贵州省泥石流多表现为浅层滑坡型泥石流,主要由短期强降水引发的。它的形成包括两个阶段,先是由降雨引起山坡浅表层土体吸水饱和,土体内部力学性质发生改变而产生滑动,然后在滑动的过程中形成泥石流,这一类泥石流兼具滑坡和泥石流的双重性质,不仅冲击力大,而且破坏力强。
贵州省内泥石流灾害一般为低频泥石流,其沟道多为非泥石流沟或低频泥石流沟,危害性较小,但在大暴雨、滑坡等特殊因素激发下则容易发生特大泥石流灾害。因此,贵州省泥石流灾害的形成主要是地质、地形和气候三方面因素共同作用的结果,其中,降雨条件是泥石流发生的触发条件,而地质地形条件是泥石流灾害形成的潜在条件。
(1)地形条件
由于区域地质构造特点,特别是新构造运动,以继承性间歇隆升为主,并伴随掀斜运动和断裂活动,从而塑造了贵州省内大地的基本特征——海拔多在1800~2600米,全省最高峰韭菜坪为2900.6米,最低河谷为581米,相对高差达2319.6米[5]。贵州省河谷深切、地形陡峻,地貌类型复杂多样,主要表现为成因不同的两大地貌系列,第一系列是以流水作用为主导的剥蚀—侵蚀地貌;第二系列是以岩溶作用为主导的岩溶地貌。这些地貌的分布、形态均受构造和岩性的控制,而地形、地貌又进一步控制了泥石流地质灾害的发生、发展及活动强度。
贵州省的地势整体较高,并且呈现由西向东降低的趋势,自中部向北、东、南三面倾斜,呈现三级阶梯分布,山地成为贵州省主要的地貌特征,大部分地区地表切割密度和深度大,山岭纵横相间。根据贵州省坡度分级图可知,贵州省的土地多集中在15°~25°之间,15°以下的土地面积较小,特别是在西部的六盘水、毕节以及东部的铜仁、遵义地区。这样陡峻的地形,为泥石流的形成提供了良好的地形条件。
(2)地质条件
贵州大部分地区在古生代或中生代为海相沉积区,新生代以来转为上升,这就使贵州73%的地区为碳酸岩分布,而碳酸岩在地下水的作用下逐渐溶解,从而在地下形成大量溶洞,使得区内岩层结构疏松,土壤稀薄。从岩层结构上看,主要由泥岩、页岩、砂岩、粉砂岩、玄武岩组成,多数岩石的结构松散,软硬相间,富含黏土矿物,矿物亲水性强,稳定性差,遇水软化后抗剪强度降低,再加上多数地区是软、硬岩层相间分布,风化剥蚀与溶蚀交替作用,便为泥石流的形成提供了固体物源。区内构造运动强烈,造成岩层变位、变形、破坏,形成的断裂和裂隙破坏岩石完整性,受切割破坏的岩体,同样成为泥石流的固体物源。总的来说,贵州省泥石流沟域范围内的储存的松散固体物质可以分成3种类别:一是崩塌、滑坡以及沟岸侧蚀等不良地质现象造成的松散固体物质堆积体,二是沟岸斜坡浅地表残坡积层;三是泥石流主沟堆积物[6]。
(3)气候条件
贵州气候类型属于亚热带季风湿润型气候,由于地处冷暖气流频繁交替地带,降水量较多,年降水量在780~1500mm,降水时空分布极不均匀,年降水量的86%集中在5—10月份,历年大、暴雨日为8~15天,日最大降水量为93.5~206.9mm,每小时最大降水量为52.5~77.7mm,区内降水充沛,常有灾害性降水产生,其为泥石流的形成提供了水力条件。(www.xing528.com)
贵州是一个多暴雨、降雨集中的高原山区。据1990—2019年全省85个气象站雨量资料统计,同日超过3站共记录218次区域性暴雨(日雨量≥50mm),平均7.5次/年,同日超过3站共发生85次区域性大暴雨(日雨量≥100mm),平均2.9次/年。范围最大、频率最高的暴雨多发区位于西南部和黔南州东北部,但由于地形原因,该区域并非泥石流发育地区。贵州东北部为相对暴雨多发区,而另一个泥石流发育地区赫章、威宁、毕节一带暴雨相对较少,年平均暴雨日数不到1.6天。
从时间上来看,贵州省年降水量的71 %~76 % 集中在5—9月。集中的降水产生洪水强烈冲蚀地表及侵蚀沟谷,促使并加剧滑坡体、不稳定边坡及崩塌体活动,增加沟内的松散堆积物,利于坡面地表水的汇集,大暴雨或持续强降雨汇集的水体,为泥石流的形成提供了水动力条件。所以每年进入暴雨季节,在地表形成猛烈径流,加上土层浅薄、土壤疏松,特别是在地形陡峭的山区,极易诱发泥石流和滑坡。
贵州省内气温总趋势是北低南高,历年极端最高温度35.7℃,极端最低温度-11.7℃,年均温度13.7℃,间歇冰冻期45~60天。温差和冰劈物理风化作用促进岩体崩解剥离,为地质灾害的形成提供固体物质;沟谷深邃,灾害性降水为地质灾害的形成提供动能条件。
基于以上分析,贵州省泥石流是在强烈的构造地质、新构造运动及地震作用下形成的特殊地貌影响下,并集中分布于断裂带,靠强降水诱发典型的水力类低频泥石流,具有潜在的危险性。其形成机制大致可分两种:第一种是土体液化作用。山坡上或沟谷中的不稳定岩体(包括残、坡积物,崩、滑体或人工堆积物)在高强度降水作用下饱水—液化,以致土体崩解,在地表及土体解体后溢出的重力水作用下,使土体从塑限进入液限而产生泥石流(见图 6-1);第二种是水体冲刷作用,在以峡谷为主并发育有谷中谷的地段,坡面水土流失严重,碎屑物堆积于谷中,由于河床坡降大,地表迁流冲刷力强,雨季降水量增大,流水搬运能力加大,将谷中碎屑物冲刷搬运形成泥石流(见图 6-2)。
图6-1 滑坡型泥石流形成机制
图6-2 沟道启动型泥石流形成机制
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