和田县阿瓦提村泥石流发育特征及发育机理

付振东



和田县阿瓦提村泥石流发育特征及发育机理

付振东

（新疆地矿局第一水文工程地质大队，乌鲁木齐 830091）

在对和田县阿瓦提村泥石流灾害地形地貌、地层岩性、工程地质条件、水文地质条件以及人类工程活动等分析的基础上，对研究区泥石流灾害的发育特征、形成机制以及影响因素等进行了分析。研究结果表明：研究区泥石流灾害流域面积90.5km2，共发育有一条泥石流主沟和四条泥石流支沟；将泥石流沟划分为形成流通区和堆积区，其水源主要为降雨；影响因素主要为风化、降雨、融雪、地震以及人类工程活动。

泥石流；发育特征；形成机制；阿瓦提村

阿瓦提村泥石流地质灾害位于新疆南疆和田地区和田县，行政区划隶属于郎如乡管辖。堆积区位于和田县郎如乡排孜阿瓦提村，以河（喀拉喀什河）为界，左岸为墨玉县，右岸则为研究区。研究区对外交通主要是X625县乡道路，交通条件较好。泥石流沟沟道内无道路通行，东部山坡上有一条简易土石路通往研究区外。该文以和田县阿瓦提村泥石流地质灾害作为研究对象，在野外调查和室内资料整理分析的基础上，并参考相关研究成果[1~10]，对研究区内地质环境条件、发育特征、形成机制以及影响因素等内容进行分析和评价，进而为后续当地政府对泥石流地质灾害点的工程治理提供理论基础。

1 区域概况

1.1 地形地貌

研究区位于昆仑山北坡，泥石流沟流域总面积为90.5 km2，主沟长约30.8km，沟床纵坡比为78‰，泥石流沟道宽2~50m。研究区地势整体呈南高北低，海拔在1 500~2 713m。北部地形相对平坦，地形坡降在30‰~80‰，南部地形高低起伏，山体坡度在20°~50°。根据山前断裂将研究区分为侵蚀构造中山地貌及山前堆积平原地貌两种地貌单元。

山前堆积平原地貌单元（Ⅱ）：分布于研究区北部，区内地形平坦，地势整体呈南高北低，地形坡降在30‰，海拔在1 500~1 867m，相对高差一般小于10m。南部可见五条泥石流沟发育，泥石流沟宽2~50m，深2~20m，最终在北部汇聚成一条泥石流沟排向喀拉喀什河。喀拉喀什河河道宽约300m，可见两级阶地发育，二级阶地之上人工改造为农田及房屋。二级阶地之上植被发育，以人工种植小麦、白杨等为主，植被覆盖率30%左右，阶地以南植被基本不发育。

侵蚀构造中山（Ⅲ）：分布于研究区南部，区内地形高低起伏，地势整体呈南高北低，海拔1 859~2 713m，相对高差在50~300m。第四纪以来，地壳急剧上升，该区域受到强烈的构造侵蚀作用，形成陡峻的中山地形。山体多呈凸型，分水岭呈脊形，坡度多在15°~30°，沟谷较发育，切割深度达50~200 m。区内发育三条泥石流沟，沟宽2~20m，沟深5~10m，并最终在北部汇成一条泥石流沟流向山前堆积平原区。研究区山体之上可见少量植被发育，以矮小草本植被为主，植被覆盖率小于3%。三条泥石流沟，沟宽2~20m，沟深5~10m，并最终在北部汇成一条泥石流沟流向山前堆积平原区。研究区山体之上可见少量植被发育，以矮小草本植被为主，植被覆盖率小于3%。

1.2 地层岩性

研究区出露的地层时代为长城系、新近系及第四系，由老到新为：

1）长城系：受山前断裂构造影响，南部地层抬升，出露地层岩性为长城系赛拉加兹塔格群b组地层，岩层叠置厚度4 396.68m，出露面积约33km2；主要为灰绿色方解绿泥云母石英片岩、灰绿色斜长绿泥云母石英片岩、灰绿色绿泥云母石英片岩、斜长石绿泥石英片岩。该岩组主要为含绿泥石、白云母、方解石的片岩，岩石为显微鳞片—粒状变晶结构、片状构造，高绿片岩相变质。

2）新近系上新统：主要分布在研究区中部，地层厚度为1 535.28m，出露面积约为55km2。与下伏帕卡布拉克组为平行不整合接触、与上覆中更新统半固结冲洪积砾石、砂砾石微角度不整合接触。该组岩性较为单一，主要为灰色半固结中层状、厚层状、巨厚中细砾岩夹灰色半固结薄－中层含砾及粗砂岩、浅砖色半固结中层含粉砂质泥岩组成，砾岩多为厚—巨厚层－块状构造、发育块状层理，为颗粒支撑，砾石成分复杂，以花岗岩、片岩、灰岩为主，砾石分选差、大小混杂堆积，砾石直径一般10~120mm、最大达120cm，磨圆度中等，为次棱角状、次圆状；含砾砂岩、粗砂岩、粉砂岩为半固结状，发育平行层理，多呈凸镜状夹层产出。在砂岩、砾岩底部见冲刷构造。

