乌苏市巴音沟牧场中心小学泥石流形成条件及易发性评价

2016-12-12 09:26王化兵
地下水 2016年6期
关键词:沟谷纵坡易发

王化兵

(新疆地矿局第一水文工程地质大队,新疆 乌鲁木齐 830091)



乌苏市巴音沟牧场中心小学泥石流形成条件及易发性评价

王化兵

(新疆地矿局第一水文工程地质大队,新疆 乌鲁木齐 830091)

八音沟牧场中心小学泥石流位于乌苏市区南部,该泥石流沟曾多次发生泥石流灾害。该沟内沟道纵比降大,且坡面松散固体物质丰富,在暴雨等自然因素的影响下,会有较大规模泥石流发生的可能性,将对学生安全和学校基础设施带来不利影响。在对研究区调查分析的基础上,分析了八音沟牧场中心小学泥石流的灾害类型、形成条件及其流域特征,并评价了该泥石流的易发性。通过对该泥石流的形成条件和流域特征的分析,可以对该泥石流的防治工程设计提供理论依据。

泥石流;形成条件;流域特征;易发性;乌苏市

泥石流是山区特有的一种自然地质现象。它是由降水产生在沟谷或山坡上的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流,是高浓度的固体和流体的混合颗粒流[1]。研究区位于乌苏市行政区东南巴音沟牧场场部所处的板场沟流域,地处安集海河中上游的中高山区,距乌苏市约97 km,总面积2.756 km2。巴音沟牧场中心小学校紧邻巴音沟牧场场部南侧,板场沟下游洪积扇中轴线北侧,有柏油公路相通,交通十分便利。在参考相关研究成果的基础上[2-5],本文对乌苏市八音沟牧场中心小学泥石流灾害的类型、形成条件以及流域特征进行了分析,并评价了该泥石流灾害的易发性,从而为该泥石流的防治工程提供设计参数,同时也为该地区类似防灾减灾工程提供科学的理论基础。

1 泥石流类型

根据研究文献,泥石流与高含沙洪水区别无明显界限,尤其是高含沙洪水与水石流各项指标基本相近,仅在沟床纵坡及流体特征有细微差别,但流体状态在无监测资料的情况下,很难把握,因此只能根据堆积物特点和沟床坡度进行判断。勘查区泥石流沟中上游沟床纵坡大,为12.3%~27.1%(峡口以上),中下游纵坡较小,为6.7%,在牧场公路以西至峡口,主沟宽阔,呈喇叭口状向东开口,堆积物分选性较强,由圆砾、碎块石及砂粒组成,夹少量黏粒和粉粒,具有水石流沟特征,而在堆积扇两侧边缘地带及前缘(公路以东一带),堆积物含土相对较多,纵坡小,为高含沙洪水波及区。

此外,根据地形形态可将泥石流划分为沟谷型泥石流和坡面型泥石流两种类型。在前期野外实际调查的基础上,分布于巴音沟小学校区南侧板场沟的泥石流类型为沟谷型水石流。

2 泥石流形成条件

泥石流的形成条件主要包括地表大量失稳的松散固体物质、充足的水源条件以及特定的地形地貌条件。

3.1 地形地貌条件

板场沟流域总面积2.756 km2,流域周长9.26 km,主沟总长4.086 km,源头海拔在1 579~2 377 m,最大相对高差798 m。板场沟上游三面环山,一面出口,沟谷上游(峡口以上)平面形态呈漏斗状,支沟较发育,沟床纵坡较大,为27.1%,集水面积较小,面积为0.720 km2,沟谷呈“V”型,两侧谷坡较陡,山坡坡度20°~35°,较有利于水及碎屑固体物质聚集,划分为形成区。阳坡基岩裸露,坡面发育稀疏的低矮草本植被,阴坡发育有以云杉为主的天然林带,其它坡面低矮草本植被较发育;中游峡谷段,沟谷狭窄,沟床纵坡较大,为12.3%,利于泥石流迅猛直泻,由于部分区段发育有坡积物,受洪水冲蚀形成陡坎,坡积物受侧蚀作用,不断补给,该区段划分为形成流通区;下游(峡口以下)沟谷呈喇叭口状向东开口,沟谷宽阔,呈“U”型谷,沟床纵坡逐渐变缓,为6.7%,沟谷两侧山体主要由侏罗系砾岩、砂岩及石炭系凝灰质砂岩组成;在沟口向东至安集海河区段地形为开阔的洪积扇,扇形地发育较完整,前缘受安集海河切割形成陡坎,为堆积区。沟谷主要地形参数见表1。

根据周必凡等编著的《泥石流防治指南》中介绍[6],泥石流的发生与泥石流沟地貌发育演变历史关系十分密切,流域地貌发育阶段可以用流域地貌形态的高程分析来确定,通过做板场沟流域高程曲线与标准高程曲线对比分析,该沟谷的发育阶段由壮年期向老年期转化,为沟谷型泥石流发育的旺盛期。

3.2 松散物源条件

通过对研究区的现场勘查工作,泥石流因体碎屑物质主要来源于坡体表面风化松散层,由岩块、岩屑组成,平均厚度0.5 m,松散物较丰富。根据探井揭露,洪积扇前缘堆积层厚度4~5 m,其下部为冲洪积砂砾或角砾层。

3.3 水源条件

水既是泥石流体的重要组成部分,又是泥石流的搬运介质,同时暴雨又是泥石流形成的重要激发因素。研究区泥石流的水源主要是大气降水,根据喇嘛庙水文站(北距研究区约4 km)降雨监测资料:多年平均年降水量301.7 mm,主要集中在6、7和8月,占全年降水量的57.9%,偶尔有大雨或暴雨,2001年7月28日降雨历时1 h,降雨量为13 mm,并且具有局地性强的特点。暴雨能在短时间内形成较强大的地表径流,携带松散碎屑物质起动而形成泥石流。

