新疆泥石流分布、流體特征及防治工程技術參數(shù)選取分析

額爾德木圖 顧新魯 王雙成 賀根義丁光發(fā)

（①新疆自然資源廳地質勘查基金項目管理中心 烏魯木齊 830000②新疆地礦局第二水文地質工程地質大隊 昌吉 831100）

1 新疆泥石流災害發(fā)育特征及流體參數(shù)

截止2010年，全疆泥石流災害總計1664處，分布于全疆14個地、州（市），其中以泥石流為主，合計906條，占54.45%；其次為水石流，合計712條，占42.79%；泥流較少，合計46條，占2.76%。已發(fā)生1470處，潛在泥石流隱患194處[1]。區(qū)內的泥石流災害及潛在泥石流以小型[2]為主，合計1331個，占區(qū)內總數(shù)的79.99%，其次為中型，合計265個，占區(qū)內總數(shù)的15.93%，大型43個，占區(qū)內總數(shù)的2.58%，巨型25個，占區(qū)內總數(shù)的1.50%。

上述溝谷近些年均已產生了較大的危害，在分析上述數(shù)據(jù)的基礎上，取得了如下認識：

（1）泥石流溝谷流域面積一般為1-50平方千米，多數(shù)為季節(jié)性、標準性溝谷[3]，大于100平方千米的多數(shù)為常年流水的河谷區(qū)，小于1平方千米的主要為山坡型泥石流。

（2）分布在高山區(qū)為冰川積雪消融型泥石流，分布在中山區(qū)為降雨型泥石流，分布在中山帶與第四系滑坡相伴生而形成的暴雨型或降雨型泥流。

（3）一次固體物質總量與流量、流速均是泥石流是否產生危害的重要流體動力參數(shù)，上述一次固體物質總量均在2000立方米以上，流體流速一般為3-5米/秒，峰值流量50-200立方米/秒，其均可產生沖蝕、側蝕及於埋危害。

（4）相對高差與溝床比降是流體動力學參數(shù)的主要控制因素，上述溝谷的相對高差一般為300-500米，比降80-150‰，均為較易引發(fā)泥石流災害。

2 泥石流形成模式分析

在總結全疆泥石流特點的基礎上，充分考慮其成因動力因素與機理，將泥石流形成模式概括為6類，各類特征、代表性點及防治工程措施如下（表1）。

表1 泥石流形成模式及防治工程措施

3 防治工程中技術參數(shù)選取

（1）泥石流流體參數(shù)的優(yōu)選

流體參數(shù)主要包括容重、流速、峰值流量、一次固體物質總量等，其與地形地貌特征相結合是優(yōu)選泥石流防治工程措施的主要依據(jù)，如容重、流速及一次固體物質總量控制攔砂壩庫容、壩體位置、數(shù)量、壩體強度等，峰值流量則控制排導、渡槽過流等措施的結構尺寸等。

（2）流速的控制

原則上是通過防治工程措施將泥石流流體速度控制在對溝道及堆積影響不沖不淤的參數(shù)范圍內，即1.5-3.5米/秒，流速過小則淤積于溝道內，造成淤埋危害；流速過大則沖蝕與側蝕溝道，造成沖蝕危害。

（3）峰值流量的修正

規(guī)范中推薦的峰值流量計算公式較多，計算出的參數(shù)成果也是相差極大（2-3倍），其嚴重地影響防治主體工程的設計工程量，因此需對其通過相關公式計算的參數(shù)進行對比修正，常用的形態(tài)調查法[5]（泥痕法）與雨洪法（水文分析法）修正推薦的峰值流量。

（4）設防標準和攔、排泥石流固體物質總量的校核

城市、村鎮(zhèn)及公路、鐵路的泥石流設防標準[6]（正常工況）有一定的區(qū)別，村鎮(zhèn)一般按20年一遇工況設計（50年校核），城市按50年一遇設計（100年校核），但近些年疆內極端氣候頻發(fā)，泥石流的爆發(fā)規(guī)模均超過了設防標準，為泥石流防治工程中的非標準化設計帶來了較大的難度。

（5）水沙分流與固坡工程中參數(shù)選取的探討

在奎屯河流域4號溝采用了泥石流防治中的水沙分流技術，但對于水沙分流比例仍處于探討階段，如原則上應全部分流進入溝谷中的水源，但實際中投入的工程量巨大，費用極高，因此進入溝谷的臨界水流量是設計工程的關鍵，初步選取了分流水沙比例為5：1。

4 小結

（1）疆內泥石流以規(guī)模小型化，多以稀性為主的特征，多數(shù)對通過山區(qū)、丘陵區(qū)的公路、鐵路及村莊、城鎮(zhèn)產生危害，受近些年極端氣候影響，具有突發(fā)性增大、破壞性增強的特點。

（2）通過對已查清了20處泥石流的形態(tài)、規(guī)模及流體特征的比較分析，提出了防治工程技術參數(shù)選取中的一些結論與建議。

（3）充分考慮其成因動力因素與機理，將泥石流形成模式概括為6類：中、上游崩塌滑坡轉化啟動模式、中、下游崩塌滑坡轉化啟動模式、坡面坍塌啟動模式、溝床侵蝕啟動模式、棄土棄渣滑塌啟動模式、綜合啟動模式。

（4）系統(tǒng)地掌握泥石流分布、發(fā)育特征及成災機理是十分必要的，下一步應根據(jù)包含近期極端氣候資料的新的氣候序列重新確定不同頻率的雨量標準，使設防標準不變但設防雨量標準提高。