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世界主要泥石流分类及防范和自救措施

时间:2023-09-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:一种较好的泥石流分类应同时具有科学性和实践性。泥石流分类系统的准确性、完整性和系统性体现了它的科学性。而严格的分类系统、准确的界限值、简练的命名和识别的方便性,则是使泥石流的分类直接服务于研究和防治工作的基础。目前,国内外学者由于尚未统一上述标准,于是对泥石流的分类原则、方法和指标没有取得一致认可。

世界主要泥石流分类及防范和自救措施

一种较好的泥石流分类应同时具有科学性和实践性。泥石流分类系统的准确性、完整性和系统性体现了它的科学性。而严格的分类系统、准确的界限值、简练的命名和识别的方便性,则是使泥石流的分类直接服务于研究和防治工作的基础。目前,国内外学者由于尚未统一上述标准,于是对泥石流的分类原则、方法和指标没有取得一致认可。因此,我们可以先探讨一下国内外泥石流分类的历史和现状。

(1)按沟谷地貌特征的分类

按流域的沟谷地貌形态,把泥石流沟分为泥石流工作者能够普遍接受和认同的三种类型,便于识别。

典型泥石流沟:此类泥石流沟有泥石流形成区、流通区、堆积区以及明显的清水区。有些大型泥石流沟的流域内有多条支沟发育,也有各种类型的不良地质过程发生。

沟谷型泥石流沟:此类泥石流流域为长条形,形成区不明显,泥石流物质的主要供给区在两侧谷坡,流通区很长,有时会把形成区也替代了;堆积区视汇入的主河是淤积性或是下切侵蚀性的而不同,前者有明显的堆积扇发育,后者没有堆积扇的存在。

坡面型泥石流沟:此类泥石流沟没有明显的受水区,仅仅是山坡上发育的冲沟和切沟,它是在山坡上发育的各种类型,由于不良地质的作用而产生的小型泥石流沟。

(2)按水源条件分类

对于泥石流,国内外许多学者都以水源条件分类来进行研究,为防治工作服务。因为水是泥石流组成的重要成分,也是激发泥石流形成的条件。此类分类方法,是泥石流工作者普通采用的一种分类。按照水源可将泥石流分为:

暴雨型泥石流(包括台风雨):这是全世界分布最广泛的一类泥石流。在中国的西南山区、香港台湾,是中国境内暴雨型泥石流的多发区,每年由于这些区域都会遭到暴雨和台风雨的“光顾”,因此,产生的泥石流会给当地造成严重的危害。

冰雪融水型泥石流:此类泥石流主要分布在我国西藏高原的东南部冰川积雪地带。它主要发源于高寒山区,由于冰川积雪的消融而引起。

水体溃决型泥石流:这类泥石流的产生主要是由于水库、高山、冰湖、堵塞湖以及滑坡崩塌形成的临时性湖泊的溃决而引起的。

(3)按土源条件分类

土源条件,也就是泥石流的物质组成来源。国内外的不少专家按这样的分类对泥石流进行研究和描述。因为此类泥石流与岩性关系密切,是绘制泥石流分布图的最好表达方式,所以,此种分类在泥石流学界有着极为广泛的市场和应用前景,此外,它还受到许多地质地理研究者的特别青睐。

水石流:这类泥石流在我国陕西华山一带分布最为典型,它主要发育在风化不严重的灰岩、火山岩、花岗岩等基岩山区。

泥流:这类泥石流主要在第三、第四系广泛分布的地带发育,尤其是我国西北的广大黄土高原,由于缺乏粗颗粒砾石,那里发生的泥石流一般都是泥流或高含沙水流。

泥石流:这类泥石流常见于我国广大山区,特别是西南山区。它的物质组成非常宽,可从最小的黏土(小于0.005毫米)到最大的漂石(大于100毫米)。它有两种最常见的分类:

第一、按照颗粒特性将泥石流的物质组成划分;

第二、按沉积地质学以Φ值划分泥石流的物质组成。

(4)按发展历史分类

现代泥石流的发育历史的研究认为,一次泥石流的活动周期,即对某一流域或一条沟而言,从首次暴发泥石流到最后停息流动为止,把这段活动时间作为泥石流活动的一个周期,为300~500年。由于发现了大量的沉积物和大漂石,说明泥石流在地质历史上也曾有活动,因此,可以说泥石流这一自然过程不仅存在于现代,而且也发生于古代。按年代的这种序列可将泥石流分为三类,这也是许多地质、沉积和冰川研究者较为中意的分类方法。

现代泥石流:随着人类活动的出现而出现,到现在为止仍在继续活动的泥石流称为现代泥石流。

老泥石流:进入人类活动以来曾出现过的,而现在已经停止活动的泥石流称为老泥石流。

古泥石流:在地质历史上曾经出现的,到现在早已不存在的泥石流称为古泥石流。

(5)按发育阶段分类

泥石流一个发育周期包括它的发生、发展和消亡过程,按照这种发育阶段,大体上可分为幼年期、壮年期和老年期这三个阶段。

幼年期泥石流:泥石流发育初期,上游侵蚀不太明显,小规模不良地质过程,沟道和沉积扇不明显,有零星的泥石流沉积物。(www.xing528.com)

壮年期泥石流:泥石流发育的旺盛时期,上游侵蚀强烈,各类不良地质过程开始发育,有明显的泥石流沉积物存在于沟道和冲积扇上,其上有多条流路通过,冲积扇上只有稀疏的杂草而没有灌丛和树林

