阿圖什市城北泥石流災害發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大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

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阿圖什市城北泥石流災害發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大隊，新疆 烏魯木齊 830091)

在對阿圖什城北泥石流地質災害詳細調查的基礎上，對泥石流的地質環境條件、發育特征、以及影響因素等進行了分析和研究。研究結果表明：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發育若干條溝谷；N1和N3泥石流均為暴雨類-溝谷型-高頻法-小規模-水石(砂)型；有利的地形、豐富的物源和強降雨是區內泥石流的主要形成條件。

阿圖什市；泥石流；發育特征；影響因素

阿圖什市位于新疆維吾爾自治區西南部，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。阿圖什市距自治區首府烏魯木齊市1 433 km，距喀什航空港30 km，314國道穿市而過，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象，在野外調查和室內資料整理分析的基礎上，參考相關研究成果[1-5]，對區內地質環境條件、發育特征、以及影響因素等內容進行分析和評價，為當地泥石流地質災害點的研究工程設計提供理論基礎。

圖1 區域下游地形地貌

1 區域地質概況

1.1 自然地理

阿圖什市地處中緯度歐亞大陸腹地，遠離海洋，屬典型的暖溫帶大陸性干旱氣候，城區年平均氣溫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，年蒸發量達3 218.2 mm，多年平均日照時長2 785.6 h。阿圖什市土地遼闊，境內河網密布，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

研究區在低山丘陵區發育若干條溝谷，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，溝谷長度一般600～1 800 m左右，溝谷縱坡約97‰～181‰左右。山前平原區自北向南由陡傾斜的洪積礫石平原漸變為緩傾斜沖洪積細土平原，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，巖性主要由礫巖、砂礫巖、泥巖、泥質砂巖組成。

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)上更新統洪積物

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

2)全新統殘坡積堆積物

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

3)全新統沖洪積物

主要分布在研究區南部阿圖什市城區一帶的細土平原區，地表巖性為亞砂土，厚度0.5～1.5 m，下覆為砂礫石。該區域是阿圖什市主要的農業耕植區和人類活動區域。

1.4 地質構造及新構造運動

研究區地處西南天山與塔里木盆地的交界處，地質構造單元屬塔里木-華北板塊(Ⅰ級構造)的塔里木微板塊(Ⅱ級構造)鐵克里克地塊(Ⅲ構造)，區內斷裂及褶皺不發育。

根據《中國地震動峰值加速度區劃圖》研究區地震動峰值加速度值在0.2～0.3 g，地震基本烈度為Ⅷ度，區域地殼穩定性屬次不穩定區。

1.5 水文地質條件

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，據區域水文地質勘查成果，該區為透水不含水區。山前平原區為第四系松散巖類孔隙水，主要接受雨洪補給，其次為基巖裂隙水側向補給，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，水化學類型為HCO3-·SO42--Ca2+·Mg2+或SO42-·HCO3--Ca2+·Mg2+。

1.6 工程地質條件

研究區內工程地質條件較簡單，場地類別屬一類場地，研究區內巖土體可劃分為松散類土體和較堅硬類層狀巖體兩類。具體如下：

1.6.1 松散類土體

研究區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，第四系全新統殘坡積砂礫石及第四系全新統洪積砂礫石。坡積物出露于阿圖什北部丘陵區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溝谷兩側谷坡中下部，洪積物分布于山前平原及低山丘陵區溝谷，是區內分布范圍最廣松散堆積物。

1)第四系全新統坡積圓礫單層土體

主要分布在丘陵區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，工程地質條件較好。

2)第四系全新統殘坡積圓礫單層土體

主要分布在低山丘陵區溝谷兩側谷坡中下部，據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100 mm。地基土承載力特征值200～250 kPa，工程地質條件較好。

