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泥石流按物质状态分

发布时间:2020-11-02 20:00:27

1、泥石流堆积物与河流堆积物在状态上有什么区别?

以金沙江上游干热河谷区瓦百卡泥石流沟为例,引入沉积相的概念,按沉积相特征对泥石流沉积剖面进行地层单元划分。把沉积亚相划为A相粗砾泥石度流层、A1相细砾泥石流层和B相表泥层。每层采集3~4个样品,共采集61个样品,并对其粒度特征及分形结构进行分析。结果表明:(1)3种沉积亚相的粒度分布曲线均呈多峰型,反映出泥石流堆问积物颗粒组成分选性差的特点。(2)A、A1相为粗、细混杂砾石层堆积,颗粒分布较不均匀,而B相为不含答或极少含砾石的亚黏土层沉积,各组分颗粒百分含量分布较均匀。(3)多砾石的A、A1相分形特征较好,分维值区间为2.692 1~2.697 1,相关系数为专0.868 2~0.832 2,体现出混杂堆积结构特点;B相分维值为2.900 7,其相关系数为0.43。B相表泥层与A相粗砾泥石流层、A1相细砾泥石流层的粒度分布与分形结构特征很好地反映了属泥石流沉积亚相不同类型的沉积环境差异。

2、泥石流的堆积物与河流堆积屋在状态上有什么区别?

泥石流的堆积物与河流堆积物在状态上。存在的差别,泥石流的堆积物。沙块,石块儿颗粒大小不一,河流的堆积物。多是一些粉沙细土,颗粒比较均匀。

3、泥石流调查

泥石流调查即对是爆发泥石流可能危及人民生命财产安全的流域沟谷,针对泥石流的形成要素和泥石流特征,通过调查与判别,区分泥石流沟(含潜在泥石流)和非泥石流沟,确定易发程度和危害等级,并对泥石流沟、潜在泥石流沟的防治方案提出建议。

(一)泥石流调查的工作内容

1.资料收集

在现场调查之前,应收集调查区的气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造、地震活动、泥石流发生的历史记录、前人调查研究成果、已有勘查资料和泥石流防治工程文件、与泥石流有关的人类工程活动等资料。

2.自然地理调查

(1)地形调查

主要内容是测量流域形状、流域面积、主沟长度、沟床比降、流域高差、谷坡坡度、沟谷纵横断面形状、水系结构和沟谷密度等地形要素。流域形态对形成泥石流的暴雨径流影响较大,如漏斗形、栎叶形、桃叶形等形态的沟域有利于松散固体物质的启动,易形成泥石流。对流域及其各支沟可用完整系数δ来分析其形成泥石流的可能性,δ值越大,则沟道中洪峰流量也越大。

地质灾害调查与评价

式中:Lw为流域长度,m;Ab为流域面积,km2。

流域面积在1∶100000或1∶50000地形图上,用求积仪法或米格纸法量取。必要时根据勘测界线对形成泥石流的各单元和各影响因素的面积进行量算。

相对高差(反映位能大小)在1∶10000或1∶50000地形图上量取。根据上、中、下游各沟段沟床和山脊的平均高差,山坡最大、最小及平均坡度,各种坡度级别所占的面积比率,编制地貌图、坡度图、沟谷密度图、切割深度图。

沟岸山坡坡度是影响产砂和运动规模的重要因素,一般根据现场测量,或在1∶50000地形图或航片上测量3个以上的山坡坡度的平均值,作为判别其严重程度的依据。

河沟纵坡是影响泥石流运动能量的重要因素,一般采用山口以上河段或用流通区和形成区河段的平均坡降表示,应根据现场调查结果确定,也可由1∶10000或1∶50000地形图或航片资料计算,采用分段统计时按加权平均计算:

