尚彥軍 金維浚 高強

摘 ? 要：集中分布于昆侖山北坡2 500～4 000 m高度上的風積土因形成時代新、搬運距離短、成壤作用弱而多為松散多孔的灰黃色粉土或黃土狀土。造成重大人員傷亡的葉城“7.6泥石流事件”為近年來日益重視的黃土災害鏈發(fā)生機理研究提供了一個獨特案例。采用遙感影像分析、現(xiàn)場調查、走訪、高密度電法勘探等技術方法，研究發(fā)現(xiàn)該事件從斜坡高位長達10～15 a發(fā)育弧形張拉裂縫開始，短時強降雨誘發(fā)破壞，產(chǎn)生淺層遠距離滑坡，堵塞河溝成堰塞湖，土壩潰決形成稀性泥石流乃至下游洪水。本文所揭示的柯克亞鄉(xiāng)黃土地質災害鏈發(fā)生機理在南疆較常見，或可稱葉城模式。研究發(fā)現(xiàn)，突發(fā)破壞以滑坡而非水土流失形式，緣于中高山區(qū)斜坡上的風積土厚度一般小于20 m、坡腳與側蝕河床距離有限。本研究解釋了下游河谷突然斷流，次日突發(fā)洪水現(xiàn)象原因：中上游堰塞湖形成、滯后潰決和瞬時泥石流、洪水損害環(huán)鏈生性災害。

關鍵詞： 災害鏈;葉城;風積土;凍融;暴雨

地質災害鏈孕育發(fā)生、發(fā)展和治理依次呈現(xiàn)致災環(huán)、激發(fā)環(huán)、損害環(huán)和斷鏈環(huán)，是影響并促使其發(fā)生的主要地質因素，非地質因素（降雨、工程活動）是誘導或激發(fā)因素[1]。按規(guī)?？煞忠患壢蚣墑e、二級區(qū)域級別、三級流域級別、四級單條沖溝級別地質災害鏈[2]。從相關沉積和史料分析發(fā)現(xiàn)，我國崩滑流活動存在4個時間尺度復發(fā)周期或旋回：數(shù)萬年的超長期旋回、數(shù)百至數(shù)千年的長期旋回、8～13年的中期旋回、1年的短期旋回[3]。崔云等對降雨激發(fā)作用分析發(fā)現(xiàn)久旱強雨是災害鏈預警防控關鍵時段[4]。據(jù)不完全統(tǒng)計，2002—2012年我國近三分之一地質災害發(fā)生在黃土地區(qū)[5]。黃土地質災害鏈最顯著特點是鏈式結構（漸變式、突變式環(huán)節(jié)）以及災害演化過程中的規(guī)模放大效應。據(jù)外界擾動方式差異，可將其分為水源型災害鏈和（人工擾動）力-水源型災害鏈[6]。因黃土災害突發(fā)原因以及滲流模式等認識欠缺，黃土地質災害鏈研究備受關注。2016年7月6日凌晨葉城柯克亞鄉(xiāng)玉賽斯（六村）發(fā)生滑坡堰塞壩潰決泥石流災害，造成36人死亡、6人失蹤、7戶民房完全毀壞，其余數(shù)十間房屋和大量基礎設施不同程度受損。曾慶利等、胡桂勝等在聯(lián)合地質考察基礎上給出壩體潰決型泥石流的結論說明其鏈生問題的重要性。目前鮮見該區(qū)與黃土結構和厚度相關災害鏈的專門分析研究[7-8]。

在2016—2017連續(xù)兩年現(xiàn)場調查和樣品分析測試基礎上，作者等提出以中高山風積黃土為介質、以多次地震作用造成高位拉裂縫變形為主15年的周期顯現(xiàn)，以EW走向昆侖山和NS走向帕米爾高原山脈轉折凹彎局地強降雨為激發(fā)（圖1），以三級流域范圍內多內凹形坡面為幾何特征的拉裂縫是滑坡泥石流災害鏈的致災環(huán);經(jīng)歷長期蠕變-暴雨滑坡-堵塞溝谷-堰塞湖潰決-泥石流為特征的災害鏈損害環(huán);潰決型機理及時空分布受地形和黃土分布控制特征明顯。這種發(fā)生在葉城而有一定區(qū)域代表性的地質災害機理，本文暫稱為“葉城模式”。