3)第四系全新統洪積圓礫單層土體

分布于山前平原及低山丘陵區溝谷，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，工程地質條件較好。

1.6.2 軟弱-較堅硬單層巖體

由新近系礫巖、砂礫巖組成、塊狀、結構較致密，抗風化能力較強，據以往勘察成果單軸抗壓強度400～1 000 kPa。承載力特征值一般為3.0～4.5 MPa，巖石層理不發育，工程地質條件較好。

2 泥石流災害發育特征分析

根據專項勘查報告，阿圖什市城北泥石流(N1、N3)為暴雨類-溝谷型-高頻法-小規模-水石(砂)型泥石流。

2.1 N1泥石流災害特征

N1泥石流由N1-1和N1-2兩條形成流通區相互間獨立泥石流溝谷組成。

N1-1溝域清水匯集及泥石流形成流通區面積0.101 km2，溝谷總長度約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°，上游其清水匯集區及形成、流通區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，溝谷長度約1 800 m，溝谷高差165 m，泥石流形成流通區溝谷長度約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°，清水匯集區及形成、流通區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規模較大。

N3-1溝域清水匯集及泥石流形成流通區面積0.427 km2，溝谷長度約1 640 m，其中清水匯集區610 m，溝谷高差226 m。泥石流形成、流通區溝谷長度約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。上游其清水匯集區及形成、流通區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面積分別為0.097、0.061、0.059 km2，溝谷長度分布約為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下游呈“U”形，谷坡坡度約35°～45°，上游其清水匯集區及形成、流通區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面積0.974 km2，溝谷總長度約1 790 m，溝谷高差203 m。清水匯集區溝谷縱坡度平均為132‰，泥石流形成、流通區溝谷縱坡度平均為97‰，溝谷形態上游“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°。其清水匯集區及形成、流通區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 泥石流災害影響因素分析

3.1 地形地貌

研究區北部的低山丘陵區，海拔1 350～1 650 m，溝谷發育，均呈近南北走向。研究區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、流域高差則對地形坡度的影響不明顯。研究區N1、N3泥石流溝均發育在抗風化能力相對較強的礫巖、砂礫巖區域，遭受風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

研究區泥石流的形成區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溝谷的下蝕作用為主，并伴有側蝕現象。

N1、N3、泥石流形成流通區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化能力較弱的巖石，在強烈的風化作用下，在溝谷谷坡坡腳形成了殘坡積堆積物，根據調查結果表明，厚度一般0.1～1.0 m。這些殘坡積物表層結構松散，在降雨侵蝕和重力作用下，沿坡面進入溝谷，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蝕作用，使近于直立的兩側谷坡底部局部地段被掏空，進而形成崩塌。但由于溝谷中崩塌體較少，參與泥石流的崩塌堆積物數量甚微。

研究區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，接近清水匯流區一般2～5 m。上游溝谷內構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。發育在近山前地帶的較小的次級泥石流溝形成區其形態輪廓多呈向南(流通區)的扇形，松散堆積物厚度一般小于5.0 m。

上述分析表明，研究區泥石流溝谷物源相對豐富。影響物源數量的主要因素是泥石流形成區的地層巖性。

3.3 水源條件

研究區靠近托云—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，強降雨是區內泥石流的主要形成條件之一。

研究區年最大降水量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%，其特點是降水過程斷斷續續，降水強度時大時小，降水形態各有不同，暴雨能在短時間內形成強大的地表逕流，而攜帶松散碎屑物質起動形成泥石流。

4 結語

(1)研究區在低山丘陵區發育若干條溝谷，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，溝谷長度一般600～1 800 m左右，溝谷縱坡約97‰～181‰左右。

(2)根據野外實地勘察，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相互間獨立泥石流溝谷組成；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)研究區泥石流位于低山丘陵區，海拔1 350～1 650 m，溝谷發育，影響物源數量的主要因素是泥石流形成區的地層巖性，而強降雨是區內泥石流的主要形成條件之一。

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2017-03-02

王曉貴(1979-)，男，內蒙古呼和浩特人，工程師，主要從事水文地質、工程地質和環境地質方面工作。

P642.23

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1004-1184(2017)02-0169-03