登陆注册
2120900000011

第11章 泥沙洪流——认识泥石流灾害(2)

泥石流的物质特征

泥石流体是由土石体、水体和气体组成的混合体。

从土体的机械组成角度来看,泥石流中的土体是由各种大小不同的固体颗粒所组成。这些土体通常是由石块、沙粒、粉粒和黏土所构成,最大的石块可超过22米,最小的微粒不足0.001毫米,前后相差2.2×107倍,这是一般的水流或高含沙水流所不具有的特征。泥石流体中,除了有河床相和河湖相砾石层提供的物质外,大部分是由坡积、残积和冰碛物所提供,因此石块的磨圆度很差,多为棱角状和次棱角状。一般而言,泥石流,尤其是黏性泥石流,其土体的机械组成与泥石流形成物的机械组成基本一致。但对于运移路程较长的稀性泥石流,则有可能因为沿途携带物质复杂而变得和形成物的机械组成有所差异。

根据泥石流体机械组成可以把泥石流分成四类:泥流、土沙流、土石流和沙石流。泥流的土体主要由沙粒、粉粒和黏粒构成,三者可占总土体量的98%以上,石块不足2%,黏粒含量约占12%—30%,泥流在黄土高原地区分布较广;土沙流中的土体主要是由沙粒和粉粒组成,二者的含量占总土体的70%—95%,其中沙粒含量达45%左右,它与泥流的主要区别是黏粒含量少,一般在3%以下;土石流即通常所说的泥石流,主要由石块、沙粒、粉粒和黏粒所构成,粒径的变化幅度很大,各级土粒含量变幅也很大,黏粒的含量不少于2.5%,一般在5%—10%,石块的含量多在30%—70%,变化于15%—80%之间;沙石流一般也称为水石流,主要由石块和沙粒组成,黏土含量很少,一般少于1%,粉粒的含量也比较少,通常不足5%,石块含量往往超过沙粒。

泥石流中的水体组成比较单纯,但赋存形式较为复杂,不同性质的泥石流体,其中的水的赋存形式及含量有很大差别。

1.吸着水和薄膜水。

泥石流中的黏性颗粒,在具有可溶盐的水体中,由于黏粒的吸附作用或其分子表面的离解作用,使黏粒表面带有某种离子,形成所谓的双电层,双电层由紧靠颗粒表面的致密吸附层以及与吸附层相连并逐渐向水体延伸的扩散层构成。薄膜水又可分为强结合水和弱结合水两部分,强结合水受黏粒的吸引力相当大,但它既可以从一个黏粒表面转移到另一黏粒表面,也可以从一个黏粒表面水膜厚的部位移向薄的部分。弱结合水位于薄膜水的外缘部分,受黏粒的引力较弱,可以与自由水发生转换,薄膜水比普通水的黏性大得多;2.自由水。

即不受黏性颗粒束缚,可以自由移动的水体。自由水又可区分为禁闭自由水和重力自由水两种。禁闭自由水往往被束缚在二粒或多粒之间的孔隙中,即被“冻结”在黏性颗粒构成的网格结构中,一般的重力作用下不易发生运动;重力自由水则可不受任何束缚,在重力作用下自由运动。

不同性质的泥石流体中,水的赋存形式有所差别。稀性泥石流中,各种形式的水都有,并以重力自由水为主。黏性泥石流中,重力自由水很少,以禁闭自由水为主,当然还有薄膜水和吸着水。塑性泥石流中重力自由水基本消失,以禁闭自由水和薄膜水为主。

总体来看,泥石流的物质组成比较复杂,而在相关研究中,往往采取化繁为简的方法,忽略其中所占比重极小的物质成分。

泥石流的分布特征

我国泥石流的分布,明显受地形、地质和降水条件的控制,特别是在地形条件上表现得更为明显。

我国泥石流主要分布于西南、西北、华北和东北南部山区,沿青藏高原四周边缘山区、横断山—秦岭—太行山—燕山一线集中分布。上述地带地形高低悬殊,属于极高山、高山、中山深切割地形,也是强地震带及降水强度高值区。诸多因素在空间上叠加,时间上耦合,使本区的泥石流最活跃,分布最密集,灾害也最严重。其次,在华中、华南中低山区和华东、东北低山丘陵区,也有泥石流分布。我国泥石流分布特点有:

1.沿深切割地形陡坎迎风坡密集分布

川滇横断山脉泥石流密集分布,此山脉为地形陡坎和东南、西南季风气候的天然屏障;秦岭、大巴山、太行山、燕山和大兴安岭迎风坡,泥石流分布也很集中。

2.沿强地震活动带(区)和暴雨区重叠的区域成群分布

强地震过程中或地震后,处于VII度及其以上地震烈度区,地表遭到严重破坏,边坡失稳,大量松散固体物质坠入沟内聚积,阻塞沟道,形成泥石流发生的有利环境,促使泥石流成群(片)发生。

3.沿深大断裂(破碎)带与暴雨区重叠的区域集中分布

深大断裂构造带,不仅提供了数量巨大的松散固体物质,还赋予给泥石流发育有利的地形条件,促使这些地段成为数量众多,分布密集的泥石流活动带。如云南小江断裂带、四川安宁河断裂带、甘肃白龙江断裂带等,都是我国着名的泥石流活动带。

4.沿生态环境破坏区集中分布

因不当的人为活动,如修渠、筑路、采矿、建房、开荒、伐木等,引起地表植被、土壤抗蚀层结构遭到破坏,废土乱弃,斜坡失稳,沟谷阻塞,排水不畅,地下水位上升等,促使老泥石流复活或引发新的泥石流活动。

5.泥石流的分布还与大气降水、冰雪融化的显着特征密切相关

高频率的泥石流,主要分布在气候干湿季较明显、较暖湿、局部暴雨强大、冰雪融化快的地区。如云南、四川、甘肃、西藏等。低频率的稀性泥石流主要分布在东北和南方地区。

6.泥石流活动的分布特征因地面松散固体物质的形成、输移和堆积

环境与地质构造、地层岩性和人类活动有关泥石流一般都是发育在新构造活跃地区,构造复合部、局部隆起区以及深大断裂破碎带上。

地震和人类活动具有诱发和加剧活动的作用。在抬升区和隆起区内的地形有利于松散的堆积物的起动输移。在国内的第一、二阶梯和第二、三阶梯地形的连接地带、山前断陷地带是泥石流的集中分布区。83%的泥石流分布在第二阶梯地形内。

根据我国特殊的地形、地质、气候和人文环境,泥石流活动各区易发(严重)程度可分为:

(1)第一阶梯内青藏高原山区。

植被稀少,物理风化严重,物源条件充足,但因水源条件不充分,暴雨强度和总量均较低,故属于暴雨泥石流轻度易发区。

(2)第二阶梯内的山区。主要受纬向因素决定,大体可分为三区:

秦岭以南广大山地:属湿润高中山区,地形差异大,雨量丰沛、物源丰富,故为暴雨泥石流极易发区;秦岭以北、阴山以南的第二阶梯中部地区:属半干旱、半湿润地区,有大片黄土和部分沙漠覆盖,物源丰富,暴雨强度大而总量不足,是暴雨泥石流的极易发区和中等易发区相间的过渡区;广阔的新疆,内蒙古及甘、宁一部分等是第二阶梯内的北部:属半干旱和干旱的高中山区,有大片沙漠黄土、戈壁,植被稀少,物源丰富而水源不足,故为泥石流轻度易发区。

第三阶梯内的山区:暴雨形成强度和总量均较大,但地表植被好,化学风化和主物源条件不很稳定,南北方差异大,故为暴雨泥石流中度易发区。

泥石流的灾害特点

1.突发性灾害

在20世纪60年代前后,我国进行了大规模的山区建设,如伐木炼铁,修路建厂,工厂搬进山谷,居民点建在沟口,当时,人们还完全没有保护环境、预防自然灾害的思想意识。到了20世纪80~90年代,当地不少铁路、工矿和城镇接连遭受了几次重大泥石流灾害,造成了严重的经济损失和人员伤亡。例如,1981年7月9日,四川凉山州甘洛利子依达沟暴发了特大泥石流灾害,使得铁路桥被冲毁,列车遭到冲击而颠覆,造成300余人死亡;1984年7月18日,四川阿坝州南坪县关庙沟发生泥石流,冲毁县城大片房舍,造成25人死亡。这些泥石流沟谷过去没有发生过泥石流,大多是新生的,但今后若不坚持治理,仍有可能发生泥石流灾害,我们将其称为低频率泥石流沟。因为这几次大的泥石流灾害的灾难性损失和惨痛教训,国家开始重视泥石流沟的综合治理,同时,保护环境,加强防灾意识,而对那些典型泥石流地区,则进行普查,制定相关的防治方案。每年都有专项经费拨到云南和四川省,用于工程和生物措施。