1 ?自然條件及歷史事件

在塔里木盆地內大氣環(huán)流作用下昆侖山北坡海拔4 000 m以下的山坡和谷地中風成黃土廣泛分布[9]。在大氣環(huán)流及沙塵暴共同作用下，2 500～ ? ? ?4 500 m高度帶為黃土分布區(qū)，其下為亞砂土丘陵，其上為裸露基巖[10]。受北部沙漠影響，距今880 kBP年前昆侖山黃土沉積和塔克拉瑪干沙漠雛形同時出現(xiàn)，沉積后成壤作用微弱[11]。該黃土區(qū)地質災害研究多為單災種和影響因素分類統(tǒng)計[12]。近幾年降雨-徑流關系周期變化分析應引起重視。古麗孜巴對近50年提孜那甫河流域降水量和徑流量周期分析，發(fā)現(xiàn)兩者均呈17 a主周期[13]。毛麗旦木借助GIS工具開展葉城地質災害易發(fā)性評估，并給出了區(qū)域分級評價[14]。

葉城縣降水垂直差異分布明顯，平原區(qū)年均降水50.2 mm，低山丘陵區(qū)年降水70.74 mm，中高山區(qū)年降水達231.2 mm，柯克亞鄉(xiāng)政府駐地年降水約 100 mm?？傮w分布規(guī)律是南部高山地帶最多，海拔3 000～3 500 m迎風坡（北坡）年降水量可達350～ ?400 mm，向南向北迅速減少[15]。該區(qū)存在極端降水和局地暴雨，據(jù)1961～2000年新疆54個氣象站統(tǒng)計分析，葉城所在喀什地區(qū)年極端降水量占年總量的31.3%[16]。

NS走向的提孜那甫河是葉爾羌河的最大支流。徑流量最大月出現(xiàn)在7月，1975年與2001年徑流量由少到多突變，年徑流周期變化呈現(xiàn)17a的主周期，10 a與22 a的次周期。對1958～2010年50年的年均氣溫分析發(fā)現(xiàn)，1998年發(fā)生由冷變暖突變，氣溫周期變化呈17 a的主周期。該流域年降水集中在5、6月。1998年是年降水開始上升序列突變年，降水周期變化呈17 a的主周期和22 a的次周期[13]。

葉城縣中高山及低山丘陵區(qū)地質災害最發(fā)育。南部高山區(qū)（海拔3 500 m以上）、中部中山區(qū) ? ? （海拔1 500～3 500 m）所在中高山區(qū)分布各類地質災害198處，占災害點總數(shù)的90.83%[12]。該區(qū)風積黃土大范圍分布在高程為2 500～3 000 m的山坡表面，為特有介質因素。

葉城縣大致70%以上地質災害的發(fā)生與大氣降雨直接相關。災害發(fā)生呈群發(fā)性、同時性、爆發(fā)性及后續(xù)性特點，滯后表現(xiàn)為在降雨過程結束后數(shù)小時甚至數(shù)天才會發(fā)生地質災害[12]。葉城歷史上曾于1964年5月21～25日，1966年8月13～14日、25～26日，1977年6月、1979年5月15日、1982年7月3日、1987年7月18～29日、1999年8月、2003年7月發(fā)生過暴雨、泥石流或洪水，造成很大人員傷亡和經(jīng)濟損失[15，17]。調查走訪六村86歲老人了解到，1978年、2000年、2007年、2009年阿古溝（意思是鷹嘴溝）均發(fā)生過暴雨和泥石流。1978年7月發(fā)洪水，流下來的泥水順溝谷底部向下游流動，村子上游約2 km出現(xiàn)古壩1（處于壩1上游600 m），所在處有7間土坯房及1個果園。左岸紫色近水平砂巖中見一高位老滑坡壩表面已長草。該土壩斜長約270 m，寬60 m，高出周圍地面約15 m（圖2）。1979年六村從現(xiàn)在的九村 （阿其克拜力都爾村）分出并搬到現(xiàn)六村下游4.8 km的原村址。

