1、泥石流是如何形成的?
山坡坡面土层在暴雨的浸润击打下,土体失稳,沿斜坡下滑并与水体混合,形成泥石流。
影响泥石流形成的因素很多也很复杂。它们包括岩性构造、地形地貌、土层植被、水文条件、气候降雨等。
泥石流既然是泥、沙、石块与水体组合在一起并沿一定的沟床运(流)动的流动体,那么其形成就要具备三项条件,即水体、固体碎屑物及一定的斜坡地形和沟谷,三者缺一不可。水体主要源自暴雨、水库溃决、冰雪融化等。固体碎屑物来自于山体崩塌、滑坡、岩石表层剥落、水土流失、古老泥石流的堆积物及由人类经济活动,如滥伐山林、开矿筑路等形成的碎屑物。其地形条件则是自然界经长期地质构造运动形成的高差大、坡度陡的坡谷地形。
2、泥石流的成灾机理
泥石流强大的破坏作用与它本身的运动特点有关,主要表现在脉动性、直进性、泥位超高、漫流掩埋等几个方面。
(一)脉动性
泥石流不同于山区洪流的特征之一是脉动性或称阵发性。一般来说,一次降水过程形成的洪水高峰往往只有一个,只有在流域面积广大,条件十分复杂的情况下才可见到多个过流峰值。而泥石流暴发时,阵发的情况十分普遍。有时在流域面积中等的一个泥石流沟,一次降水所形成的泥石流可间歇式暴发。每次暴发均以高大的泥石流龙头为前导,然后逐渐平息,过一段时间,又出现一阵。这种一阵又一阵的活动方式往往对沿途造成轮番破坏,且易给等待过河的人员和车辆造成错觉,酿成惨剧。
泥石流脉动性的主要原因在于流通区狭窄或沟道弯曲,沟壁坍塌堵塞,而后又被冲溃所致。
(二)直进性
泥石流稠度越高,直进性越强;颗粒越粗,冲击力越大。若遇急弯的沟岸或障碍物,泥石流会猛烈前冲,截弯取直,对沿途的地貌产生破坏或改变。
(三)泥位超高
当前方沟床狭窄,或因沟壁坍塌,堵塞沟床的情况下,其强大的惯性,使泥石流冲起爬升,其高度超过沟床两侧的陡壁而漫出,形成泥位超高。
(四)漫流掩埋
泥石流漫道淤积是一种普遍现象。泥石流流出山谷后,由于地形开阔变缓,流速减慢,泥石流的固体部分慢慢沉积下来。基于它的直进性,它首先取道正对沟口堆积扇的轴部,在那里淤积。轴部淤高后,阻力增大,于是取道坡陡阻力小的扇体两翼漫流,两翼淤高后,主流又回到轴部,如此循环往复。
根据上述特点,泥石流的成灾主要表现在其集中冲刷、撞击磨蚀、漫流淤积、弯道泥位超高、直进爬高、堵口阻水、侵蚀河岸、剥蚀岩土体等过程中的冲蚀和淤积等行为。
冲蚀和淤积是泥石流的主要危害。危害性大小与泥石流的性质、类型、强度、规模、发育阶段以及建筑物处于泥石流沟的位置和工程状况有关。若能相互适应,地形条件适当,则可避免或减轻泥石流的危害;否则,将产生不同程度的危害,甚至摧毁或全被淤埋,造成巨大的经济损失。
1.冲蚀
冲蚀的危害方式主要有冲刷、冲击、冲毁、磨蚀、拉槽、弯道泥位冲高、直进性爬高、山坡切蚀、坡脚冲蚀、河岸侧蚀等多种危害形式。冲蚀可破坏建筑物,危及人民生命财产安全。
2.淤积
淤积的危害方式主要有淤埋、漫流、堵塞、改道、堵河阻水,挤压河道,使河床剧烈淤高,冲刷对岸山体失稳,淤塞桥涵,淤埋道路,损毁城乡建筑及农田水利设施等。河流、沟谷的淤积将直接危害工程的效益和使用寿命,影响航道的通航性能。
3、滑坡的成灾机制
滑坡的成灾主要是滑坡体运动过程中的推挤,岩土变形及岩土的压埋作用以及滑坡引起的次生灾害。
由于滑坡体往往很大,运动时的动能也很大,对其运动过程中所涉及范围内的物体产生推挤剪切使之受到破坏;岩土变形主要是滑坡体边缘的拉张,剪切等形变以及滑坡舌的褶皱与滑坡台阶的断裂等。压埋是对运动前方的物体的压埋。次生灾害主要是滑坡引起的地震;滑坡体堵截河流,造成河水壅积,甚至形成堰塞湖,决堤后形成洪水;滑体冲击河水形成巨浪,打翻江面船只及损毁河岸建筑。如1985年6月12日,长江西陵峡青滩大滑坡,滑坡体长300多米,3000万m3,从海拔900多米处冲向长江江中,造成三分之一江面被堵、停航12d,摧毁青滩镇房屋1569间,毁坏农田780亩、柑橘3.45万株,巨浪打翻80艘船,波及上下游40多千米。由于事先对青滩镇实行紧急撤离,故无人员伤亡(图4-2)。