地质灾害调查与评价

式中:Ln和In分别代表河段的分段统计长度和分段坡降。

(2)气象调查

对形成泥石流有控制作用的气候特征主要是温度和降水量进行调查。温差变化引起沟域岩石风化加剧和冰雪消融等,可直接导致泥石流。暴雨是我国大多数泥石流产生的主要触发因素。气象调查主要收集或观测各种降水、气温资料。降水资料主要包括多年平均降水量、降水年际变率、年内降水量分配、年降水日数、降水地区变异系数和最大降水强度,尤其是与爆发泥石流密切相关的暴雨日数及其出现频率、典型时段(24h、60min、10min)的最大降水量及多年平均小时降雨量。

(3)水文调查

水文调查主要是收集或推算各种流量、径流特性、主河及下游高一级大河水文特性等数据。

(4)植被与土壤调查

调查流域植被类型与覆盖程度,植被破坏情况,土地利用类型和侵蚀程度等。调查方法和步骤为概查、标准地调查和统计推测。

概查是根据流域具体情况,以坡向、土壤机械组成和肥力状况、地形、高程、水分、植被种群等因子划分土地类型。掌握土地类型及植物群落随地形垂直分布变化的规律性。

标准地调查是对每个土地类型选择2个以上有代表性的标准地进行调查。标准地投影面积:林木类为500~1000m2,灌丛为10~20m2,草本群落为124m2。分别对标准地的坡向、坡位、土壤、植物群落和林灌木地总覆盖率进行调查和测量,并填制表格。

统计推测是通过同一土地类型标准的调查资料的分析,确定该土地类型植物资源的特征,进而统计推测和评价整个小流域的植物资源现状及其分布规律。填写小流域植物资源统计调查表。

3.地质调查

(1)地层岩性调查

查阅区域地质图或现场调查流域内分布的地层及岩性,特别是易形成松散固体物质的第四系、新近系和弱固结地层及软弱岩层的分布与性质。在此基础上,对控制泥石流形成固体物质的老地层、构造破碎带、第四系重点测绘填图。岩性对流域产砂和运动都有重要影响,岩性分为硬岩和软岩两类,硬岩类包括花岗岩、闪长岩、玄武岩等岩浆岩和硅质、钙质胶结的砂砾岩、石灰岩、泥灰岩、白云岩等沉积岩以及片麻岩、石英岩、大理岩、板岩、片岩等变质岩;软岩主要包括凝灰岩等火山碎屑岩和泥砂质胶结的砂砾岩、页岩、泥岩、煤等沉积岩以及云母片岩、千枚岩等变质岩。

(2)地质构造调查

查阅区域构造地质图或现场调查流域内断裂的展布与性质、断裂破碎带的性质与宽度、节理的力学性质和密度、褶曲的分布及岩层产状,统计各种结构面的产状与频度。

(3)新构造运动与地震调查

从《1∶400万中国地震烈度区划图》可查知流域地震基本烈度,收集地震资料,包括从地方志查阅历史地震。泥石流活动与6级以上强震关系最为密切,地震活动烈度7度以上,会导致地表土石松动,加剧危岩崩落、山体崩塌、滑坡阻河、泉水涌流或断流、土体震动液化、堰塞湖坝溃决等,为泥石流的形成创造了物质和水耗条件。综合分析未来地震活动趋势,研究地震可能对泥石流的触发作用,以及地震对防治工程场址的影响,为抗震设计提供依据。从地震资料、地质构造、流域地貌、火山活动、地球物理异常(重力、地磁、地热异常等)诸新构造运动的表现分析新构造运动。

(4)不良地质体与松散固体物质调查

调查流域内不良地质体(如危岩、潜在崩滑体等)与松散固体物源的位置、储量和补给形式。

崩塌、滑坡及水土流失的严重程度分四等。

1)严重:崩塌、滑坡等重力侵蚀严重,多深层滑坡和大中型崩塌,植被覆盖率小于10%,表土疏松,冲沟十分发育。

2)中等:崩塌、滑坡发育,多浅层滑坡和中小型崩塌,有零星植被覆盖,冲沟发育。

3)轻微:有零星小型崩塌、滑坡和冲沟存在。

4)一般:无崩塌、滑坡和冲沟或其发育轻微。

沿沟松散物储量是影响泥石流规模的重要因素,可通过现场调查或航片分析计算确定。松散堆积体严重程度标准:

