墨玉县普卡村泥石流发育特征及形成条件分析

2021-04-03袁丽发徐海龙

地下水 2021年3期

袁丽发，谢宁，徐海龙

(新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆乌鲁木齐 830091)

墨玉县地处喀喇昆仑山北麓，塔里木盆地南缘，喀拉喀什河左岸，为古丝绸之路的南道。东与洛浦县、和田县为邻，西与皮山县、巴楚县相连，北入塔克拉玛干大沙漠与阿克苏地区的阿瓦提县接壤。墨玉县距离自治区首府乌鲁木齐市为1 535 km，东距和田市27 km，西距皮山县160 km，交通条件好。

研究区泥石流沟曾于2013年5月13日爆发，灾害发生时迅速，泥石流流体沿简易的导流槽运动，由于导流槽的过流能力不能满足泥石流的通过，大量泥石流涌进了农田，造成65亩农田被埋，造成直接经济损失小于50万元。因此，本文在参考相关研究成果的基础上[1-5]，对墨玉县普卡村泥石流灾害的发育特征以及形成条件进行了分析。研究结果可以后期防治工程设计提供地学依据。

1 孕灾环境条件分析

1.1 地形地貌

研究区总体地势呈东北高西南低，整体海拔在1 680～1 947 m，地形坡降在50‰左右。该区东北部为中山，相对高差在300 m左右，边坡陡直，近乎90°。中山顶部为相对平坦的台地，在底部可见崩塌堆积物。西南部为河谷阶地，相对高差5 m左右，地势整体呈东北高西南低，阶地上共发育小型泥石流沟5条，阶地上为人类经济工程活动频繁区，大部分已被改造成居民房屋和耕地。

1.2 地层岩性

研究区出露的地层为新近系、第四系。其中新近系中新统主要分布于研究区东南部的中山，出露的地层岩性主要为藏棕色砂砾岩夹薄层泥岩；第四系为全新统冲积层、全新统冲洪积层、全新统坡积层。

1.3 地质构造

研究区位于一级构造单元的塔里木台地。二级构造属于昆仑山东西向构造带的北翼，为走向北西西—南东东向的复式剧烈挤压褶皱带和逆掩断裂带组合。

1.4 水文工程地质条件

研究区地下水主要为第四系松散岩类孔隙潜水及第三系碎屑岩类裂隙孔隙水。第四系松散岩类孔隙潜水主要位于研究区陡崖下部的河谷及阶地上，单一结构，含水层砂砾卵石，水量丰富；新近系碎屑岩类裂隙孔隙水在研究区广泛分布，地层岩性为新近系的砂岩、砂砾岩，富水性较弱。

根据研究区内地层的分布特征，研究区划分为以下二个工程地质岩组：一组是互层状较软弱碎屑岩组，另一组为第四系砂土、碎石土、卵石单层土体和砂砾石、卵砾石双层土体两类。

2 泥石流发育特征及发展阶段分析

2.1 泥石流类型划分

2.2 泥石流发育特征

2.2.1 形态特征

1)N12泥石流沟

形成流通区：根据本次调查，N12号泥石流沟为潜在泥石流沟，该泥石流沟整体轮廓呈哑铃状，流域面积为0.023 km2，主沟长0.21 km，N12泥石流沟最高海拔在1 898 m，最低海拔在1 649 m，相对高差249 m，泥石流沟两侧坡角在10°～20°，沟床比降161‰，沟宽在2 m左右，沟深在1 m左右。

堆积区：由于N12泥石流沟沟口遭到人工清淤和改造，均已种植树林和修建房屋，已无法见到堆积扇，故无法通过调查计算堆积量。通过访问堆积扇长40 m，扇宽50 m，面积1 000 m2，平均堆积厚度1 m，堆积量约为0.1万 m3，最大一次淤积变幅为0.1 m，最大一次堆积量为100 m3。

2)N13泥石流沟

形成流通区：根据本次调查，N13号泥石流沟为潜在泥石流沟，该泥石流沟整体轮廓呈哑铃状，流域面积为0.039 km2，主沟长0.32 km，N13泥石流沟最高海拔在1 909 m，最低海拔在1 655 m，相对高差254 m，泥石流沟两侧坡角在10°～20°，沟床比降163‰，沟宽在2 m左右，沟深在2 m左右。

堆积区：由于N13泥石流沟沟口遭到人工清淤和改造，均已种植树林和修建房屋，已无法见到堆积扇，故无法通过调查计算堆积量。通过访问堆积扇长60 m，扇宽50 m，面积1 500 m2，平均堆积厚度1 m，堆积量约为0.15万 m3，最大一次淤积变幅为0.1 m，最大一次堆积量为150 m3。

表1中列出了一组不同制备条件的样品，其中A1～A6用于研究不同温度下纳米线的表面形貌；A7采用了厚度减薄的催化剂薄膜，研究催化剂厚度对纳米线生长的影响；表2中列出的样品采用了两步法制备准有序的氮化镓纳米线。

3)N14泥石流沟

形成流通区：根据本次调查，N14号泥石流沟为潜在泥石流沟，该泥石流沟整体轮廓呈哑铃状，流域面积为0.3 km2，主沟长0.61 km，N14泥石流沟最高海拔在1 961 m，最低海拔在1 654 m，相对高差307 m，泥石流沟两侧坡角在10°～20°，沟床比降163‰，沟宽在5 m左右，沟深在2 m左右。

