泥石流形成分布及分類培訓(xùn)課件

泥石流形成分布及分類培訓(xùn)課件一、泥石流形成1.形成條件

要有充足的固體碎屑物質(zhì)固體碎屑物質(zhì)是泥石流發(fā)育的基礎(chǔ)之一，通常決定于地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地震、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和不良的物理地質(zhì)現(xiàn)象。

在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷裂皺褶發(fā)育、新構(gòu)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈和地震烈度高的地區(qū)，巖體破裂嚴(yán)重，穩(wěn)定性差，極易風(fēng)化、剝蝕，為泥石流提供了固體物質(zhì)。在泥巖、頁巖、粉沙巖分布區(qū)，巖石容易分散和滑動(dòng)；巖漿巖等堅(jiān)硬巖分布區(qū)，會(huì)風(fēng)化成巨礫，成為稀性泥石流的物質(zhì)來源。在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)和地震強(qiáng)烈區(qū)，不僅破壞山巖完整性、穩(wěn)定性，形成碎屑物質(zhì)，還有激發(fā)泥石泥的作用。不良的物理地質(zhì)作用包括崩坍（冰崩、雪崩、巖崩、土崩）、滑坡、坍方、巖屑流、面石堆等，是固體碎屑物質(zhì)的直接來源，也可直接轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗍鳌?/p>

要有充足的水源降雨、冰雪融化、地下水、湖庫潰決等都可形成泥石流，最多的是降雨發(fā)生的泥石流。

我國東部處于季風(fēng)氣候區(qū)，降水量大而集中，一般中雨、大雨、暴雨和大暴雨均可激發(fā)泥石流發(fā)生，尤其1小時(shí)雨強(qiáng)在30mm以上和10分鐘雨強(qiáng)在10mm以上的短歷時(shí)暴雨。黃土高原的連陰雨及高強(qiáng)度暴雨泥石流就屬此類。在青藏高原積雪的高山上，若日均溫上升(即與月均溫差為正)，多為無雨日或晴日，冰雪迅速融化，最易發(fā)生泥石流；相反，泥石流頻率降低在20%以下。冰雪融化有時(shí)導(dǎo)致冰湖潰決，或其他原因造成水庫潰壩，都會(huì)誘發(fā)泥石流。在石灰?guī)r發(fā)育地區(qū)，地表水轉(zhuǎn)化為地下水，不利于泥石流的形成。

地形條件典型的泥石流溝，從上游到下游可劃分為三個(gè)區(qū)，即侵蝕區(qū)、過渡區(qū)、堆積區(qū)。

侵蝕形成區(qū)為以漏斗狀和勺狀地形，易集中徑流。過渡區(qū)為泥石流運(yùn)動(dòng)通過區(qū)，需陡直多跌水的地形，以便不斷補(bǔ)充能量和物質(zhì)。堆積區(qū)為泥石流固體碎屑的停積地，一般平緩開闊。陡峻地形制約它的形成和運(yùn)動(dòng)，影響泥石流的規(guī)模和特性。通常決定于溝床比降、溝坡坡度和坡向、集水面積和溝谷形態(tài)等。研究表明，泥石流溝床比降多在50‰～300‰，尤其是100‰～300‰。在平緩溝床中不易發(fā)生泥石流。流域溝坡影響泥石流的規(guī)模和物質(zhì)補(bǔ)給。統(tǒng)計(jì)表明在10°以上即可發(fā)生泥石流，尤以30°～70°為甚，這是坡面不穩(wěn)、相對補(bǔ)給增多的緣故。鑒于暴雨的區(qū)域性特點(diǎn)，0.5～10.0km2的集水區(qū)是泥石流的多發(fā)區(qū)。在我國受太平洋季風(fēng)影響的東坡、南坡高山區(qū)能攔截大量降水形成泥石流，相反坡向較差。

此外，人類不合理的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，如開礦棄渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡開墾和過渡放牧等，都能促使泥石流的形成與發(fā)展。2.形成機(jī)理分析

泥石流中水與松散固體物質(zhì)之間的相互作用，以及由此而產(chǎn)生的作用力與變化，是泥石流形成不同于高含沙水流的本質(zhì)。泥石流形成的作用力，一是與固體物質(zhì)濃度和坡度(含坡面和溝床)有關(guān)的重力分力；二是流體中流體水相對于固體物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)所決定的輸移力。前者是泥石流形成和運(yùn)動(dòng)的必要條件，后者是不同性質(zhì)泥石流運(yùn)動(dòng)的差異條件。為分析方便，通常依據(jù)固體物質(zhì)參與泥石流運(yùn)動(dòng)過程不同，分為兩種類型，即水力侵蝕類型和重力侵蝕類型。

