洛浦县阿其克河左岸泥石流发育特征及形成条件分析

陈伟楠，张天义

(1.新疆地矿局第一水文工程地质大队，新疆 乌鲁木齐 830091；2.中国地质工程集团有限公司，新疆 乌鲁木齐 830018)

研究区位于洛浦县南部的阿其克乡政府西侧。研究区距洛浦县县城公路里程35 km，从洛浦县城至研究区有乡村道路相通，交通较为便利。根据泥石流发育特征、影响区域及危害程度，通过现场对阿其克乡当地居民的调查访问，确定本次研究区范围涵盖坡面泥石流整个汇水流域范围和受威胁区域，即南、北两侧以坡面自然分布的洪水冲沟外扩300 m为界，西侧以低山丘陵区山脊分水岭为界，东侧以阿其克河东岸为界(包括受泥石流影响的阿其克乡政府)，研究区面积为13.74 km2。因此，本文在参考相关研究成果的基础上[1-5]，对洛浦县阿其克河左岸泥石流发育特征及形成条件分析，通过对洛浦县阿其克河左岸泥石流发育特征及形成条件分析，可以对该泥石流的工程设计提供理论依据。

1 孕灾环境条件分析

1.1 气象水文

洛浦县位于塔克拉玛干大沙漠南缘，昆仑山北麓，处于欧亚大陆腹地，属暖温带荒漠干旱气候，南部山区为温带或寒带气候。研究区位于南部山区，气候干燥，昼夜温差大，气温变化剧烈，日照长，降水量少，蒸发量大。根据收集到的洛浦县气象资料，洛浦县年平均降水量35.2 mm，年蒸发量2 226.2 mm，最大冻土深度0.8 m。

研究区内主要河流为阿其克河，该河发源于昆仑山之木斯塔格的雪山之中，流域面积1 965 km2，全长130 km左右，在高山区切割较强烈，一出高山便流入风成亚砂土覆盖的砾质平原区，切割变浅，到平原区河流纵坡变缓，在戈壁平原中发育有5-7级阶地，多年平均径流量为1.2亿 m3/a。

1.2 地形地貌

研究区总体位于昆仑山北麓的低山丘陵区，海拔高度1 763～2 330 m，总体地势西高东低，泥石流呈东西向展布，形成流通区无明显界线，向东开口堆积的地形。按照地貌成因和形态特征，研究区微地貌可划分为低山丘陵区和河谷阶地两种地貌类型。

1.3 地层岩性

研究区主要出露地层为二叠系和第四系，现由老至新分述如下。

1.3.1 二叠系

普司格组：局部出露于研究区泥石流下游阶坎陡坡处，为一套陆相碎屑岩加少许灰岩，主要岩性为暗棕红色砂岩，含砾粗砂岩等，该组下与塔哈奇组灰岩平行不整合接触，上与古近系喀什群、新近系乌恰群等角度不整合接触，厚度大于100 m。

1.3.2 第四系

(1)更新统

冲洪积层：大面积分布于研究区泥石流中游-上游区域及阿其克河河岸阶地，由灰黄色松散状砂、砾石、粉土等组成，至研究区西侧上游分水岭砾石明显增多，砾石磨圆度较差，多呈次棱角状、次圆状，砾石大小混杂、无分选，砾石直径2～20 cm。

(2)全新统

冲洪积层：主要分布于研究区阿其克河河床内，主要岩性为卵石组成，杂色，干燥，稍-中密，不均匀。夹圆砾透镜体，骨架颗粒连续，充填物以中细砂为主，含泥质成分，砾石岩石成分以花岗岩、砂岩为主。

泥石流堆积层：主要分布在研究区一级阶地居民生活区。岩性主要以粉土为主，上部多植物根系，砂感明显,厚度分布不均匀，一级阶地后缘堆积最厚，为9 m左右，至河岸逐渐变薄，厚度一般0.5 m左右。

1.4 地质构造

研究区所在的构造单元属昆仑山褶皱带，前山褶皱带为其次一级构造单元。经历了多次构造变动，构造形迹支离破碎，残缺不全。

研究区北麓山峰剧烈上升，昆仑山北麓的塔里木沉降带则相对下降。在这种强烈的上升与下降运动中，山体再次遭受巨大外营力的剥蚀改造，大量的碎屑物质倾斜到北部较低地区。综上所述，研究区新构造运动表现为强烈的升降运动，并具有对老构造的继承性，空间上的差异性，时间上间歇性特点。

1.5 工程地质条件

根据研究区内岩土体工程地质特征将区内岩体可分为软弱-较软弱层状以粉砂岩为主的碎屑岩岩组，将土体划分为第四系卵石单层土体，第四系全新统粉土、卵石双层土体和第四系粉土、砂、砾石多层土体3种。

1.5.1 岩体

软弱-较软弱层状以粉砂岩为主的碎屑岩岩组：分布于研究区东部斜坡，岩性以二叠系的粉砂岩为主。由于构造运动破坏强烈，岩石表层风化裂隙比较发育，遇水易变软，其抗压强度将大大降低，工程地质条件较差，但其厚度小，气候干燥，一般影响不大。

