泥石流
簡介
泥石流是由于降水(暴雨、融雪)而形成的一種挾帶大量泥砂、石塊等固體物質(zhì)的固液兩相流體,呈黏性層流或稀性紊流等運動狀態(tài),是高濃度固體和液體的混合顆粒流。典型的泥石流由懸浮著粗大固體碎屑物并富含粉砂及黏土的黏稠泥漿組成。在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下,大量的水體浸透山坡或溝床中的固體堆積物質(zhì),使其穩(wěn)定性降低,飽含水分的固體堆積物質(zhì)在自身重力作用下發(fā)生運動,就形成了泥石流。其暴發(fā)突然、歷時短暫、來勢兇猛,具有極強(qiáng)的破壞力,是一種災(zāi)害性的地質(zhì)現(xiàn)象。
泥石流是介于流水與滑坡之間的一種地質(zhì)作用。典型的泥石流由懸浮著粗大固體碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥漿組成。在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下,大量的水體浸透山坡或溝床中的固體堆積物質(zhì),使其穩(wěn)定性降低,飽含水分的固體堆積物質(zhì)在自身重力作用下發(fā)生運動,就形成了泥石流。泥石流是一種災(zāi)害性的地質(zhì)現(xiàn)象。泥石流經(jīng)常突然爆發(fā),來勢兇猛,可攜帶巨大的石塊,并以高速前進(jìn),具有強(qiáng)大的能量,因而破壞性極大。它爆發(fā)突然、來勢兇猛,具有很大的破壞力。
泥石流流動的全過程一般只有幾個小時,短的只有幾分鐘。泥石流是一種廣泛分布于世界各國一些具有特殊地形、地貌狀況地區(qū)的自然災(zāi)害。是山區(qū)溝谷或山地坡面上,由暴雨、冰雪融化等水源激發(fā)的、含有大量泥沙石塊的介于挾沙水流和滑坡之間的土、水、氣混合流。泥石流大多伴隨山區(qū)洪水而發(fā)生。它與一般洪水的區(qū)別是洪流中含有足夠數(shù)量的泥沙石等固體碎屑物,其體積含量最少為15%,最高可達(dá)80%左右,因此比洪水更具有破壞力。
泥石流的主要危害是沖毀城鎮(zhèn)、礦山、鄉(xiāng)村,造成人畜傷亡,破壞房屋及其他工程設(shè)施,破壞農(nóng)作物、林木及耕地。此外,泥石流有時也會淤塞河道,不但阻斷航運,還可能引起水災(zāi)。影響泥石流強(qiáng)度的因素較多,如泥石流容量、流速、流量等,其中泥石流流量對泥石流成災(zāi)程度的影響最為主要。此外,多種人為活動也在多方面加劇這上述因素的作用,促進(jìn)泥石流的形成。
泥石流的分類
按物質(zhì)成分分類
泥石流按其物質(zhì)成分可分成三類:
1、由大量黏性土和粒徑不等的沙粒、石塊組成的叫泥石流;
2、以黏性土為主,含少量沙粒、石塊,黏度大,呈稠泥狀的叫泥流;
3、由水和大小不等的沙粒、石塊組成的謂之水石流。
按物質(zhì)狀態(tài)分類
泥石流按其物質(zhì)狀態(tài)可分為兩類:
一是黏性泥石流,即含大量黏性土的泥石流或泥流,其特征是黏性大,固體物質(zhì)占40%~60%,最高達(dá)80%。水不是搬運介質(zhì),而是組成物質(zhì),稠度大,石塊呈懸浮狀態(tài),暴發(fā)突然,持續(xù)時間短,破壞力大。
二是稀性泥石流,以水為主要成分,黏性土含量少,固體物質(zhì)占10%~40%,有很大分散性。水為搬運介質(zhì),石塊以滾動或躍移方式前進(jìn),具有強(qiáng)烈的下切作用。其堆積物在堆積區(qū)呈扇狀散流,停積后的表面形態(tài)類似于“石?!薄?
