王化兵
(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊,新疆 烏魯木齊 830091)
?
烏蘇市巴音溝牧場中心小學(xué)泥石流形成條件及易發(fā)性評價
王化兵
(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊,新疆 烏魯木齊 830091)
八音溝牧場中心小學(xué)泥石流位于烏蘇市區(qū)南部,該泥石流溝曾多次發(fā)生泥石流災(zāi)害。該溝內(nèi)溝道縱比降大,且坡面松散固體物質(zhì)豐富,在暴雨等自然因素的影響下,會有較大規(guī)模泥石流發(fā)生的可能性,將對學(xué)生安全和學(xué)校基礎(chǔ)設(shè)施帶來不利影響。在對研究區(qū)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,分析了八音溝牧場中心小學(xué)泥石流的災(zāi)害類型、形成條件及其流域特征,并評價了該泥石流的易發(fā)性。通過對該泥石流的形成條件和流域特征的分析,可以對該泥石流的防治工程設(shè)計提供理論依據(jù)。
泥石流;形成條件;流域特征;易發(fā)性;烏蘇市
泥石流是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。它是由降水產(chǎn)生在溝谷或山坡上的一種挾帶大量泥砂、石塊和巨礫等固體物質(zhì)的特殊洪流,是高濃度的固體和流體的混合顆粒流[1]。研究區(qū)位于烏蘇市行政區(qū)東南巴音溝牧場場部所處的板場溝流域,地處安集海河中上游的中高山區(qū),距烏蘇市約97 km,總面積2.756 km2。巴音溝牧場中心小學(xué)校緊鄰巴音溝牧場場部南側(cè),板場溝下游洪積扇中軸線北側(cè),有柏油公路相通,交通十分便利。在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[2-5],本文對烏蘇市八音溝牧場中心小學(xué)泥石流災(zāi)害的類型、形成條件以及流域特征進行了分析,并評價了該泥石流災(zāi)害的易發(fā)性,從而為該泥石流的防治工程提供設(shè)計參數(shù),同時也為該地區(qū)類似防災(zāi)減災(zāi)工程提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。
根據(jù)研究文獻,泥石流與高含沙洪水區(qū)別無明顯界限,尤其是高含沙洪水與水石流各項指標(biāo)基本相近,僅在溝床縱坡及流體特征有細微差別,但流體狀態(tài)在無監(jiān)測資料的情況下,很難把握,因此只能根據(jù)堆積物特點和溝床坡度進行判斷??辈閰^(qū)泥石流溝中上游溝床縱坡大,為12.3%~27.1%(峽口以上),中下游縱坡較小,為6.7%,在牧場公路以西至峽口,主溝寬闊,呈喇叭口狀向東開口,堆積物分選性較強,由圓礫、碎塊石及砂粒組成,夾少量黏粒和粉粒,具有水石流溝特征,而在堆積扇兩側(cè)邊緣地帶及前緣(公路以東一帶),堆積物含土相對較多,縱坡小,為高含沙洪水波及區(qū)。
此外,根據(jù)地形形態(tài)可將泥石流劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種類型。在前期野外實際調(diào)查的基礎(chǔ)上,分布于巴音溝小學(xué)校區(qū)南側(cè)板場溝的泥石流類型為溝谷型水石流。
泥石流的形成條件主要包括地表大量失穩(wěn)的松散固體物質(zhì)、充足的水源條件以及特定的地形地貌條件。
3.1 地形地貌條件
