塔什库尔干县喀玛如孜村西泥石流发育特征及形成机制分析

2023-01-13唐捷，李明

地下水 2022年4期

唐捷，李明

(新疆地矿局第一区域地质调查大队，新疆乌鲁木齐 830013)

塔什库尔干县地处帕米尔高原东部，行政区划隶属于新疆维吾尔自治区喀什地区管辖，北至苏巴什达坂、慕士塔格峰与阿克陶县毗邻；东南至以叶尔羌河，塔什库尔祖克山为界与莎车县、叶城县接壤；南临喀喇昆仑和印属克什米尔；西南与巴基斯坦、阿富汗相望；西与塔吉克斯坦共和国相依，边境线总长888.5 km。研究区位于塔什库尔干县库科西鲁格乡西北侧。由县城沿国道G314公路向北行驶约10 km至曲曼检查站，向东沿X613县道行驶约75 km即可到达，外部交通较为便利，研究区内车辆无法通行，只能步行，通行条件较差。因此，本文在参考相关研究成果的基础上[1-5]，对塔什库尔干县喀玛如孜村西泥石流发育特征及形成机制进行了分析，进而对该泥石流的工程设计提供理论依据。

1 地质环境条件分析

1.1 气象水文

研究区位于典型的高寒山区，具有大陆性高原山地干旱气候特征，四季不明显，降水稀少，蒸发量大，空气干燥稀薄，气压低，冬寒漫长，气候寒冷，盛夏如春。该乡地势由南向北倾斜，塔什库尔干河由南向北流经全乡，年径流量合计为119 000×104m3。库科西鲁克河发源于瓦窑本村南侧高山，坡顶常年积雪，河水流向自南向北流向塔什库尔干河，为冰雪融水或大气降水补给型河流。

1.2 地形地貌

泥石流沟流域总面积10.52 km2，主沟为“V”型谷，长约5 740 m，源头最高海拔3 490 m，最低点海拔2 350 m，最大相对高差1 140 m，沟床纵坡比为198‰。泥石流沟沟道整体平直，沟道宽5～12 m，两侧山体陡峭，山体坡度发育相似，坡度在45°～70°，局部通道狭窄，整体基岩裸露良好，上游第四系黄土覆盖相对广泛，地形相对较缓。该沟谷较为平直，未发育大的支沟，沟谷两侧梳状水系发育，长度在600～1 000 m，泥石流形成-流通区面积10.52 km2，山坡植被基本不发于，零星分布灌木，不足5%。

1.3 地层岩性

基岩山体出露岩层大部分为印支期侵入岩，岩性主要有石英闪长岩、二长花岗岩。第四系全新统冲洪积层，第四系全新统冲积层。从老到新简述如下：

1.3.1 印支期侵入岩

出露于整个研究区基岩山体，为石英闪长岩、二长花岗岩，表层强风化，节理裂隙发育，呈块状碎裂，块径一般0.3～0.8 m，大者1～3 m，部分5 m以上，硅质胶结，较硬，中粗、中细粒结构，块状构造，其矿物成分为石英、长石、云母、辉石等。

1.3.2 第四系全新统冲洪积层

主要分布于研究区主沟道沟口及塔什库尔干河沿岸，地层岩性主要为角砾、圆砾层，大漂砾等，充填物以中粗砂为主，呈棱角状、次棱角状或亚圆状，母岩成分以石英闪长岩、二长花岗岩为主。

1.3.3 第四系全新统坡积

主要分布于泥石流沟道底部两侧坡角，岩性为粉土及角砾，土黄色，干燥-稍湿，松散-中密，干强度低，韧性差，碎石为棱角状，碎含量约55%，母岩成分为石英闪长岩、二长花岗岩。含少量植物根系。

1.4 地质构造

研究区包括西昆仑褶皱带和喀喇昆仑褶皱带。断裂构造发育，对研究区地质灾害的发育具有明显的控制作用，尤其是岩质的崩塌地质灾害，具有沿断裂构造呈带状分布的规律。

1.5 工程地质条件

1.5.1 块状坚硬侵入岩组

分布于整个研究区的基岩区，该带岩组岩性主要为石英闪长岩、二长花岗岩。表层被第四系黄土覆盖，厚度0～0.2 m不等。该岩组呈岩基状大片分布，多呈块状构造,常见硅质胶结,节理裂隙发育，硅质胶结的岩石力学强度中等，属于工程地质条件一般区。在沟谷、河道易发生滑坡、崩塌、泥石流地质灾害。

1.5.2 砾类土单层土体

主要分布于塔什库尔干河沿岸、泥石流沟底部和沟槽两侧坡体、坡脚处。分布于塔什库尔干河河岸的土体岩性以漂石、卵石为主，磨圆度中等，结构松散-稍密，厚度较大且均匀，工程地质条件较好。分布于泥石流沟底部及沟槽两侧土体以冲洪积和残坡积角砾、碎块石、圆砾、漂砾及粗砂为主，磨圆度差或一般，结构松散，厚度0.3～3.1 m，由上游至下游厚度逐渐减小，工程地质条件一般。

1.6 水文地质条件

1.6.1 基岩裂隙水

主要分布于整个研究区的基岩区。含水层岩性为印支期石英闪长岩、二长花岗岩等。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，最终排泄于塔什库尔干河，地表未见地下水露头。

1.6.2 松散岩类孔隙水

一方面分布于泥石流沟谷潜水含水层，为单一砂砾石层，由于地表水与地下水转换较频繁，富水性各沟谷不一致，赋存全新统洪积砂砾石层潜水，水源由降雨入渗及基岩裂隙水补给，沿沟道向下游排至塔什库尔干河。

