登陆注册
1705000000010

第10章 泥沙洪流——认识泥石流灾害(1)

泥石流是一种灾害性的地质现象,它是含有沙石且松软的土质山体在适当的地形条件下,大量的水体浸透流水、山坡或沟床中的固体堆积物质,使其稳定性降低,饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动所形成的。可携带巨大的石块,因而破坏性极大。据不完全统计,仅仅是新中国成立后,我国县级以上城镇因泥石流而致死的人数已超过了4400人,并损失了上万亿的财产。

什么是泥石流

泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区,因为暴雨,暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并挟带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。

泥石流是暴雨、洪水将含有沙石且松软的土质山体经饱和稀释后形成的洪流,它的面积、体积和流量都较大,而滑坡是经稀释土质山体小面积的区域。典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉沙及黏土的黏稠泥浆组成。在适当的地形条件下,大量的水体浸透流水山坡或沟床中的固体堆积物质,使其稳定性降低,饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动,就形成了泥石流。

泥石流流动的全过程一般只有几个小时,短的只有几分钟。泥石流是一种广泛分布于世界各国一些具有特殊地形、地貌状况地区的自然灾害。泥石流大多伴随山区洪水而发生,它的运动过程介于山崩、滑坡和洪水之间,因此比洪水更具有破坏力。泥石流常常给人们的生命财产安全带来严重的危胁,是我们不能忽视的自然灾害之一。

泥石流的分类:

泥石流按其物质成分可分成泥石流、泥流、水石流三类。

泥石流是由大量黏性土和粒径不等的沙粒、石块组成的;泥流是以黏性土为主,含少量沙粒、石块,黏度大,呈稠泥状的;水石流是由水和大小不等的沙粒、石块组成的。

泥石流按其物质状态可分为黏性泥石流、稀性泥石流两类。

含大量黏性土的泥石流或泥流叫黏性泥石流,其特征是:黏性大,固体物质占40%~60%,最高达80%。

稠度大,石块呈悬浮状态。水不是搬运介质,而是组成物质。暴发突然,持续时间短,破坏力大。

稀性泥石流,以水为主要成分,黏性土含量少,固体物质占10%~40%,有很大分散性。

其特征是:水为搬运介质,石块以滚动或跃移方式前进,具有强烈的下切作用。其堆积物在堆积区呈扇状散流,停积后似“石海”。

其他分类:

按泥石流沟的形态分类有:沟谷型泥石流、山坡型泥石流。

按泥石流的成因分类有:冰川型泥石流、降雨型泥石流。

按泥石流发展阶段分类有:发展期泥石流、旺盛期泥石流和衰退期泥石流。

按泥石流流域大小分类有:大型泥石流、中型泥石流和小型泥石流等。

泥石流的形成

1.泥石流形成的基本条件一般认为泥石流发生需要三个基本条件:能量条件(地形条件)、物质条件和触发条件。

(1)能量条件

泥石流发生的能量条件主要通过区域地形条件得以体现,是泥石流能否形成的重要因素之一。它是上游和山坡坡面松散固体物质所具有势能的体现,是物质能否启动的先决条件。泥石流的形成区在地形上具备山高沟深,地形陡峻,沟床纵坡降大,流域形状便于水流汇集。

在地貌上,泥石流的地貌一般可分为形成区、流通区和堆积区三部分。

上游形成区的地形多为三面环山、一面出口的瓢状或漏斗状,地形比较开阔,周围山高坡陡、山体破碎、植被生长不良,这样的地形有利于水和碎屑物质的集中;中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷,谷床纵坡降大,使泥石流能迅猛直泻;下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地,使堆积物有堆积场所。

(2)物质条件

物质条件是指泥石流发生所必需的松散碎屑物质、水分的储量和来源情况。其中松散固体碎屑物质受很多因素的影响,其中比较重要的包括地层条件、新构造活动条件、土壤条件、植被条件等。泥石流常发生于地质构造复杂、断裂褶皱发育、新构造活动强烈、地震烈度较高的地区。地表岩石破碎,崩塌、错落、滑坡等不良地质现象发育,为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源;另外,岩层结构松散、软弱、易于风化、节理发育或软硬相间成层的地区,因易受破坏,也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源;一些人类工程活动,如滥伐森林造成水土流失,开山采矿、采石弃渣等,往往也为泥石流提供大量的物质来源。

