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时间:2018-11-16
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1、多沙粗沙区皇甫川流域泥石流发育特征研究论文.freel,流域面积3246平方公里,全流域人口约80000人,人口密度25~30人/平方公里。该流域目前还未受到资源开发的影响,土壤侵蚀包括滑坡泥石流发育主要还受控于自然因素,具有典型代表性。1皇甫川流域概况流域属于干旱与半干旱气候,年均降水量309.5~4140.3mm,是鄂尔多斯高原暴雨中心区,一般发生于6~9月,占全年降水量的80%以上,年均暴雨5次,其中10~30分钟的短历时暴雨2.85次、占总次数的63%;小于10分钟暴雨1.85次占37%,60分钟的暴雨0.55次占11%。最大一日暴雨量为52.8mm,30天降雨总量为1
2、75.6mm。流域温差较大,土层冻融作用强烈,一般年份冻结厚度为90~110cm,极端冻结最厚在150cm以上。皇甫川平均风速1.9~3.4m/s,春季平均风速3.2m/s,强大的风力是风蚀的动力,风蚀是冬春两季表现最为明显的一种侵蚀方式,地面个别年份风蚀深度达4cm。皇甫川流域地质构造属于鄂尔多斯地台拗陷的边缘部分。燕山运动和喜山运动使地台隆起成拱状高原,流域正处于高原的东南斜坡上,中上游地区处于白于山至东胜的第四纪抬升中心,近期抬升约20mm/a,从而导致流域中上游一带沟谷下切,溯源侵蚀特别强烈。皇甫川流域地形特点是深沟梁大,地形起伏较缓,呈东南倾向,上游分水岭高地与下游河
3、流出口处落差520m。沟间地形似倒扣着的船状,坡面侵蚀比较强烈,沟深一般40~50m,有的超过100m,沟坡多由基岩组成。流水除具有冲蚀外,还具有一定的淘蚀作用,从而引起崩塌,沟蚀和重力侵蚀竞相发展。由表1坡度组成情况可以看出36°~55°的坡度占48.19%,比例最大分布于谷坡;沟间地比较平缓,15°以下占26.87%,另有11.88%的陡崖是基岩崩塌的直接产物,中上游这种特征更为明显。皇甫川流域地面物质组成十分复杂。中生代的基岩地层分布面积占流域总面积的51.3%,是流域出露面积最大的地层。基岩按机械组成可分(粒径大于0.05mm的粒级占70%以上)为砒砂岩,实质上是粗砂岩
4、,分布于中上游地带;细粒者为羊矸石(大于0.05mm粒级小于35%以下),包括青羊矸石和红羊矸石两种,属于细砂岩或泥岩、页岩等,主要分布于流域中上游地带。砒砂岩或者粗砂岩主要是流域基岩崩塌发育的母岩,又是高含沙水流的物质来源,而细砂岩又为形成高含沙水流或泥流提供了足够的细粒物质。三趾马红土系基岩地层之上覆盖的新生代第三纪上新世红色黏土,水后表面光滑,当上部有土层覆盖时,极易产生滑坡,在皇甫川流域主要分布于东西分水岭地带,面积仅占4.5%,集中在西部的虎石沟右岸及沟头,十里长川右岸等地。红土由于因干湿冷热交替影响而发生膨胀收缩现象,在土体表面形成厚10~15cm的松散碎屑层,从而
5、发生自然移动的泻溜现象,在坡面下部或堆积物被水流冲走或形成堆积裙。黄土在皇甫川流域面积上并不占明显优势,仅占总面积的31.6%。目前黄土分布占优势的地方主要集中在十里长川支流域,特别是其左岸,还能看到整片而厚层的黄土分布。从侵蚀产沙角度而言,黄土仍是目前遭受侵蚀特别是坡面流水侵蚀最强烈的物质。风成沙是水蚀风蚀交错带的产物,风成沙主要分布于中上游地带,面积占8.7%,重力作用下以泻沙的形式在坡角形成坡积裙,促使高含沙水流或泥流的形成。2皇甫川流域的泥石流发育受流域地形特征的影响,发育于皇甫川流域的泥石流过程主要表现为主〖BFQ〗河道的泥石流或高含沙水流过程。而典型的泥石流过程则很
6、少发育,究其原因在于缺乏块石状的粗粒物质,初看起来,这似乎与流域崩塌、浅层滑坡发育能够提供大量物质相矛盾。然而仔细研究流域的地形特征之后发现,皇甫川流域(或者说整个蒙陕接壤区)沟谷地形的最大特点表现在:沟头狭窄而深切,沟口宽浅而开阔,上游为深“V”字沟谷,而下游为宽“U”形沟谷。以上面介绍的崩塌类型分布来看,在沟谷上游多以粒状崩解居多,特别是在沟谷缘线附近,往往因粒状物崩解剥落而形成一些特殊的类似半个“葫芦”或倒“瓢”状的沟坡形态,很难有块状物质堆落沟底。而大多数类型的崩塌现象均出现于下游宽“U”形谷的谷坡之上,在这里也多由于沟谷侧蚀的结果,形成了许多临空面,在沟底谷坡多形成倒
7、石堆和坡积裙,然而沟谷临时性洪流在携带了大量上游松散物质之后到达下游时,由于沟谷变浅变宽,流水扩开,冲击力减弱,因此充其量只能从谷底、谷坡倒石堆中携带一些相对粗粒成分,而难以携带块状物质。此外,这些倒石堆〖BF〗由于谷底相对平坦,没有足够的临河坡度,使这些物质倾入河道,因此从泥石流形成角度而言,没有完善的(甚至缺乏)形成区,以石块、沙、细粒物质和水的混合物难以形成,促使典形的泥石流难以发育。但是,皇甫川流域一直是黄河中游的粗沙多沙中心,高含沙水流、泥流过程连年不断,只要有大的洪水,每次洪峰过
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