云南小江流域泥石流堆积扇研究

泥石流堆积扇是判别泥石流性质、发育阶段和危险度的重要依据。通过对小江流域泥石流堆积扇的调查和观测,阐述了泥右流堆积过程和扇形地形成模式,并对泥石流扇群横向、平面组合类型及变形方式进行了分析。研究结果表明:小江流域泥石流堆积扇发育典型,类型齐全,扇群组合复杂,且呈现一定的规律性。     

小江流域泥石流堆积扇形成的制约因素及其特征

在系统分析了各种因素对泥石流堆积扇形成影响的基础上,提出流域腹地中流域面积、沟床比降和堆积区主河河谷宽度及主河能量等因素对泥石流堆积扇发育的影响较大。结合TM卫星影象和1:5万地形图,解译了小江流域内泥石流堆积扇的范围。在此基础上,统计了流域腹地内两大重要条件-流域面积和沟床比降与堆积扇面积之间的关系。在小江流域,堆积扇的面积随流域面积的增加而增加,二者之间是正的指数关系;而堆积扇面积与沟床比降之间可用一个负的指数关系式表达。最后,堆积区特征对小江流域泥石流堆积扇的影响主要是其堆积空间限制了大型堆积扇,比如蒋家沟泥石流堆积扇的发展。     

滇东北蒋家沟粘性泥石流堆积地貌

据成因,把泥石流堆积地貌分为自然堆积地貌和人为堆积地貌。据堆积过程,把自然泥石流堆积地貌分为古泥石流台地、老泥石流台地和近代泥石流长柄扇。据建筑物引起的堆积形态,把人为堆积地貌分为泥石流堆积扇(锥)、回淤泥砾滩、侧积泥砾堤和堰塞洼地。     

北京大烂碴沟泥石流堆积扇的特征及其演变过程

北京山区由于山坡陡峻、构造发育、岩体破碎,加上气候条件,泥石流灾害的发生较为频繁.密云县是北京山区泥石流高发区,冯家峪镇则是密云县泥石流发生最多的区域.密云县冯家峪镇西白莲峪历史上发生多次泥石流,其流域自然地理条件复杂、泥石流堆积形态多样,大烂碴沟泥石流堆积扇具有一定的代表性.研究泥石流堆积特征及其演变过程,以期丰富北京山区泥石流基础资料,同时对完善泥石流灾害防治的危险区区划有所裨益.在收集当地泥石流发生历史资料的基础上,详细的调查了西白莲峪大烂碴沟的自然地理状况和泥石流堆积物的特点.大烂碴沟上游沟谷剖面呈"V"形,切割明显,地形坡度一般在32.以上,而下游沟谷剖面呈"U"形.从泥石流形成的年代和冲刷痕迹推测,"U"形沟谷为泥石流冲刷形成.整个流域成扇形,泥石流形成区面积为0.58 km2,流通区面积为0.09 km2.大烂碴沟流通区沟道极短,这样,形成区汇集洪水到达流通区后,严重冲刷沟谷坡脚,破坏基岩的稳定性,造成两岸岩石滑坡、崩塌和沟床岩石的整体性搬运,从而形成泥石流.流域出口处有泥石流扇形堆积体,砾石含量较多.采用野外调查和室内实验结合的方法对大烂碴沟泥石流的堆积物特点进行研究,具体如下:(1)地貌特征:采用野外量测与填图的方法,主要调查堆积扇的部位及其地形、沟道比降与宽度,堆积物外部形态等.(2)结构组成:主要有颗粒级配、岩性组成、砾石排列与分选性、堆积物的结构与构造特征,以及粒态、擦痕、砾石包裹情况,大漂砾粒径、堆积位置与排列等颗粒特征.砾石的调查通过在沟道内随机选取一定数量的砾石进行abc长度和倾向调查.以上参数通过现场观测、测量取得.选定泥石流堆积区典型部位Ⅰ和Ⅲ,通过挖圆形探坑,取出全部颗粒.将颗粒直径大于10 mm的大颗粒筛出,称重,将剩余颗粒1 kg左右带回实验室分析.粒度分析的主要方法为:平均粒径比中值能更正确地反映碎屑颗粒的集中趋势,按福克和沃德的平均粒径的表达式Mx:φ16 φ50 φ80/3判别碎屑颗粒的集中趋势;采用由福克和沃德提出的标准偏差σ=φ84-φ16/4 φ95-φ5/6.6判别颗粒大小的均匀程度;采用福,克和沃德的偏度公式:SK1=φ16 φ84 2φ50/2(φ84-φ16) φ5 φ95-2φ50/2(φ95-φ5)判别粒度分布的不对称程度;峰度是用来衡量粒度频率曲线尖锐程度的,也就是度量粒皮分布的中部与两尾端的展形之比,采用福克和沃德提'出的峰度公式KG=φ95-φ5 φ80/2.44(φ75-φ25)判别.在查阅历史资料和堆积物调查的基础上,本文对大烂碴沟泥石流堆积扇的发育和演变过程进行了分析.研究结果表明,该区泥石流堆积扇的形成受到初次水石流和二次粘性泥石流两种泥石流形成过程的影响,水石流形成堆积扇主体,粘性泥石流则起到显著改变堆积扇形态特征的作用.大烂碴沟泥石流堆积扇的演变过程和特征明显受到大烂碴主沟和西白莲峪主沟水流的影响.从外部特征来看,堆积扇可以分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ四个区,其中Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ区表现为二次泥石流堆积特征,Ⅳ区表现为初次泥石流堆积特征.两次泥石流形成过程中固体物质的运动方式、搬运距离和侵蚀强度不同,其堆积扇在不同分区的沙砾粒径、排列方向和圆度也反映出两次泥石流的形成特征.该研究结果对今后进一步探讨北京山区泥石流形成机理和运动过程以及为北京山区泥石流防治制定有效措施提供了科学依据.     