1)严重:有30m以上高边坡松散堆积,总储量W>1.0×104m3/km2。

2)中等:有10~30m高边坡松散堆积,总储量W=(0.5~1.0)×104m3/km2。

3)轻微:有10m以下高边坡松散堆积,总储量W<0.5×104m3/km2。

(5)水文地质调查

调查地下水尤其是第四系潜水及其出露情况,以及岩溶负地形及消水能力。

4.人类活动调查

主要调查与泥石流形成有关的人类活动。

1)泥石流区人类活动调查:泥石流活动范围内人类生产、生活设施状况,特别是沟口、泥石流堆积扇上居民点、工农业相关基础设施、泥石流沟槽挤占情况。

2)水土流失调查:主要调查植被破坏、毁林开荒、陡坡垦殖、过度放牧、乱砍滥伐等造成的水土流失情况。

3)弃土弃渣调查:主要调查筑路弃土和厂矿企业弃渣及其挡渣措施。

4)水利工程调查:主要对可能溃决形成泥石流的病险水库、输水线路的安全性、发生原因、条件、危害性和溃决条件进行详细调查。

5.冰川泥石流的调查内容

1)冰雪融水泥石流的调查:调查冰川U形谷的地貌特征,沿谷分布的冰碛物、冰水堆积物的堆积规模、特征和稳定性,冬季、春季雪崩、冰崩的规模和频度,春季冰雪融水的径流量及其时间分布,冰川和积雪的面积,雪线变化等。

2)冰湖溃决泥石流的调查:主要调查冰川舌的进退及可能发生的冰滑坡,冰湖面积、水量与水深,阻湖终碛堤的空间形态和物质特征,冰湖下游的沟谷形态和支沟径流,沿沟的冰碛物和冰水堆积物等。

6.泥石流活动性、险情、灾情调查

1)泥石流特征调查:通过查阅历史资料和现场访问调查泥石流爆发的时间、次数、持续过程、有无阵性、堵溃、断流、龙头高度、流体组成、石块大小、泥痕位置、响声大小等泥石流特征。

2)泥石流引发因素调查:调查发生泥石流前的降雨时间、雨量大小、冰雪崩滑、地震、崩塌滑坡、水渠渗水、冰湖和水库溃决等引发因素。

3)泥石流堆积扇调查:调查泥石流堆积扇的分布、形态、规模、扇面坡度、物质组成、植被、新老扇的组合及与主河(主沟)的关系,堆积扇体的变化,扇上沟道排泄能力及沟道变迁,主河堵溃后上下游的水毁灾害。

4)既有防治工程调查:调查既有泥石流防治工程的类型、规模、结构、使用效果、损毁情况及损毁原因。

5)泥石流危害性调查:①泥石流危害作用方式调查,调查泥石流侵蚀(冲击、冲刷)的部位、方式、范围和强度,泥石流淤埋的部位、规模、范围和速率,泥石流淤堵主沟的原因、部位、断流和溃决情况,泥石流完全堵塞或部分堵塞主河的原因、现状、历史情况及溃决洪水对下游的水毁灾害;②泥石流危害区的划定,确定泥石流危险区的范围,参考表5-5。

表5-5 泥石流活动危险区域划分

(据《泥石流灾害防治工程勘查规范》)

7.提交泥石流调查报告

泥石流调查报告应包括以下主要内容:

1)泥石流沟判别结果;

2)泥石流特征;

3)泥石流危险区;

4)泥石流危险性分级;

5)场地适宜性评价;

6)泥石流防治方案建议;