表1 板场沟地形参数表

3 泥石流流域特征

根据流域自然属性将研究区内泥石流划分为沟谷型水石流。该类型泥石流具有完全的流域形态,具体包括形成区、流通区和堆积区。

3.1 形成区特征

泥石流形成区位于坡面上,坡面上沟谷狭短,沟床纵坡40°~50°,基本无植被分布,极利于地表径流冲刷搬运地表松散物。流通区沟谷纵坡20°~30°,且基岩裸露,有利于松散物的快速搬运。泥石流在坡脚坡度变缓,泥石流物质开始堆积,形成长60~100 m,宽约30~40 m的堆积区,堆积区无植被分布,其上有流水和堆积的痕迹,说明泥石流正处于发展趋势阶段。在地貌上,到峡谷段入口基本具有泥石流特性,至此以上的区段确定为形成区段。

3.2 流通区特征

进入峡谷段,沟谷相对切割深度较形成区大,支沟发育较少,沟谷呈“V”型,沟道狭窄,沟床纵坡较大,利于泥石流迅猛直泻,流体呈紊流状态,以侵蚀作用为主,由于部分区段发育有坡积物,受洪水冲蚀形成陡坎,坡积物受侧蚀作用,不断补给,至峡谷段结束的区段划分为形成流通区。

3.3 堆积区特征

峡谷沟口以下,沟谷呈喇叭口状向东开口,沟谷逐渐宽阔,呈“U”型谷,沟床纵坡逐渐变缓,流体动能不断消耗、分散减弱而发生堆积,在刚出峡口段,流体具有一定的初速度,随着流程的增加,其作用由侵蚀、侵蚀堆积和堆积等三个阶段组成,流体性质由水石流逐渐演变为高含沙洪水。根据实地勘查,至沟口的牧场公路一带,堆积作用明显减弱,同时由于受修建公路、引水渠等工程活动的影响,粗颗粒的堆积主要分布在引水渠以西的现代沟道,遇有较大洪水或泥石流发生时,现代沟床两侧堆积范围加宽,但粗颗粒堆积前缘基本受限于引水渠以西,在引水渠以东现代沟道有少量堆积,其它洪水波及范围以细颗粒(以粉粒为主)堆积为主,自峡谷出口至沟口的中心小学校区段沟谷北坡,崩塌不良地质现象较发育,并发育坡积物,但对泥石流的补给作用不明显,因此,从峡谷出口向东至安集海河区段确定为堆积区。

4 泥石流易发程度评价

本次泥石流易发程度评价方法是结合2006年4月国土资源部颁发的《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则(修改稿)中“泥石流沟易发程度数量化评分表”,通过对汇水区崩塌、滑坡及水土流失的严重程度、泥沙沿程补给长度比、沟口泥石流堆积活动、沟床纵坡、区域构造影响程度、流域植被覆盖率、沟床近期一次变幅、岩性、沿沟松散物储量、沟岸山坡坡度、产沙区沟槽横断面、产沙区松散物平均厚度、流域面积、流域相对高度以及河沟堵塞程度等15项影响因素指标进行量化评分,根据打分结果,再依据“泥石流易发程度划分标准”评价泥石流易发程度。

根据本次现场勘查、调查访问、实测或根据实际情况推算,对照泥石流沟严重程度(易发程度)数量化表中15项影响因素指标,对板场沟泥石流沟综合评判打分为73分,板场沟泥石流易发程度判定为低易发。有记载以来,于2001年7月28日突降暴雨,发生30年1遇的洪水,形成沟谷型水石流。另外,每年都有程度不同的洪水灾害发生。

5 结语

(1)根据地形形态可将泥石流划分为沟谷型泥石流和坡面型泥石流两种类型。在前期野外实际调查的基础上,分布于巴音沟小学校区南侧板场沟的泥石流类型为沟谷型水石流,主要为分布于小学校区南侧板场沟。

(2)在对研究区调查分析的基础上,对研究区泥石流类型、形成条件以及流域特征进行了分析。可以看出该沟内沟道纵比降大,且坡面松散固体物质丰富,在暴雨等自然因素的影响下,会有较大规模泥石流发生的可能性,对学生及学校基础设施造成一定的危险性。

(3)根据泥石流沟严重程度(易发程度)数量化表中15项影响因素指标,对板场沟泥石流沟综合评判打分为73分,板场沟泥石流易发程度判定为低易发。进而可以为该泥石流的防治工程设计提供了理论依据,同时也为该地区类似防灾减灾工程提供科学的理论基础。

[1]蒋欢欢, 邓英尔, 袁婷. 小金县夹巴沟泥石流形成条件及运动特征[J]. 地下水.2012, 34(2):149-152.

[2]许强. 四川省8·13特大泥石流灾害特点、成因与启示[J].工程地质学报.2010,18(5):596-608.

[3]刘希林. 我国泥石流危险度评价研究:回顾与展望[J].自然灾害学报.2002,11(4):1-8.

[4]崔鹏, 韦方强, 谢洪,等.中国西部泥石流及其减灾对策[J].第四纪研究.2003,23(2):142-151.

[5]刘士伟, 喻邦江, 王小群. 德昌县角半沟泥石流发育特征及临界雨量研究[J]. 地质灾害与环境保护.2015 ,26(3): 1-5.

[6]刘传正. 地质灾害勘查指南[M]. 地质出版社.2000.

TP315

B

1004-1184(2016)06-0251-02

2016-08-14

王化兵(1986-),男,四川德阳人,工程师,主要从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。

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