泥石流的形成必须同时具备以下3个条件:陡峻便于集水、集物的地形、地貌;有丰富的松散物质;短时间内有大量的水源。

(3)触发条件

水流激发是我国泥石流灾害中最常见的触发因素。由绵雨、中到大雨、暴雨,冰雪雨水、融水,江河湖库溃决等水流持续作用,使基本条件中的某一条件超过稳定情况下的强度,激发泥石流。即水体数量、能量突然增加,强烈冲刷,推动堆积物运动;外力触发,如由强烈爆破、崩塌、滑坡、火山、VII度以上地震等基本条件以外的其他动力作用,促使泥石流体启动,或使水饱和土体发生液化流动;环境诱发,如由森林破坏,厂矿废渣、建筑弃土堆积增高、坡度变陡,地下水涌流等间接因素造成。

2.泥石流形成的影响因素和诱因

(1)泥石流形成的地貌影响因素

沟床比降是流体由势能转换为动能的底床条件,是影响泥石流形成的重要因素。一般来说泥石流沟床比降愈大,则愈有利于泥石流的发生。根据对西藏150多条泥石流沟谷的统计,沟床比降在50‰—300‰的占总数的90.7%,尤以100‰—300‰沟床比降居多,占54.7%,说明这种沟床比降对泥石流的形成最为有利。

沟坡坡度的陡缓直接影响到泥石流的规模和固体物质的补给方式与数量。从多数泥石流沟谷坡度来看,有利于提供泥石流固体物质的沟坡坡度在东部中低山区为10°—30°,固体物质补给方式主要是滑坡;在西部边缘高山区则为30°—70°,固体物质补给方式大多数是崩塌、滑坡和碎屑流。沟坡坡度较大的沟谷内,崩塌、滑坡规模比较大,形成的泥石流规模也较大。

集水区面积也是影响泥石流形成的重要因素。一般泥石流大多形成于集水区面积较小的沟谷。根据对甘肃、西藏200多条泥石流沟谷流域面积的统计,小于50平方千米的占95.9%,小于10平方千米的占73.5%。小于0.5平方千米的占11.9%,因此,暴雨泥石流的集水区面积大多为0.6~10平方千米。

一般说来漏斗状和勺状为典型的泥石流沟谷形态,这种形态对泥石流的形成和活动均较有利。例如西藏的古乡沟、云南蒋家沟、四川西农河等都是漏斗状,云南的大白泥沟则属于勺状。

地形坡向对泥石流形成、分布和活动也具有显着的影响。坡向的不同会影响冰雪累积消融和降水量的多少,以及植被生长、岩石风化程度等。在阴坡地带冰雪冷储条件好,雪线比阳坡低,现代冰川比阳坡发育,长度大,下达海拔低,冰川相对稳定,因此,泥石流形成的固体物质和水源条件比较差。阳坡则与之相反,相应的阳坡地带的降雨型和冰川(雪)消融型泥石流发育。

(2)泥石流形成的地质影响因素

地质构造是形成泥石流的基本条件。自渐新世以来,印度板块向北漂移并与欧亚板块碰撞,使大部分的山地和高原强烈上升,产生了一系列大规模的断裂构造带。在这一过程中印度板块和欧亚板块两侧的盖层都发生了深度变质,并在强烈的挤压下结构破坏,岩层破碎,地震活动频繁而强烈。形成断裂构造带中,新构造运动强烈的新生代断裂带,由于岩层几经错动,挤压后形成角砾岩、糜棱岩、碎裂岩等易于风化的固体物质,为泥石流的发育提供了必要的松散固体物质,这对于泥石流的形成和活动具有重要的影响和作用。像我国的安宁和断裂带、绿汁江断裂带、小江断裂带、波密—易贡断裂带以及白龙江断裂带,都是我国泥石流集中发育的地带,其泥石流的数量、规模、活动强度、灾害程度等方面都极为突出。

在地质构造的控制下,一个地区的岩石性质对泥石流的发育形成也有重要影响。由于风化速度的不均一性,软弱岩层和软硬相间的岩层要比岩性均一的或坚硬的岩层更易受到风化破坏作用,从而为泥石流的产生提供松散固体物质。

地震同样对于泥石流的产生具有重要影响作用。岩层在烈度较大的地震作用下,降低了其强度而变得疏松,使山体处于不稳定状态,因此,很多山区的地震带大多数是泥石流活动带。而在我国,喜马拉雅山系是全球最强烈的地震带之一,强震带造成山崩滑坡入沟,为泥石流形成提供了大量固体物质。地震强度越大破坏作用越强,提供的固体松散物质也就越多,所形成的泥石流的规模也就越大。典型的1973年四川炉霍7.9级地震和1976年四川平武7.2级地震发生之后的相当长一段时间内,众多的泥石流接连密集发生。