水力侵蝕類型是坡面、溝道中固體風(fēng)化碎屑物質(zhì)受坡面和溝道水流的片蝕、沖刷和各種侵蝕作用，固體物質(zhì)逐漸地不斷地參與泥石流，即水力侵蝕過程。侵蝕的不斷加劇，挾帶的泥沙、石塊數(shù)量不斷增加，而且在運(yùn)動(dòng)中又不斷攪拌，當(dāng)固體物質(zhì)含量達(dá)到某一極限值時(shí)，且攪拌十分均勻，流體性質(zhì)發(fā)生變化已不再是牛頓體，不同于挾沙水流，成為具有特殊性質(zhì)和流態(tài)的流體，這就是泥石流。由此我們看出，這類泥石流形成的條件，必須是水體的流動(dòng)力Pm要大于固體碎屑顆粒間的總阻力。重力侵蝕類型是坡面和溝道中多種成因的固體碎屑物質(zhì)主要受重力作用形成的。這些固體碎屑物質(zhì)受降水、徑流的浸潤滲透和浸泡，含水量逐漸增加，于是自身重力將跟著增大，導(dǎo)致堆積碎屑物的內(nèi)摩擦角和內(nèi)聚力不斷減小，逐步出現(xiàn)滲透水流和動(dòng)水壓力(P動(dòng)=γJV)，堆積的碎屑物因摩擦角和內(nèi)聚力減小而出現(xiàn)液化，導(dǎo)致其穩(wěn)定性破壞而沿坡面滑動(dòng)或流動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間和一段距離的混合攪拌，形成具有特定結(jié)構(gòu)的泥石流體。這類情況是水和碎屑物本身重力作用而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)和攪拌的。應(yīng)是固體碎屑的內(nèi)應(yīng)力τ大于其極限剪應(yīng)力才能發(fā)生。即τ＞τ0(6.2)式中：τ0－－固體碎屑極限(或臨界)剪應(yīng)力?？梢钥闯?，這類型泥石流多為粘性泥石流。應(yīng)當(dāng)指出，自然界泥石流形成多呈復(fù)合型，即有水力侵蝕作用，也有重力作用，還會(huì)出現(xiàn)塞阻后潰決發(fā)生疊加作用。只不過在時(shí)、空變化上，以某一作用為主罷了。二、我國泥石流的分布

泥石流在我國分布廣泛，北起黑龍江雙鴨山市，南至海南島石祿縣，東起臺(tái)灣的閔林，西到新疆喀什和慕士塔格山麓，廣袤的國土上有26個(gè)省(區(qū))分布有幾萬條泥石流溝。大致以大興安嶺——燕山——太行山——巫山——雪峰山一線為界分為兩部分，西部的高原、高山、極高山是泥石流最發(fā)育、分布最集中、災(zāi)害頻繁而又嚴(yán)重的地區(qū)；東部的平原、低山、丘陵，除遼東南山地泥石流密集外，廣大地區(qū)泥石流分布零散，災(zāi)害較少。因地質(zhì)構(gòu)造、地貌和氣候的特點(diǎn)，決定的泥石流活動(dòng)及其災(zāi)害具有下列分布規(guī)律。

泥石流分布特點(diǎn)其一為沿?cái)嗔褬?gòu)造帶密集分布；其二在地震活動(dòng)帶成群分布，主要分布于烈度Ⅶ級以上地震區(qū)；其三分布在深切的中、高山區(qū)，尤其三級階梯間的過渡地帶，普遍有泥石流發(fā)育。常出現(xiàn)在海拔800～2500m，坡面25°～35°，溝床比降100‰～400‰，集水面積0.6～50km2的地區(qū)。在上述地區(qū)內(nèi)，泥石流多分布于海拔800～2500m高度的山坡和溝谷，坡面泥石流在25°～33°的坡面最常見，溝谷泥石流溝床比降多在100‰～400‰之間，泥石流溝谷集水面積大都在0.6～50km2之間。

冰川型泥石流分布于海拔很高的青藏高原及周圍山地，暴雨型泥石流受季風(fēng)影響明顯，在季風(fēng)氣候的山區(qū)，呈片狀帶狀分布，在非季風(fēng)影響的西北、北部僅在最大降水帶的一定坡向和高度上才會(huì)出現(xiàn)。