3）第四系，下更新统：主要分布于研究区东南部，主要出露一套砾岩，砾岩多为块状构造，具有块状层理，成分复杂，分选性差，磨圆度较好，多为钙质胶结。

4）第四系，中-上更新统冲积层：分布在研究区北部河床、河漫滩地及阶地之上，分布面积约为2.5km2。出露地层以粉细砂、砂质粉土为主，黄色，结构稍密实。

5）第四系，全新统冲积层：主要在河床中出露，出露岩性为卵石、漂石等。粒径一般在2~20cm，大者可达50cm，磨圆度较好，分选性较差，母岩成分复杂，以片岩、片麻岩、花岗岩等为主。

1.3 工程地质条件

研究区分布的工程地质岩组包括岩组和土体两大类。岩组为较坚硬层状变质岩岩组，较软弱-软弱的层状碎屑岩岩组，土体为单一结构卵石土、砂土及碎石土土体。

1）较坚硬层状变质岩岩组：分布于研究区南部侵蚀构造中山地貌单元，岩性主要为长城系塞拉加兹塔格群的石英片岩。岩石性脆，节理裂隙发育，风化破碎强烈。

2）较软弱-软弱的层状碎屑岩岩组：分布于研究区中部的基岩区，岩性主要为上新统-下更新统的砾岩、砂岩、泥岩等，多呈互层结构，常见钙质硅质胶结或泥质胶结，层理清晰，钙质硅质胶结的岩石力学强度中等，抗压强度30~80MPa，泥质胶结的力学强度低，抗压强度＜30MPa。

3）单一结构碎石土土体：主要分布泥石流沟底部和沟槽两侧坡体、坡脚处。岩性以冲洪积和残坡积角砾、圆砾及粗砂为主，磨圆度差或一般，结构松散，厚度0.8~7.5m，由上游至下游厚度逐渐减小，工程地质条件差。

4）单一结构砂土土体：主要分布于堆积区上部。岩性以冲积的粉细砂及砂质粉土为主，结构密实，厚度大于5m，厚度由南向北逐渐减小，工程地质条件差。

6）单一结构卵石土土体

主要分布于北部河道内。岩性以冲积的卵石为主，磨圆度较好，粒径一般在10cm左右，大者可见50cm。结构松散，潮湿，厚度10m左右，厚度由南向北逐渐减小，工程地质条件差。

1.4 水文地质条件

研究区分布的地下水类型有基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水三大类。

1）基岩裂隙水：主要分布于研究区南部。含水层岩性为长城系的变质岩。地下水主要接受大气降水（含冰雪融水）入渗补给，地下水沿岩石裂隙由高处向低处排泄至泥石流沟道内，最终排泄于喀拉喀什河，未见地下水露头。

研究区各沟谷形态特征表

特征编号流域面积（km2）沟长Lkm）最大高程（m）最小高程（m）坡降j N130.816.102747149578‰ N24.84.941853161947‰ N37.66.682011170047‰ N44.23.821871172339‰ N57.83.982122176689‰

2）碎屑岩类孔隙裂隙水：主要分布于研究区中部。含水层岩性为新生界新近系中新统棕褐色泥岩、砂岩。地下水主要接受河流入渗及大气降水（含冰雪融水）补给，地下水沿岩石孔隙裂隙由高处向低处排泄，地表未见地下水露头。

3）松散岩类孔隙水：主要分布于研究区北部，含水层为单一卵石层，主要接受河流入渗补给，根据水文地质图，单井涌水量大于5 000 m3/d，矿化度一般小于1g/L。

1.5 人类工程活动

研究区内人类工程活动主要集中在沟口的堆积区。主要人类工程活动有修建的公路及桥梁一座，水电站引水渠一条，房屋八间，未见防治工程。泥石流发生时严重威胁下游老百姓的生命财产安全。

2 泥石流灾害发育特征分析

2.1 泥石流形态特征及物源条件

勘查内流域面积90.5km2，发育有一条泥石流主沟(N1)，四条泥石流支沟（N2~N5）。泥石流沟道内为第四系卵砾石及碎石土覆盖，松散物厚度在1~20m，坡面上松散覆盖物在0.2~0.7m。每年6~9月持续降雨，降雨强度较大时，易形成暴涨暴落、峰高量小的暴雨洪水，在受到洪流对道冲刷与降水对坡体面蚀及下切作用，形成大量物源顺流而下，泥石流沟经常发生水流携带沟道及坡体的泥沙及碎石一并冲出的现象，所以泥石流沟口以上部位即是汇水区也是物源区，划分为形成-流通区，面积下部扇形区域为堆积区。各条泥石流沟的形态特征见表。

2.2 水源条件

本次勘查通过地面测绘与调查，查清了沟道的汇水水源类型，汇水面积，地下水的补、径、排条件，植被、两岸边坡地形特征等基本特征。对泥石流形成区、流通区及堆积区等特征进行了调查，查清了泥石流的沟床纵坡度及变化，冲於变化情况等，其中最大冲淤变幅为0.3 m。