此外,水利、铁路部门还专门投入了大量资金研制泥石流的预测预报装置。

2.常发性灾害

泥石流灾害大部分是高频率泥石流沟引起的。例如,云南东川蒋家沟,每年发生的泥石流可达几十次,据粗略统计,大型泥石流引发的灾害,在历史上就达7次之多。

由于堵江现象的发生,次次都给东川地区的农业、矿山工业和交通带来严重的经济损失。我国其他几条高频率泥石流沟,如云南大盈江的浑水沟、四川的黑沙河等,都常常发生泥石流。在20世纪60~70年代,这类泥石流沟开始得到我国政府的重视,有一些科研人员专门对其进行调查、观测,并对某些沟进行了长期的综合治理,如黑沙沟、大桥河等,此外,在重要地段,还设置了预警报。

值得欣慰的是,这类泥石流近年来没有给国家带来大的灾难。

3.群发性灾害

局部大暴雨笼罩的区域通常在几百至一千多平方千米,正好是我国山区一个小流域的范围。最大24小时暴雨,在云南大部分地区为100~150毫米,四川盆地东南和贵州为100~200毫米之间,长江上游的青衣江流域可达300毫米以上。

在西南地区,当暴雨袭击具备发生泥石流条件的流域时,流域内各条大沟往往受暴雨引发而同时发生泥石流。例如,在1997年,小江流域的蒋家沟、大桥河、小白泥沟、大白泥沟等数十条支沟就受一场暴雨的袭击而同时发生泥石流。1998年8月13日,一次暴雨引发了四川遂宁183处滑坡泥石流灾害,波及了825个村庄,其中,有3人受伤,6人死亡。

4.同发性灾害

泥石流与洪水、崩塌、滑坡在一个地区往往是同时遭遇,形成灾害,这主要是因为他们的发生条件,即降雨条件是一致的。1998年7—8月,大洪水漫延了全国各地,特别是中国西南山区,随之不断发生的还有滑坡泥石流灾害,造成了重大的经济损失和人员伤亡。1999年6月15日,由于四川省之前连续降雨数日,使得四川松潘县岷江左岸发生大滑坡,16日,岷江右岸大沽鲁沟发生泥石流,致使村庄被冲毁,3人死亡,10人重伤,20人失踪。泥石流滑坡冲入岷江,淤堵了300米的江面,使河水上涨,淹没了数百米长的沿江公路,造成上千游客受阻。

5.转发性灾害

滑坡是块体运动,泥石流为固液混合流,它们的运动方式不同,但有时,滑坡可迅速转化为泥石流灾害,像这类灾害,我们称之为转发性灾害。转发性灾害在我国也发生过多起。例如,四川境内南江滑坡转化为泥石流灾害,造成几百人丧生,又如,云南个旧的老熊洞滑坡泥石流,冲毁了一个工厂,使100余人死亡。

滑坡转化为泥石流,最典型的案例是发生在1997年6月5日,四川省美姑县发生特大滑坡转化为泥石流灾害,使4个村庄受到波及,造成151人死亡,1527人受灾,毁房307间,土地437公顷,直接经济损失达1529万元。美姑县则租滑坡泥石流为同一过程的两个阶段,就是首先发生滑坡,而后发展为泥石流。为了能与一般的滑坡与泥石流相区别,方便研究,我们把这种自然现象称之为滑坡型泥石流。调查发现,美姑县则租滑坡是一个大规模的古滑坡,近代有过两次活动,1997年6月5日复活,并迅速转化为泥石流,酿成了巨大的灾难,则租滑坡主体长1300米,平均坡度17°;剪出口到谷肩的水平距离1550米,相对高度380米,平均坡度约40°;谷肩到谷底水平距离300米,相对高度440米,平均坡度56°。1997年5月20~6月4日,当地降雨量超过54毫米,这些前期降水造成坡体饱和从而加速了滑坡裂缝的发展;到了6月4日20时至5日凌晨,由于出现了降雨量约50毫米的大暴雨,大量雨水沿着裂缝渗入滑体,增加了滑体自重和滑体内静动水压力,然后迅速沿滑面形成渗流,降低滑面强度,使滑动力大于阻力,致使滑坡体启动,造成超大型滑坡。滑体在坡面上运动后,沿谷肩坠入伞第沟,又冲击对岸,产生了强烈的震动。调查发现,滑体在剪出口的运动速度已经达到47米/秒。滑体进入伞第沟后,向对岸沟坡冲爬数十米,然后折回,沿伞第沟床向下运动,这时的滑体经长距离运动、坠落、冲击扰动,已由过饱和土变为非常黏稠的泥石体,形成三个堰塞湖,经流水作用和阻塞湖溃决,形成泥石流直泄下游,造成了严重的经济损失和人员伤亡事故。