其他分類
以上分類是我國最常見的兩種分類。除此之外還有多種分類方法,如按泥石流的成因分為冰川型泥石流、降雨型泥石流;按泥石流溝的形態(tài)分為溝谷型泥石流、山坡型泥石流;按泥石流流域大小分為大型泥石流、中型泥石流和小型泥石流;按泥石流發(fā)展階段分為發(fā)展期泥石流、旺盛期泥石流和衰退期泥石流等等。
泥石流形成的基本條件
一般認(rèn)為泥石流發(fā)生需要三個基本條件:能量條件(地形條件)、物質(zhì)條件和觸發(fā)條件。
能量(地形)條件
泥石流發(fā)生的能量條件主要通過區(qū)域地形條件得以體現(xiàn),是泥石流能否形成的重要因素之一。它是上游和山坡坡面松散固體物質(zhì)所具有勢能的體現(xiàn),是物質(zhì)能否啟動的先決條件。泥石流的形成區(qū)在地形上具備山高溝深,地形陡峻,溝床縱坡降大,流域形狀便于水流匯集。在地貌上,泥石流的地貌一般可分為形成區(qū)、流通區(qū)和堆積區(qū)三部分。上游形成區(qū)的地形多為三面環(huán)山、一面出口的瓢狀或漏斗狀,地形比較開闊,周圍山高坡陡、山體破碎、植被生長不良,這樣的地形有利于水和碎屑物質(zhì)的集中;中游流通區(qū)的地形多為狹窄陡深的峽谷,谷床縱坡降大,使泥石流能迅猛直瀉;下游堆積區(qū)的地形為開闊平坦的山前平原或河谷階地,使堆積物有堆積場所。
物質(zhì)條件
物質(zhì)條件是指泥石流發(fā)生所必需的松散碎屑物質(zhì)、水分的儲量和來源情況。其中松散固體碎屑物質(zhì)受很多因素的影響,其中比較重要的包括地層條件、新構(gòu)造活動條件、土壤條件、植被條件等。泥石流常發(fā)生于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、斷裂褶皺發(fā)育、新構(gòu)造活動強(qiáng)烈、地震烈度較高的地區(qū)。地表巖石破碎,崩塌、錯落、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,為泥石流的形成提供了豐富的固體物質(zhì)來源;另外,巖層結(jié)構(gòu)松散、軟弱、易于風(fēng)化、節(jié)理發(fā)育或軟硬相間成層的地區(qū),因易受破壞,也能為泥石流提供豐富的碎屑物來源;一些人類工程活動,如濫伐森林造成水土流失,開山采礦、采石棄渣等,往往也為泥石流提供大量的物質(zhì)來源。
泥石流的形成必須同時具備以下3個條件:陡峻的便于集水、集物的地形、地貌;有豐富的松散物質(zhì);短時間內(nèi)有大量的水源。
觸發(fā)條件
水流激發(fā)是我國泥石流災(zāi)害中最常見的觸發(fā)因素。由綿雨、中到大雨、暴雨,冰雪雨水、融水,江河湖庫潰決等水流持續(xù)作用,使基本條件中的某一條件超過穩(wěn)定情況下的強(qiáng)度,激發(fā)泥石流。即水體數(shù)量、能量突然增加,強(qiáng)烈沖刷,推動堆積物運動;外力觸發(fā),如由強(qiáng)烈爆破、崩塌、滑坡、火山、Ⅶ度以上地震等基本條件以外的其他動力作用,促使泥石流體啟動,或使水飽和土體發(fā)生液化流動;環(huán)境誘發(fā),如由森林破壞,廠礦廢渣、建筑棄土堆增高、坡度變陡,地下水涌流等間接因素造成。
發(fā)生規(guī)律
泥石流泥石流發(fā)生的時間具有如一下兩個規(guī)律:
