阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流形成条件及易发性评价

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(新疆地矿局第一水文工程地质大队 ，新疆 乌鲁木齐 830091)

泥石流是在我国分布及危害最为集中、规模最大的地质灾害之一，有资料表明，我国有明确记录的泥石流沟多达11 100条，新疆地区也是泥石流灾害的多发区和重灾区，受其独特的地理位置特征及气象水文、地形地貌及地质条件等因素影响，致使该区泥石流地质灾害的成因特征等有别于其它地区的特点。本文以阿尔泰山南麓的阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流的调查和勘查数据为基础，对阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流地质灾害的类型、成因以及流域特征进行了分析，同时对该泥石流的易发性进行了评价，为该泥石流灾害后期的防治工程提供相关设计参数，对该区域类似工程提供一定的科学理论基础。

1 研究区概况

研究区位于新疆维吾尔自治区北部阿尔泰山南麓的阿勒泰市，位于阿勒泰市西侧1.5 km，国道217从工作区南侧通过，交通便利。研究区为中低山区，总体地势北高南低，相对高差420 m。

研究区处于欧亚大陆腹地，属大陆性气候。冬季长达127～169 d。平原区与山区的气候有显著差别，平原区：夏季降水少、炎热干燥，冬季降雪量不大、寒冷漫长。山区：随着地势的逐渐升高，气温降低，湿度和降雨量均增大，每当雨季来临时几乎成天下雨，冬季漫长且降雪量也大。阿勒泰市多年平均气温4.8℃、极端最高气温为37.5℃，极端最低气温为-41.7℃。阿勒泰市多年平均降水量为212.6 mm，历年最大降水量为338.5 mm。

克什喀拉苏沟位于阿勒泰市以西，克什喀拉苏沟为季节性山洪沟，其源头由三条支流汇合而成，下游在沟的右岸有另一条支流汇入。克什喀拉苏沟汇水面积7.49 km2，沟长4.886 km，平均宽度为1.90 km。克什喀拉苏沟与另一条支流玉勒肯喀拉苏沟汇合后，称为喀拉苏沟。喀拉苏沟在阿勒泰市制毡厂桥上游250 m处汇入克兰河。

研究区出露地层主要为泥盆系的大理岩、片麻状花岗岩、变质砂岩等和第四系的砾石、含砾粗砂；大地构造属天山-兴安地槽褶皱区阿勒泰地槽褶皱系喀拉额尔齐斯褶皱带的克兰复式向斜的北西段；区域地壳稳定性属不稳定—较稳定区，地震动峰值加速度分区为0.05，地震烈度Ⅵ级；地下水类型可划分为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水；岩土体主要由岩体和土体两大类构成，岩体划分为坚硬—较坚硬岩组，土体划分为卵石土单层土体和碎石土单层土体两种。

2 地质灾害类型

研究区内发育的地质灾害类型为泥石流，不存在崩塌，滑坡、地面塌陷、地面沉降、地裂缝等地质灾害。

2.1 泥石流灾害类型

2.1.1 按水源和物源成因分类

“强降雨”是引发该区泥石流产生的水体供给的主要原因，从水体供给来说，该区泥石流可划分为暴雨型泥石流；泥石流形成的物源以山坡坡面侵蚀、沟道掏蚀以及沟道沿线少量的滑塌物质，固体物质多集中于沟道中，在一定水流条件下形成泥石流，从土体供给来说，该区泥石流划分为坡面侵蚀型泥石流。

2.1.2 按集水区地貌特征分类

研究区泥石流的三个区(形成区、流通区、堆积区)的区分明显，冲沟沿岸是物源区松散堆积体的主要分布地，沟蚀作用较强烈，存在少数崩塌、滑坡，暴雨冲蚀是汇流水体形成的主要原因，按集水区地貌特征来划分，该区泥石流为沟谷型泥石流。

2.1.3 按暴发频率分类

每2～4 a该泥石流沟都会暴发1次，尤其是在6-8月间。因此，依据《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220-2006)，按暴发频率来划分，该区泥石流为高频泥石流。

2.1.4 按泥石流物质组成分类

该区泥石流的粉砂及粘粒等细粒土含量较少，大部分以块石、碎石、角砾等粗粒土为主，表面残留泥浆较少，沟槽坡度大于10%，按识别条件来划分，该区泥石流为水石型泥石流。

2.1.5 按流体性质分类

该区泥石流浆体含有不多的粘性物质，块石、碎石、角砾、粗砂等固体物质组成了非浆体部分，沿泥石流沟槽的冲、淤变化较大，不存在泥浆的停滞、残留现象，堆积物以粗粒物质为主，具有一定的分选性，按流体性质来划分，该区泥石流为稀性泥石流。