堆积区：由于N14泥石流沟沟口遭到人工清淤和改造，均已种植树林和修建房屋，已无法见到堆积扇，故无法通过调查计算堆积量。通过访问堆积扇长80 m，扇宽60 m，面积2 400 m2，平均堆积厚度0.1 m，堆积量约为0.24万 m3，最大一次淤积变幅为0.1 m，最大一次堆积量为240 m3。

4)N15泥石流沟

形成流通区：根据本次调查，N15号泥石流沟为潜在泥石流沟，该泥石流沟整体轮廓呈哑铃状，流域面积为0.2 km2，主沟长0.78 km，N15泥石流沟最高海拔在1 968 m，最低海拔在1 654 m，相对高差314 m，泥石流沟两侧坡角在10°～20°，沟床比降163‰，沟宽在3～5 m，沟深在1～2 m。

堆积区：由于N15泥石流沟沟口遭到人工清淤和改造，均已种植树林和修建房屋，已无法见到堆积扇，故无法通过调查计算堆积量。通过访问堆积扇长120 m，扇宽60 m，面积3 600 m2，平均堆积厚度1 m，堆积量约为0.36万 m3，最大一次淤积变幅为0.1 m，最大一次堆积量为360 m3。

5)N16泥石流沟

形成流通区：根据本次调查，N16号泥石流沟为潜在泥石流沟，该泥石流沟整体轮廓呈哑铃状，流域面积为0.02 km2，主沟长0.2 km，N16泥石流沟最高海拔在1 668 m，最低海拔在1 654 m，相对高差14 m，泥石流沟两侧坡角在10°～20°，沟床比降70‰，沟宽在5 m左右，沟深在2 m左右。

堆积区：由于N16泥石流沟沟口遭到人工清淤和改造，均已种植树林和修建房屋，已无法见到堆积扇，故无法通过调查计算堆积量。通过访问堆积扇长60 m，扇宽30 m，面积900 m2，平均堆积厚度1 m，堆积量约为0.09万 m3，最大一次淤积变幅为0.1 m，最大一次堆积量为90 m3。

2.2.2 物源分布特征

根据本次探井及物探揭露，研究区阶地上堆积一层第四系全新统砂砾石，冲洪积搬运而来，堆积松散，较易受雨水冲蚀搬运至沟内，厚度2～5 m，本次视其为泥石流松散物源，呈上游向沟口逐渐变厚的分布特征。泥石流沟底堆积一层第四系松散堆积物，为流水冲洪积搬运而来，堆积较松散，极易受泥石流侵蚀搬运，厚度1～3 m，本次视其为泥石流松散物源，呈现由上游向沟口逐渐变深，沟轴线处较深，向沟谷两侧坡脚变浅的分布特征。在泥石流沟上游与中山交界处，呈条带状堆积一层第四系残坡积物，为山体崩塌堆积而来，结构破碎，推挤松散，容易受泥石流侵蚀搬运，本次亦视其为泥石流松散物源。

2.3 泥石流沟发展阶段

研究区泥石流无明显主沟，侵蚀速度慢，沟口扇形堆积地形发育并可见扇高在增长，主河河型基本稳定，主流稳定，新老扇叠置覆盖外延，扇面变幅0.3～1.0 m，松散物呈高边坡堆积、坡度较缓，不良地质现象以岩质崩塌为主、但在后续发育，沟槽横向与纵向变形均发育、纵向切蚀趋稳，沟坡较缓，区域以荒坡为主、植被覆盖率小于2%，触发雨量较小但逐步增大，因此判定普卡村泥石流正处于发展期(壮年期)的末期，正在向衰退期(老年期)转型。

3 泥石流形成条件分析

3.1 地形地貌

研究区地形呈东北高西南低，海拔高度在1 680～1 947 m，自东北向西南地貌类型依次为中山、河谷阶地。中山相对高差在300 m左右，边坡陡直，近乎90°。普卡村便坐落在河谷阶地上。在阶地上发育有5条泥石流沟对普卡村构成威胁。5条沟谷长0.21～0.78 km，海拔1 968～1 654 m，相对高差14～314 m，汇水面积为0.02～0.4 km2。

因此，研究区内地形地貌条件有利于区域地表水向沟道内汇集形成洪流，洪流携带松散堆积物向下游运移，沿程不断补给水源和物源，在沟道内逐渐形成势能强大的泥石流，最终泥石流固体物质堆积河谷一级阶地内，洪水则全部汇入喀拉喀什河中。

3.2 物源条件

通过本次野外工作的调查、地面物探、探井资料分析，基本查明了泥石流物源分布特征。研究区物源主要由四部分组成。其中，主要物源量为2级阶地的风积砂搬运，另一主要部分是主沟道内切割形成两岸塌岸的松散堆积物，第三是泥石流主沟沿线各沟道内的松散堆积物，第四是沿沟崩塌体及少量残坡积堆积物。以上物源为泥石流发生提供了足够多的物源，物源量为176.2万 m3。

3.3 水源条件

研究区所处的新疆墨玉县，年平均降水量36.6 mm。根据水文分析报告，采用最近的和田气象站多年降水资料进行数理统计，用1953-2014年实测资料进行对比分析，系列中的1968年6月29日出现的一日降水量为26.6 mm，比50 a一遇单日最大降水量略大，符合实际情况。50 a一遇的单日最大降水量为22.39 mm。降水主要集中于5-9月，约占全年降水量的80%。由于降水非常集中，气温变化大，植被发育差，地表土壤几乎无法承载突如其来的降水。