季節(jié)性:中國泥石流的暴發(fā)主要是受連續(xù)降雨、暴雨,尤其是特大暴雨集中降雨的激發(fā)。因此,泥石流發(fā)生的時間規(guī)律是與集中降雨時間規(guī)律相一致,具有明顯的季節(jié)性。一般發(fā)生在多雨的夏秋季節(jié)。因集中降雨的時間的差異而有所不同。四川、云南等西南地區(qū)的降雨多集中在6-9月,因此、西南地區(qū)的泥石流多發(fā)生在6-9月;而西北地區(qū)降雨多集中在6、7、8三個月,尤其是7、8兩個月降雨集中,暴雨強(qiáng)度大,因此西北地區(qū)的泥石流多發(fā)生在7、8兩個月。
周期性:據(jù)不完全統(tǒng)計,發(fā)生在這兩個月的泥石流災(zāi)害約占該地區(qū)全部泥石流災(zāi)害的90%以上。泥石流的發(fā)生受暴雨、洪水、地震的影響,而暴雨、洪水、地震總是周期性地出現(xiàn)。因此,泥石流的發(fā)生和發(fā)展也具有一定的周期性,且其活動周期與暴雨、洪水、地震的活動周期大體相一致。當(dāng)暴雨、洪水兩者的活動周期相疊加時,常常形成泥石流活動的一個高潮。如云南省東川地區(qū)在1966年是近十幾年的強(qiáng)震期,使東川泥石流的發(fā)展加劇。僅東川鐵路在1970-1981年的11年中就發(fā)生泥石流災(zāi)害250余次。又如1981年,東川達(dá)德線泥石流,成昆鐵路利子伊達(dá)泥石流、寶成鐵路、寶天鐵路的泥石流,都是在大周期暴雨的情況下發(fā)生的。泥石流的發(fā)生,一般是在一次降雨的高峰期,或是在連續(xù)降雨稍后。
分布特點
中國泥石流的分布,明顯受地形、地質(zhì)和降水條件的控制。特別是在地形條件上表現(xiàn)得更為明顯。泥石流在中國集中分布在兩個帶上。一是青藏高原與次一級的高原與盆地之間的接觸帶;另一個是上述的高原、盆地與東部的低山丘陵或平原的過渡帶。
在上述兩個帶中,泥石流又集中分布在一些大斷裂、深大斷裂發(fā)育的河流溝谷兩側(cè)。這是我國泥石流的密度最大、活動最頻繁、危害最嚴(yán)重的地帶。在各大型構(gòu)造帶中,具有高頻率的泥石流,又往往集中在板巖、片巖、片麻巖、混合花崗巖、千枚巖等變質(zhì)巖系及泥巖、頁巖、泥灰?guī)r、煤系等軟弱巖系和第四系堆積物分布區(qū)。
泥石流的分布還與大氣降水、水雪融化的顯著特征密切相關(guān)。即高頻率的泥石流,主要分布在氣候干濕季較明顯、較暖濕、局部暴雨強(qiáng)大、水雪融化快的地區(qū)。如云南、四川、甘肅、西藏等。低頻率的稀性泥石流主要分布在東北和南方地區(qū)。
誘發(fā)因素
由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,人類對自然資源的開發(fā)程度和規(guī)模也在不斷發(fā)展。當(dāng)人類經(jīng)濟(jì)活動違反自然規(guī)律時,必然引起大自然的報復(fù),有些泥石流的發(fā)生,就是由于人類不合理的開發(fā)而造成的。近年來,因為人為因素誘發(fā)的泥石流數(shù)量正在不斷增加??赡苷T發(fā)泥石流的人類工程經(jīng)濟(jì)活動主要有三個方面。
自然原因
巖石的風(fēng)化是自然狀態(tài)下既有的,在這個風(fēng)化過程中,既有氧氣、二氧化碳等物質(zhì)對巖石的分解,也有因為降水中吸收了空氣中的酸性物質(zhì)而產(chǎn)生的對巖石的分解,也有地表植被分泌的物質(zhì)對土壤下的巖石層的分解,還有就是霜凍對土壤形成的凍結(jié)和溶解造成的土壤的松動。這些原因都能造成土壤層的增厚和土壤層的松動。
不合理開挖