研究区泥石流的水源主要为降雨，降雨较集中在6~8月，降雨多为短时大雨或暴雨。暴雨能在短时间内形成强大的地表径流，而携带松散碎屑物质起动形成泥石流。由于研究区内未设置水文站，仅收集到部分气象观测资料，水动力条件需进一步进行水文计算来确定。

根据现场泥痕剖面实测，总计实测泥痕剖面2条，分别位于主沟以及主沟与支沟交汇处等重要的工程部位，经计算泥痕深度平均值为0.8m。

3 泥石流灾害形成机制及影响因素

3.1 形成机制

泥石流沟流域总面积90.5km2，主沟总长约30.8km，源头最高海拔2 713m，最低点海拔1 500m，最大相对高差1 213m，沟床纵坡比为78‰，泥石流沟沟道宽2~50m。北部地形相对平坦，地形坡降在30‰~80‰，南部地形高低起伏，山体坡度在20°~50°。泥石流形成~流通区面积较大，面积为88 500m2，且支沟较发育，总计发育5条支沟，支沟床纵坡较大，各支沟沟谷呈“V”型，两侧谷坡较陡，山坡坡度20°~50°，较有利于水及碎屑固体物质聚集，划分为形成区。形成区基岩裸露，坡面发育稀疏的耐旱低矮灌木及草类，植被覆盖率低于5%。在雨水作用下，基岩表层松散物随雨水汇入较窄的沟道，为下游提供了丰富的松散物源。

3.2 影响因素

1）风化：研究区基岩山区。在长期的风化作用下形成风化破碎的碎石土覆盖山体表层，形成了泥石流沟道内的主要松散物源。

2）降雨、融雪：研究区降水多集中在夏季（5~8月），占全年降水量的68%。由于流域内植被稀疏，在暴雨、特大暴雨及春季融雪情况下，入渗系数小，大部分雨量及融雪水转化为地表径流，迅速汇入主沟，成为泥石流形成的强大水动力，为泥石流灾害的发生提供了动力条件。

3）地震：研究区地震动峰值加速度值为0.20g，按照地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表确定研究区地震基本烈度为Ⅷ度。由于地表雨水及风的冲刷风化作用，沟道两侧陡峭，在新构造差异升降运动及外动力地质作用下，形成陡峻地形和大量的风化、松散堆积物，这些为泥石流灾害的发生提供了地形条件。

4）人类工程活动：研究区内人类工程活动主要集中在沟口的堆积区。主要人类工程活动有修建的公路及桥梁一座，水电站引水渠一条，房屋八间，未见防治工程。泥石流发生时严重威胁下游老百姓的生命财产安全。

3.3 泥石流潜在危害

泥石流包括形成~流通区和堆积区，各区造成的危害各不相同。研究区水石流沟中上游基本无人类活动，一般不会构成危害。其危害主要发生在沟口及堆积区，泥石流发生时直接威胁下游百姓的生命财产安全。经地面调查，泥石流危害对象主要包括人员40人、房屋8间、农田100亩、渠道20m、公路输电线路通讯设施各50m。

4 结论

1）泥石流包括形成-流通区和堆积区，各区造成的危害各不相同。研究区水石流沟中上游基本无人类活动，一般不会构成危害。其危害主要发生在沟口及堆积区，泥石流发生时直接威胁下游百姓的生命财产安全。

2）研究区泥石流灾害流域面积90.5km2，共发育有一条泥石流主沟和四条泥石流支沟。泥石流沟道内为第四系卵砾石及碎石土覆盖，松散物厚度在1~20m，坡面上松散覆盖物在0.2~0.7m。将泥石流沟口以上部位即是汇水区也是物源区，划分为形成~流通区，面积下部扇形区域为堆积区。此外，研究区泥石流的水源主要为降雨，降雨较集中在6~8月，降雨多为短时大雨或暴雨。

3）该泥石流沟源头最高海拔2713m，最低点海拔1 500m，最大相对高差1 213m，沟床纵坡比为78‰，泥石流沟沟道宽2~50m。支沟床纵坡较大，各支沟沟谷呈“V”型，两侧谷坡较陡，较有利于水及碎屑固体物质聚集。此外，形成区基岩裸露，植被覆盖率低于5%。在雨水作用下，基岩表层松散物随雨水汇入较窄的沟道，为下游提供了丰富的松散物源。

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Debris Flow Development and Its Mechanism at Awati Village, Hotan, Xinjiang

FU Zhen-dong

(The First Hydrogeological and Engineering Geological Party, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources,Ürümqi 830091)

This paper has a discussion on development, genetic mechanism and influence factors of debris flow at Await Village, Hotan, Xinjiang based on landform, relief feature, stratigraphy, lithology, hydrogeological and engineering geological condition and man’s activity. The debris flow hazard includes 1 main debris flow valley and 4 debris flow branch valleys with a total area of 90.5 km2. The main influence actors are weathering, raining, snowmelt, earthquake and man’s activity.

debris flow; development; genetic mechanism; Await Village

2018-05-05

付振东（1990-），男，河南固始人，主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。

P642.23

A

1006-0995（2019）01-0097-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2019.01.023