根據(jù)泥石流發(fā)育的自然環(huán)境、災(zāi)害程度、溝谷的基本特征、發(fā)展趨勢的相對一致性、和區(qū)域范圍的完整性，把全國劃分為西南印度洋流域極大危險(xiǎn)泥石流大區(qū)、東南太平洋流域最大危險(xiǎn)泥石流大區(qū)、東北太平洋流域危險(xiǎn)泥石流大區(qū)和內(nèi)流及北冰洋流域一般危險(xiǎn)或無危險(xiǎn)泥石流大區(qū)4個(gè)大區(qū)和15個(gè)亞區(qū)。三、泥石流分類1.按固體物質(zhì)組成

泥石質(zhì)泥石流是指由漿體和石塊組成的特殊流體，成分從粒徑小于0.005mm的粘土粉沙到幾米至一二十米的大漂礫。這種泥石流體的粘粒比例一般不少于3%～5%(重量比)，它在泥石流中起著十分重要的作用。

泥流泥流是指發(fā)育在黃土高原以細(xì)粒泥沙為主要組成物的泥質(zhì)流。泥流中粘粒含量大于石質(zhì)山區(qū)的泥石流，可達(dá)15%(重量比)以上，含有少量碎石巖屑，粘度大，呈稠泥狀。在流動(dòng)過程中，流體表面漂浮有大塊土體，泥流體向兩側(cè)擴(kuò)散能力較弱，停積時(shí)呈扁平的舌狀體，無水流外溢，在泥流發(fā)育的溝道里或堆積區(qū)，可以看到大大小小的泥球或碎屑球。

水石流水石流是指發(fā)育在大理巖、白云巖、石灰?guī)r、礫巖和部分花崗巖山區(qū)，由水和粗砂、礫石、大漂礫組成的特殊流體，粘粒含量小于泥石流和泥流，其形成和性質(zhì)類似于山洪。2.按泥石流性質(zhì)

稀性泥石流稀性泥石流的特點(diǎn)是：①流體內(nèi)水含量多于固體顆粒含量，固體顆粒含量占總體積的10%～14%，容重為1.3～1.8t/m3；②運(yùn)動(dòng)中漿體是搬運(yùn)介質(zhì)，漿體流速較固體顆粒流速快，呈紊動(dòng)狀；③有沖有淤以沖刷為主，堆積扇上表現(xiàn)為大沖大淤，或集中沖分散淤；④不易造成堵塞和陣流現(xiàn)象，亦無明顯“龍頭”，泥石流體在溝口處停積后，水與泥漿慢慢流失，形成表面比較平整的扇形體。東川大橋溝泥石流是這類的典型。

粘性泥石流粘性泥石流特點(diǎn)為：①流體內(nèi)的固體物質(zhì)含量很高，可達(dá)80%以上，容重為2.0～2.2t/m3；②流體內(nèi)含大量粘土和粉砂，形成粘稠的泥漿；③流動(dòng)時(shí)有明顯的陣流，每次陣流時(shí)間只有幾分鐘，但有很大的能量，在泥石流前端，大石塊被推擠成高聳的“龍頭”；④侵蝕能力和搬運(yùn)能力很強(qiáng)，常侵蝕岸坡和鏟刮谷底，龍頭能推動(dòng)巨大石塊向前移動(dòng)，泥漿可頂托石塊浮動(dòng)。堆積物保持原有結(jié)構(gòu)，含有大量泥球。蔣家溝泥石流為這一類代表。

過渡性泥石流過渡性泥石流特點(diǎn)介于以上二者之間。①固體含量較多，容重在1.8～2.0t/m3；②運(yùn)動(dòng)過程中有層流，也有紊流，或隨時(shí)間、區(qū)段的不同，流態(tài)交替出現(xiàn)；③有時(shí)大沖大淤，有時(shí)以沖為主，具有較大沖擊力和破壞作用。3.按主導(dǎo)因素

這種類型的劃分是以主導(dǎo)作用條件為依據(jù)的。所謂主導(dǎo)作用條件是指決定泥石流規(guī)模大小，控制泥石流發(fā)生與否，以及今后泥石流的活動(dòng)趨勢和因素。由于分類以主導(dǎo)作用來劃分，又稱為成因類型。

冰川泥石流冰川泥石流指分布在高山冰川積雪盤踞的山區(qū)，其形成發(fā)展與冰川發(fā)育過程密切相關(guān)，在冰川的前進(jìn)與后退，冰雪的積累與消融及其