图4-2 广西上林县东敢水库山坡上的滑坡
(作者摄于1986年7月)
4、泥石流成灾机制
1.泥石流特征
如果把泥石流中的固体物质叫做“石”,把含水的黏稠泥浆叫做“泥”,那么泥石流按其“泥”和“石”的相对比例,主要分为稀性泥石流、黏性泥石流和过渡性泥石流三类。
1)稀性泥石流:含固体物质较少,占10%~40%,容重低,浮托力弱,石块运动为翻滚,流向不定,易于改道漫流,具有强烈的下切作用。稀性泥石流有时也称为“泥流”。
2)黏性泥石流:含细粒物质多,即“泥”少“石”多,固体物质占 40%~50%,最高达80%,容量大,浮托力强,且整体运动、阵性流动的特点,流向集中,堆积无分选,持续时间短,破坏力大。
3)过渡性泥石流:“泥”和“石”比例相当,由大量黏性土和粒径不等的砂粒、石块组成。
泥石流具有如下一些特性:
稀性泥石流流速小于黏性泥石流。
泥石流流量过程线与降雨过程相对应,具多峰型。
泥石流具有直进性和爬高性,可冲蚀沿途障碍物,对弯道有裁弯取直作用,可向障碍物冲击爬高。
泥石流一般涨水时冲,退水时淤。漫滩时淤,归槽时冲,枯水期冲(清),洪水期淤(浊)。
2.成灾机制
泥石流成灾主要是由于集中冲刷,撞击磨蚀,漫滩淤积掩埋,堵河阻水,侵蚀河岸等造成的(图4-4)。
图4-4 2010年8月7日发生在甘肃舟曲的泥石流灾害
(百度图片)
例如,1981年7月9日,发生在四川省甘洛县利子依达沟的泥石流,最高流速13.2m/s,最大流量211m3/s。持续1h,固体含量84万m3,冲垮利子依达大桥一桥台,剪断2号桥墩,造成422次列车遇难,阻断大渡河4h,回水5km,冲毁沿河公路830m,中断交通半年。
5、自然灾害的成灾机制
自然灾害事件的成灾是指它最终给人类社会造成的人员伤亡和经济损失。找出成灾机制就是找出导致人员伤亡和经济损失的因素,为确定减灾措施提供科学依据。自然灾害的成灾机制通常认为是比较简单的,无非是急剧运动的物质对人员及建筑设施的冲击、挟带和掩埋等。如地震的成灾机制可分为:①地震波的直接冲击造成地面的急剧振荡、跳动、地面开裂或不均匀升降、喷水冒沙等;②地震引发一系列的次生灾害及衍生灾害,如火灾、崩滑等。
但是,有不少自然灾害的成灾机制尚未完全被人们所认识、所重视。如据美国威金斯(Wiggins)估计,在美国每年由于干旱等造成的建筑物损失超过地震、飓风和洪水3种自然灾害造成损失的总和。这主要是由于某种土(如膨润土)含大量湿胀干缩的活性黏土,如蒙脱石等,导致土层体积随含水量变化而发生大幅度的变化,房屋下面与外围土层干缩湿胀幅度不一致导致房屋拉裂。如广西南宁—五塘二级公路一带边坡新近纪的泥岩、武宣县城一带更新世湖积层等也是这种膨润土,极易引起道路边坡及建筑物地基产生大幅度干缩湿胀而引起灾害。找出这种成因机制,就能很好地解决建筑基础问题。
不同时期、不同地点发生的同种自然灾害事件之间的成灾机制既有共性也有个性,如植被通常被认为是防止坡面物质下移的有效措施,但有时也可能会适得其反。当薄层表土下伏有坚硬岩层时,树根无法深扎进入下覆坚硬岩层,不能把表土和底层固定在一起。这种情况下坡面上的树木反而会增加表土下移的重量,从而加速了坡面物质的下移,而下伏硬岩则变成为表土下滑的滑动床。如广西资源县城1985年发生滑坡泥石流造成11人死亡,当时发生滑坡的山坡上有高大密集的杉树林,下伏坚硬的石英岩层成了表土下滑的滑坡床,而石英岩表面则成为滑动面。
