和田縣阿瓦提村泥石流發育特征及發育機理

付振東

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和田縣阿瓦提村泥石流發育特征及發育機理

付振東

（新疆地礦局第一水文工程地質大隊，烏魯木齊 830091）

在對和田縣阿瓦提村泥石流災害地形地貌、地層巖性、工程地質條件、水文地質條件以及人類工程活動等分析的基礎上，對研究區泥石流災害的發育特征、形成機制以及影響因素等進行了分析。研究結果表明：研究區泥石流災害流域面積90.5km2，共發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和堆積區，其水源主要為降雨；影響因素主要為風化、降雨、融雪、地震以及人類工程活動。

泥石流；發育特征；形成機制；阿瓦提村

阿瓦提村泥石流地質災害位于新疆南疆和田地區和田縣，行政區劃隸屬于郎如鄉管轄。堆積區位于和田縣郎如鄉排孜阿瓦提村，以河（喀拉喀什河）為界，左岸為墨玉縣，右岸則為研究區。研究區對外交通主要是X625縣鄉道路，交通條件較好。泥石流溝溝道內無道路通行，東部山坡上有一條簡易土石路通往研究區外。該文以和田縣阿瓦提村泥石流地質災害作為研究對象，在野外調查和室內資料整理分析的基礎上，并參考相關研究成果[1~10]，對研究區內地質環境條件、發育特征、形成機制以及影響因素等內容進行分析和評價，進而為后續當地政府對泥石流地質災害點的工程治理提供理論基礎。

1 區域概況

1.1 地形地貌

研究區位于昆侖山北坡，泥石流溝流域總面積為90.5 km2，主溝長約30.8km，溝床縱坡比為78‰，泥石流溝道寬2~50m。研究區地勢整體呈南高北低，海拔在1 500~2 713m。北部地形相對平坦，地形坡降在30‰~80‰，南部地形高低起伏，山體坡度在20°~50°。根據山前斷裂將研究區分為侵蝕構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）：分布于研究區北部，區內地形平坦，地勢整體呈南高北低，地形坡降在30‰，海拔在1 500~1 867m，相對高差一般小于10m。南部可見五條泥石流溝發育，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。喀拉喀什河河道寬約300m，可見兩級階地發育，二級階地之上人工改造為農田及房屋。二級階地之上植被發育，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育。

侵蝕構造中山（Ⅲ）：分布于研究區南部，區內地形高低起伏，地勢整體呈南高北低，海拔1 859~2 713m，相對高差在50~300m。第四紀以來，地殼急劇上升，該區域受到強烈的構造侵蝕作用，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°，溝谷較發育，切割深度達50~200 m。區內發育三條泥石流溝，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。研究區山體之上可見少量植被發育，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。研究區山體之上可見少量植被發育，以矮小草本植被為主，植被覆蓋率小于3%。

1.2 地層巖性

研究區出露的地層時代為長城系、新近系及第四系，由老到新為：

1）長城系：受山前斷裂構造影響，南部地層抬升，出露地層巖性為長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、灰綠色斜長綠泥云母石英片巖、灰綠色綠泥云母石英片巖、斜長石綠泥石英片巖。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—粒狀變晶結構、片狀構造，高綠片巖相變質。

2）新近系上新統：主要分布在研究區中部，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、與上覆中更新統半固結沖洪積礫石、砂礫石微角度不整合接觸。該組巖性較為單一，主要為灰色半固結中層狀、厚層狀、巨厚中細礫巖夾灰色半固結薄－中層含礫及粗砂巖、淺磚色半固結中層含粉砂質泥巖組成，礫巖多為厚—巨厚層－塊狀構造、發育塊狀層理，為顆粒支撐，礫石成分復雜，以花崗巖、片巖、灰巖為主，礫石分選差、大小混雜堆積，礫石直徑一般10~120mm、最大達120cm，磨圓度中等，為次棱角狀、次圓狀；含礫砂巖、粗砂巖、粉砂巖為半固結狀，發育平行層理，多呈凸鏡狀夾層產出。在砂巖、礫巖底部見沖刷構造。

3）第四系，下更新統：主要分布于研究區東南部，主要出露一套礫巖，礫巖多為塊狀構造，具有塊狀層理，成分復雜，分選性差，磨圓度較好，多為鈣質膠結。

4）第四系，中-上更新統沖積層：分布在研究區北部河床、河漫灘地及階地之上，分布面積約為2.5km2。出露地層以粉細砂、砂質粉土為主，黃色，結構稍密實。

5）第四系，全新統沖積層：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50cm，磨圓度較好，分選性較差，母巖成分復雜，以片巖、片麻巖、花崗巖等為主。

1.3 工程地質條件

研究區分布的工程地質巖組包括巖組和土體兩大類。巖組為較堅硬層狀變質巖巖組，較軟弱-軟弱的層狀碎屑巖巖組，土體為單一結構卵石土、砂土及碎石土土體。

1）較堅硬層狀變質巖巖組：分布于研究區南部侵蝕構造中山地貌單元，巖性主要為長城系塞拉加茲塔格群的石英片巖。巖石性脆，節理裂隙發育，風化破碎強烈。

2）較軟弱-軟弱的層狀碎屑巖巖組：分布于研究區中部的基巖區，巖性主要為上新統-下更新統的礫巖、砂巖、泥巖等，多呈互層結構，常見鈣質硅質膠結或泥質膠結，層理清晰，鈣質硅質膠結的巖石力學強度中等，抗壓強度30~80MPa，泥質膠結的力學強度低，抗壓強度＜30MPa。