2009年發(fā)生過2個堰塞湖潰決，出現(xiàn)30 m高的水浪，洪水最高達半山腰，多個溝谷有泥沖泄下來。該災害之前20多天降雨連綿不斷。雨后溝谷中洪水連續(xù)出現(xiàn)3天，洪水流量明顯增大，村民都搬至高地暫住，然后突降暴雨，泥石流從上游奔泄而來，流過原村址并沖向下游，因流量較大，比2016年7月6日的泥石流大10倍，當時整個谷地幾乎完全被泥石流覆蓋。沒人死亡，但牛羊驢死了不少。2009～2012年他們在原村址搭建帳篷住了3年。2012年六村整體搬遷到上游4.8 km的現(xiàn)位置（距縣城170 km）。村民屋后土坡上旱獺挖土洞普遍存在，說明草本植被較發(fā)育，表層土有一定的蓄水性。2012年1月遙感影像顯現(xiàn)北坡坡體中上部出現(xiàn)大量張裂明顯的弧形裂縫，部分變形體在這次7.6災害中進一步發(fā)展為滑坡（圖2），為泥石流提供較豐富的物源。多年來阿古溝為干溝，2015年洪水過流只持續(xù)了15分鐘。2016年7.6災害發(fā)生前六村有居民44戶、人口300余人。從村莊下游北側支溝的上游引水進村管道工程正在鋪設修建。

2016年6月26日中國-吉爾吉斯坦邊界發(fā)生震源深度10 km的6.7級強震，喀什震感強烈，六村有感覺，未見發(fā)生明顯滾石及裂縫擴大。

2 ?現(xiàn)場調查

2.1 ?地形地貌

柯克亞鄉(xiāng)六村處于剝蝕低山丘陵向中高山過渡的地貌單元，地形地貌差異較大，海拔高度2 400～3 000 m，溝谷切割深200～600 m，地形變化較大，群山環(huán)繞（圖1）。坡高谷深的地形地貌條件為風積土滑坡發(fā)育提供了重力作用條件，溝谷橫斷面呈 U型或V 型，發(fā)育跌水陡坎。斜坡坡度越陡，坡體物質在重力作用下易發(fā)生蠕變，向下運移和滑動，最終在強降雨條件下形成滑坡。

阿古溝六村以上溝谷匯水面積不大于20 km2，近6村段溝谷平均縱坡坡度29.6‰（小于2o）。溝谷兩岸土坡坡角為30o～35o，坡高100～400 m（圖1）。

2.2 ?水文及暴雨

提孜那甫河上游西側支溝阿古溝走向110o，平時為干溝。2016年正在施工從其南西側另一支溝中管道引水工程。村莊民居分布在干溝南北兩側，其右岸被沖毀的7戶房屋正位于溝谷急拐彎下游的凸出迎峰地塊（圖3）。

溝谷底部卵礫石包括大理巖、片麻巖、砂巖等成分多樣、大小混雜，次棱角狀，組成了河谷中間厚3 m以上的河床相砂礫石層，反映出洪水和泥石流短距離搬運時常發(fā)生，即發(fā)即消。溝谷兩側至黃土坡腳為略向河谷傾斜的河漫灘。村莊住房一部分建于河谷一級堆積階地上，右側房屋基本位于河漫灘上。7間完全損毀房屋即位于后者靠上游迎流地段（圖3）。

2.3 ?地層巖性

葉城縣地層除缺失太古界和古生界寒武系以外，從元古界到第四系均有分布。六村地質災害現(xiàn)場出露地層巖性以上元古界青白口系、震旦系為主，溝谷兩岸斜坡淺表土層以上更新統(tǒng)風積層為主 （圖4）[18]。六村所在干溝下游向上游，大致從SE向NW，地層由元古代到震旦紀，從老到新。在主要滑坡壩1下游 750 m 處溝谷向右急拐彎處，兩岸出露震旦系中厚層狀復成分礫巖，地層產(chǎn)狀 60°∠35°。