论现代泥石流沉积岩石学特征

泥石流堆积扇是由山前向邻近河谷低地延伸的一种由粗细混杂碎屑物组成的扇形堆积体,它代表陆源沉积体系中分选性最差的近源单元。泥石流堆积扇常出现在干旱、半干旱地区以及有丰富冰碛物或火山碎屑物供给的山区,其发展速度之快为一般山洪成因堆积体所不及。由于过去对泥石流沉积岩石学研究很少,把山麓地带的无分选性、粒径悬殊和粗粒碎屑散布在细粒基质中或细粒物质填充在粗粒碎屑空隙中的陆源沉积物笼统地归属于混杂堆积(diamictons),目的是为了避免对研究不深的沉积物勉强作成因上的解释,这本身就说明各类混杂堆积在成因类型上是容易混淆的。近10年来,世界上许多沉积学家开始把注意力转向泥     

基于流深和弯道超高的泥石流淤积范围划分

针对缺乏大比例尺地形图和历史灾害资料记录的地区,提出一种沟谷型泥石流淤积范围划分新方法。方法假定峰值流量时泥石流形成最大淤积范围,泥石流纵向淤积远端为堆积扇前缘。泥石流沟口过流断面最大平均流深(h0)被假定为堆积扇上其他过流断面的特定流深,h_0由峰值流量和沟口断面参数估算得到。利用堆积扇地形图,在相邻两条等高线间获得由h0确定的泥石流特征过流断面的位置和宽度,并对弯道处的特征过流断面宽度进行弯道超高修正。根据堆积扇上特征过流断面的分布确定泥石流淤积范围。3条泥石流案例用于方法验证,结果表明方法划定的淤积范围与实际淤积范围较一致,堆积扇上房屋的阻挡和局部相对平坦的地形是误差产生的主要原因。该方法具有操作简单、快速、客观、可重复的特点。     