修建鐵路、公路、水渠以及其它工程建筑的不合理開挖。有些泥石流就是在修建公路、水渠、鐵路以及其它建筑活動,破壞了山坡表面而形成的。如云南省東川至昆明公路的老干溝,因修公路及水渠,使山體破壞,加之1966年犀牛山地震又形成崩塌、滑坡,致使泥石流更加嚴(yán)重。又如香港多年來修建了許多大型工程和地面建筑,幾乎每個工程都要劈山填?;蛱罘?,才能獲得合適的建筑場地。1972年一次暴雨,使正在施工的挖掘工程現(xiàn)場120人死于滑坡造成的泥石流。
不合理的棄土、棄渣、采石這種行為形成的泥石流的事例很多。如四川省冕寧縣瀘沽鐵礦漢羅溝,因不合理堆放棄土、礦渣,1972年一場大雨暴發(fā)了礦山泥石流,沖出松散固體物質(zhì)約10萬立方米,淤埋成昆鐵路300米和喜(德)-西(昌)公路250米,中斷行車,給交通運輸帶來嚴(yán)重?fù)p失。又如甘川公路西水附近,1973年冬在沿公路的溝內(nèi)開采石料,1974年7月18日發(fā)生泥石流,使15座橋涵淤塞。
濫伐亂墾
濫伐亂墾會使植被消失,山坡失去保護(hù)、土體疏松、沖溝發(fā)育,大大加重水土流失,進(jìn)而山坡的穩(wěn)定性被破壞,崩塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,結(jié)果就很容易產(chǎn)生泥石流。例如甘肅省白龍江中游現(xiàn)在是我國著名的泥石流多發(fā)區(qū)。而在一千多年前,那里竹樹茂密、山清水秀,后因伐木燒炭,燒山開荒,森林被破環(huán),才造成泥石流泛濫。又如甘川公路石坳子溝山上大耳頭,原是森林區(qū),因毀林開荒,1976年發(fā)生泥石流毀壞了下游村莊、公路,造成人民生命財產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。當(dāng)?shù)厝罕娬f:“山上開畝荒,山下沖個光”。
次生災(zāi)害
由于地震災(zāi)害過后經(jīng)過暴雨或是山洪稀釋大面積的山體后發(fā)生的洪流。如云南省東川地區(qū)在1966年是近十幾年的強(qiáng)震期,使東川泥石流的發(fā)展加劇。僅東川鐵路在1970-1981年的11年中就發(fā)生泥石流災(zāi)害250余次。又如1981年,東川達(dá)德線泥石流,成昆鐵路利子伊達(dá)泥石流、寶成鐵路、寶天鐵路的泥石流,都是在大周期暴雨的情況下發(fā)生的。
活動強(qiáng)度
泥石流的活動強(qiáng)度主要與地形地貌、地質(zhì)環(huán)境和水文氣象條件三個方面的因素有關(guān)。比如、崩塌、滑坡、巖堆群落地區(qū),巖石破碎、風(fēng)化程度深,則易成為泥石流固體物質(zhì)的補(bǔ)給源;溝谷的長度較大、匯水面積大、縱向坡度較陡等因素為泥石流的流通提供了條件;水文氣象因素直接提供水動力條件。往往大強(qiáng)度、短時間出現(xiàn)暴雨容易形成泥石流,其強(qiáng)度顯然與暴雨的強(qiáng)度密切相關(guān)。
災(zāi)害特點
泥石流是一種自然災(zāi)害,是山區(qū)特有的一種自然地質(zhì)現(xiàn)象。由于降水(包括暴雨、冰川、積雪融化水等)產(chǎn)生在溝谷或山坡上的一種夾帶大量泥沙、石塊等固體物質(zhì)的特殊洪流,是高濃度的固體和液體的混合顆粒流。它的運動過程介于山崩、滑坡和洪水之間,是各種自然因素(地質(zhì)、地貌、水文、氣象等)、人為因素綜合作用的結(jié)果。泥石流災(zāi)害的特點是來勢猛、危害重、活動頻繁,往往重復(fù)成災(zāi)。
