奎屯河沿线特大型泥石流（4号沟）地质灾害特征分析

2015-02-23王振山

西部探矿工程 2015年4期

关键词：冲沟沟谷物源

王振山

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

1 概况

奎屯市地处天山北麓和准噶尔盆地西南缘，距乌鲁木齐市253km。奎屯河4号沟位于奎屯河上游，距离奎屯市约30km，距离独山子约17km。

奎屯河4号沟地处依连哈比尔尕山中低山区至奎屯河河谷之间的地带，总体地势东南高西北低，沟谷南端源头最高海拔1924m，西端泥石流沟口最低海拔953m，相对高差970m。主要出露地层为石炭系凝灰质砂岩、砾岩与第四系冲洪积砂卵砾石。

2 地质灾害类型、规模划分

奎屯河4号沟泥石流沟形成具有有利的地形地貌条件，在暴雨或长时间降雨时出现洪流并携带沟底及其两岸松散堆积物形成泥石流，固体物质组成以圆砾及角砾为主，含少量粉土、中粗砂等。按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T 0220-2006）中相关规定将4号沟泥石流类型划分为：按照水体供给划分为暴雨型泥石流，按土体供给划分为崩滑型泥石流，按集水区地貌特征划分为沟谷型泥石流，按物质组成划分为水石型泥石流，按流体性质划分为稀性泥石流。

奎屯河4号沟泥石流沟口洪积扇轴长约80m，扩散角60°，淤积厚度6m，最大单次淤积厚度1.8m,松散物总堆积量10050m3,最大一次堆积量约为3000m3，根据泥位调查结果，泥石流流向比降为189‰。按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T 0220－2006）中泥石流等级划分的规定，4号沟泥石流一次性暴发规模为小型。

3 地质灾害特征

奎屯河4号沟泥石流流域跨越中低山区及山前河谷阶地2类地貌类型，海拔由西南部分水岭1960m向西北逐渐降低，至泥石流沟口进入奎屯河现代河床处为970m，高差990m，流域全长5.4km，总面积约5.103km2。流域周界由东南向西北呈条带状展布，在中低山区主要由分水岭及4条汇水山谷构成；在山前河谷阶地主要由奎屯河一、二级阶地上3条冲沟，一条主沟及2条支沟汇合而成，沟谷侵蚀切割深，断面呈“V”，为典型沟谷型泥石流，整体呈倒树杈形。本次勘查泥石流受地形地貌及地层岩性影响，水源供给和物源供给呈明显分界，上游基岩山区主要汇水形成水源供给区而物源很少，在中下游河谷阶地冲沟中由于沟岸边坡崩塌形成的崩积物和流水侵蚀搬运带来的松散堆积物，为泥石流的形成提供了大量松散物源，上游水源进入中下游冲沟后，侵蚀冲刷搬运沟谷内松散物而形成泥石流，沿沟谷下移，沿途继续搬运携带周围松散物，不断增大泥石流规模，最终冲出沟口堆积于奎屯河现代河床。因而本次泥石流形成区和流通区主要位于中下游，且分区不明显，根据泥石流水源、物源补给区分布范围及泥石流流通、堆积区分布范围，将勘查区内泥石流流域划分为形成—流通区及堆积区。

3.1 形成—流通区

泥石流形成—流通区分布于勘查区南部山区和河谷阶地带，面积约5.1km2，接近整个流域面积，本次勘查泥石流受地形地貌及地层岩性影响，水源供给和物源供给呈明显分界，上游基岩山区主要汇水形成水源供给区而物源很少，在中下游河谷阶地冲沟中具有大量松散物源，是泥石流沟物源形成和流通区。根据本次泥石流水源、物源补给区分布特征，又可将泥石流形成—流通区分为上游的较单一水源形成区和中下游泥石流主要形成—流通区。

水源形成区位于沟谷上游中低山区,地势由东南向西北倾斜，海拔1960～1283m，相对高差677m，沟谷主要由西侧主沟、东侧沟及分水岭组成，西侧主沟长约3.7km，主沟沿途又汇集两较短支沟后延伸出山口，2支沟分别长1.1km和1.2km；东侧沟单独成一汇水沟谷，长约1.8km。汇水区总面积约4.2km2，约占泥石流流域总面积的82.4%，地形坡度25°～45°，沟谷平均纵坡降182‰，沟槽不发育，侵蚀作用弱，植被发育好，覆盖率大于70%，松散固体物源少，山谷呈”U”,地形整体呈“勺柄状”，地形条件利于地表水的汇集，而水流能携带搬运的松散物很少，形成较单一的水源形成区。

根据调查，勘查区泥石流形成和流通是同时进行的，形成—流通区主要是位于沟谷中下游山前河阶地带，中下游泥石流主要形成—流通区面积约0.9km2，约占泥石流流域总面积的17.6%，海拔在1270～970m之间，地势东南高西北低，最大相对高差300m，主要由山区汇水流在河谷阶地冲刷切割形成多条冲沟汇合而成。

