蒋家沟流域的地貌与泥石流

蒋家沟泥石流的发生、发展受控于流域(坡地与沟道)地貌演变过程,并又影响着流域地貌的演变。 一、蒋家沟流域的地貌特征 蒋家沟流域地貌具有4个特征,即地貌形态上的成层性,地貌作用的垂直地带性,崩塌、滑坡分布的广泛性和泥石流的活跃性。     

泥石流多发区蒋家沟流域的下渗与产流特点

在云南东川蒋家沟泥石流源区多个典型点,进行野外下渗试验得出蒋家沟流域宽级配土的下渗特征。试验发现:1.下渗曲线皆较好满足霍顿下渗公式;2.下渗率比较大,主要土壤红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率都在0.08 mm/s以上;3.不同土壤类型的稳定下渗率按大小排序依次为:砾石土>红黄壤>燥红土,红黄壤的各种土地利用类型的稳定下渗率按大小排序依次为:耕地>林地>灌木丛>裸地(滑坡后壁)>草地。蒋家沟流域宽级配土决定了降雨时壤中流产流占有很大比例,在径流场进行人工降雨,采集前期土壤水、壤中流和降雨样品,通过测试其中的稳定同位素浓度,利用同位素分割径流的原理,发现前期土壤水在壤中流产流中起着不可忽略的作用。降雨时,大量雨水下渗入土体,使孔隙水压力增加,前期土壤水位于湿润峰的前端,因此壤中流产流初期,前期土壤水占有很大的比例,达到86.46%,随着降雨时间的持续,雨水逐渐取代前期土壤水的作用,导致产流中本次降雨的比例逐渐升高,试验结束时达到85.63%。可以推断,短历时暴雨时,降雨强度大于下渗率,该流域以超渗产流为主,易发生坡面泥石流;长时间小强度降雨时,该流域以蓄满产流为主,壤中流占有很大比例,本次降雨是泥石流暴发的诱发因素,但不一定是水量的主要供给源。     

蒋家沟泥石流流态

蒋家沟是一条规模巨大、暴发频繁、类型齐全、流态典型的暴雨型泥石流沟,为开展泥石流流态和流变的研究提供了良好的条件。本文试图从讨论泥石流的流变特性着手,研究各类泥石流的流态性质,分析影响泥石流流态的诸因素,阐明泥石流流态的时空变化,为建立泥石流所特有的流动模式提供论据。因笔者水平限制,文中谬误之处,谨请指正。     

蒋家沟泥石流源地的特征

所谓泥石流源地乃是泥石流物质(水体和土体)来源地和这些物质起动、混合而成泥石流的地区,即包括泥石流物质源地、泥石流形成和汇流的源地。 蒋家沟泥石流物质源地有两,一为水源地,二为土源地。水源地面积大,达39.9平方公里,遍布于流域中、上游;土源地面积小,约为26.4平方公里,位于水源区内,沿干支流两岸分布。     

流域演化与泥石流的系统性——以云南东川蒋家沟为例

以典型的云南东川蒋家沟为例,根据Strahler面积-高程曲线的积分将其分区,揭示了流域的演化差异.证明了泥石流发生在特定的演化区域,并具有特定的物质组成.通过概率模型,定性说明了泥石流在流域的形成和扩张,其结果就表现为间歇性的阵流.阵流的时空特征反过来证明了泥石流的系统性.统计还表明,阵流的流量分布和衰减取决于最大流量;最大流量序列很好继承了作为流域系统行为的动力学特征.最后,可以根据单沟泥石流的过程系统考察区域泥石流活动.泥石流在大尺度水系的分布,从概率过程看,完全等同于泥石流源地小分支在单个流域的分布,而且满足相似的分布特征.     

云南蒋家沟泥石流滩地开发

198 3年以来对云南蒋家沟近代泥石流滩地进行了一系列观测研究 ,确定了泥石流滩地的可用性 .1 988～ 1 996年开垦耕地 2 86hm2 ,利用率达 72 % .粮食产量迅速增长 ,初步解决了缺粮问题 ,还提供了部分商品粮 .这是当地脱贫致富的重要途径之一     

蒋家沟泥石流观测研究站简介

中国科学院东川泥石流观测研究站(简称东川泥石流站)是我国目前唯一的半自动化泥石流野外观测站。它位于我国云南省东川地区。该站在中国科学院兰州冰川冻土研究所和云南省东川矿务局多年观测工作的基础上,于1980年由中国科学院成都地理研究所开始筹建,1984年基本建成,现拟将实行对外开放。     

云南蒋家沟古泥石流特征

蒋家沟流域在小江大断裂东侧的隆起地段,这一区域构造活动强烈。自第四纪以来,受到内、外动力地质作用的共同影响,蒋家沟在河流沉积及泥石流堆积作用下形成了阶梯状台地。实地考察蒋家沟各支沟残留台地的沉积构造、新鲜坡面的古泥石流活动记录,根据泥石流堆积物的沉积特征,初步划分泥石流类型。再结合现有的泥石流容重计算方法和各泥石流台地泥石流堆积物的颗粒分析实验结果,可计算出蒋家沟不同泥石流活跃期泥石流的天然容重,还原了蒋家沟第四纪以来不同时期泥石流活动特征。最后讨论了泥石流在不同时期发生变化的原因。     