据现场调查,此次泥石流属黏性泥石流,其容重为2.0吨/立方米,峰值流量为544立方米/秒,泥石流总径流量为34.5万立方米,冲出的固体物质为20.9万立方米。总的来说,滑坡泥石流是一种特殊的块体滑动到流体运动的变态过程。由于它的运动速度很快,冲击力大,爬升高度大,具有强大的冲击气浪和震动,破坏性比一般的泥石流严重,因此,更要加强对它的预防和研究。

随着泥石流灾害事件的发生,我们对它的特点的认识也在逐步加深。20世纪90年代以来,泥石流这类灾害往往同滑坡、崩塌、山洪灾害同时发生,成为群发性灾种。

因此,我国政府的管理部门往往把这几种灾害归属在一起,将其统称为地质灾害,并统计和报道灾情损失和人员伤亡。

泥石流危害重重

泥石流暴发突然、来势凶猛且迅速,同时还有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用,其危害程度比单一的滑坡、崩塌和洪水的危害更为广泛和严重。

1.对居民点的危害

泥石流发生时经常会冲进乡村、城镇,摧毁房屋、工厂、企事业单位及其他场所、设施,淹没人畜,毁坏土地,甚至造成村毁人亡的灾难。

如1969年8月,云南大盈江流域弄漳区南拱泥石流使新章金、老章金两村被毁,97人丧生,经济损失近百万元。

2.对铁路、公路的危害

一旦发生泥石流,可以直接埋没车站、铁路、公路,摧毁路基、桥涵等设施,导致交通中断,同时还能引起正在运行的火车、汽车颠覆,造成重大的人身伤亡事故。

如果泥石流汇入河流中,还会引起河道大幅度变迁,间接毁坏公路、铁路及其他建筑物,最后迫使道路改线,造成巨大经济损失。

同类推荐
  • 军备竞赛(走进科学)

    军备竞赛(走进科学)

    本文主要内容为第一代导弹、第二代导弹、第三代导弹和第四代导弹、轨道式导弹、潜地导弹等。
  • 影响青少年一生的N个心灵故事

    影响青少年一生的N个心灵故事

    本书搜集了大量名家所写的精彩好看且包含丰富哲理的散文,从对自我的认识、梦想与信念、做事与学习、解决问题的方法等多个方面,分别讲述了影响孩子一生成长的哲理美文。再加上作者用心良苦的人生忠告,相信一定会让阅读此书的青少年受益良多。
  • 世界战役秘闻(世界军事之旅)

    世界战役秘闻(世界军事之旅)

    青少年具有强烈的求知欲和探索欲,他们不仅对飞速发展的科学技术有着浓厚的兴趣,也对军事科学充满了强烈的好奇。真实地展现人类军事活动,也许我们无法成为一场军事变革的参与者和见证者,但我们可以把军事百科作为模拟战场。本丛书从不同角度阐述军事的相关知识。
  • 复活节岛的巨石阵

    复活节岛的巨石阵

    失窃的天神钥匙,可怖的地下迷宫,苏醒的远古战神竟然是机器人……还等什么,翻开“奇迹之旅”你就能得到一次前往神秘遗址的机会!一场惊心动魄的冒险旅途!数轮挑战智力的头脑风暴。
  • 行星与恒星(自然瞭望书坊)

    行星与恒星(自然瞭望书坊)

    人类是宇宙演化的杰作,宇宙是神秘莫测的存在。当宇宙的精灵与莫测的神秘结合在一起时,便碰撞出无数精彩的篇章。人类对宇宙的解读和探秘跨越了千年,宇宙的面貌也越来越清晰地展现在人类面前。
热门推荐
  • 陕北煤老板