1.5.2 土体

(1)第四系卵石单层土体：主要分布于研究区阿其克河河谷区域，出露地层为第四系全新统冲、洪积物，岩性为卵砾石，结合室内试验，结果得出本层的物理力学指标采用值为：fak=500 kPa；γ=21 kN/m3；Фk=45°；C=0 kPa，工程地质条件较好。

(2)第四系全新统粉土、砂砾石双层土体：主要分布在研究区21乡政府周边生产生活区，岩性主要由粉土、砂、砾石组成，粉土主要用于耕种，压缩系数0.20～0.34 MPa-1，平均值0.27 MPa-1；压缩模量ES范围值5.52～9.33 MPa，平均值7.24 MPa；地基承载力特征值按照经验为200 kPa，砂、砾石主要为河流冲洪积作用形成，中密状，磨圆度好，工程地质条件较好。

(3)第四系粉土、砂、砾石多层土体：分布于研究区高原台地地区，岩性主要为粉土、砾石为主，表层土体结构松散，沟道密布，垮塌体随处可见，工程地质条件较差。

1.6 水文地质条件

根据研究区地下水及其赋存条件，水理性质及水力特征，研究区主要为第四系松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙孔隙水。

1.6.1 第四系松散岩类孔隙水

主要分布于研究区东侧阿其克河谷区域。含水层岩性由第四系冲洪积物组成，厚度较大，水化学类型为Cl·SO4-Na·Ca型，矿化度一般2 g/L左右。含水层岩性主要为卵石层，具分选性，砾石以亚圆状为主，磨圆度较好，平均砾径15 cm左右，填充物为细至粗砂；地下水补给主要来源为布藏河河水的侧向补给，以及为大气降水的垂直入渗。另外还有来自附近碎屑岩类裂隙孔隙水的侧向补给，水力特征大多为潜水，下部含水层稍有承压，水位埋深随季节和地形变化明显。地下水径流缓慢，主要排泄方式为枯水期向附近沟谷或洼地排泄。

1.6.2 基岩类裂隙水

主要分布在研究区二叠系地层中，含水层岩性为夹在泥灰岩、砂质泥岩中的砾岩、砂岩。由于在软硬相间的地层，地层发生褶皱时在相对脆性的砾岩、砂岩中形成裂隙，所以砾岩、砂岩除具孔隙外同时存在裂隙。而泥灰岩及砂质泥岩等柔性岩石裂隙孔隙均不发育，具相对隔水作用。泉流量一般0.01-0.02 L/s，最大0.1 L/s。水质较差，矿化度大于10 g/L，水化学类型为CI-Na型。

2 研究区泥石流发育特征分析

通过对研究区现场调查及对阿其克乡当地居民的调查访问，研究区发育有1处坡面泥石流灾害，流域南北两侧以自然洪水冲沟为界，西侧以低山丘陵分水岭为界，东侧以Z723道路为界。流域内整体地势西南高东北低，泥石流无固定出山口，流域内冲沟十分发育，无主沟道发育。

坡面泥石流流域面积6.78 km2，流域内无明显主沟道，形成区及流通区界线划分不明显，因此将分水岭至坡脚堆积区之间的部分划分为形成流通区，东西长5 370 m，源头最高海拔2 330 m，最低点1 770 m，高差560 m，呈“长条”形，发源于西侧丘陵山区，因二级阶地坡度较缓(小于5°)，在二级阶地上形成大量规模不一的冲沟，形成散流，因地层松散，在重力及雨水作用下向冲沟内滑落，随水流向下游泄流，水流掏蚀冲沟使两岸出现大量垮塌。因整个流域内细小冲沟十分发育，故泥石流形成-流通区面积占比大，包含泥石流上中下游。

其中流域上游为地山丘陵区，整体地势西南高、东北低，地形起伏较大，山体坡度20°～30°，流域上游终止于西南侧低山丘陵分水岭，该区域内冲沟多呈“V”型，沟道切割深度不大，冲沟深度多在0.3～1.5 m，沟道宽度1～2 m之间，坡面植被发育稀疏。

流域中游位于二级阶地上，整体地势平坦开阔，坡面上形成大量宽度在1～3 m，深度0.5～2 m的顺坡冲沟，其中最宽处约20 m，最深约20 m，沟到中-下游沟床相对较宽阔，沟道比较顺直。沟道横断面呈“V”型，平均纵坡95‰，沟床宽度3～20 m，沟床内堆积有大量的松散堆积物。沟岸平均坡度62°左右，出露地层为第四系冲洪积物，在下游局部可见基岩出露，岩性为二叠系砂岩、泥岩，泥岩风化强烈，砂岩风化较弱。因地势平坦开阔，流域内植被覆盖较差，只有零星分布。

在流域中下游二级阶地与一级阶地间斜坡坡度变大，坡面汇水散流形成20条呈现典型“梳状”特征的冲沟，该段泥石流冲沟沟槽顺直，长度390 m左右，泥石流在该处形成的势能最大，破坏力也最大，其中有8条冲沟在该处形成，具有沟道短(123～560 m)，纵坡大(264.2‰～552.8‰)等特点。

