王化兵

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

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烏蘇市巴音溝牧場(chǎng)中心小學(xué)泥石流形成條件及易發(fā)性評(píng)價(jià)

王化兵

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

八音溝牧場(chǎng)中心小學(xué)泥石流位于烏蘇市區(qū)南部，該泥石流溝曾多次發(fā)生泥石流災(zāi)害。該溝內(nèi)溝道縱比降大，且坡面松散固體物質(zhì)豐富，在暴雨等自然因素的影響下，會(huì)有較大規(guī)模泥石流發(fā)生的可能性，將對(duì)學(xué)生安全和學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)不利影響。在對(duì)研究區(qū)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，分析了八音溝牧場(chǎng)中心小學(xué)泥石流的災(zāi)害類型、形成條件及其流域特征，并評(píng)價(jià)了該泥石流的易發(fā)性。通過(guò)對(duì)該泥石流的形成條件和流域特征的分析，可以對(duì)該泥石流的防治工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

泥石流；形成條件；流域特征；易發(fā)性；烏蘇市

泥石流是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由降水產(chǎn)生在溝谷或山坡上的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質(zhì)的特殊洪流，是高濃度的固體和流體的混合顆粒流[1]。研究區(qū)位于烏蘇市行政區(qū)東南巴音溝牧場(chǎng)場(chǎng)部所處的板場(chǎng)溝流域，地處安集海河中上游的中高山區(qū)，距烏蘇市約97 km，總面積2.756 km2。巴音溝牧場(chǎng)中心小學(xué)校緊鄰巴音溝牧場(chǎng)場(chǎng)部南側(cè)，板場(chǎng)溝下游洪積扇中軸線北側(cè)，有柏油公路相通，交通十分便利。在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[2-5]，本文對(duì)烏蘇市八音溝牧場(chǎng)中心小學(xué)泥石流災(zāi)害的類型、形成條件以及流域特征進(jìn)行了分析，并評(píng)價(jià)了該泥石流災(zāi)害的易發(fā)性，從而為該泥石流的防治工程提供設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)也為該地區(qū)類似防災(zāi)減災(zāi)工程提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

1 泥石流類型

根據(jù)研究文獻(xiàn)，泥石流與高含沙洪水區(qū)別無(wú)明顯界限，尤其是高含沙洪水與水石流各項(xiàng)指標(biāo)基本相近，僅在溝床縱坡及流體特征有細(xì)微差別，但流體狀態(tài)在無(wú)監(jiān)測(cè)資料的情況下，很難把握，因此只能根據(jù)堆積物特點(diǎn)和溝床坡度進(jìn)行判斷?？辈閰^(qū)泥石流溝中上游溝床縱坡大，為12.3%～27.1%(峽口以上)，中下游縱坡較小，為6.7%，在牧場(chǎng)公路以西至峽口，主溝寬闊，呈喇叭口狀向東開口，堆積物分選性較強(qiáng)，由圓礫、碎塊石及砂粒組成，夾少量黏粒和粉粒，具有水石流溝特征，而在堆積扇兩側(cè)邊緣地帶及前緣(公路以東一帶)，堆積物含土相對(duì)較多，縱坡小，為高含沙洪水波及區(qū)。

此外，根據(jù)地形形態(tài)可將泥石流劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種類型。在前期野外實(shí)際調(diào)查的基礎(chǔ)上，分布于巴音溝小學(xué)校區(qū)南側(cè)板場(chǎng)溝的泥石流類型為溝谷型水石流。

2 泥石流形成條件

泥石流的形成條件主要包括地表大量失穩(wěn)的松散固體物質(zhì)、充足的水源條件以及特定的地形地貌條件。

3.1 地形地貌條件

板場(chǎng)溝流域總面積2.756 km2，流域周長(zhǎng)9.26 km，主溝總長(zhǎng)4.086 km，源頭海拔在1 579～2 377 m，最大相對(duì)高差798 m。板場(chǎng)溝上游三面環(huán)山，一面出口，溝谷上游(峽口以上)平面形態(tài)呈漏斗狀，支溝較發(fā)育，溝床縱坡較大，為27.1%，集水面積較小，面積為0.720 km2，溝谷呈“V”型，兩側(cè)谷坡較陡，山坡坡度20°～35°，較有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集，劃分為形成區(qū)。陽(yáng)坡基巖裸露，坡面發(fā)育稀疏的低矮草本植被，陰坡發(fā)育有以云杉為主的天然林帶，其它坡面低矮草本植被較發(fā)育；中游峽谷段，溝谷狹窄，溝床縱坡較大，為12.3%，利于泥石流迅猛直瀉，由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物，受洪水沖蝕形成陡坎，坡積物受側(cè)蝕作用，不斷補(bǔ)給，該區(qū)段劃分為形成流通區(qū)；下游(峽口以下)溝谷呈喇叭口狀向東開口，溝谷寬闊，呈“U”型谷，溝床縱坡逐漸變緩，為6.7%，溝谷兩側(cè)山體主要由侏羅系礫巖、砂巖及石炭系凝灰質(zhì)砂巖組成；在溝口向東至安集海河區(qū)段地形為開闊的洪積扇，扇形地發(fā)育較完整，前緣受安集海河切割形成陡坎，為堆積區(qū)。溝谷主要地形參數(shù)見表1。