另一方面分布于塔什库尔干河河床及河漫滩。含水层岩性为漂石、卵石和砂砾石，厚度为几十至几百m之间，为单一砂卵砾石层，地下水主要接受塔什库尔干河水入渗补给，其次为大气降水入渗和基岩裂隙水的侧向补给，沿塔什库尔干河床由西向东径流，以侧向地下迳流的方式向下游排泄。

2 研究区泥石流发育特征分析

2.1 形成区

通过实地调查，该泥石流形成区位于沟谷中上游，主沟两侧梳状水系较为发育，均为“V”型沟谷，特征极其相似，主要为树枝状水系，较为平直，基本垂直于主沟道，支沟长度600～1 000 m，高差300～690 m，沟岸纵坡比为500‰～690‰；支沟水系沟道狭窄，宽1～2 m，山体陡峭，山体坡度55°～80°，基岩裸露良好，由山坡坡面水流汇集形成，坡面第四系黄土碎石覆盖较薄，上游发育相对较厚，基岩裸露较差，较有利于水及碎屑固体物质聚集。主沟两侧集水区域山高坡陡，地势险要，调查人员无法到达，本次调查采用现场调查与高清航空卫星影像相结合的方式进行调查。

2.2 流通区

主沟及各支沟沟道平直，沟道宽窄不一，沟道内为第四系松散堆积体，据探井揭露深度，流通区沟道内第四系平均厚度为2.3 m。基岩山体主要由侵入岩组成，岩性为石英闪长岩、二长花岗岩等，岩体节理裂隙较发育，表层风化作用破碎强烈，经现场调查泥石流流域基岩山体表层风化松散层厚度取0.1 m，在雨水作用下，基岩表层松散物随雨水汇入泥石流沟道，为下游提供了丰富的松散物源。

2.3 堆积区

泥石流由北向南经过流通区，呈喇叭口状向南侧沟口堆积，后经沟口公路旁过水涵洞排入塔什库尔干河。堆积区堆积范围长约450 m，宽约480 m，相对高差40 m，面积约0.14 km2，通过计算，库科西鲁格乡喀玛如孜村西泥石流灾害泥石流最大一次堆积量为32 400 m3。堆积物为松散的粗砂、中砂、细砂、粉土以及大的漂石、卵砾石等，堆积区地形轻度起伏，扇区东侧发育流水冲刷形成的沟床阶地，深约1～1.5 m，宽2.5～5 m，底部主要由中粗砂、细沙及砾径0.3～0.8 m的卵石、漂石组成，部分砾径大于1 m，磨圆度中等，主要为次棱角状，部分椭圆状。堆积物平均厚度约2 m，呈扇形分布，临公路修建有过水路面。

3 研究区泥石流形成机制及影响因素分析

3.1 形成机制

3.2 影响因素

3.2.1 风化

研究区分布的印支期侵入岩,出露于整个研究区基岩山体,为石英闪长岩、二长花岗岩，表层强风化，节理裂隙发育，呈块状碎裂，块径一般0.3～0.8 m，大者1～3 m，部分5 m以上，硅质胶结，较硬，中粗、中细粒结构，块状构造，其矿物成分为石英、长石、云母、辉石等。

3.2.2 降雨、融雪

塔什库尔干县属于研究区位于典型的高寒山区，具有大陆性高原山地干旱气候特征，四季不明显，降水稀少，蒸发量大，空气干燥稀薄，气压低，冬寒漫长，气候寒冷，盛夏如春。

研究区年积雪厚度一般不超过10 cm，降水有着南部高于北部，山区高于平原的总体特点；研究区蒸发作用以6-8月份最强，多年平均蒸发量2 270 mm，年平均风速达1.8～2.1 m/s，最大风速20 m/s，风向西北或北风，风力7～8级，最大风力可达12级，年平均大地结冻时间为256 d，标准冻深值为1.77 m。

3.2.3 地震

研究区地震动峰值加速度值为0.30 g，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，为泥石流灾害的发生提供了地形及物源条件。

3.2.4 人类工程活动

研究区内人类工程活动主要为定居、农业、放牧及交通等，集中在沟口的堆积区边缘及外围。根据现场调查情况，泥石流堆积区边缘现为居民点、公路、农田处等，随着泥石流沟道的下切、加宽、冲淤，如果后期发生中等或较大泥石流，沟口下方的公路及过水路面将存在淤埋的风险，公路、房屋、农田等面临冲击、掩埋的威胁。

3.3 泥石流危害对象及方式

研究区泥石流沟上、中游形成区、流通区人类活动程度较低，主要为极少数的牧民季节性放牧，危害程度低，主要危害对象为牲畜及零星牧民。下游堆积区人类活动程度较强烈，整个堆积区边缘为居民点、公路、过水路面等，一旦发生泥石流灾害其危害程度较大，泥石流将淤埋过水过水路面、公路、冲毁房屋、农田等，对沟口设施构成直接威胁。经地面调查与测绘，泥石流危害对象包括中上游季节性放牧的零星牧民、牲畜及沟口人员、车辆、房屋、公路、输电线路、通信线路、水渠、农田、树木、棚圈、牲畜、草场、围栏等。在本次勘查泥石流流域范围内，威胁固定人员30人，威胁流动车辆人员平均1车/2人。

威胁财产共计200万，其中房屋70间，价值约40万元，道路500 m价值约60万元，输电线路、通信线路、水渠、农田、树木、棚圈、牲畜、草场、围栏等价值约100万元。