根据现场调查，坡面泥石流堆积区位于坡脚至Z723道路之间，堆积区面积0.1 km2，堆积区东西长40～130 m，沿坡脚南北宽1 280 m，因人类工程活动强烈，修建有乡政府、卫生院、学校、贸易市场等，堆积区原始形态已被破坏，完整度不足10%，当地政府为拦截坡面雨水，在坡脚人为修建有一条自南向北的简易排水沟，沟道宽3 m、深2 m。

3 研究区泥石流形成条件分析

3.1 地形地貌

研究区发育的坡面泥石流流域面积6.78 km2，无明显主沟道，泥石流形成流通区东西长5 370 m，源头最高海拔2 330 m，最低点海拔1 763 m，高差567 m。

坡面泥石流上游终止于西南侧低山丘陵区，该区域占整个流域面积的20%，丘陵区山体坡度20°～30°，地形起伏较大，坡面植被发育稀疏，该区域内冲沟多呈“V”型，沟道切割深度不大，冲沟深度多在0.3～1.5 m，沟道宽度1～2 m之间。

流域中上游缓坡地段位于二级阶地上，该区域在整个泥石流流域内占比较大，占流域69.7%。该区域地势平坦开阔，地形坡度4°～11°，坡向57°，坡面上存在大量宽度在1～3 m，深度0.5～2 m的顺坡冲沟，水流切割强烈，沟道两侧近乎直立，其中最宽处约20 m，最深约20 m，沟道横断面呈“V”型，平均纵坡95‰，沟床宽度3～20 m，沟床内堆积有大量的松散堆积物。

在流域中下游二级阶地与一级阶地间斜坡坡度变大，坡度在10°～35°之间，坡面汇水散流形成20条呈现典型“梳状”特征的冲沟，在该段坡面冲沟沟槽顺直，长度为390 m左右，泥石流在该处形成的势能最大，其中有8条破坏力冲沟在该处形成，具有沟道短(123～560 m)，纵坡大(264.2‰～552.8‰)等特点，为泥石流的形成提供了良好的地形条件。

泥石流下游堆积区位于阿其克河一级阶地上，因坡脚南北宽1 280 m，坡面泥石流呈散流状态，根据现场调查访问，历年发生的泥石流其堆积物未翻越至 Z723道路东侧，故该坡面泥石流堆积区位于坡脚至Z723道路之间，总体地形平坦，地形坡度3°～5°，地形高差7 m左右，该区域人类工程活动较为频繁，原始地貌多改造为住房和农田。

3.2 物源条件

通过本次野外工作的调查，理清了阿其克乡阿其克河左岸泥石流灾害的松散堆积物主要来源。研究区内地质灾害类型为坡面泥石流灾害，因流域内覆盖层松散，植被发育稀疏，在坡面上冲沟十分发育，在突发强降雨情况下形成地表径流，极易将表层覆盖物携带至冲沟内，形成坡面散流现状，因此泥石流主要物源为坡面表层松散覆盖物。其参与泥石流活动的主要方式为水流冲刷携带至坡脚形成泥石流物源，在遭遇暴雨情况下，坡体水动力条件提高后将坡体松散物冲蚀携带下泄，对坡体下的受威胁对象造成巨大危害。经现场调查，按坡面冲沟切割平均深度的粉土作为坡面泥石流的物源考虑，坡面冲沟深度多在0.3～2 m之间，平均深度0.5 m，故将流域内表层0.5 m松散层均纳入潜在物源范畴。流域面积6.78 km2，经计算，泥石流形成-流通区松散堆积物总方量为339×104m3。

3.3 水源条件

水源是泥石流体的重要组成部分，又是泥石流的搬运介质。研究区主要接受大气降水补给，根据收集到的洛浦县国家气象观测站1979-2019年日降雨量资料，洛浦县多年日最大降雨量31.4 mm，大气降水多集中在5-8月，尤以7-8月为甚，多呈连续数日的大雨或短时间的暴雨。降雨的集中出现形成强大的地表径流，冲刷裹携固体物质形成泥石流。

4 结语

(1)研究区泥石流位于洛浦县南部的阿其克乡政府西侧，地貌单元为昆仑山北麓的低山丘陵区，为一坡面泥石流灾害，流域面积6.78 km2，流域内无明显主沟道，呈“长条”形。

(2)研究区泥石流可以划分为形成-流通区和堆积区。其中形成-流通区东西长5 370 m，高差560 m；堆积区位于阿其克河一级阶地上，坡脚南北宽1 280 m，坡面泥石流呈散流状态，地形高差7 m左右，该区域人类工程活动较为频繁，原始地貌多改造为住房和农田。

(3)研究区有利的地形地貌特征、丰富的物源条件以及连续数日的大雨或短时间的暴雨为研究区泥石流的形成和发展提供了基础。经计算泥石流形成-流通区松散堆积物总方量为339×104m3。