根據(jù)周必凡等編著的《泥石流防治指南》中介紹[6]，泥石流的發(fā)生與泥石流溝地貌發(fā)育演變歷史關(guān)系十分密切，流域地貌發(fā)育階段可以用流域地貌形態(tài)的高程分析來(lái)確定，通過(guò)做板場(chǎng)溝流域高程曲線與標(biāo)準(zhǔn)高程曲線對(duì)比分析，該溝谷的發(fā)育階段由壯年期向老年期轉(zhuǎn)化，為溝谷型泥石流發(fā)育的旺盛期。

3.2 松散物源條件

通過(guò)對(duì)研究區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，泥石流因體碎屑物質(zhì)主要來(lái)源于坡體表面風(fēng)化松散層，由巖塊、巖屑組成，平均厚度0.5 m，松散物較豐富。根據(jù)探井揭露，洪積扇前緣堆積層厚度4～5 m，其下部為沖洪積砂礫或角礫層。

3.3 水源條件

水既是泥石流體的重要組成部分，又是泥石流的搬運(yùn)介質(zhì)，同時(shí)暴雨又是泥石流形成的重要激發(fā)因素。研究區(qū)泥石流的水源主要是大氣降水，根據(jù)喇嘛廟水文站(北距研究區(qū)約4 km)降雨監(jiān)測(cè)資料：多年平均年降水量301.7 mm，主要集中在6、7和8月，占全年降水量的57.9%，偶爾有大雨或暴雨，2001年7月28日降雨歷時(shí)1 h，降雨量為13 mm，并且具有局地性強(qiáng)的特點(diǎn)。暴雨能在短時(shí)間內(nèi)形成較強(qiáng)大的地表徑流，攜帶松散碎屑物質(zhì)起動(dòng)而形成泥石流。

表1 板場(chǎng)溝地形參數(shù)表

3 泥石流流域特征

根據(jù)流域自然屬性將研究區(qū)內(nèi)泥石流劃分為溝谷型水石流。該類型泥石流具有完全的流域形態(tài)，具體包括形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。

3.1 形成區(qū)特征

泥石流形成區(qū)位于坡面上，坡面上溝谷狹短，溝床縱坡40°～50°，基本無(wú)植被分布，極利于地表徑流沖刷搬運(yùn)地表松散物。流通區(qū)溝谷縱坡20°～30°，且基巖裸露，有利于松散物的快速搬運(yùn)。泥石流在坡腳坡度變緩，泥石流物質(zhì)開始堆積，形成長(zhǎng)60～100 m，寬約30～40 m的堆積區(qū)，堆積區(qū)無(wú)植被分布，其上有流水和堆積的痕跡，說(shuō)明泥石流正處于發(fā)展趨勢(shì)階段。在地貌上，到峽谷段入口基本具有泥石流特性，至此以上的區(qū)段確定為形成區(qū)段。

3.2 流通區(qū)特征

進(jìn)入峽谷段，溝谷相對(duì)切割深度較形成區(qū)大，支溝發(fā)育較少，溝谷呈“V”型，溝道狹窄，溝床縱坡較大，利于泥石流迅猛直瀉，流體呈紊流狀態(tài)，以侵蝕作用為主，由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物，受洪水沖蝕形成陡坎，坡積物受側(cè)蝕作用，不斷補(bǔ)給，至峽谷段結(jié)束的區(qū)段劃分為形成流通區(qū)。