近地面風沙流運行受到地形影響發(fā)生改變，造成砂層形態(tài)差異，特別是山嶺起伏往往成為風沙流運行障礙。在柯克亞鄉(xiāng)山地北坡、東坡迎風側砂土大量堆積，常形成厚度較大的風積砂層，滑坡主要發(fā)生在這套山坡淺表層上更新統(tǒng)風積黃土層中中。厚層風成粉細砂層，含粘粒少，紋理不發(fā)育，多沿坡地分布于基巖上方或外側（圖2）。圖4給出了風積黃土在六村集中分布，其余溝谷谷坡地帶也有分布，發(fā)育大量弧形張拉裂縫為特征的滑坡變 ? ? ? 形體。

2.4 ?地質構造

西昆侖山前東段新生代褶皺沖斷帶的山前為和田柯克亞擠壓構造帶[19]。該帶整體沿NW向延伸約270 km，東端為近NS走向的阿其克背斜（受阿爾金左行走滑斷裂帶控制），西端在甫沙以西與喀什葉城右行走滑轉換帶相交。所以和田柯西亞擠壓構造帶東西兩端被兩條大型走滑斷裂帶夾持并發(fā)育擠壓構造。

塔西南坳陷南側為柯克亞背斜。該背斜位于西昆侖山前逆沖-褶皺帶中的第二排構造帶上，背斜具有深淺兩個區(qū)域性的構造滑脫面。深層滑脫面位于震旦系與古生代間的不整合面上，淺層滑脫面位于下第三系膏鹽層中。柯克亞背斜形成于兩個滑脫面間的古生界斷塊的推覆疊置[20，21]。六村位置位于甫沙背斜2東端鐵克里克臺隆前緣（圖4）。

葉城縣及鄰區(qū)1914～2015年發(fā)生6級以上地震14 次，地震動峰值加速度由中部昆侖山腹地0.20 g，向兩側漸過渡為0.15 g、0.10 g，至沙漠區(qū)則為0.05 g，分別對應地震基本烈度Ⅷ、Ⅶ和Ⅵ度區(qū)。

2.5 ?十個滑坡

從六村到其上游1.4 km的溝谷兩側分布著10個滑坡，自下游向上游編號依次為1～10，除5號滑坡位于左岸外，其余均位于右岸，與風積土主要分布在北坡一致（圖2）。土質滑坡體積為0.23～14.20萬方，總體積為24.12萬方，為泥石流就近提供了充足的固體物源[8]。值得注意的是，這些滑坡體積不等，但后緣滑坡壁都位于高200～400 m斜坡的中上部，屬高位滑坡，與薄的單面山脊地震中出現(xiàn)加速度放大效應有關。另外多位于北坡的風積土厚度不大。

滑坡10所在斜坡斜長810 m，垂直高度410 m，平均坡角30o。坡腳至滑坡后緣斜長370 m，垂直高度222 m，平均坡角35o，現(xiàn)溝谷寬55 m。溝谷左岸殘留老的風積土滑坡壩，斜高19 m，坡角33o。中上部為紫紅色層狀砂巖，產(chǎn)狀50o∠42o。右岸坡高 ? ?50 m處局部發(fā)育厚層砂巖陡崖，高約6 m，巖層產(chǎn)狀250o∠25o（圖5-a）。

現(xiàn)場對滑坡10（壩1）斜坡開展高密度電法物探工作。物探儀器為地震電法綜合儀（意大利PASI）。物探剖面斜長450 m，方向從北向南，電極距2 m。地表情況為南部原狀黃土，經(jīng)過寬度約50 m的河溝處為河床砂礫石層。通過河床及河漫灘之后為滑坡堆積及黃土層，到剖面北部距剖面北端點約20 m為滑坡后緣裂縫區(qū)（圖5-b）。電阻率剖面顯示較深部存在2條北傾斷層，且斷層出露部位地形低洼，黃土層厚達40 m，其它位置黃土層均厚約20 m ? ? ? ? ? ? （圖6）。斜坡黃土之下的基巖面存在一定起伏。靠近河床底部及斜坡下部較完整基巖視電阻率在 ? ? 1 500 Ω·m以上，斷層視電阻率約10 Ω·m。物探剖面還顯示淺表土層有一定含水性，生長著草本植物，視電阻率在5 Ω·m以內，物探測量前一天下雨，整體電阻率值偏低些。