此外,一些不良地质作用,如崩塌、滑坡、塌方、岩屑流、倒石堆、流沙、滚石等都与泥石流的形成有密切的关系,它们往往是提供泥石流形成固体物质的最直接来源。

(3)泥石流形成的水分影响因素

我国处于基本气候区,雨量充沛而且往往比较集中形成暴雨和大暴雨,这是我国绝大多数泥石流发生的主要触发因素。从行政区上看,我国降雨型泥石流遍及全国20多个行政区,每到汛期伴随着强降水天气的出现,这些区域都会有大大小小的泥石流发生。像我国的云南、四川、西藏、甘肃、陕西、青海、新疆、北京、河北、辽宁、江西、湖北、湖南、广东、河南、台湾等都是降雨型泥石流的多发地区。

对于降雨型泥石流来说,降水是泥石流发生的必要条件,其在泥石流发生过程中起着决定性的作用。

正因为如此,长期以来研究人员在不断寻找降水与泥石流之间发生的关系,考虑的角度可以归纳为以下几种:

1、前期降水

前期降水量包括参与或影响泥石流形成的前期有效降水量和通过地表径流、蒸发、地下径流等形式损失的前期损失降水量。泥石流预测预报中之所以要考虑前期降水,主要是基于:泥石流的启动除了与激发雨量的大小密切相关外,还与当时条件下土体的含水状态有非常重要的关系。Iverson等通过试验证明,土体中的高孔隙水压作用会导致土体完全或部分液化,从而为泥石流启动创造条件。专家们通过大量水槽试验,提出了准泥石流体的概念,并认为准泥石流体的启动实质上就是从固体堆积物向液体流动状态的转化过程,而土体中的水分在这一过程中起决定作用。专家针对云南蒋家沟泥石流的研究表明,前期降雨在影响泥石流的各项降雨指标中的贡献率超过了80%。基于此,在进行泥石流预测预报时土体中的含水量是必须考虑的,然而土体含水量是一个地域差异异常复杂的指标,在实际运用、尤其是短时临近预报时,是很难及时获取到的。

为了解决这一问题,在实际应用中多采用土体在过去一段时间内接受到的降水量,再考虑相应的衰减来间接地反映土壤的含水量。对于前期降雨的累计时长,不同的研究人员有不同的观点。

2、当次降水

当次降水包括从降水开始到激发泥石流形成的当次有效降水量和泥石流形成后的剩余降水量。本质上,当次降水在泥石流中所起的作用与前期雨量一样,之所以这里单列为一个指标,是因为在泥石流预测预报中这部分降水往往不能从观测数据中获取到,通常这部分降水,也就意味着泥石流灾害可能已经发生,因此在泥石流预测预报中,这部分降水往往通过降水预报来获取。

3、降水强度

降水强度是国内外众多泥石流预测预报研究文献中经常使用的降水指标。它的作用是在前期雨量使土体物质达到或接近饱和状态下增大孔隙水压力,进一步引起土体内部结构破坏、强度降低的变化,导致泥石流启动。但是不同研究者根据不同研究区自然地理条件和泥石流活动特点,所采用的具体降水强度指标也不尽相同。因此,降雨强度指标是泥石流预测预报中非常重要的指标之一。此外,国内研究中较少提及降水历时,多强调降水总量和最大降水强度。而国外研究中,尤其是关于泥石流启动临界雨量的研究中,降水历时是经常用到的指标,并常常与降水强度组合使用,来量度泥石流的发生。

冰雪融水是除降水之外对泥石流产生影响的重要水分因素,它是我国青藏高原及其周边很多泥石流形成的直接水源条件。例如,分布在我国唐古拉山和横断山的冰川,主要在海洋性气候条件下发育,活动性强,年积累和消融量大。冰川经常深入森林带,逼近村庄、耕地和公路,产生泥石流。

4、泥石流形成人为影响因素

不合理的森林采伐方式是我国过去很长一段时间来很多泥石流快速形成和发育的重要影响因素。

一般山坡上的森林具有水源涵养和固土保水的作用。经验表明,森林生态系统破坏乃至毁灭导致灾害,都是由于不合理的采伐方式和采伐量造成的。如川西林业局伐区,于1978年在45°以上坡地禁伐区实行皆伐,1979年雨季就暴发了泥石流。