3.3 堆積區(qū)特征

峽谷溝口以下，溝谷呈喇叭口狀向東開口，溝谷逐漸寬闊，呈“U”型谷，溝床縱坡逐漸變緩，流體動(dòng)能不斷消耗、分散減弱而發(fā)生堆積，在剛出峽口段，流體具有一定的初速度，隨著流程的增加，其作用由侵蝕、侵蝕堆積和堆積等三個(gè)階段組成，流體性質(zhì)由水石流逐漸演變?yōu)楦吆澈樗８鶕?jù)實(shí)地勘查，至溝口的牧場(chǎng)公路一帶，堆積作用明顯減弱，同時(shí)由于受修建公路、引水渠等工程活動(dòng)的影響，粗顆粒的堆積主要分布在引水渠以西的現(xiàn)代溝道，遇有較大洪水或泥石流發(fā)生時(shí)，現(xiàn)代溝床兩側(cè)堆積范圍加寬，但粗顆粒堆積前緣基本受限于引水渠以西，在引水渠以東現(xiàn)代溝道有少量堆積，其它洪水波及范圍以細(xì)顆粒(以粉粒為主)堆積為主，自峽谷出口至溝口的中心小學(xué)校區(qū)段溝谷北坡，崩塌不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，并發(fā)育坡積物，但對(duì)泥石流的補(bǔ)給作用不明顯，因此，從峽谷出口向東至安集海河區(qū)段確定為堆積區(qū)。

4 泥石流易發(fā)程度評(píng)價(jià)

本次泥石流易發(fā)程度評(píng)價(jià)方法是結(jié)合2006年4月國(guó)土資源部頒發(fā)的《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實(shí)施細(xì)則(修改稿)中“泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評(píng)分表”，通過(guò)對(duì)匯水區(qū)崩塌、滑坡及水土流失的嚴(yán)重程度、泥沙沿程補(bǔ)給長(zhǎng)度比、溝口泥石流堆積活動(dòng)、溝床縱坡、區(qū)域構(gòu)造影響程度、流域植被覆蓋率、溝床近期一次變幅、巖性、沿溝松散物儲(chǔ)量、溝岸山坡坡度、產(chǎn)沙區(qū)溝槽橫斷面、產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度、流域面積、流域相對(duì)高度以及河溝堵塞程度等15項(xiàng)影響因素指標(biāo)進(jìn)行量化評(píng)分，根據(jù)打分結(jié)果，再依據(jù)“泥石流易發(fā)程度劃分標(biāo)準(zhǔn)”評(píng)價(jià)泥石流易發(fā)程度。

根據(jù)本次現(xiàn)場(chǎng)勘查、調(diào)查訪問(wèn)、實(shí)測(cè)或根據(jù)實(shí)際情況推算，對(duì)照泥石流溝嚴(yán)重程度(易發(fā)程度)數(shù)量化表中15項(xiàng)影響因素指標(biāo)，對(duì)板場(chǎng)溝泥石流溝綜合評(píng)判打分為73分，板場(chǎng)溝泥石流易發(fā)程度判定為低易發(fā)。有記載以來(lái)，于2001年7月28日突降暴雨，發(fā)生30年1遇的洪水，形成溝谷型水石流。另外，每年都有程度不同的洪水災(zāi)害發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)根據(jù)地形形態(tài)可將泥石流劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種類型。在前期野外實(shí)際調(diào)查的基礎(chǔ)上，分布于巴音溝小學(xué)校區(qū)南側(cè)板場(chǎng)溝的泥石流類型為溝谷型水石流，主要為分布于小學(xué)校區(qū)南側(cè)板場(chǎng)溝。

(2)在對(duì)研究區(qū)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)泥石流類型、形成條件以及流域特征進(jìn)行了分析。可以看出該溝內(nèi)溝道縱比降大，且坡面松散固體物質(zhì)豐富，在暴雨等自然因素的影響下，會(huì)有較大規(guī)模泥石流發(fā)生的可能性，對(duì)學(xué)生及學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施造成一定的危險(xiǎn)性。

(3)根據(jù)泥石流溝嚴(yán)重程度(易發(fā)程度)數(shù)量化表中15項(xiàng)影響因素指標(biāo)，對(duì)板場(chǎng)溝泥石流溝綜合評(píng)判打分為73分，板場(chǎng)溝泥石流易發(fā)程度判定為低易發(fā)。進(jìn)而可以為該泥石流的防治工程設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，同時(shí)也為該地區(qū)類似防災(zāi)減災(zāi)工程提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

[1]蔣歡歡, 鄧英爾, 袁婷. 小金縣夾巴溝泥石流形成條件及運(yùn)動(dòng)特征[J]. 地下水.2012, 34(2):149-152.

[2]許強(qiáng). 四川省8·13特大泥石流災(zāi)害特點(diǎn)、成因與啟示[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào).2010,18(5):596-608.

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[4]崔鵬, 韋方強(qiáng), 謝洪,等.中國(guó)西部泥石流及其減災(zāi)對(duì)策[J].第四紀(jì)研究.2003,23(2):142-151.

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[6]劉傳正. 地質(zhì)災(zāi)害勘查指南[M]. 地質(zhì)出版社.2000.

TP315

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1004-1184(2016)06-0251-02

2016-08-14

王化兵(1986-)，男，四川德陽(yáng)人，工程師，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。