老年期泥石流:上游沟脑的侵蚀已发展到分水岭,并有坚硬的基岩出露,有杂草丛生于侵蚀沟两侧,沟道内阶地(台阶)发育,形态明显(由于泥石流沉积物下切而形成的),冲积扇扇面已经没有明显的泥石流堆积,并生长有灌丛和林木,有固定的沟道通过冲击扇,有近期泥石流的沉积物滞留沟内。

(6)按发生频率分类

泥石流暴发的频率或间歇期有着比较大的变幅,高者一年可发生数十次,低者几十年至几百年才发生一次。根据这一原则,可将泥石流分为三种类型:高频、中频和低频。因为此种分类涉及防护工程的安全度和造价,因此,许多工程技术人员在泥石流防治工程中经常采用这种分类原则。

高频率泥石流:高频率泥石流是指一年暴发多次或几年暴发一次的泥石流。我国的高频率泥石流沟是世界上难得一见的。比如,甘肃的火烧沟、大盈江的浑水沟、云南东川的蒋家沟等。

中频率泥石流:中频率泥石流沟是指十几年至几十年暴发一次的泥石流。此类泥石流在我国和日本有着较为普遍的分布,它大多是我们正在调查和治理的类型。

低频率泥石流:低频率泥石流一般为百年以上到几百年才发生一次。这类泥石流多发生在山区大比降溪沟中。它的出现是非常少见的,没有长期的物质积累和百年不遇的降雨,这类泥石流是不会发生的。平常洪水带走了沟床中的细粒物质,经长期的作用,河床形成一层粗大块体相互嵌夹的结构,同时,大石块隐蔽了粗化层以下的混杂物,一般洪水不能将其搬运,只有那些超强暴雨引发的特大洪水才能把它的保护层掀揭起来,形成灾害性泥石流。

(7)按规模大小分类

这类泥石流的划分有两种:一种是按总量和单宽流量的原则,一种是按泥石流的洪峰流量和总量大小的原则,但是,它们都是工程技术人员评价泥石流危害的一种方法。

(8)按力源条件分类

多数研究者认为,在陆地上形成的泥石流不外乎水力类泥石流和土力类泥石流两大类。

土力类泥石流:这类泥石流主要是以土石体的滑动、错落、崩塌和坠落为动力,由土石体转化而形成的。从云南东川蒋家沟的观测资料可以看出:泥石流的固体物质径流量,有90%来源于上游形成区以重力侵蚀形式补给,而由降雨径流侵蚀补给的固体物质只有不到10%。

水力类泥石流:此类泥石流的成因是特大洪水冲刷河床质而形成的。山区的沟谷和有常流水的溪流是此类泥石流的主要发育地。分布在日本、俄罗斯的泥石流就属于此类,此外,中国西南山区稀性泥石流和上面提到的低频率泥石流也属此类。可通过实验对此类泥石流进行模拟。在试槽中铺上一定厚度的沙石体,然后陆续往里放水,当沙石体饱和后,在自重作用下会发生剪切,继而随之膨胀,并与一定厚度的表层水结合形成稀性泥石流。

(9)按运动流态分类

紊流型泥石流:紊流态运动的泥石流体分为两个部分,浆体和固体。细颗粒和作为输送介质的水组成浆体,粗颗粒作为被输送物质。这类泥石流的容重一般为1.5~1.8吨/立方米。石块随浆体的推移跳跃前进,整个流体波浪翻滚,紊动明显,使流面破碎。

层流型泥石流:此类泥石流通常容重达1.9~2.3吨/立方米,流体中除漂石外,石块与浆体的速度一样,浪头有紊动现象,后面的流面则光滑平顺,层间出现摩擦,流线受到干扰,石块略有转动。流速通常在4米/秒左右。

蠕流型泥石流:此类泥石流的容重在2.3吨/立方米以上,所有的粗颗粒物料紧密镶嵌排列,粒间浆液黏滞力很大,在流动时,结构不会受到破坏,无层间交换,但速度活像蟒蛇蠕动,极为缓慢,其速度通常小于1米/秒。

(10)按运动流型的分类

泥石流流型是指泥石流流动过程的特征表现,根据这一特征,将自然界的泥石流分为两类:

连续型泥石流:这类泥石流从开始到结束都是一个连续过程,也就是说无断流,其过程线是连续的,仅有一个高峰,可有一定的波状起伏或不规则的阶梯,这种起伏比普通洪水要明显得多。连续流多见于稀性泥石流。

阵流型泥石流:阵流型泥石流是泥石流运动过程中的一大特点。一提到泥石流,人们就会想起它那波涛汹涌、声震山谷、泥石飞溅的场面,然而,对它许多特殊的运动现象,人们尚未完全掌握,至今仍没有揭开,这成为泥石流理论探讨的核心话题。在我国云南东川蒋家沟可以观察到世界上最具代表性的阵性泥石流运动。这里将重点介绍一下蒋家沟发生的阵性流特征。

两阵流之间有断流、泥深、流速、流量,其过程线为锯齿状,两齿间流量为零(阵与阵之间有泥深,但是没有速度,所以流量是零),这些是阵性流的基本特点。

为了更好地对阵流进行研究,可将一阵流分为三部分:称为“龙头”的阵流头部,称为“龙身”的阵流中部,称为“龙尾”的阵流尾部。蒋家沟阵流型泥石流是泥石流固体物质输送的主要形式,也是各种强大动力作用的引发者,还是许多巨砾长距离搬运的载体,占整个流动历时的70%以上。所以,泥石流中的阵性流颇得许多泥石流研究者的青睐,也是他们对准的目标。

除了以上的分类方法外,还有许多分类,但都没有一个统一的标准和界限,大同小异,且使用的范围更为狭窄。

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