滇东北蒋家沟坡麓堆积量

1980年10月—1989年8月,用大比例尺制图和粒度分析法,观测研究蒋家沟内杨家坡和滑脚坡的坡麓堆积,两者堆积速度分别为5411,3046(立方米/年),侵蚀模量分别为22735,5382[立方米/(平方公里·年)]。两者平均为14058立方米/(平方公里·年)。蒋家沟流域内岩石剥落和切沟-冲沟泥石流的坡地面积13.3平方公里,泥沙流失量186978立方米/年。此值约为全流域泥沙流失量总值的1/10。     

汶川地震强震区映秀地区泥石流的危险性

汶川地震震中四川省汶川县映秀镇及附近于2010-08-14暴发群发性泥石流(简称"8.14"泥石流),造成巨大的人员伤亡和财产损失。地震灾区松散固体物源丰富,泥石流灾害相对活跃,估算未来不同降雨频率下泥石流的暴发规模并评价其危险性,是泥石流灾害风险管制的首要工作。在研究四川省部分地区的泥石流和对应降雨频率资料的基础上,得到泥石流规模和降雨频率之间的关系式。以映秀"8.14"泥石流的暴发规模和降雨频率为基础数据,通过泥石流规模和降雨频率之间的关系式推算得到映秀及附近岷江两岸13条泥石流沟在不同降雨频率下的泥石流规模。以泥石流在堆积扇上的平均堆积厚度(泥石流规模/堆积扇面积)、泥石流发生频率、流域面积、主沟长度、流域相对高度、流域切割密度和不稳定沟床比例为危险性判断因子,分别对映秀及邻近地区的13条泥石流沟在100 a、50 a、20 a、10 a和5 a一遇5种不同频率降雨条件下的泥石流危险性进行评价。结果表明:在5种降雨频率下,8条沟的泥石流危险性为高度,4条沟的为中度到高度,1条沟的为中度。     

蒋家沟泥石流堆积物的时代及成因

据石英ESR和~14C测年结果,蒋家沟泥石流堆积可分为晚更新世形成的古泥石流堆积和近代泥石流堆积两类。古泥石流堆积再分为早、中、晚三期。扫描镜下观察蒋家沟古泥石流堆积中的石英砂表面机械结构特征和现代泥石流十分相同,例如两者的颗粒都呈尖锐棱角状,粒面上均发育很好的贝壳状断裂结构、解理面、凹坑、擦痕(或擦沟)等,这表明二者的形成环境是相同的。     

金沙江奔子栏-达日河段大型泥石流堆积扇的成因机制

金沙江上游奔子栏-达日河段属横断山区的干热河谷地带,河谷沿岸大型古泥石流堆积扇广泛发育,其成因却一直没有得到很好的研究.对该区瓦卡大型古泥石流堆积物进行了沉积结构、粒度、地球化学和孢粉等分析,揭示了泥石流的沉积环境及其形成过程.通过粗颗粒石英的光释光单片再生法(SAR)测年研究,获得金沙江上游奔子栏-达日河段古泥石流大规模暴发的年代为12 600～4 500 a BP.丰富的风化碎屑物源、陡峻的地形及雨季降水集中是该区古泥石流形成的主要原因.全新世早期青藏高原东南缘受西南季风加强的影响,气候趋于暖湿,季节性暴雨增加.金沙江上游干热河谷区大型泥石流堆积扇的发育年代暗示其是全新世早期西南季风加强作用下的地貌响应.从地质灾害防治的角度,由于现代气候因素导致泥石流灾害的频度和规模较小,预防该区地质灾害的重点应是防止人工砍伐树木和不合理的人工切坡导致对地表环境的破坏加剧.     