    陕北煤老板

    全书以陕北煤城古塔镇为背景,揭示一群文化不高的煤老板是如何通过盗挖乱采而“发家致富”。那些陷阱与圈套,那些黑白勾结,勾勒出一张张鲜活生动的面孔和一个个离奇怪异的故事,让你直击煤老板这个特殊群体的生存现状。资产和名声迅速扩大的煤老板訾三通过金钱和美色手段,同煤城的“一把手”付县长交上了朋友,并被聘为县长助理,在网上引起争议……一场因原岔湾矿股份分红纠纷的官司,给原矿主陈老板招来杀身之祸。而雇凶杀人者正是訾三的弟弟訾四,訾四在潜逃时出车祸死亡,几起悬案最终水落石出……
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?
  • 傻子王爷无情妃

    傻子王爷无情妃

    一只毒蝎子,彻底断送了她年轻的生命!别人只知道,那个软弱没主见的女人被迫嫁给一个痴傻呆闷的七皇子。殊不知,她早已不再是“她”!面对痴傻只会憨笑的美男,她气愤难填!你傻,本美女就医好你,谁知医好后,遭到嫌弃,却换来一纸休书,气愤之下,她恨不得与他同归于尽……
  • 世界文学知识大课堂:俄苏现代文学大作

    世界文学知识大课堂:俄苏现代文学大作

    主要讲了俄国现代文学精品和苏联现代文学精品两大部分,深刻反映一个国家或一个民族特定时期的社会生活面貌。文学是一种社会意识形态,与社会、政治以及哲学、宗教和道德等社会文学的功能是以形象来反映社会生活,是用具体的、生动感人的细节来反映客观世界的。优秀的文学作品能使人产生如临其境、如见其人、如闻其声的感觉。
  • 你的推销能力价值百万

    你的推销能力价值百万

    本书从四点坚守出发,选取了中外若干个推销场上的著名故事和经典案 例,并对里面的要点进行了简单的总结,希望读者诸君能从中有所受益,使 自己的推销能力得到显著增长,创造更多的财富,实现自己的百万之梦。
  • 及格的幸福:缘分天定

    及格的幸福:缘分天定

    “是否这样的伤害才是你给我的全部?”“留不下你的心,我也要霸道的留下你的人!”……“幸福如果可以用一百分来算的话,你给我的却只够及格成绩!”“我无法给予你满分的幸福,却依旧要你留在我的身边,因为我给你的是满分的爱!”……“爱情没有对错,而你却强行的加入对错,那么谁对谁错呢?”“为何你的世界变成了黑色,为何我走不进你的世界,到底哪里出了错?”
  • 玫瑰誓约

    玫瑰誓约

    作为人类时,洛络娅有三个烦恼:一,肖恩又闯祸了;二,肖恩又对她念情诗了;三,肖恩又陷入人生迷茫中了。这个熊孩子——洛络娅默默地想着。作为魔王时,洛络娅依然有三个烦恼:一,肖恩又被她坑了;二,肖恩又把勇者给揍了;三,肖恩又对她打滚卖萌求调戏了。还是一个熊孩子!但是这个熊孩子是最爱她的,也是她最爱的男人。
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?
  • 重生之星途熠熠

    重生之星途熠熠

    前世,她是历经磨难的灰姑娘。父母惨死,沉重的生活压力,失业,失恋,连友情也遭遇背叛。重获新生后,她要做涅槃的金凤,讨回属于她的一切,一步一步,问鼎娱乐圈。始终痴心等待、温柔守候她的初恋男友岳奕;一贯淡漠清冷,却唯独待她不同的矜贵总裁陆浅桓;对她念念不忘的青梅竹马,天王巨星纪梓尘。她该选择谁与她共度新生?情节虚构,切勿模仿
  • 冷少蜜爱

    冷少蜜爱

    江边,凄凄的冷风徐徐吹乱了女子黑色的波浪卷发,凌乱的发丝纠缠在她姣好的脸颊上,平添了几分妩媚与妖娆。不远处的男子修长的身子斜倚着围栏,一双勾魂夺魄的琥珀色眼睛沁了淡淡的忧愁望向远处平静无澜的江面,红唇间逸出的声音夹杂着些许无奈,“真的要去找他吗?”女子望着他浅然一笑,眼中却是在不经意间划过丝丝冷厉的狠意,“对,我要去拿回属于我自己的东西。”语气里有不容置疑的肯定和冷漠。……