暴雨泥石流活动、危险性评估及其防治

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时间:2019-11-25

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1、暴雨泥石流活动、危险性评估及其防治第一部分暴雨泥石流活动一、暴雨泥石流的基本概念和实用分类暴雨泥石流是汛期中降落在山区河流流域内和山地坡面上的暴雨而形成的一种极不均匀、极不稳定的水、沙混合输移的自然现象之一。暴雨泥石流形成过程框图见图1—1。降雨流域环境地形植被松散堆积物(人为的、自然的)滑崩坡塌分散补给集中补给块体运动洪水汇流(QB)B泥沙汇流(Q)H河沟或坡面洪水淘蚀QB+QH=QC3rc<1.3tf/mrc≥1.3tf/m3洪水泥石流图1—1暴雨泥石流形成过程框图暴雨作用在流域内、山坡坡面上,将产生两种汇流,一是

2、汇水,二是汇沙。汇沙是在流域内、山坡坡面上的自然的或人为的松散固体物质(泥、沙、石块、树木等),因水流作用失稳后参加汇流过程的简称。降落在流域内的水体导致固体物质失稳、输移的过程存在三种情况:一部份水体进入地表以下形成地下径流,进入地下的水体可以使土体结构软化(C、Φ值降低)而导致坡面上土体结构性失稳形成滑坡或斜坡破坏,这类泥沙补给具有集团补给性质;另一部份水体则形成地表径流沿地表汇入沟槽,由于雨滴和地表径流的作用使地表部份不稳定的松散固体物质(泥、沙、石块、树木等)同时参与汇流过程,其补给性质既有分散补给性质的,也有

3、集团补给性质的;第三部份水体则是由于沟槽中的水流对沟底和沟槽两岸松散堆积体的掏蚀而形成的固体物质(泥、沙、石块、树木等)补给,其补给性质既有分散补给性质的,也有集团补给性质的。因为松散固体物源的位置、类型、粒度、物理化学性质和一次补给量的多少等具有很大的随机性和不均匀性,故在流域内、坡面上这样两种不同物质(水和泥沙)在共同的流动空间内的汇流和混合过程是十分复杂的。混合后形成的二相流体,当含沙量超过某一限值后,因其流动特性的变化而成为一种特殊的洪流,它既不同于洪水,也不同于滑坡而称为泥石流。现行泥石流分类方法很多,专家们

4、从不同的角度耒认知泥石流,既有深度,也有广度。1从现场生产应用准确和方便考虑,多采用按流动的边界分为两类:流路沿沟谷流动的称为沟谷型泥石流;形成在坡面上且顺坡面流动,又无固定流路的称为坡面泥石流。二者特点见表1—1。表1—1坡面型、沟谷型泥石流活动的识别坡面型泥石流沟谷型泥石流1.无恒定地域与明显沟槽,只有活动1.以流域为周界,受一定的沟谷制约。周界。2.活动规模小,限于30°以上斜面,2.以沟槽为中心,活动规模大,由洪水、泥破坏机制更接近于坍滑。沙两种汇流形成,更接近于洪水。3.发生时、空不易识别,成灾规模及3.发生

5、时空有一定规律性,可识别,成灾规损失范围小。模大、损失大。4.坡面土体失稳,主要是有压地下水4.主要是暴雨的冲蚀作用和汇流水体的冲蚀作用和后续强暴雨诱发。暴雨过程作用。中的狂风可能造成林、灌木拔起、倾倒,使坡面局部破坏。5.总量小,重现期长,无后续性,无5.总量大,重现期短,有后续性,能重复发重复性。生。6.在同一斜坡面上可以多处发生,成6.列入流域防灾整治范围。梳状排列,顶缘距山脊线有一定范围7.可知性低、防范难7.有一定的可知性,可防范。沟谷型泥石流按物质组成分为:泥流、泥石流、水石流三种,现场可操作性强、失误率低

6、。分类的主要技术指标见表1—2表1—2泥流型、水石型、泥石型识别条件分类泥流泥石流水石(沙)流指标333容重≥1.60tf/m≥1.30tf/m≥1.30tf/m物质粉沙、粘粒为主粒可含粘、粉、沙、砾、卵、粉沙、粘粒含量极少,多为组成度均匀,98%漂、各级粒度,粒度很不均>2.0mm各级粒度,粒度很不均<2.0mm匀匀,而水沙流较均匀流体多为非牛顿体,多为非牛顿体,少部分也可为牛顿体,无粘性属性有粘性以是非牛顿体。有粘性的、也有无粘性。残留有浓泥浆残留表面不干净,表面有泥浆残表面较干净,无泥浆残留表观留o沟槽较缓较陡(

7、>10%=5.71)较陡(>10%)坡度分布多集中分布在黄土广见于各类地质体地区及堆多见于花岗岩、火山岩、灰岩地地域及火山灰地区。积体中。区。二、暴雨泥石流发生与否的综合判别式和易发程度的数量化综合评判方法山区某一流域在降雨的作用下是否发生泥石流,这是一个极其复杂的问题。它是天上降雨作用于流域地表后,由于地表存在的大量不稳定的松散体在水动力作用下失稳进入沟槽输2移而形成的特殊洪流。1990年我们曾根据铁路系统在成昆铁路北段、陇海铁路西段、青藏铁路东段三个泥石流预报观测试验区的试验资料及可能收集到的历史泥石流发生事件等资

8、料基础上进行统计分析,把泥石流形成过程概化为天上降雨的水动力主动作用系统和地面接受降雨作用的被动应变系统(流域受水和地表的基本形态、流域内松散物源的存在状态、贮量和稳定状态、泥沙输移的沟槽条件)。然后根据两系统诸活动性因素的作用机制,量级差别及在流域的空间位置的组合关系来确定其是否形成泥石流。从而建立了由暴雨条件函数R和流域环境动

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