强震区泥石流启动机制

地震区的泥石流物源主要来源于滑坡、崩塌等松散体,具有结构疏松,密实度低,堆积时间短等特点,与非地震环境中的滑坡、崩塌堆积体的结构有所不同,堆积体的物理力学性质发生了改变,堆积体转换为泥石流所需的外界条件也相应的改变。以汶川地震区都江堰市龙池镇典型泥石流灾害为例,分析了地震滑坡、崩塌松散体的堆积形态和堆积体的应力环境。从静力学和动力学角度分析堆积体在强降雨条件下的起动特征,探讨了降雨作用形成的地表径流水深与堆积体失稳时的应力极限状态的关系。分析得出沟道岸坡滑坡堆积体发生侵蚀时的地表径流力为F=(τ1f-f1sinα)/cos(α-26.65),并建立径流水深与地表径流力的关系:H=F/4ρsgJ。分析在动量守恒条件下,堆积体单位时间内的侵蚀体积dV=dM/γs模型。为了进一步探讨在实际现场的应用,以汶川地震区都江堰市的水打沟泥石流为例,分析发生泥石流时的地表径流水深为0.011 m,其结论与实际调查结果基本一致。     

泥石流产生的力学分析

泥石流为我国山区常见的一种自然灾害,是由水和泥沙组成的两相流体。它暴发突然,来势凶猛,运动快速,历时短暂,是介于块体滑动和水力运动之间的的一种颗粒剪切流;其堆积形态多为岗状、岛状(舌状)和片状,其沉积物毫无分选具有大小石块混杂的结构。泥石流堆积形态为山前泥石流堆积扇。     

从蒋家沟泥石流阵流看泥石流堆积

野外观测和实验证明，泥石流的堆积是经过无数随机的“元堆积”叠加形成的。“元堆积”保留了泥石流的活动特征。根据云南东川蒋家沟泥石流阵流资料和阵流的数值模拟，发现堆积厚度与阵流的深度和速度，在统计上是一致的，说明了堆积与运动之间的系统性联系。这种联系为泥石流活动的系统性和泥石流灾害的评估提供了新的线索。     

树木年代学在高寒山区泥石流历史事件重建中的应用——以磨西河流域倒灶沟为例

如何确定人类历史活动稀少、植被覆盖率较高的高寒山区泥石流历史活动次数及时间较为困难。树木年代学分析方法可通过树木年轮生长变化对泥石流活动的响应特征,重建过去一定时间内的泥石流历史活动事件。通过对我国四川省境内贡嘎山东坡磨西河流域内倒灶沟泥石流堆积扇上140个桤木的树木年轮样本取样及树木年代学分析,重建了该沟在过去20 a间的2次较大规模泥石流活动事件(分别为1996年和2005年)和5次小规模洪水(或泥石流)事件。研究结果表明,在过去20 a间,倒灶沟大规模泥石流每隔约10 a便会发生一次,而小规模的泥石流或洪水则每隔2~3 a便会发生一次。同时,研究还发现,磨西河流域内泥石流堆积扇上有利于类似桤木生长特征的树种生长(最大树木年轮可达1.4 cm),为该地区泥石流生物防治工程中优势树种的选择提供了科学依据。     

金沙江金坪子堆积体成因的初步研究

金坪子堆积体位于康滇构造带上,在形态特征上类似滑坡堆积体。根据金坪子堆积体的DEM和实地调查,将堆积体按地貌类型划分为八个部分:上斜坡、泥石流扇、金坪子古沟谷堆积平台、金沙江谷坡、金沙江阶地、现代金沙江巨砾岩块滩地、金沙江离堆山、硝沟沟谷。通过分析金坪子堆积体各地貌单元的重矿物组合特征、TL测年数据和钻孔资料,认为金坪子堆积体是多种动力元在不同时代共同作用形成的一个复式堆积体,它是三套分别以老金沙江、古金沙江和现代金沙江为轴心的地貌体系时空更替的产物。乌东德峡谷贯通,老金沙江金坪子深潭形成,195.00±9.70 kaB.P.金坪子深潭开始被充填,角砾岩开始形成;137.00±6.80 kaB.P.坡积物充填胶结结束,老金沙江最高洪水位达到1 070 m;金沙江改道,并在915 m发育漫滩相阶地堆积物,其年代为41.13±3.49 kaB.P.;之后,金沙江表现为强烈深切,形成金沙江离堆山。     