再如安南县后山,曾因乱伐森林植被破坏了森林生态系统,促使泥石流活跃,每到雨季泥石流危害县城,造成交通中断、农田淤埋和人员财产损失。我国1950—1970年期间,很多森林采伐区使用串坡和敝洪集材,加深了沟床侵蚀,促进了泥石流的形成,像四川理县的米亚罗和马尔康采伐区很多泥石流都是这种原因造成的。

在我国山区,毁林开荒、刀耕火种、陡坡垦植等落后的农业生产方式也对泥石流的形成产生了影响。

例如四川的攀西地区,过去曾靠毁林开荒、陡坡垦植来解决人口增长带来的粮食问题,再加上传统的刀耕火种耕作方式,破坏了山地植被,加上修渠筑路期间开山挖石、弃渣不当、无防渗措施等,造成了大量的水土流失、崩塌、滑坡,为泥石流的发生创造了有利条件。每到雨季,就会形成泥石流灾害,对农田、村舍造成了严重危害。

不合理的矿山弃渣是造成很多矿山泥石流发生的主要影响因素。

我国云南、四川、江西、广东等很多省份都有因为弃渣处理不当造成的泥石流灾害事件发生。例如四川的冕宁县泸沽盐井矿因采矿弃渣于沟中,堵塞沟道,在暴雨激发下发生泥石流,曾造成百余人丧生,至今泥石流还很活跃,威胁成昆铁路的安全。

此外,修筑公路和铁路也是影响泥石流形成的不可忽视的因素。

例如,自成昆铁路通车以来,每年雨季都因泥石流灾害而不同程度中断交通。很多公路在修路养路时往往只顾开挖取土方便,忽视山坡的稳定,破坏公路的上下坡体,造成山坡失稳,引起公路上下滑坡和崩塌,导致泥石流的发生。

同类推荐
  • 世说新语故事

    世说新语故事

    《世说新语》是中国笔记小说的先驱,讲述了从汉末到南朝(主要是魏晋)时期帝王将相、文人百姓之间发生的小故事,篇幅虽然简短,但故事生动,语言简练,人物描写生动富有趣味,栩栩如生。在现代汉语中,人们依旧使用着大量源于《世说新语》的成语。儿童文学作家管家琪潜心研习,巧妙地将古典名著与孩子们的需要相结合,为小读者们引入浩瀚奇妙的经典文学旅程,让孩子们接触经典名著,亲近经典文学,不知不觉中感受经典的魅力。
  • 促使孩子提高智力的108个好故事

    促使孩子提高智力的108个好故事

    本书包括孙坚智退海盗,孙亮断案,韩信分油,田忌赛马,庞振坤妙计上学堂等。
  • 世界未解之谜全知道

    世界未解之谜全知道

    在绵延不绝的谴界历史长河中,人类创造了辉煌灿烂的世界文明,又给后人留下了众多扑朔迷离的未解之谜——特洛伊战争真的爆发过吗、牛顿的黑匣子里藏着什么秘密、古巴比伦的通天塔修在何处、二战中德国为何未能造出原子弹、埃及金字塔隐藏着多少千古之谜泰坦尼克号因何沉没海底、是谁建造了英国庞大的巨石阵 希特勒因何下令大肆屠杀犹太人、华盛顿为何拒绝竞选第三任总统 日本天皇二战后逃脱审判之谜、拿破仑神秘死亡的真相是什么、肯尼迪家族为何悲剧不断——走进神秘莫测的历史长廊,打开一段段尘封的往事和谜题,在探索中增长人生见识,在沉思中肩负历史使命,迈向无限广阔、无限精彩的未来世界!
  • 智商乐园(智商总动员)

    智商乐园(智商总动员)

    智商总动员系列丛书让你在开心中学习,在学习中益智,在益智中快乐,永远是老师、学生和家长的共同追求。本系列丛书是一片快乐的阅读天地,童趣但不幼稚,启智却不教条,它能让你开心一刻,思考一回。在开心中学习,在学习中益智,在益智中快乐,永远是老师、学生和家长的共同追求。翻开《智商总动员》——轻轻松松让你踏上寓学于乐的智慧之旅!
  • 开心国学1000问

    开心国学1000问

    1000个国学问答,生动轻松,趣味盎然,以一种你没有见过的别样的方式,让你在轻松答问题的时候,开心学国学。
热门推荐
  • 月色撩人(中国好小说)

    月色撩人(中国好小说)