板場溝流域總面積2.756 km2,流域周長9.26 km,主溝總長4.086 km,源頭海拔在1 579~2 377 m,最大相對高差798 m。板場溝上游三面環(huán)山,一面出口,溝谷上游(峽口以上)平面形態(tài)呈漏斗狀,支溝較發(fā)育,溝床縱坡較大,為27.1%,集水面積較小,面積為0.720 km2,溝谷呈“V”型,兩側(cè)谷坡較陡,山坡坡度20°~35°,較有利于水及碎屑固體物質(zhì)聚集,劃分為形成區(qū)。陽坡基巖裸露,坡面發(fā)育稀疏的低矮草本植被,陰坡發(fā)育有以云杉為主的天然林帶,其它坡面低矮草本植被較發(fā)育;中游峽谷段,溝谷狹窄,溝床縱坡較大,為12.3%,利于泥石流迅猛直瀉,由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物,受洪水沖蝕形成陡坎,坡積物受側(cè)蝕作用,不斷補給,該區(qū)段劃分為形成流通區(qū);下游(峽口以下)溝谷呈喇叭口狀向東開口,溝谷寬闊,呈“U”型谷,溝床縱坡逐漸變緩,為6.7%,溝谷兩側(cè)山體主要由侏羅系礫巖、砂巖及石炭系凝灰質(zhì)砂巖組成;在溝口向東至安集海河區(qū)段地形為開闊的洪積扇,扇形地發(fā)育較完整,前緣受安集海河切割形成陡坎,為堆積區(qū)。溝谷主要地形參數(shù)見表1。
根據(jù)周必凡等編著的《泥石流防治指南》中介紹[6],泥石流的發(fā)生與泥石流溝地貌發(fā)育演變歷史關(guān)系十分密切,流域地貌發(fā)育階段可以用流域地貌形態(tài)的高程分析來確定,通過做板場溝流域高程曲線與標(biāo)準(zhǔn)高程曲線對比分析,該溝谷的發(fā)育階段由壯年期向老年期轉(zhuǎn)化,為溝谷型泥石流發(fā)育的旺盛期。
3.2 松散物源條件
通過對研究區(qū)的現(xiàn)場勘查工作,泥石流因體碎屑物質(zhì)主要來源于坡體表面風(fēng)化松散層,由巖塊、巖屑組成,平均厚度0.5 m,松散物較豐富。根據(jù)探井揭露,洪積扇前緣堆積層厚度4~5 m,其下部為沖洪積砂礫或角礫層。
3.3 水源條件
水既是泥石流體的重要組成部分,又是泥石流的搬運介質(zhì),同時暴雨又是泥石流形成的重要激發(fā)因素。研究區(qū)泥石流的水源主要是大氣降水,根據(jù)喇嘛廟水文站(北距研究區(qū)約4 km)降雨監(jiān)測資料: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%,偶爾有大雨或暴雨,2001年7月28日降雨歷時1 h,降雨量為13 mm,并且具有局地性強的特點。暴雨能在短時間內(nèi)形成較強大的地表徑流,攜帶松散碎屑物質(zhì)起動而形成泥石流。
表1 板場溝地形參數(shù)表
根據(jù)流域自然屬性將研究區(qū)內(nèi)泥石流劃分為溝谷型水石流。該類型泥石流具有完全的流域形態(tài),具體包括形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)。
3.1 形成區(qū)特征
泥石流形成區(qū)位于坡面上,坡面上溝谷狹短,溝床縱坡40°~50°,基本無植被分布,極利于地表徑流沖刷搬運地表松散物。流通區(qū)溝谷縱坡20°~30°,且基巖裸露,有利于松散物的快速搬運。泥石流在坡腳坡度變緩,泥石流物質(zhì)開始堆積,形成長60~100 m,寬約30~40 m的堆積區(qū),堆積區(qū)無植被分布,其上有流水和堆積的痕跡,說明泥石流正處于發(fā)展趨勢階段。在地貌上,到峽谷段入口基本具有泥石流特性,至此以上的區(qū)段確定為形成區(qū)段。
3.2 流通區(qū)特征
進入峽谷段,溝谷相對切割深度較形成區(qū)大,支溝發(fā)育較少,溝谷呈“V”型,溝道狹窄,溝床縱坡較大,利于泥石流迅猛直瀉,流體呈紊流狀態(tài),以侵蝕作用為主,由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物,受洪水沖蝕形成陡坎,坡積物受側(cè)蝕作用,不斷補給,至峽谷段結(jié)束的區(qū)段劃分為形成流通區(qū)。
3.3 堆積區(qū)特征
峽谷溝口以下,溝谷呈喇叭口狀向東開口,溝谷逐漸寬闊,呈“U”型谷,溝床縱坡逐漸變緩,流體動能不斷消耗、分散減弱而發(fā)生堆積,在剛出峽口段,流體具有一定的初速度,隨著流程的增加,其作用由侵蝕、侵蝕堆積和堆積等三個階段組成,流體性質(zhì)由水石流逐漸演變?yōu)楦吆澈樗?。根?jù)實地勘查,至溝口的牧場公路一帶,堆積作用明顯減弱,同時由于受修建公路、引水渠等工程活動的影響,粗顆粒的堆積主要分布在引水渠以西的現(xiàn)代溝道,遇有較大洪水或泥石流發(fā)生時,現(xiàn)代溝床兩側(cè)堆積范圍加寬,但粗顆粒堆積前緣基本受限于引水渠以西,在引水渠以東現(xiàn)代溝道有少量堆積,其它洪水波及范圍以細顆粒(以粉粒為主)堆積為主,自峽谷出口至溝口的中心小學(xué)校區(qū)段溝谷北坡,崩塌不良地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育,并發(fā)育坡積物,但對泥石流的補給作用不明顯,因此,從峽谷出口向東至安集海河區(qū)段確定為堆積區(qū)。