7)附图及相关资料。

(二)泥石流活动性、危险性的调查评判

在一般调查的基础上,为对泥石流活动性、危险性进行判别决策,开展进一步调查。根据服务对象,可分为区域性泥石流活动性判别、单沟泥石流活动性判别、泥石流危险性评估和泥石流防治评估决策等四类调查判别。

1.单沟泥石流活动性调查判别

1)调查范围:以泥石流发育的小流域周界为调查单元。主河有可能被堵塞时,应扩大到可能被淹没的范围和主河下游可能受溃坝水流波及的地区。

2)调查的主要内容:应突出以下重点。

·确认诱发泥石流的外动力:诱发泥石流的外动力有暴雨、地震、冰雪融化、堤坝溃决。其中暴雨资料包括气象部门或泥石流监测专用雨量站提供的该沟或紧邻地区的年、日、时和10min最大降雨量和多年平均雨量、前期降雨及前期累计降雨量等。对冰川泥石流地区,应增加日温度、冰雪可融化的体积、冰川移动速度、可能溃决水体的最大流量的调查。

·沟槽输移特性调查:实测或在地形图上量取河沟纵坡、产砂区和流通区沟槽横断面、泥沙沿程补给长度比、各区段运动的巨石最大粒径和巨石平均粒径,现场调查沟谷堵塞程度、两岸残留泥痕。

·地质环境调查:根据资料了解震级和区域地质构造概况、按《泥石流沟及易发程度数量化评分表》(表56)中的要求实地调查核实,并按流域环境动态因数综合分级确定构造影响程度。现场调查流域内的岩性,按软岩、黄土、硬岩、软硬岩互层、风化节理发育的硬岩等5类划分。

·松散物源调查:调查崩塌、滑坡、水土流失(自然的、人为的)等的发育程度,不稳定松散堆积体的处数、体积、所在位置、产状、静储量、动储量、平均厚度、弃渣类型及堆放形式等。

·泥石流活动史调查:调查发生年代、受灾对象、灾害形式、灾害损失、相应雨情、沟口堆积扇活动程度及挤压大河程度,并分析当前所处的泥石流发育阶段(表5-4)。

·防治措施调查:调查防治建筑物的类型、建设年代、工程效果及损毁情况。

表5-6 泥石流沟及易发程度数量化评分表

续表

(据《泥石流灾害防治工程勘查规范》)

3)单沟泥石流活动强度:按表57判别。

表5-7 泥石流活动强度判别表

(据《泥石流灾害防治工程勘查规范》)

2.泥石流活动危险性评估

泥石流活动危险性评估在泥石流活动性调查的基础上进行。

(1)泥石流活动危险性评估的核心

泥石流活动危险性评估的核心是通过调查分析确定泥石流活动的危险程度或灾害发生的几率。暴雨泥石流活动危险程度或灾害发生几率的判别式:

危险程度或灾害发生几率(D)=泥石流的致灾能力(F)/受灾体的承(抗)灾能力(E)

D<1,受灾体处于安全工作状态,成灾可能性小;

D>1,受灾体处于危险工作状态,成灾可能性大;

D≈1,受灾体处于灾变的临界工作状态,成灾与否的几率各占50%,要警惕可能成灾。

(2)泥石流的综合致灾能力F

按表58中四因素分级量化总分值判别:

当F=13~16时,泥石流的综合致灾能力很强;

当F=12~10时,泥石流的综合致灾能力强;

当F=9~7时,泥石流的综合致灾能力较强;

当F=6~4时,泥石流的综合致灾能力弱。

表5-8 致灾体的综合致灾能力分级量化

注:“活动强度”按表5-7确定;“活动规模”按表5-2确定;“发生频率”按泥石流爆发频率分类确定。

(据《泥石流灾害防治工程勘查规范》)

(3)受灾体的综合承灾能力E

按表5-9中四因素分级量化总分值判别:

当E=4~6时,受灾体(建筑物)的综合承(抗)灾能力很差;