    简彬是一个人到中年的独身女性,是一家医院的医生。一个叫陶然的画家总是找她看病,暖昧的试探,让她久已冰封的内心渐渐开了一点缝隙。知青时代,她把至纯至美激情无限的初恋献给了沈重天,沈重天却在一次战争中死去。求学时期,她爱上了自己的老师,朦胧模糊的期盼终于挑明了,老师却神秘的失踪……自此后,她一边封闭自己,一边却又在内心期待着老师的出现。她最终没能抵挡住放荡不羁的陶然的攻势,再次陷入了感情当中,陶然能否给她内心的安定?能否与她善终……在一次意外的对话中,陶然的一席婚姻观,彻底惊醒了简彬……
  • 夜微语诚花落

    夜微语诚花落

    西府冥花六万年一开花,正是西府主人洛兮的元神重现于世之时,此时,时间和空间上都会发生巨大的扭曲。
  • 怒焰龙神

    怒焰龙神

    一朵火焰怒耀宇宙虚空,一滴龙血踏破山河万里,且看杨起如何如何屹立复苏的地球之上。
  • 巨星老公

    巨星老公

    真想不到,就在前一刻钟,她嫁人了。夏氏集团的二小姐,夏念柔,她竟然嫁人了!可是,事实就是如此!X城最大,装饰最奢侈豪华的酒店,所以名人爱就餐的酒店,正是她举行婚礼的地点。粉色的玫瑰,铺满了整座酒店的大堂,米兰地毯,一直通到楼梯口,中间金黄的小小喷水池,布满了彩带。所以X城的知名人士,达官显贵相聚在这里。闪烁的灯光,高声的喝彩,汇聚成一幅壮观的场面。所有的一……
  • 爆笑囧情:一代妖后养成记

    爆笑囧情:一代妖后养成记

    穿越前,他是高富帅,她是白穷美。穿越后,他成了九五至尊的北魏皇帝,而她,则是他后宫中燕瘦环肥莺声燕语的众多女人之一。他少年聪慧,杀伐决断,冷情弃爱,谈笑间指点江山。她美丽依旧,顽皮依旧,桀骜依旧,媚笑中招蜂引蝶。他怒:你是我的女人,怎么可以如此的水性杨花?她不屑:男人可以三妻四妾,女人为什么不可以三丈四夫?终有一天,她成了他墙上一抹蚊子血;而他,则成了她头上一只跳蚤虫。
  • 叛逆的夏草之缘定三生

    叛逆的夏草之缘定三生

    玄幻民国言情!一万头草泥马,我真的能看到死去的奶娘?三界,功德高尚的人进天界;没做过坏事的人投胎做人;有过错的人投胎做畜生;犯过罪的人按罪责进地狱。她亦仙亦人亦妖,亦正亦邪经过一系列的商业斗争的蜕变。夏家公馆家大业大,纺织业在上海做的水深火热。但却两代单传,到了第三代,生四女却无子。太太王丽萍恃宠专权,老爷夏重光无意间遇见太太小学时的同学叶君如,产生爱恋,将她从“欢仙园”赎出。懦弱的、又感有愧于王丽萍的叶君如进入夏家以后,并非享受着二姨太的待遇,原来,她只是王丽萍用来续夏家香火的生育工具叶君如忍辱负重,原以为是儿子,诞下的却仍然是女婴,女婴被取名叫“夏草”,也因为难产,导致叶君如再无生育能力
  • 重生之别惹商娇

    重生之别惹商娇

    前世,她为别人而活,为组织而卖命,最后因组织死。今生,上天让她重生,要为自己而活,活的肆意潇洒。
  • 重生之农女来袭

    重生之农女来袭

    薛盼盼没想到自己只是好心劝了吵架的情侣一句,谁知被人推进了池里淹死了,再次醒来却来到了另一个异时空。
  • 雎鸠声声

    雎鸠声声

    他为了她,顶住各方压力,让东宫主位虚悬多年。正当他们即将成就花好月圆的时候,她却因绝世美貌,成为天下共主——天子的猎艳目标。政治形势波诡云谲,各方角逐势力粉末登场。上辈子的是是非非,牵扯着后辈的恩恩怨怨,盘根错绕。为爱矢志不渝是誓言,更是信念!
  • 娇妻冷色:只愿伊人宠

    娇妻冷色:只愿伊人宠

    她是林家的大小姐,本过着幸福的日子,自从母亲去世,父亲另娶新欢,虽是同父异母,她受尽了后母的虐待,她在家里的地位一落千丈,后母的女儿和她同时喜欢上了一个高富帅,