暴雨泥石流活动勘查危险性评估及其防治.doc

暴雨泥石流活动、勘查、危险性评估及其防治 谭炳炎 铁道部中南科学研究所 第一部份 暴雨泥石流活动 一、暴雨泥石流的基本概念 我国是一个多山之国，山地面积约占2/3，山是江河之源，江河沟谷是地表径流对地表土壤产生侵蚀以后形成输送水和泥沙的通道，是一个天然的输送系统，其形成和发展过程都是地壳运动的必然结果。沟源的侵蚀、水沙输移的强弱是流域特性的综合反映。 河流两岸自古以来就是人类活动集中的地方，人类赖以生存又深受其影响，随着人口增加和开发山区矿业以及发展工农业和国防事业的布局，人类活动正向山区发展。近年来山地灾害有日益增长之势。 1、泥石流是一种不同于洪水、滑坡的特殊洪流 泥石流是山区常见的一种灾害性的泥沙集中搬运现象，属于固、液两相流体运动。泥石流防灾学是研究地表形态演化学科中新独立出来的一个分支，它是直接为国土开发，保证为人类安全生产建设服务的学科之一，它的发生和发展是地理环境、地质背景、气象因素和人类活动综合作用的结果。在泥石流体中的固体物质的颗粒间充满水或泥浆，为松散结构，在运动过程中形成动接触，没有稳定的连接构造，是一种不稳定的流动体，因此和崩塌、滑坡体不同。在这种流动体中固体物质含量和粒度组成大大超过一般洪水的极限含沙量和粒度组成常见范围，以及某些粘性物质含量超过某一限度后出现的特性等，从而使这些流动体又具有某种和洪水不同的特性，这就是我们需要认识既不同于崩塌滑坡，又不同于洪水，而是介于二者之间的泥石流。 2、泥石流的形成机理 泥石流是一种特殊洪流。是山区汛期常见的一种严重的水土流失（泥沙失稳搬运）现象。它是泥沙在水动力作用下失稳后，集中输移的自然演变过程之一，具有严重的灾害性。某些山区河流在汛期中由于暴雨或其它水动力如溃坝、冰川、融雪等作用于流域内不稳定的地表松散土体上，由于松散土体失稳参与洪流运动，因此水和泥沙在流域内形成二种汇流现象，一是水的汇流；二是泥沙的汇流。这二种不同相的物质在共同的流动空间内混合而形成一种特殊的水，沙混合输移现象。当这种特殊的流体中含沙量超过某一限值后，因其流动特性的变化而形成的一种特殊洪流，它对工程设计及环境的影响与洪水、滑坡不同而称为泥石流。 在一些植被较好的陡坡面，下伏基岩或不透水层埋藏较浅、前期降水充分，上覆松散土体饱水后，由于土体中C、Φ值降低和有压地下水的作用，也可能形成坡面泥石流。 3、泥石流的组构和运动特性 由于流体中所含泥沙来自不同坡面和不同区段上自然或人为的松散的非均质土石堆积体，运动边界很不稳定、变形显著，其粒度的级配变化很大，以及在运动过程中固液相汇流过程的不恒定性和泥沙沿程补给与落淤的随机性而使容重、流量呈高度不稳定性和不均恒性。因为暴发突然，惯性大，运动呈直进性，历时短暂，故搬运能力和破坏能力极大。沿程泥沙的运动和堆积特性，存在三种类型，一是整体搬运整体停积，沙、石、浆体不发生分选，如高浓度的泥流型和泥石型泥石流；二是整体搬运分散堆积，如高浓度的水石型和泥石型泥石流；三是分散搬运，分散堆积，如中、低浓度的水石型和泥石型泥石流。 泥石流活动存在形成——输移——堆积三个发展阶段，是地表一次破坏和塑造过程，其平面呈一不对称的哑铃，形成区和堆积区的形态极不稳定。形成区形态由条带状向树枝状发展，而流通区则在发展过程中相对稳定。堆积区由于流域内来沙量的增长而不断扩展，进入下游大河的泥沙，严重的可以堵塞大河形成壅塞湖，一旦潰决将给沿河上下游造成二次灾害，局部堵塞时易使下游大河河型发生变化，改变河流输水输沙条件。 由于松散物体在失稳过程中释放巨大能量，在运动过程中，惯性大，速度快。因其具有强大的动能和携带大量的泥沙石块，故能冲毁或淤埋沿途中各种建筑物。 4、泥石流活动的地域分布 泥石流活动的分布特征因地面松散固体物质的形成、输移和堆积环境与地质构造、地层岩性和人类活动有关。故泥石流一般都是发育在新构造活跃地区，构造复合部、局部隆起区以及深大断裂破碎带上。地震和人类活动具有诱发和加剧活动的作用。在抬升区和隆起区内的地形有利于松散地堆积物的起动输移。在国内的第一、二阶梯和第二、三阶梯地形的联接地带、山前断陷地带是泥石流的集中分布区。83%的泥石流沟分布在第二阶梯地形内，。 根据我国特殊的地形、地质、气候和人文环境，泥石流活动各区易发（严重）程度可分为： 1)、第一阶梯内青藏高原山区：植被稀少，物理风化严重，物源条件充足，但因水源条件不充分，暴雨强度和总量均较低，故属于暴雨泥石流轻度易发区。 2)、第三阶梯内的山区：暴雨形成强度和总量均较大，但地表植被好，化学风化为主物源条件不很稳定，南北方差异大，故为暴雨泥石流中度易发区。 3)、第二阶梯内山区：主要受纬向因素决定，大体可分为三区： （1）秦岭以南广大山地：属湿润高中山区，地形差异大，雨量丰沛、物源丰富，故