新疆泥石流分布、流体特征及防治工程技术参数选取分析

额尔德木图 顾新鲁 王双成 贺根义丁光发

（①新疆自然资源厅地质勘查基金项目管理中心 乌鲁木齐 830000②新疆地矿局第二水文地质工程地质大队 昌吉 831100）

1 新疆泥石流灾害发育特征及流体参数

截止2010年，全疆泥石流灾害总计1664处，分布于全疆14个地、州（市），其中以泥石流为主，合计906条，占54.45%；其次为水石流，合计712条，占42.79%；泥流较少，合计46条，占2.76%。已发生1470处，潜在泥石流隐患194处[1]。区内的泥石流灾害及潜在泥石流以小型[2]为主，合计1331个，占区内总数的79.99%，其次为中型，合计265个，占区内总数的15.93%，大型43个，占区内总数的2.58%，巨型25个，占区内总数的1.50%。

上述沟谷近些年均已产生了较大的危害，在分析上述数据的基础上，取得了如下认识：

（1）泥石流沟谷流域面积一般为1-50平方千米，多数为季节性、标准性沟谷[3]，大于100平方千米的多数为常年流水的河谷区，小于1平方千米的主要为山坡型泥石流。

（2）分布在高山区为冰川积雪消融型泥石流，分布在中山区为降雨型泥石流，分布在中山带与第四系滑坡相伴生而形成的暴雨型或降雨型泥流。

（3）一次固体物质总量与流量、流速均是泥石流是否产生危害的重要流体动力参数，上述一次固体物质总量均在2000立方米以上，流体流速一般为3-5米/秒，峰值流量50-200立方米/秒，其均可产生冲蚀、侧蚀及於埋危害。

（4）相对高差与沟床比降是流体动力学参数的主要控制因素，上述沟谷的相对高差一般为300-500米，比降80-150‰，均为较易引发泥石流灾害。

2 泥石流形成模式分析

在总结全疆泥石流特点的基础上，充分考虑其成因动力因素与机理，将泥石流形成模式概括为6类，各类特征、代表性点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 防治工程中技术参数选取

（1）泥石流流体参数的优选

流体参数主要包括容重、流速、峰值流量、一次固体物质总量等，其与地形地貌特征相结合是优选泥石流防治工程措施的主要依据，如容重、流速及一次固体物质总量控制拦砂坝库容、坝体位置、数量、坝体强度等，峰值流量则控制排导、渡槽过流等措施的结构尺寸等。

（2）流速的控制

原则上是通过防治工程措施将泥石流流体速度控制在对沟道及堆积影响不冲不淤的参数范围内，即1.5-3.5米/秒，流速过小则淤积于沟道内，造成淤埋危害；流速过大则冲蚀与侧蚀沟道，造成冲蚀危害。

（3）峰值流量的修正

规范中推荐的峰值流量计算公式较多，计算出的参数成果也是相差极大（2-3倍），其严重地影响防治主体工程的设计工程量，因此需对其通过相关公式计算的参数进行对比修正，常用的形态调查法[5]（泥痕法）与雨洪法（水文分析法）修正推荐的峰值流量。

（4）设防标准和拦、排泥石流固体物质总量的校核

城市、村镇及公路、铁路的泥石流设防标准[6]（正常工况）有一定的区别，村镇一般按20年一遇工况设计（50年校核），城市按50年一遇设计（100年校核），但近些年疆内极端气候频发，泥石流的爆发规模均超过了设防标准，为泥石流防治工程中的非标准化设计带来了较大的难度。

（5）水沙分流与固坡工程中参数选取的探讨

在奎屯河流域4号沟采用了泥石流防治中的水沙分流技术，但对于水沙分流比例仍处于探讨阶段，如原则上应全部分流进入沟谷中的水源，但实际中投入的工程量巨大，费用极高，因此进入沟谷的临界水流量是设计工程的关键，初步选取了分流水沙比例为5：1。

4 小结

（1）疆内泥石流以规模小型化，多以稀性为主的特征，多数对通过山区、丘陵区的公路、铁路及村庄、城镇产生危害，受近些年极端气候影响，具有突发性增大、破坏性增强的特点。

（2）通过对已查清了20处泥石流的形态、规模及流体特征的比较分析，提出了防治工程技术参数选取中的一些结论与建议。

（3）充分考虑其成因动力因素与机理，将泥石流形成模式概括为6类：中、上游崩塌滑坡转化启动模式、中、下游崩塌滑坡转化启动模式、坡面坍塌启动模式、沟床侵蚀启动模式、弃土弃渣滑塌启动模式、综合启动模式。

（4）系统地掌握泥石流分布、发育特征及成灾机理是十分必要的，下一步应根据包含近期极端气候资料的新的气候序列重新确定不同频率的雨量标准，使设防标准不变但设防雨量标准提高。