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        塔什庫爾干縣喀瑪如孜村西泥石流發(fā)育特征及形成機(jī)制分析

        2023-01-13 04:23:04捷,李
        地下水 2022年4期
        關(guān)鍵詞:塔什庫爾干第四系基巖

        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(dá)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(dá),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(jī)制進(jìn)行了分析,進(jìn)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(fēng)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(xì)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(xué)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(dá),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(jìn)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?;鶐r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(fēng)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(fēng)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(xì)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(xì)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(jī)制及影響因素分析

        3.1 形成機(jī)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(fēng)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(fēng)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(xì)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(fēng)速達(dá)1.8~2.1 m/s,最大風(fēng)速20 m/s,風(fēng)向西北或北風(fēng),風(fēng)力7~8級,最大風(fēng)力可達(dá)12級,年平均大地結(jié)凍時間為256 d,標(biāo)準(zhǔn)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(fēng)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(fēng)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。

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