水电工程泥石流防治安全控制技术
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2.4 泥石流形成启动机制分析

泥石流是目前山地和丘陵地区较为常见的一种灾害现象。观测研究已经证明,泥石流的形成必须具备以下三个基本条件:①地形地貌条件;②在流域内的坡地上或沟道中有大量松散物源;③有充足的水源并能形成强劲径流。大量事实表明,所有暴发过泥石流或可能暴发泥石流的流域均具有上述三个形成泥石流的基本条件,但绝不是只要有了这三个基本条件,就一定会发生泥石流。因为具备了前述形成泥石流基本条件的一切流域和沟谷,何时暴发泥石流、暴发的泥石流的规模和性质,在时间上是千差万别的,在空间上是千变万化的。这是由于泥石流本身的形成机理错综复杂,形成过程因时因地而异所致。

影响泥石流形成的自然因素众多,但起决定作用的是地质、地貌、气候、水文、植被等因素,这几种因素的有机组合,便构成泥石流形成的三个基本条件,即:陡峻的地形、丰富的松散固体物质和足够的水源。

2.4.1 地形因素

地表崎岖、山高坡陡、切割强烈是泥石流分布区的地形特征。西部地区大部分泥石流地形为深切割的中山、高山区,山高谷深,沟壑纵横,岭谷高差可达数千米以上,为泥石流的形成提供了有利的地形条件。

2.4.2 物源因素

2.4.2.1 地质因素

松散固体物质的来源及数量的多少,取决于地质因素。地质因素包括地质构造与地震、地层岩性与不良物理地质现象等。它们以不同方式提供松散碎屑物,是泥石流形成的物质基础。

2.4.2.2 植被因素

植被对泥石流形成具有较大影响。茂密的森林植被能够抑制、减少泥石流活动,降低泥石流发生频率。当森林植被遭到严重破坏时,在具有泥石流形成的地形条件下,泥石流就会发生。与此同时,在森林植被继续遭到严重破坏而覆盖率得不到恢复的情况下,泥石流就会发展。

2.4.2.3 人类活动因素

人类活动对泥石流形成的影响有两种截然不同的方式:一种是加剧泥石流形成的水动力条件和松散固体物质储备条件;另一种是抑制泥石流形成的水动力条件和松散固体物质储备条件,减少以至消除泥石流发生。

2.4.3 水源因素

水文气象因素与泥石流形成的关系极为密切,既影响形成泥石流的松散碎屑物质,又影响形成泥石流的水体成分和水动力条件,是泥石流暴发的激发因素。因此,水文气象因素在泥石流形成中起着十分重要的作用。

泥石流为水和松散堆积物相互作用的产物,是具有一定组成结构和流变特性的近似宾汉体。沟谷中游、上游沟道中的崩塌、滑坡、坡面侵蚀等方式产生的松散堆积物,在重力、水的软化泥化作用下从其源地向沟道的集中过程中,经过了滑动、翻滚、掺混、搬运等动力过程,形成了与泥石流流体相似的组成、结构和流变特性,而与原来坡积状态下的性质有着较大差异。在水的作用下搬运移动、结构改变、强度降低、失稳向下运动的过程称为泥石流启动,继续发展就形成泥石流。