2.2 泥石流爆发规模

根据现场对堆积物的勘查，并结合对沟谷中居民的访问调查，对以往发生泥石流情景重塑，泥石流堆积物主要分布于克什喀拉苏沟下游，地势相对平缓，沟谷宽阔平坦，下游冲洪积扇位置2013年发生的泥石流，堆积物分布几乎没有，可忽略不计。主要泥石流堆积物受人类工程活动的影响，堆积区呈不规则扇形。堆积区长500 m，宽40～60 m之间，面积约0.034 km2,相对高差12 m，比降达到2.4%。在堆积区揭露的最大一次淤积变幅厚度为0.5 m，经计算，该区最大一次堆积量约1.7×104m3。按泥石流一次性暴发规模来划分，该区泥石流可分为中型。

2.3 泥石流流体特征

按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T0220-2006)推荐，采用形态调查法对泥石流流体特征进行调查与还原，通过走访多位当地亲自目睹过该沟泥石流暴发或受过灾害的居民来描述泥石流流体特征和流体运动状况，结合现场的山坡、沟床、土壤特征，克什喀拉苏沟泥石流流体整体呈稀浆状，泥石流粘度0.3～0.8 Pa·s。

2.4 泥石流发育阶段

就侵蚀速度而言，该区泥石流主沟大于支沟，扇形堆积地形在沟口较发育，同时可见扇高不断增长，主河河型基本稳定，主流稳定，新老扇叠置覆盖外延，扇面变幅约0.5 m，松散物贮量每平方千米达到278 770.46 m3，松散物主要沿高边坡堆积、坡度陡立，各种的不良地质现象普遍发育，纵向切蚀为冲沟/槽的主要变形，沟道边坡陡峻、沟道形状顺直而狭窄，区域坡面植被覆盖率较低，以荒坡为主，触发雨量较小，因此判定该区泥石流正处于发展期(壮年期)。

3 泥石流形成条件

“有利于贮集、运动和停淤的地形地貌条件；有丰富的松散土石碎屑固体物质来源；短时间内可提供充足的水源和适当的激发因素”，是泥石流形成的三个基本条件。

3.1 地形地貌条件

泥石流沟形成-流通区东、北、西三面环山，东西两侧山体共发育4条较大支沟，山坡坡度15°～27°，主沟长度4.886 km，最大相对高差420 m。山体表层基岩出露，植被覆盖率低，岩性主要为花岗岩、片麻岩和砂岩组成。

主沟上游地形相对高差100～170 m，主沟纵坡坡降为11.4%，两侧山体坡度较陡，支沟较发育，且沟谷和山坡体植被欠发育，沟谷较窄，有利于水及碎屑固体物质聚集沟，此外上游分水岭堆积的废弃矿渣为泥石流的形成提供松散物源。

位于形成-流通区的中下游，沟谷两侧的山坡多发育较小的冲沟，坡面岩体裸露，受侵蚀、风化影响多呈破碎状，表面的残坡积层厚度约0.2～0.5 m，提供了主要物源，以沟谷侵蚀和侧蚀为主，在强大水动力条件下沟槽被冲蚀、侵蚀，形成破坏力极大的泥石流，顺流而下。

3.2 物源条件

该泥石流沟床、沟床两侧山坡表层松散物源及废弃矿渣形成的松散堆积物，构成了形成区-流通区的松散物，经计算，新疆阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流形成-流通区松散堆积物总方量为2 079 627.65 m3。

3.3 水源条件

克什喀拉苏沟位于阿勒泰市西侧1.5 km处，主要补给源为降水补给，根据阿勒泰气象站1971-2012年的气象观测资料统计，阿勒泰市一年中7月份降水量最大，3月份降水量最小，7月平均降水量为26.1 mm，3月平均降水量为8.5 mm，全年连续最大四个月降水量为73.5 mm，出现在5-8月，其降水量占全年的38.1%。

经现场调查访问，克什喀拉苏沟泥石流灾害主要爆发于6-8月。研究区集水面积7.49 km2，主沟长4.88 km，支沟长0.92～2.75 km，平均比降31.42‰。研究区水石流的水源主要是暴雨，在每年雨季(5-8月)短时间内汇聚大量的地表迳流，进而启动沟谷中松散碎屑物质形成水石流。

4 泥石流易发性评价

根据现场调查所得的克什喀拉苏沟石流沟流域基本特征及计算得出的泥石流特征参数，按照《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DT /T0220-2006)附录G“泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准”，阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流灾害易发程度综合评分按照本次泥石流调查综合评分85分，根据泥石流沟的数量化综合评判及易发程度等级标准，新疆阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流易发程度评判为轻度易发。

5 结语

在查明阿勒泰市克什喀拉苏沟泥石流灾害的发育特征、形成条件和影响因素的基础上，采用定性、半定量的方法对泥石流稳定性进行了易发程度评价，克什喀拉苏沟泥石流综合评判打分为85分，易发程度为轻度易发。为该泥石流后期的防治工程的设计、施工提供参数，同时也为该区域类似防治工程提供科学的理论基础。