我國是多山之國,受巖層斷裂等地質(zhì)構(gòu)造的影響,許多山體陡峭,巖石結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固,森林覆蓋面積不多,遇到季風(fēng)氣候的連陰雨、大暴雨天氣,常發(fā)生嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。黃土高原、天山、昆侖山等山前地帶、太行山、長白山泥石流危害都很嚴(yán)重。我國的臺灣省也經(jīng)常有泥石流發(fā)生。
據(jù)統(tǒng)計,我國每年有近百座縣城受到泥石流的直接威脅和危害;有20條鐵路干線的走向經(jīng)過1400余條泥石流分布范圍內(nèi),1949年以來,先后發(fā)生中斷鐵路運行的泥石流災(zāi)害300余起,有33個車站被淤埋。在我國的公路網(wǎng)中,以川藏、川滇、川陜、川甘等線路的泥石流災(zāi)害最嚴(yán)重,僅川藏公路沿線就有泥石流溝1000余條,先后發(fā)生泥石流災(zāi)害400余起,每年因泥石流災(zāi)害阻礙車輛行駛時間長達(dá)1-6個月。泥石流還對一些河流航道造成嚴(yán)重危害,如金沙江中下游、雅礱江中下游和嘉陵江中下游等,泥石流活動及其堆積物是這些河段通航的最大障礙。泥石流還對修建于河道上的水電工程造成很大危害,如云南省近幾年受泥石流沖毀的中、小型水電站達(dá)360余座、水庫50余座;上千座水庫因泥石流活動而嚴(yán)重淤積,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
危害表現(xiàn)
泥石流常常具有暴發(fā)突然、來勢兇猛、迅速之特點。并兼有崩塌、滑坡和洪水破壞的雙重作用,其危害程度比單一的崩塌、滑坡和洪水的危害更為廣泛和嚴(yán)重。它對人類的危害具體表現(xiàn)在如下四個方面:
對居民點的危害:泥石流最常見的危害之一,是沖進(jìn)鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn),摧毀房屋、工廠、企事業(yè)單位及其他場所設(shè)施。淹沒人畜、毀壞土地,甚至造成村毀人亡的災(zāi)難。如1969年8月云南省大盈江流域南拱泥石流,使新章金、老章金兩村被毀,97人喪生,經(jīng)濟(jì)損失近百萬元。
對公路、鐵路的危害:可直接埋沒車站,鐵路、公路,摧毀路基、橋涵等設(shè)施,致使交通中斷,還可引起正在運行的火車、汽車顛覆,造成重大的人身傷亡事故。有時候泥石流匯入河道,引起河道大幅度變遷,間接毀壞公路、鐵路及其它構(gòu)筑物,甚至迫使道路改線,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如甘川公路394公里處對岸的石門溝,1978年7月暴發(fā)泥石流堵塞白龍江,公路因此被淹l公里,白龍江改道使長約兩公里的路基變成了主河道,公路、護(hù)岸及渡槽全部被毀。該段線路自1962年以來,由于受到對岸泥石流的影響己3次被迫改線。中國自建國以來,泥石流給鐵路和公路造成了無法估計的巨大損失。
對水利、水電工程的危害:主要是沖毀水電站、引水渠道及過溝建筑物,淤埋水電站尾水渠,并淤積水庫、磨蝕壩面等。
對礦山的危害:主要是摧毀礦山及其設(shè)施,淤埋礦山坑道、傷害礦山人員、造成停工停產(chǎn),甚至使礦山報廢。
預(yù)防措施
泥石流發(fā)生的時間突然,有的只有僅僅幾分鐘,所以必須提前預(yù)防:
房屋不要建在溝口和溝道上
