80°，基巖裸露良好，由山坡坡面水流匯集形成，坡面第四系黃土碎石覆蓋較薄，上游發(fā)育相對較厚，基巖裸露較差，較有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集。主溝兩側(cè)集水區(qū)域山高坡陡，地勢險要，調(diào)查人員無法到達，本次調(diào)查采用現(xiàn)場調(diào)查與高清航空衛(wèi)星影像相結(jié)合的方式進行調(diào)查。

2.2 流通區(qū)

主溝及各支溝溝道平直，溝道寬窄不一，溝道內(nèi)為第四系松散堆積體，據(jù)探井揭露深度，流通區(qū)溝道內(nèi)第四系平均厚度為2.3 m。基巖山體主要由侵入巖組成，巖性為石英閃長巖、二長花崗巖等，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，表層風化作用破碎強烈，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查泥石流流域基巖山體表層風化松散層厚度取0.1 m，在雨水作用下，基巖表層松散物隨雨水匯入泥石流溝道，為下游提供了豐富的松散物源。

2.3 堆積區(qū)

泥石流由北向南經(jīng)過流通區(qū)，呈喇叭口狀向南側(cè)溝口堆積，后經(jīng)溝口公路旁過水涵洞排入塔什庫爾干河。堆積區(qū)堆積范圍長約450 m，寬約480 m，相對高差40 m，面積約0.14 km2，通過計算，庫科西魯格鄉(xiāng)喀瑪如孜村西泥石流災(zāi)害泥石流最大一次堆積量為32 400 m3。堆積物為松散的粗砂、中砂、細砂、粉土以及大的漂石、卵礫石等，堆積區(qū)地形輕度起伏，扇區(qū)東側(cè)發(fā)育流水沖刷形成的溝床階地，深約1～1.5 m，寬2.5～5 m，底部主要由中粗砂、細沙及礫徑0.3～0.8 m的卵石、漂石組成，部分礫徑大于1 m，磨圓度中等，主要為次棱角狀，部分橢圓狀。堆積物平均厚度約2 m，呈扇形分布，臨公路修建有過水路面。

3 研究區(qū)泥石流形成機制及影響因素分析

3.1 形成機制

泥石流溝流域總面積10.52 km2，主溝為“V”型谷，長約5 740 m，源頭最高海拔3 490 m，最低點海拔2 350 m，最大相對高差1 140 m，溝床縱坡比為198‰。泥石流溝溝道整體平直，溝道寬5～12 m，兩側(cè)山體陡峭，山體坡度發(fā)育相似，坡度在45°～70°，局部通道狹窄，整體基巖裸露良好，上游第四系黃土覆蓋相對廣泛，地形相對較緩。該溝谷較為平直，未發(fā)育大的支溝，溝谷兩側(cè)梳狀水系發(fā)育，長度在600～1 000 m，泥石流形成-流通區(qū)面積10.52 km2，山坡植被基本不發(fā)于，零星分布灌木，不足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

3.2.1 風化

研究區(qū)分布的印支期侵入巖,出露于整個研究區(qū)基巖山體,為石英閃長巖、二長花崗巖，表層強風化，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊狀碎裂，塊徑一般0.3～0.8 m，大者1～3 m，部分5 m以上，硅質(zhì)膠結(jié)，較硬，中粗、中細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，其礦物成分為石英、長石、云母、輝石等。

3.2.2 降雨、融雪

塔什庫爾干縣屬于研究區(qū)位于典型的高寒山區(qū)，具有大陸性高原山地干旱氣候特征，四季不明顯，降水稀少，蒸發(fā)量大，空氣干燥稀薄，氣壓低，冬寒漫長，氣候寒冷，盛夏如春。

研究區(qū)年積雪厚度一般不超過10 cm，降水有著南部高于北部，山區(qū)高于平原的總體特點；研究區(qū)蒸發(fā)作用以6-8月份最強，多年平均蒸發(fā)量2 270 mm，年平均風速達1.8～2.1 m/s，最大風速20 m/s，風向西北或北風，風力7～8級，最大風力可達12級，年平均大地結(jié)凍時間為256 d，標準凍深值為1.77 m。

3.2.3 地震

研究區(qū)地震動峰值加速度值為0.30 g，按照地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表確定研究區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，為泥石流災(zāi)害的發(fā)生提供了地形及物源條件。

3.2.4 人類工程活動

研究區(qū)內(nèi)人類工程活動主要為定居、農(nóng)業(yè)、放牧及交通等，集中在溝口的堆積區(qū)邊緣及外圍。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況，泥石流堆積區(qū)邊緣現(xiàn)為居民點、公路、農(nóng)田處等，隨著泥石流溝道的下切、加寬、沖淤，如果后期發(fā)生中等或較大泥石流，溝口下方的公路及過水路面將存在淤埋的風險，公路、房屋、農(nóng)田等面臨沖擊、掩埋的威脅。

3.3 泥石流危害對象及方式

研究區(qū)泥石流溝上、中游形成區(qū)、流通區(qū)人類活動程度較低，主要為極少數(shù)的牧民季節(jié)性放牧，危害程度低，主要危害對象為牲畜及零星牧民。下游堆積區(qū)人類活動程度較強烈，整個堆積區(qū)邊緣為居民點、公路、過水路面等，一旦發(fā)生泥石流災(zāi)害其危害程度較大，泥石流將淤埋過水過水路面、公路、沖毀房屋、農(nóng)田等，對溝口設(shè)施構(gòu)成直接威脅。經(jīng)地面調(diào)查與測繪，泥石流危害對象包括中上游季節(jié)性放牧的零星牧民、牲畜及溝口人員、車輛、房屋、公路、輸電線路、通信線路、水渠、農(nóng)田、樹木、棚圈、牲畜、草場、圍欄等。在本次勘查泥石流流域范圍內(nèi)，威脅固定人員30人，威脅流動車輛人員平均1車/2人。

威脅財產(chǎn)共計200萬，其中房屋70間，價值約40萬元，道路500 m價值約60萬元，輸電線路、通信線路、水渠、農(nóng)田、樹木、棚圈、牲畜、草場、圍欄等價值約100萬元。

4 結(jié)語

(1)研究區(qū)位于塔什庫爾干縣庫科西魯格鄉(xiāng)東北側(cè)，地貌為侵蝕剝蝕作用強烈中、高山區(qū)，出露地層巖性主要為印支期侵入巖，區(qū)內(nèi)主要賦存松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，巖土體劃分為巖組和土體兩大類。

(2)研究區(qū)泥石流溝流域總面積10.52 km2，主溝為“V”型谷，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)研究區(qū)泥石流影響因素主要包括風化、降雨、融雪、地震以及人類工程活動等；主要威脅財產(chǎn)共計200萬，道路約60萬元，輸電線路、通信線路、水渠、農(nóng)田、樹木、棚圈、牲畜、草場、圍欄等價值約100萬元。