浅谈土石山区泥石流发生机理与坍塌量模型.doc

《浅谈土石山区泥石流发生机理与坍塌量模型.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浅谈土石山区泥石流发生机理与坍塌量模型摘要：泥石流的坍塌量与降雨量、山坡坡度、集水面积、岩石种类等因子密切相关，根据对土石山区泥石流的调查，分析泥石流的发生机理，提出土石山区泥石流坍塌量模型。关键词：泥石流土石山区发生机理坍塌量模型　　河北省山区面积占全省总面积的61％，约11.6万km2，由于山区复杂的地形、地貌和人类不合理的活动，使泥石流滑坡和坍塌等山地灾害不断发生。燕山土石山区是典型的泥石流多发区，1994—1997年连续4年频繁发生泥石流，冲毁农田、村庄被淹、交通堵塞，甚至造成大量的经济损失和人员伤亡。泥石流严重威胁着山区建设和人民生命财产的安全。　　1土石山区泥石

2、流的类型及特点　　1.1土石山区泥石流的类型　　泥石流具有动能和势能，在流动时25％～40％是固体物质，容重1.6～2.3t/m3，泥石流固体物质的成分、数量及方式，决定了泥石流的类型。从泥石流的活动发育情况上看，可以归纳为8种类型，即：雨水泥石流、溃决泥石流、地下水泥石流、冰雪泥石流、滑坡泥石流、火山泥石流、地震泥石流和人为泥石流。燕山土石山区泥石流多属于雨水泥石流，雨水泥石流又可分为山坡型泥石流和沟谷型泥石流两种。据调查，山坡型泥石流多发生在2/3的山坡高度处，坡体形状为桃形较多，也有长方形和椭圆形，滑坡处小地形半径较小，前舌较大，滑坡体的组成上部为砂壤土腐殖质，厚度为

3、20～30cm；下部为坡积碎石，一般砾径为4～8cm，堆积物厚度30～100cm；底部为风化残积物和透水性较差的岩层。沟谷型泥石流也是由山坡泥石流转化形成，一般发生在山坡较高的坡位，多为三面环山，一面开口的地形，流通区纵坡较大，并有多级坡坎。　　1.2泥石流的特点　　在燕山土石山区，民间对泥石流称为“水泡、龙扒”，它由水、土、石混和而成，具有形成快、危害大、破坏力强的特点。一般说来，前期降雨历时长，土壤饱和，后期降雨强度大，易发生坡面泥石流和沟谷型泥石流，坡面泥石流具有产生范围大而冲击力小，沟谷型泥石流产生范围小，但冲击力大的特点，表层滑坡一般坡度为25～45°，相对危害性

4、小；而顺层滑坡坡度一般为30～50°，危害性大。4　　2泥石流的发生机理　　通过对土石山区的承德县、宽城县、平泉县、兴隆等县的203处泥石流调查分析，泥石流是含有大量泥沙和石块突然爆发的一种流体，历时短，破坏力大，成因复杂，泥石流坍塌量与降雨量、降雨强度、集水范围、山坡坡度和坡向、植被、岩石种类和风化程度、山坡土层厚度等诸多因子密切相关，而且各因子之间也相互影响和制约。本文对泥石流坍塌量与降雨量、集水区面积、山坡坡度、岩石种类和土层厚度等主要因子作初步分析。　　2.1泥石流崩塌量与降雨量　　燕山土石山区属大陆性季风气候带，多年平均降雨量542mm，全年的降雨集中在7～9月份

5、，占全年总降雨量的60％～70％，且多以暴雨形式出现(表1)。　　　　由表可以看出，泥石流坍塌量与降雨量的大小有关，经计算分析，泥石流崩塌量与降雨量成对数关系(图1)，其公式为：　　y=24769Ln(x)－99408　　　　2.2泥石流坍塌量与集水面积　　将调查的相同降雨量情况下的集水面积分别进行计算(表2)。　　泥石流坍塌量与集水面积的关系(图2)，泥石流坍塌量与集水面积成对数关系，其公式为：　　y=5016.3Ln(x)＋16253　　　　　　2.3泥石流坍塌量与山坡坡度　　泥石流坍塌量与山坡坡度成指数关系(表3图3)，其公式为：　　y=0.0005x4.8018　　

6、4　　　　　　2.4泥石流坍塌量与山坡土层厚度　　土石山区泥石流坍塌量与发生泥石流坡面的土层厚度有关(表4)。　　由表4看出，山体为片麻岩、砂砾岩，覆盖厚度0.3～0.7m时，泥石流坍塌体主要是白云岩和石灰岩；当覆盖厚度1～2m时，坍塌体主要是白云岩、砂砾岩和片麻岩；当覆盖厚度大于2m时，主要是页岩容易发生泥石流。在降雨相同的情况下，随着坡面土层厚度的变化，泥石流坍塌量在不断的加大。　　　　2.5泥石流坍塌量与岩石种类　　调查中发现，泥石流坍塌量大小与所在山坡岩石种类有关(表5)。　　　　从表5看出，白云岩泥石流坍塌量和片麻岩泥石流坍塌量，分别占泥石流总坍塌量的34.9％和

7、32.6％，而砾岩的坍塌量较小，仅占泥石流坍塌总量的2％，岩性不同，在同样的暴雨激发下形成的泥石流坍塌量差异甚大。　3泥石流坍塌量模型　　如前所述，泥石流坍塌量与降雨量、集水面积、山坡坡度和岩石种类等密切相关，由此推出泥石流坍塌量模拟方程为：　　W=Srsinα(736.294h－1.3979h2－21236.6)　　式中：W为泥石流坍塌量；　　S为集水面积（km2），适用范围0.007～12.3km2；　　r为岩石系数（根据岩石种类确定，白云岩系数为1.0）；　　h为降雨量（mm），适用范围60～450mm／日；