2.6 ?兩個堰塞壩

在六村村部下游20 m及上游1.12 km分別出現(xiàn)了兩個滑坡壩，其潰決過程從上游壩1到下游壩2。在村部上游210 m處發(fā)育了古壩2，曾經(jīng)堵塞溝谷，至今仍有殘留。在下游左岸支溝口，見古壩3，系原六村址上游頻發(fā)的泥石流溝。

從上游到下游，先后出現(xiàn)滑坡10及滑坡壩1、滑坡9～滑坡6。過基巖拐角先后有滑坡5～1，其中滑坡5、4、3處斷面推測當時流速分別為4.51 m/s、 ?6.51 m/s、5.52 m/s，流量分別為 508.7 m3/s、 ? ? ? ?524.7 m3/s、443.2 m3/s。上下游兩個壩潰后洪峰流量分別為997.8 m3/s、459.2 m3/s[8]。

2.7 ?堆積區(qū)

按斷面流量500 m3/s，時間持續(xù)按0.5 h（1 800 s）計，則流過的泥石流體積為90萬方?；麦w進入溝谷后貢獻給泥石流土方量按溝谷滑坡量12 萬方/km計算，溝谷長3 km，則達到溝谷中滑動堆積量為36萬方。因7月5日中午降小雨約2小時，7月6日凌晨降1小時特大暴雨（按100 mm/h計），匯水面積為20 km2（圖1），則1小時降雨總量為200萬方。按地表徑流系數(shù)表層粉土條件，取0.3[22]，則地表徑流量為60萬方。徑流量和固態(tài)土量加起來不大于96萬方。壩1潰決5分鐘后泥石流到達村部大院形成了1.6 m高的水頭。按過流斷面面積 80 m2，長度5 km計算，第2個壩體上游溝谷中泥石流堆積體積約為40萬方，下游堆積區(qū)體積為24萬方，合計64萬方。綜合上述過流斷面流量和時間、雨量加土量、溝谷面積和長度，計算的泥石流量變化于64～96萬方。綜合考慮降雨轉化為徑流、土體沿途堆積等，泥石流總體積約為70萬方，包括壩1-壩2間10個滑坡為泥石流提供松散物24.12萬方，堆積區(qū)體積約10萬方[8]。在村部與村民住戶間溝谷左岸有一支溝，有含塊石泥石流流出。被泥石流毀壞7戶處河谷由右岸偏向左岸的急拐彎下游，基本對著左側支溝溝口 （圖2，3，圖7-b）。這樣在壩2潰決前高出溝底約3 m的村部大院里水深已達1.6 m，潰決時水頭高度不小于3 m。泥石流流速和流量很可能比計算結果大。

3 ?災害鏈生過程

3.1 ?地震和凍融裂縫

長期的凍融和地震作用，尤其是2012年六村村民搬到現(xiàn)在住址之前，從衛(wèi)星影像圖上可見溝谷右岸斜坡上部，明顯發(fā)育了大范圍分布的弧形張裂縫 （圖2），顯示較長時間發(fā)育的滑坡變形階段。

3.2 ?滑坡發(fā)生

據(jù)調查走訪，2016年7月5日降雨2 h。7月6日凌晨開始半個小時出現(xiàn)特大暴雨，雨水深達200 mm（據(jù)訪問）。溝谷中0：30出現(xiàn)大范圍滑坡，包括近百個變形體和數(shù)十個滑坡（圖4）。在滑坡壩潰決的下游斜坡又被掏蝕，進一步產(chǎn)生潰決后的下游滑坡。

3.3 ?滑坡壩堵塞

2016年6月26日6.7級地震、7月5日小雨浸潤 （據(jù)觀察，表層風積土降水入滲浸潤厚約0.5 m）、7月6日凌晨暴雨作用下風積土中大量滑坡形成，并呈高速運動至溝谷，局部堵塞形成堰塞湖。在后續(xù)降水和上游來水作用下，湖水位急劇上升。