自然灾害成灾机制的研究,既要注意致灾因子的致灾力(包括运动的速度、动能和冲击力等),还要研究承灾体和承灾能力。特别是确定后者往往是比较困难的。如人工设施承受能力理论临界值总大于其实际可承受的临界限度,因为可承受的临界限度往往还会受到许多不确定因素的干扰,因此,不得不对人工设施的承受能力附加保险系数。为了解决建筑设施临界崩解的机制,人们利用现场试验、计算机仿真模拟等方法来进行较准确的研究。如在抗震方面的研究比较成熟,已有一套与地震破坏力相对应的人为设施承受能力的设计要求。膨润土地区地基问题也有了较好的解决方法,可通过地梁等工程措施来解决建筑物不均匀沉降问题。但对其他自然灾害建筑设施的临界崩解机制尚未完全了解,这会造成对灾情评估不准,导致减灾措施不力,以及对灾后重建及恢复生产的影响均难以确定。这些都是今后研究工作所不能忽视的。
6、汶川大地震的形成原因,成灾机制和灾后重建应遵循的基本原则?
汶川大地震形成的原因承载机制和灾后重建应遵循的基本原则,其实所有的地震全部是由于板块运动造成的,承载机制和灾后重建,应该是由当地的民政局具体负责的。
7、读图12“中国西南地区地质灾害的致灾与成灾机制结构图”和相关材料,回答下列问题。(18分) 材
(1)A:地震;B:滑坡、泥石流。(6分)
(2)位于板块交界处,地壳活跃;多山,地形复杂,地表不稳定;受季风影响,暴雨集中(可依据结构图回答,合理即可)。(6分)
(3)实施护坡工程;植树造林,改善生态环境;加强地质灾害的监测、预报和管理;
建立、健全减灾工作的政策法规体系;积极开展防灾、减灾的宣传教育,提高公
众的减灾意识等(任答三项,合理即可)。(6分)
8、泥石流产生的原因
泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑,地形险峻的地区,因为暴雨暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物质容量大和破坏力强等特点。
泥石流的形成需要三个基本条件:有陡峭便于集水集物的适当地形;上游堆积有丰富的松散固体物质;短期内有突然性的大量流水来源。
9、泥石流是怎么造成的
泥石流的形成必须同时具备以下3个条件:陡峻的便于集水、集物的地形地貌;丰富的松散物质;短时间内有大量的水源。
1、地形地貌条件:在地形上具备山高沟深、地势陡峻,沟床纵坡降大、流域形态便于水流汇集。在地貌上,泥石流的地貌一般可分为形成区、流通区和堆积区三部分。上游形成区的地形多为三面环山、一面出口的瓢状或漏斗状、地形比较开阔、周围山高坡陡、山体破碎、植被生长不良,这样的地形有利于水和碎屑物质的集中;中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷,谷床纵坡降大,使泥石流能够迅猛直泻;下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地,使碎屑物有堆积场所。
2、松散物质来源条件:泥石流常发生于地质构造复杂,断裂褶皱发育、新构造活动强烈、地震烈度较高的地区。地表岩层破碎,滑坡、崩塌、错落等不良地质现象发育,为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源;另外,岩层结构疏松软弱、易于风化、节理发育,或软硬相同成层地区,因易受破坏,也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源;一些人类工程经济活动,如滥伐森林造成水土流失,开山采矿、采石弃渣等,往往也为泥石流提供大量的物质来源。
3、水源条件:水既是泥石流的重要组成部分,又是泥石流的重要激发条件和搬运介质(动力来源)。泥石流的水源有暴雨。冰雪融水和水库(池)溃决水体等形成。我国泥石流的水源主要是暴雨、长时间的连续降雨等。