受自然條件限制,很多村莊建在山麓扇形地上。山麓扇形地是歷史泥石流活動的見證,從長遠(yuǎn)的觀點看,絕大多數(shù)溝谷都有發(fā)生泥石流的可能。因此,在村莊選址和規(guī)劃建設(shè)過程中,房屋不能占據(jù)泄水溝道,也不宜離溝岸過近;已經(jīng)占據(jù)溝道的房屋應(yīng)遷移到安全地帶。在溝道兩側(cè)修筑防護(hù)堤和營造防護(hù)林,可以避免或減輕因泥石流溢出溝槽而對兩岸居民造成的傷害。
不能把沖溝當(dāng)作垃圾排放場
在沖溝中隨意棄土、棄渣、堆放垃圾,將給泥石流的發(fā)生提供固體物源、促進(jìn)泥石流的活動;當(dāng)棄土、棄渣量很大時,可能在溝谷中形成堆積壩,堆積壩潰決時必然發(fā)生泥石流。因此,在雨季到來之前,最好能主動清除溝道中的障礙物,保證溝道有良好的泄洪能力。
保護(hù)和改善山區(qū)生態(tài)環(huán)境
泥石流的產(chǎn)生和活動程度與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有密切關(guān)系。一般來說,生態(tài)環(huán)境好的區(qū)域,泥石流發(fā)生的頻度低、影響范圍??;生態(tài)環(huán)境差的區(qū)域,泥石流發(fā)生頻度高、危害范圍大。提高小流域植被覆蓋率,在村莊附近營造一定規(guī)模的防護(hù)林,不僅可以抑制泥石流形成、降低泥石流發(fā)生頻率,而且即使發(fā)生泥石流,也多了一道保護(hù)生命財產(chǎn)安全的屏障。
雨季不要在溝谷中長時間停留
雨天不要在溝谷中長時間停留;一旦聽到上游傳來異常聲響,應(yīng)迅速向兩岸上坡方向逃離。雨季穿越溝谷時,先要仔細(xì)觀察,確認(rèn)安全后再快速通過。山區(qū)降雨普遍具有局部性特點,溝谷下游是晴天,溝谷上游不一定也是晴天,“一山分四季,十里不同天”就是群眾對山區(qū)氣候變化無常的生動描述,即使在雨季的晴天,同樣也要提防泥石流災(zāi)害。
泥石流監(jiān)測預(yù)警
關(guān)注中央氣象臺(http://www.weather.com.cn/)和當(dāng)?shù)貧庀笈_站的暴雨和融雪性洪水的預(yù)報信息,根據(jù)經(jīng)驗判斷雨水激發(fā)泥石流的可能性;
監(jiān)測溝岸滑坡活動情況和溝谷中松散土石堆積情況,分析滑坡堵河及引發(fā)潰決型泥石流的危險性,下游河水突然斷流,可能是上游有滑坡堵河、潰決型泥石流即將發(fā)生的前兆;在泥石流形成區(qū)設(shè)置觀測點,發(fā)現(xiàn)上游形成泥石流后,及時向下游發(fā)出預(yù)警信號;
對城鎮(zhèn)、村莊、廠礦上游的水庫和尾礦庫經(jīng)常進(jìn)行巡查,發(fā)現(xiàn)壩體不穩(wěn)時,要及時采取避災(zāi)措施,防止壩體潰決引發(fā)泥石流災(zāi)害 。
逃生自救
泥石流以極快的速度,發(fā)出巨大的聲響穿過狹窄的山谷,傾瀉而下。它所到之處,墻倒屋塌下,一切物體都會被厚重粘稠的泥石所覆蓋。 遇到泥石流或山體滑坡災(zāi)害,采取脫險逃生的辦法有:
*沿山谷徒步行走時,一旦遭遇大雨,發(fā)現(xiàn)山谷有異常的聲音或聽到警報時,要立即向堅固的高地或泥石流的旁側(cè)山坡跑去,不要在谷地停留。
*一定要設(shè)法從房屋里跑出來,到開闊地帶,盡可能防止被埋壓。
*發(fā)現(xiàn)泥石流后,要馬上與泥石流成垂直方向一邊的山坡上面爬,爬得越高越好,跑得越快越好,絕對不能向泥石流的流動方向走(發(fā)生山體滑坡時,同樣要向垂直于滑坡的方向逃生)。
*要選擇平整的高地作為營地,盡可能避開有滾石和大量堆積物的山坡下面,不要在山谷和河溝底部扎營。
提醒:逃生時一定要保護(hù)好頭部。