3.4 ?堰塞湖潰決

7月6日凌晨0：30滑坡壩形成后不到10分鐘，即在凌晨0：35、0：40壩1和壩2先后潰決。尤其是壩1潰決后在主溝兩岸形成了寬約20～50 m，厚3～2 m的飽和土堆積帶，形成了高出溝谷底部平坦的“階地”，延伸至基巖出露的滑坡5處上游，長達500 m。凌晨0：35壩1潰決后的0：40分、壩2潰決前沖入村部院里的泥石流深達1.6 m，門口墻上泥痕高達 ? ? 2.2 m（圖2，3）。

3.5 ?泥石流形成

兩個堰塞湖潰決后，六村上下形成了幾乎占滿溝谷的稀性溝谷泥石流。在壩2潰決后，在右岸彎道處泥石流直接沖向下游，徹底毀壞了右岸拐彎處上游迎流面的7間房屋。水泥地板上殘留的鋼梁架呈90o直彎向下游，顯示當時的沖擊力來勢迅猛。

4 ?預防對策

2009年該溝谷發(fā)生過堰塞湖潰決型泥石流。2016年六村上游及所在處1.25 km范圍內發(fā)育了10個滑坡、2個堰塞湖，且有些蠕變斜坡即使沒有滑坡，但也出現(xiàn)了弧形裂縫。現(xiàn)在鄰近滑坡有逐漸發(fā)展連成一體的趨勢，此處已不適宜于人類長期居住。據(jù)現(xiàn)場考察情況看，2017年降雨豐富，變形邊坡的規(guī)模和范圍不斷加大，滑坡的鏈生威脅還在不斷加強（圖7-a照片攝于2016年7月14、15日，圖7-b攝于2017年7月22日），顯示出風積土滑坡破壞的繼承性和區(qū)域性。因此2017年政府將包括6村、7村和9村在內受泥石流和洪水威脅的村莊整體搬遷到了葉城縣城，從而實現(xiàn)了對該區(qū)集中分布的地質災害鏈的主動避讓。

5 ?結論

葉城災害是長期地震和凍融作用下短時暴雨誘發(fā)的稀性泥石流，先后經(jīng)歷了長期蠕變拉裂變形、高位快速滑坡、堵溝壩、堰塞湖潰決、泥石流等5個階段，組成了一個從變形到破壞、從滑坡到泥石流的災害鏈。六村上游1.25 km范圍內發(fā)育了10個滑坡、2個堰塞湖，是形成高水頭泥石流的重要來源。部分建于河漫灘及拐彎迎流處的房屋成為受災最嚴重的地段。

致謝：本文參考中科院葉城7.6災害地質考察隊向新疆分院提交的考察報告。感謝自治區(qū)國土廳資環(huán)處、喀什行政公署、喀什公路局、葉城縣委和縣政府、柯克亞鄉(xiāng)等各級政府及七村、九村委會和護邊員為考察工作提供大力支持和便利。參加野外考察工作的還有曾慶利副教授、胡桂勝副研究員、楊長德講師、楊磊碩士、馬姍姍碩士等。

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Abstract：The aeolian soils in southern Xinjiang concentrated at 2 500～4 000 m height on the northern slope of Kunlun Mountains are mostly gray-yellow silt or loess-like soils due to their newly occurrence，short migration distance and weak soil formation.Yecheng 7.6 debris flow event provides a rare case for disclose the mechanism of geohazard chain in loess，which has been paid more and more attention in recent years.It was found that the event began with the development of arc tension cracks at the high slope for 10～15 years.Short-term rainstorm induced damage，resulted in shallow long-distance landslides，blocked rivers and became dammed lakes，and caused outburst debris flow and afterwards floods in the downstream.The mechanism of loess geohazard chain within Kekeya Town revealed in this paper is more common in South Xinjiang， or it can be called Yecheng Model.It is also found that the sudden slope failure is in the form of landslide rather than soil erosion， because the thickness of eolian soil on the high slopes in middle and high mountain areas is generally less than 20 m，and the distance between the foot of the slope and the scoured side-eroded river bed is limited.This paper studies and explains the causes of outburst debris flow in the gully and sudden flood in the lower reaches of the next day：formation of barrier lakes in the upper and middle reaches，delayed outburst of the landslide dam，instantaneous debris flow and afterwards floods.

Key words：Geohazard chain;Yecheng;Eolian soil;Freeze thawing;Rainstorm