中下游泥石流主要形成—流通区主要有一条主冲沟和2条支冲沟组成，自山前出山口至河谷阶地沟底出口，主沟长度约1.65km，冲沟纵坡192‰，沟底被松散的洪积砂砾石覆盖，两岸边坡岩性由半胶结圆砾构成，表层覆盖一层冲洪积角砾及粉土。主沟出山口后降雨汇集水流在河谷阶地侵蚀下切，沟谷侵蚀深度由数米迅速增至数十米，形成沟底仅10～20m，而沟谷上部宽100～200m，切割深度30～50m的“V”形深大沟谷，贯穿奎屯河谷一、二阶地直奔现代河床。沟谷两侧边坡陡直，崩塌严重，堆积物坠落沟底坡脚，形成丰富的松散物源，沟底松散物厚0.6～1.6m，为泥石的形成提供了丰富的物源。由于沟谷流程较短，而高差大，主沟纵坡较大，沟道较窄，上游山区汇集来的水流动能不断增强，侵蚀冲刷搬运能力强劲，在水源丰富的强降雨、融雪天气易形成泥石流。

中下游泥石流主要形成—流通区东侧支沟发源于南部山区东侧山沟，出山口后与主沟近似平行状沿河谷阶地向西北延伸，在形成—流通区的末端汇入主沟，全长1.2km，冲沟纵坡172‰，东侧支沟在河谷二级阶地汇集数条短的阶面流形成的冲沟后逐渐加深加宽，形成沟底窄沟顶宽的“V”形谷。同主沟相同，沟底被松散的洪积砂砾石、卵砾石覆盖，边坡岩性为半胶结圆砾构成，表层覆盖一层冲洪积角砾及粉土。由于沟谷边坡陡直，多处崩塌，形成丰富的松散堆积物，增大泥石流物源，汇集主沟增大了泥石流规模。

中下游泥石流主要形成—流通区西侧支沟发源于南部山前河谷阶地二级阶地面，流程较短，延伸600m后汇入主沟，主要由河谷二级阶地面数条阶面流形成的冲沟交汇形成，沟底宽5～15m，沟顶宽50～100m，深10～30m，断面为“V”形谷。同主沟相同，沟底为松散的洪积砂砾石、卵砾石，边坡岩性为半胶结圆砾构成，表层覆盖一层冲洪积角砾及粉土。由于沟谷边坡陡直，多处崩塌，形成丰富的松散堆积物，增大泥石流物源，汇集主沟增大了泥石流规模。

3.2 堆积区

堆积区位于奎屯河现代河床，海拔在970～960m之间，沟谷出口呈喇叭口状向西北开口，逐渐变宽，纵坡逐渐变缓，流体动能不断消耗、分散减弱后在出沟口段形成扇形堆积，堆积于奎屯河现代河床内，对河床和河床东侧的团结干渠形成严重影响和破坏。

由于人工清理，沟口洪积扇大部分已被清除，根据对残留的扇形地的调查及访问，洪积扇轴长80m，洪积扇最大宽度 150m，轴向 120°，扩散角 60°，面积为3350m2,相对高差约10m，比降约250‰;洪积物体积约10050m3。从洪积扇中部地层剖面上可看出，泥石流最大一次淤积变幅厚度为1.8m，其形成的堆积物体积约3000m3；最近一次淤积变幅厚度为1.5m，相应形成的堆积物体积约2500m3。堆积区堆积物以圆砾为主，一般粒径5～20mm，最大可达300mm，粗颗粒间主要以中粗砂充填，堆积厚度由上至下逐渐变薄。

4 泥石流危害对象

泥石流沟现状主要威胁奎屯河谷底团结干渠和沟口旁的工程施工中的工人、机械、工房以及沟谷中一户牧民住户点。2011年7月16日，奎屯河因暴雨影响，团结渠上游突发泥石流，造成团结渠3号涵洞（即4号泥石流沟）以下约7km渠道被埋,致使此段干渠完全报废，造成直接损失约5000万元。

5 地质灾害危险性

根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》DZ0220-2006中泥石流灾害危害性等级划分标准，按照勘查区泥石流沟以往受灾损失情况，判定该泥石流地质灾害危害性等级为中型。泥石流危害范围约0.1km2，潜在危害对象威胁奎屯河谷底团结干渠长约100m和沟口旁的工程施工人员、机械、工房以及沟谷中一户牧民住户点直接威胁人数小于100人，预计财产约920万元。根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ0220-2006）中泥石流灾害潜在危险性等级划分标准，该泥石流地质灾害潜在危险性等级为小型。

勘查区泥石流沟在暴雨因素激发影响下，能够间歇性发生中等规模泥石流，因危害对象主要为干渠的水利设施一般较小，较少造成重大灾害和严重危害，确定泥石流活动性分级为中级。勘查区泥石流堆积区呈扇形，轴长约80m，扩散角约60°，总面积约3350m2，堆积区堆积物以松散砂砾石为主，最大一次堆积量约3000m3，堆积区规模较小；泥石流沟补给长度约40%，松散物贮量15000m3/km2，暴雨强度指标R为5.2。根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》泥石流的活动强度判别，4号泥石流沟活动强度为强。