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。     

蒋家沟泥石流粘土矿物初步分析

在蒋家沟泥石流体中,粘土矿物的类型和含量对流体的性质具有十分重要的作用,它不仅影响到流体的结构和流变特性,还影响到泥石流的形成和运动。本文重点讨论蒋家沟泥石流粘土矿物的类型、形成背景,及其对泥石流性质和运动的影响。     

云南蒋家沟泥石流固体物质补给量

在长期观测资料的基础上,据泥石流沟床临界纵坡的研究值,估算泥石流固体物质总补给量;年均补给量可由多年泥石流运动观测值确定。两者可供泥石流发展趋势分析和制定防治方案时参考。     

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。     

蒋家沟泥石流阻力的无量纲参数分析

流速作为泥石流防治工程的重要参数之一,泥石流阻力的大小对其计算过程至关重要.但关于泥石流内部应力变化对阻力影响的研究甚少.本文利用东川蒋家沟泥石流观测数据,反算曼宁系数来表达泥石流运动过程中受到的综合阻力,并利用拜格诺数、萨维奇数和摩擦数三个无量纲参数,分析它们和阻力之间的关系.结果表明:粘性和稀性泥石流的拜格诺数和萨...     

蒋家沟泥石流表面流速公式试验研究

根据蒋家沟泥石流体的物理特征,建立泥石流运动力学方程,用因次分析法导出泥石流流速公式的无因次乘积表达式。通过蒋家沟泥石流流动试验,确定其无因次乘积数,得出蒋家沟泥石流表面流速公式为Uc=Vy Hc~(1/2)g~(1/2)/2.405 Vc Ic~(1/2),Uc为泥石流表面流速,Vy为泥石流中土体的损失容重,g为重力加速度,Yc为泥石流体容重,Ic为河床纵坡。模型试验和原型观测所测得的流速与按试验公式计算的流速对比,其误差分别为1.0—4.5％和1.0—14.5％。由此表明,试验得出的表面流速公式符合实际情况,反映了蒋家沟泥石流运动规律。     

蒋家沟泥石流堆积体的抗剪强度试验

泥石流堆积体的抗剪强度指标包括内擦角φ和凝聚力C。φ、C值是泥石流防治工程设计中的重要参数,影响着防治工程建筑物的投资费用和运行安全性。目前国内外对泥石流堆积体抗剪强度试验的文献尚不多见。因此在泥石流防治工程设计中,多沿引水工等有关资料或凭经验采用。为了进一步探讨泥石流堆积物的抗剪强度指标,1985年夏,在泥石流暴发频率较高的云南东川蒋家沟,进行了泥石流堆积体的抗剪强度试验。     

蒋家沟及其邻近地区泥石流堆积物的组成特征

云南东川蒋家沟及其邻近地区是我国泥石流分布最广、活动最强烈的地区之一,每条山沟几乎均为流石流沟,沟口都有面积不同、厚度不一的泥石流堆积扇,为开展泥石流堆积物组成和性质的研究提供了良好的条件,本文主要通过实验分析,探讨蒋家构及其邻近地区泥石流堆积物的机械、化学和矿物组成特性。     

蒋家沟流域土壤湿度变化模拟

土壤水分状况是形成泥石流的关键性水文因素之一,了解土壤水分的变化状况,对于泥石流的形成机理以及预报预测研究都有重要的科学意义。以云南东川蒋家沟为研究对象,基于水分的物理循环过程并与分布式水文分布模型TOPMODEL相结合,建立起土壤湿度逐日变化模拟模型。从蒋家沟流域2001年的模拟结果来看,基本上能够反映出观测点的表层土壤湿度的取值范围及其基本变化趋势,所构造的模型能够比较好地模拟出流域内土壤湿度逐日变化情况。     

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。     

从空间Poisson过程看蒋家沟泥石流

云南东川蒋家沟泥石流频率高,变化多.每场泥石流包含几十到几百个阵流,各阵流具有不同的密度、流体性质和运动形态,流量涨落达3个数量级.这些特征意味着泥石流具有很强的随机性.根据蒋家沟的演化分区和野外观测,可以发现泥石流形成于特殊的源地分支.土体活动(包括滑坡、崩塌和局部的土体流动等)随机发生在那些分支流域,如果认为各源地的土体活动是独立的,而且活动强度正比于源地的面积,那么泥石流的形成和汇流就是一个空间Poisson过程.其结果是阵流流量服从指数分布,这很好地符合蒋家沟的泥石泥观测数据.从蒋家沟泥石流的随机性可见,泥石流依赖于流域的特定源区及其分布,而不是笼统地取决于全流域的地貌或几何因子.     

蒋家沟下游泥石流治理工程及改进措施

蒋家沟是小江流域规模最大,危害最严重的一条泥石流沟。自1919年以来,蒋家沟泥石流曾7次培断小江造成大灾。1964年东川矿务局开始对蒋家沟进行治理。1968年“文革”高潮期间,导流堤工程无人维修、管理,8月10日泥石流越堤而过堵塞小江,顿时江水断流形成堰塞湖。沿江667余公顷高产良田颗粒无收,两岸交通中断3个月之久,造成了空前的灾害。1968年工程治理以后,避免了泥石流堵江,本文在对下游治理工程及存在问题进行分析后,提出了改进措施。该沟流域概况可见本专辑第一篇文章。