3）單一結構碎石土土體：主要分布泥石流溝底部和溝槽兩側坡體、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，結構松散，厚度0.8~7.5m，由上游至下游厚度逐漸減小，工程地質條件差。

4）單一結構砂土土體：主要分布于堆積區上部。巖性以沖積的粉細砂及砂質粉土為主，結構密實，厚度大于5m，厚度由南向北逐漸減小，工程地質條件差。

6）單一結構卵石土土體

主要分布于北部河道內。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50cm。結構松散，潮濕，厚度10m左右，厚度由南向北逐漸減小，工程地質條件差。

1.4 水文地質條件

研究區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：主要分布于研究區南部。含水層巖性為長城系的變質巖。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，最終排泄于喀拉喀什河，未見地下水露頭。

研究區各溝谷形態特征表

特征編號流域面積（km2）溝長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：主要分布于研究區中部。含水層巖性為新生界新近系中新統棕褐色泥巖、砂巖。地下水主要接受河流入滲及大氣降水（含冰雪融水）補給，地下水沿巖石孔隙裂隙由高處向低處排泄，地表未見地下水露頭。

3）松散巖類孔隙水：主要分布于研究區北部，含水層為單一卵石層，主要接受河流入滲補給，根據水文地質圖，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

研究區內人類工程活動主要集中在溝口的堆積區。主要人類工程活動有修建的公路及橋梁一座，水電站引水渠一條，房屋八間，未見防治工程。泥石流發生時嚴重威脅下游老百姓的生命財產安全。

2 泥石流災害發育特征分析

2.1 泥石流形態特征及物源條件

勘查內流域面積90.5km2，發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月持續降雨，降雨強度較大時，易形成暴漲暴落、峰高量小的暴雨洪水，在受到洪流對道沖刷與降水對坡體面蝕及下切作用，形成大量物源順流而下，泥石流溝經常發生水流攜帶溝道及坡體的泥沙及碎石一并沖出的現象，所以泥石流溝口以上部位即是匯水區也是物源區，劃分為形成-流通區，面積下部扇形區域為堆積區。各條泥石流溝的形態特征見表。

2.2 水源條件

本次勘查通過地面測繪與調查，查清了溝道的匯水水源類型，匯水面積，地下水的補、徑、排條件，植被、兩岸邊坡地形特征等基本特征。對泥石流形成區、流通區及堆積區等特征進行了調查，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，降雨多為短時大雨或暴雨。暴雨能在短時間內形成強大的地表徑流，而攜帶松散碎屑物質起動形成泥石流。由于研究區內未設置水文站，僅收集到部分氣象觀測資料，水動力條件需進一步進行水文計算來確定。

根據現場泥痕剖面實測，總計實測泥痕剖面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，經計算泥痕深度平均值為0.8m。

3 泥石流災害形成機制及影響因素

3.1 形成機制

泥石流溝流域總面積90.5km2，主溝總長約30.8km，源頭最高海拔2 713m，最低點海拔1 500m，最大相對高差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~流通區面積較大，面積為88 500m2，且支溝較發育，總計發育5條支溝，支溝床縱坡較大，各支溝溝谷呈“V”型，兩側谷坡較陡，山坡坡度20°~50°，較有利于水及碎屑固體物質聚集，劃分為形成區。形成區基巖裸露，坡面發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）風化：研究區基巖山區。在長期的風化作用下形成風化破碎的碎石土覆蓋山體表層，形成了泥石流溝道內的主要松散物源。

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

3）地震：研究區地震動峰值加速度值為0.20g，按照地震動峰值加速度分區與地震基本烈度對照表確定研究區地震基本烈度為Ⅷ度。由于地表雨水及風的沖刷風化作用，溝道兩側陡峭，在新構造差異升降運動及外動力地質作用下，形成陡峻地形和大量的風化、松散堆積物，這些為泥石流災害的發生提供了地形條件。

4）人類工程活動：研究區內人類工程活動主要集中在溝口的堆積區。主要人類工程活動有修建的公路及橋梁一座，水電站引水渠一條，房屋八間，未見防治工程。泥石流發生時嚴重威脅下游老百姓的生命財產安全。

3.3 泥石流潛在危害

泥石流包括形成~流通區和堆積區，各區造成的危害各不相同。研究區水石流溝中上游基本無人類活動，一般不會構成危害。其危害主要發生在溝口及堆積區，泥石流發生時直接威脅下游百姓的生命財產安全。經地面調查，泥石流危害對象主要包括人員40人、房屋8間、農田100畝、渠道20m、公路輸電線路通訊設施各50m。

4 結論

1）泥石流包括形成-流通區和堆積區，各區造成的危害各不相同。研究區水石流溝中上游基本無人類活動，一般不會構成危害。其危害主要發生在溝口及堆積區，泥石流發生時直接威脅下游百姓的生命財產安全。

2）研究區泥石流災害流域面積90.5km2，共發育有一條泥石流主溝和四條泥石流支溝。泥石流溝道內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也是物源區，劃分為形成~流通區，面積下部扇形區域為堆積區。此外，研究區泥石流的水源主要為降雨，降雨較集中在6~8月，降雨多為短時大雨或暴雨。

3）該泥石流溝源頭最高海拔2713m，最低點海拔1 500m，最大相對高差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，兩側谷坡較陡，較有利于水及碎屑固體物質聚集。此外，形成區基巖裸露，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、工程地質和環境地質方面的工作。

P642.23

A

1006-0995（2019）01-0097-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.023