本次泥石流易發(fā)程度評價方法是結(jié)合2006年4月國土資源部頒發(fā)的《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實施細則(修改稿)中“泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評分表”,通過對匯水區(qū)崩塌、滑坡及水土流失的嚴(yán)重程度、泥沙沿程補給長度比、溝口泥石流堆積活動、溝床縱坡、區(qū)域構(gòu)造影響程度、流域植被覆蓋率、溝床近期一次變幅、巖性、沿溝松散物儲量、溝岸山坡坡度、產(chǎn)沙區(qū)溝槽橫斷面、產(chǎn)沙區(qū)松散物平均厚度、流域面積、流域相對高度以及河溝堵塞程度等15項影響因素指標(biāo)進行量化評分,根據(jù)打分結(jié)果,再依據(jù)“泥石流易發(fā)程度劃分標(biāo)準(zhǔn)”評價泥石流易發(fā)程度。
根據(jù)本次現(xiàn)場勘查、調(diào)查訪問、實測或根據(jù)實際情況推算,對照泥石流溝嚴(yán)重程度(易發(fā)程度)數(shù)量化表中15項影響因素指標(biāo),對板場溝泥石流溝綜合評判打分為73分,板場溝泥石流易發(fā)程度判定為低易發(fā)。有記載以來,于2001年7月28日突降暴雨,發(fā)生30年1遇的洪水,形成溝谷型水石流。另外,每年都有程度不同的洪水災(zāi)害發(fā)生。
(1)根據(jù)地形形態(tài)可將泥石流劃分為溝谷型泥石流和坡面型泥石流兩種類型。在前期野外實際調(diào)查的基礎(chǔ)上,分布于巴音溝小學(xué)校區(qū)南側(cè)板場溝的泥石流類型為溝谷型水石流,主要為分布于小學(xué)校區(qū)南側(cè)板場溝。
(2)在對研究區(qū)調(diào)查分析的基礎(chǔ)上,對研究區(qū)泥石流類型、形成條件以及流域特征進行了分析??梢钥闯鲈摐蟽?nèi)溝道縱比降大,且坡面松散固體物質(zhì)豐富,在暴雨等自然因素的影響下,會有較大規(guī)模泥石流發(fā)生的可能性,對學(xué)生及學(xué)?;A(chǔ)設(shè)施造成一定的危險性。
(3)根據(jù)泥石流溝嚴(yán)重程度(易發(fā)程度)數(shù)量化表中15項影響因素指標(biāo),對板場溝泥石流溝綜合評判打分為73分,板場溝泥石流易發(fā)程度判定為低易發(fā)。進而可以為該泥石流的防治工程設(shè)計提供了理論依據(jù),同時也為該地區(qū)類似防災(zāi)減災(zāi)工程提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。
[1]蔣歡歡, 鄧英爾, 袁婷. 小金縣夾巴溝泥石流形成條件及運動特征[J]. 地下水.2012, 34(2):149-152.
[2]許強. 四川省8·13特大泥石流災(zāi)害特點、成因與啟示[J].工程地質(zhì)學(xué)報.2010,18(5):596-608.
[3]劉希林. 我國泥石流危險度評價研究:回顧與展望[J].自然災(zāi)害學(xué)報.2002,11(4):1-8.
[4]崔鵬, 韋方強, 謝洪,等.中國西部泥石流及其減災(zāi)對策[J].第四紀(jì)研究.2003,23(2):142-151.
[5]劉士偉, 喻邦江, 王小群. 德昌縣角半溝泥石流發(fā)育特征及臨界雨量研究[J]. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護.2015 ,26(3): 1-5.
[6]劉傳正. 地質(zhì)災(zāi)害勘查指南[M]. 地質(zhì)出版社.2000.
TP315
B
1004-1184(2016)06-0251-02
2016-08-14
王化兵(1986-),男,四川德陽人,工程師,主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作。