泥石流形成的主导因素与形成机制

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摘要

  区内本为前期已经勘查和治理泥石流的流通区和清水区,但因2010年来至今暴雨作用下演变发展成了新的泥石流沟,沟内多处垮塌、堵塞和堆积较明显,该泥石流沟再次暴发可能性较大。目前研究区沟域内可能与泥石流活动的松散固体物源动储量为2.78×104m3,因此查明该泥石流沟的区域地质环境特征,研究其形成机制,并预测其发展趋势,可为该泥石流沟的预防和治理提供可靠依据。

  1泥石流形成的主导因素

  1.1地貌条件

  研究区流域总体上属中切割侵蚀中高山地貌,平面上呈较规则羽毛状,整条沙拉沟流域纵向长约4.38km,平均宽度1.12km,上游段沟域相对开阔,中段稍宽,而下游段,特别是沟口处沟道狭窄。研究区的上段为原有泥石流流域清水区,平面上呈扇形,纵向长度3.23km,流域面积约3.14km2,坡面上植被较茂密,分带明显。

  1.2地层岩性

  研究出露的地层为第四系人工堆积层(Qml4)主要出露在居民生活点附近及公路沿线;崩积层(Qcol4)堆积于崩塌坡体的坡脚,成倒石锥状或条带状分布,厚度一般1~3m;滑坡堆积层(Qdel4)堆积于滑坡体的坡体之上或坡脚;残坡积层(Qdl4+el)分布于山体斜坡地带的表层;泥石流堆积层(Qsef4)主要分布于沟口扇区,主要为碎块石土的杂乱堆积,碎(块)石含量大于30%,分选性和磨圆度差,结构较为松散;下伏基岩在沟谷源头附近及沟谷下游出露为三叠系中统杂谷脑组(T2z),沟谷中部带状分布为三叠系下统波茨组(T1b)变质长石石英砂岩、钙质细粒石英砂岩夹粉。

  1.3地质构造

  研究区内地质构造复杂,揉皱、断层发育,其中断层规模较大的为F1平移断层,位于测区NW部,走向56°,断距达1.2km左右。受区内断层影响,岩层产状混乱,局部呈倒转现象,但总体上呈一单斜构造,岩层倾向52~65°,倾角68~71°。区内节理裂隙发育,地表以卸荷裂隙为主,深部则以构造裂隙为主。

  2泥石流形成机制分析

  2.1地形地貌条件

  根据物源分布和主沟沟域形态特征,主沟内标高3430m以上上游地段属于清水区,此段沟域地处海拔较高,基本属于山体上部-顶部地段,因此汇水面积小,全靠大气降水,无常年性流水,沟心及两侧区域内植被茂盛,无明显松散土层和物源分布。

  形成-流通区地形地貌条件该区在沙拉沟主沟沟床标高2460~3430m,前后高差970m,主沟长度为1.74km,沟谷狭窄,沟床宽2.5~8.0m,纵坡坡降519~760‰,平均坡降约为677‰,两侧谷坡坡度陡峭,一般38~60°,冲刷现象明显,雨季水土流失严重,物源丰富,在局部形成了小型堆积扇。

  堆积区地形地貌条件对于整个沙拉沟堆积区主要分布于标高2460m以下,上游雨季冲刷至此堆积迹象严重,且植被破坏较严重,地形变化较大,因堆积堵塞形成了沟谷改道和分叉的现象,整个沙拉沟域堆积范围向坡内推移,堆积岩土体结构松散。

  2.2物源条件

  区内沟床堆积的松散固体物源主要分布于主沟内,沟床宽2.5~8.0m,平均宽约5.0m,沟段总长约1.74km,物源总储量约4.4×104m3.沟床堆积物参与泥石流活动的方式主要为揭底冲刷和侧壁掏蚀,区域内主沟和4条支沟的纵向坡度大,有利于地表水的汇集,沟床水动力条件将大大提高,如果遭遇大暴雨,可能将沟床刨蚀,裹挟大量沟床堆积物形成大规模的泥石流,造成巨大的危害,如图1.

  区内植被茂密,坡体稳定,滑坡堆积物源在流域分布较少,且规模都较小,主要分布于主沟两侧的两个滑坡即W1和W2.详情如表1.

  

  目前研究区沟域内可能与泥石流活动的松散固体物源动储量为2.78×104m3,约占总储量的5.40%,其中崩滑堆积物源可转化动储量约为2.43%,沟床松散堆积物源可转化动储量约为16.64%,坡面侵蚀物源可转化动储量约为15.69%,人工堆积物源可转化动储量约为42.20%.据调查,这些物源是分布在主沟及各条支沟中的,并非同时参与一次泥石流活动,且一次参与泥石流活动的松散固体物质也并非都会全部冲出泥石流沟。
  
  2.3水源条件

  研究区为常年性溪沟,勘查期间测得流量2.8L/s,洪水季节沟水位上涨近1.5m.水作为泥石流的组成部分,又是泥石流的搬运介质,泥石流的暴发时间和规模均受降雨的影响与控制。降雨集中在5-10月份,多年平均降雨量为835.8mm,为泥石流发生提供充足的水源条件。

  根据前述对泥石流成因机制和引发因素的分析,该泥石流沟属暴雨沟谷型泥石流,泥石流规模主要与沟域内松散固体物源的累计和动态变化情况及与引发泥石流的暴雨情况相关,当沟域内松散固体物源累计较多,且遇到集中暴雨时,往往就会发生较大规模的泥石流灾害。

  加上人类工程活动的影响,可参与泥石流活动的松散固体物源量也大大增加,一旦遭到大暴雨的作用,势必引发更大规模的泥石流灾害。

  3结论

  (1)研究区泥石流形成发育的主要因素是具有陡峻的沟谷、丰富的松散固体物质和充沛的降雨以及人类不合理的活动。其中,陡峻的地貌、软弱的岩土组合地层和强烈构造活动等3个方面是泥石流发育的主导因素。

  (2)地形地貌、岩性组合、地质构造、气候和人类活动对泥石流发育的控制并不是孤立的起作用,而是受他们的不利组合控制的。

  (3)研究区沟道坡面的丰富的第四系松散固体物质以及广布的滑坡体、崩塌堆积体、变形体,为泥石流的形成提供了丰富而集中的松散固体物质。

  (4)区内年降水量大部分分布于雨季(5~10月),且表现为降水丰沛、集中、强度大,为泥石流的形成提供了有利的水源条件。

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