当E=7~9时,受灾体(建筑物)的综合承(抗)灾能力差;

当E=10~12时,受灾体(建筑物)的综合承(抗)灾能力较好;

当E=13~16时,受灾体(建筑物)的综合承(抗)灾能力好;

表5-9 受灾体的综合承灾能力分级量化

(据《泥石流灾害防治工程勘查规范》)

3.泥石流防治评估决策

1)根据综合致灾能力和受灾体的综合承灾能力进行治理紧迫性分析:根据泥石流综合致灾能力的强弱和受灾体的综合承灾能力的好坏进行灾害性泥石流治理紧迫性分析(表5-10)。灾害性泥石流治理紧迫性判别结果,可作为灾害性泥石流治理可行性综合评判的依据之一。

表5-10 泥石流治理紧迫性分析一览表

注:表中“Ⅰ”为治理紧迫;“Ⅱ”为治理较紧迫;“Ⅲ”为以预防为主。

(据《泥石流灾害防治工程勘查规范》)

2)提出勘查方案:根据泥石流综合危害性评价和泥石流治理紧迫性评价,对需要进行治理的灾害性泥石流提出勘查方案。

此外,根据泥石流调查结果,还要按灾害性泥石流的危害性、治理的紧迫性、发生频率、防治的经济合理性、治理难易程度等要素进行模糊综合评判,以确定防治工作方向和阶段。

(三)泥石流调查的主要方法

1.以地面调查为主

不需要动用勘探手段,以地面调查为主,充分利用卫片、航片、地形图、水文气象资料和地方志等宏观资料。

2.调查路线

调查路线先从泥石流堆积扇的水边线开始,沿河沟步行调查到沟缘,再上到分水岭俯览全流域进行宏观了解后返回。

3.对泥石流堆积扇重点调查内容

1)堆积扇形态及发育的完整性:堆积扇的发育状态反映了主沟和支沟输砂能力的相互组合关系,泥石流沟口一般都残留有堆积扇。其与冲洪积扇的区别见表5-3。

2)泥石流堆积扇挤压主河的程度:泥石流堆积扇挤压主河的程度根据主河河形是否发生挤压变形和主流是否受挤偏移岸来判别,并按弯曲和偏移程度定级。

3)堆积扇前沿及扇上巨石粒径与平均粒径测量:用线格法或网格法测量50~100个巨石的三轴尺寸,计算几何平均粒径,作为工程设计与评估该沟泥石流能级的参考。

4)叠置形式:叠瓦式的逆向堆积表明泥石流活动在减弱,前进覆盖式堆积表明泥石流活动在增强。沟口泥石流堆积活跃程度分为四等,即严重、中等、轻微、一般,确认如下:

·严重:沟口大河对岸为非岩石岸壁时,大河河型受堆积扇控制,发生弯曲或堵塞断流,主流明显受堆积扇挤压偏移,扇形地发育,新旧扇叠置,扇面一次冲淤变幅在0.5m以上。

·中等:河型无较大变化,仅主流受迫偏移,有扇形地,新旧叠置不明显,扇面一次冲淤变幅在0.2~0.5m范围内。

·轻微:河型无变化,大河主流在高水位时无偏移,在低水位时有偏移,扇形地时有时无,无叠置现象,扇面一次冲淤变幅<0.5m。

·一般:河型无变化,主流不偏,无沟口扇形地。

4.泥石流形成区调查

主要调查不良地质体的发育状况、松散物源的规模、性质、分布、产状、稳定性、补给长度、植被覆盖率、河沟冲淤变幅、堵塞情况等。

1)泥沙沿程补给长度是决定泥石流形成规模和运动的重要条件,泥沙沿程补给长度比是一个综合反映泥沙补给范围和补给量的重要参数,按下式计算:

泥沙沿程补给长度比(%)=泥沙沿程补给长度/主沟长度

2)泥沙沿程补给长度是沿主沟长度范围内两岸及沟槽底部泥沙补给段(如崩塌、滑坡、沟蚀等)的累计长度,在同一河段内同时存在几个不同补给源时,只取其中最长的一段长度计入累计长度。

3)泥沙沿程补给长度比主要按现场调查结果计算确定,也可根据航片资料确定。

5.流通区调查

重点调查河沟的纵、横剖面形态的几何尺寸,河床坡度、糙率,河沟两岸山坡坡度、稳定性等。泥石流流通区和形成区的弯道变形与洪水河道的弯道变形形态相反,是凹岸淤积、凸岸冲刷。

4、 泥石流勘查中解决的主要地质问题

3.2.1 勘查的基本要求

3.2.1.1 流域自然环境

(1)流域位置:经纬度位置从1∶10000或1∶50000地形图上量算,自然地理位置从地图或有关报告中查取;636f70797a6431333433616237

(2)流域形态:流域形态对形成泥石流的暴雨径流影响很大,如漏斗形、栎叶形、桃叶形等形态的沟域有利于松散固体物质的启动而形成泥石流;

(3)流域面积:在1∶10000或1∶50000地形图上,用求积仪法或米格纸法量取;

(4)地形地貌:确定沟谷的相对高差,沟床及山脊的最大、平均坡度,各坡度级别所占的面积比率;

(5)气象水文:对形成泥石流有控制作用的气候特征值主要是温度和降水量。温差变化引起沟域岩石风化加剧和冰雪消融等,可直接导致泥石流。暴雨是泥石流产生的主要触发因素。根据沟域内或附近气象站观测资料分析统计前期降水与暴雨过程(24h、1h、1/2h、1/6h雨强)与泥石流暴发的关系。长期观测最大值与平均值(H年最大、H年平均、H24h最大、H24h平均、H1h最大、H1h平均等);

(6)植被:调查沟域土地类型、植被种属组成和分布规律,了解主要草种及作物品种的生物学特性。

3.2.1.2 地质环境

(1)构造:研究构造(重点是新构造)对地形地貌、松散固体物质形成和分布的控制作用,并确定其对泥石流活动的影响程度;

(2)地层:查明沟域新老地层划分、接触关系和分布特征,对控制泥石流形成固体物质的老地层、构造破碎带、第四系地层重点测绘填图;

(3)岩性:查明沟域内分布广的岩层、易风化破碎的软弱岩层对泥石流固体物质的控制作用,填绘岩性分布图,统计沟道卵砾石、岩块的岩性特征、分析其主要来源区;

(4)地震:查阅地震图件,了解沟域地震基本烈度;

(5)第四系地质史:填绘沟域内第四系堆积物分布图,确定第四系各阶段沟域或邻区古地貌;

(6)查明松散固体物质的分布、类型、产状、贮量及运动环境;

(7)确定泥砂沿程补给长度比;

(8)沟口泥石流堆积活跃程度,主要根据沟口堆积扇和大河的相互作用确定;

(9)查明河沟近期一次变形幅度。

3.2.2 地球物理勘查解决的主要地质问题

(1)查明泥石流形成区地层分布、岩性,风化层厚度;

(2)查明基岩埋深及基岩面起伏特征;

(3)查明第四系松散堆积物集中地堆积体的分层和厚度;

(4)查明泥石流形成区主要断裂构造的规模、产状和破碎特征;

(5)查明泥石流堆积区中泥石流堆积物的分布、性质、厚度等;

(6)测定岩、土的物理、力学性质,如波速等动力学参数。

5、泥石流堆积物与河流堆积物在状态上有什么区别?

泥石流是特殊的洪流,是暴雨引发的洪水,洪水中夹杂着大量泥沙石块。其堆积大小混杂,杂乱无章。
而河流从上游到下游,流速减缓,其堆积作用分选性强,首先堆积大颗粒,然后小颗粒。因此其堆积物越到河口颗粒越细。

与泥石流按物质状态分相关的内容

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