泥石流与环境演变

泥石流具有淤埋、冲毁、冲刷、漫流、磨蚀、直进等特性 .其堵河成湖 ,堵河溃冲 ,淤积成扇 ,垫高河床 ,改造地貌 ,改变生态系统等都是逼使环境在新的起点上进行演变 .泥石流作用过程的巨量输沙、快速沉积和堆积地貌 (多为扇形地 )都是可以利用的     

岷江上游叠溪溃坝堆积体的沉积特征与历史溃决洪峰流量

岷江上游叠溪河谷段在地质历史时期发生了一次大型岩质古地震山体滑坡事件,并堵塞岷江形成一个大型古堰塞湖。堰塞湖形成后在晚更新世晚期(约27 ka BP)发生了溃决,并在其下游形成长约5 km的天然溃坝堆积体。基于野外地质调查,采用测量统计、取样分析及理论计算等方法,研究了叠溪古堰塞湖溃坝堆积体的沉积特征,并重建了溃决洪水的最大洪峰流量。叠溪溃坝堆积体主要由砾石、卵石、砂及少量粉/黏土组成,剖面中发育叠瓦、孔洞、块状、杂基、支撑—叠置及韵律互层等构造特征。从上游至下游,溃坝堆积体的出露厚度逐渐变薄,砾石碎屑成分表现出由粗变细的变化趋势。采用水力学理论方法重建了溃决洪水的最大洪峰流量,溃口处洪水平均流速和最大洪峰流量分别为17.23 m/s和49821.28 m~3/s,如此大规模的堰塞湖溃决洪水在世界范围内也是十分罕见的。叠溪溃坝堆积体的沉积特征与溃决洪峰流量重建,对于了解滑坡堰塞湖坝体溃决过程、溃决洪水演进机制以及山区地质环境演化规律等方面具有重要意义。     

西藏古乡沟泥石流的数值模拟

泥石流运动数值模拟是确定泥石流泛滥范围、进行危险性分区、辅助减灾工程设计与检验的重要方法。以西藏波密古乡沟为实例,从泥石流的二维运动方程出发,使用一种新的数值方法对古乡沟50a一遇泥石流在堆积扇上的运动过程进行了数值模拟,获得了其最大流速、流深、动量和动能的空间分布,并据此确定了受泥石流危害较小的川藏公路穿越堆积扇方案。将泥石流数值模拟结果与游勇等1997年做的模型试验结果进行了比较,具有较好的相似性。     

泥石流堆积的分布

野外观测和实验模拟表明，泥石流堆积是通过若干阵流在保持相对完整的形态下叠加形成的。本文利用蒋家沟阵流的观测数据，根据阵流流深一流速关系和各自分布，并结合浊流的堆积分布、数值模拟的流深、堆积分布，提出泥石流堆积厚度的分布具有与流深相同的负幂分布形式，并估计了分布指数的下限。结果表明，泥石流堆积厚度的分布很不均匀，分布的估计为堆积区的危险性的划分提供了新的定量依据。     

西藏特大规模碎屑流堆积特征

２０００－０４－０９日由上游雪崩激发,导致中游地区的波密县境易贡藏布睛游支沟扎木弄巴（沟）滑坡,沿程强烈侵蚀而暴发国内外罕见的特大规模碎屑流,并形成了气浪堆积、顶托江水堆积、反弹堆积、包刨蚀堆积、寒冻风化堆积、地崩物质堆积等６个不同于滑坡、泥石流的碎屑流堆积。