泥石流特征
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发布时间：2022-04-22 22:11
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时间：2023-09-11 12:43
一、整体活动性特征
由样品分析知，泥石流堆积物平均含水量为9.76％，平均孔隙率为34.1％，平均饱和度为52.4％，平均液限为28.94％，平均塑限为17.78％。泥石流流域内松散固体物质较丰富，平时含水量较高，孔隙率较高，吸水能力较强，短时大雨或长时间降水即可使松散固体物质达到塑性状态，进而由塑性状态转变为流动状态，从而形成泥石流。2003年7月至2004年7月，有3条泥石流沟（杜柯河雪木达沟、达曲果木弄巴沟和泥曲14号沟）再次发生了泥石流。
二、规模和频率特征
工程区泥石流的发生呈现出低频率大规模、高频率小规模的特征：中小规模泥石流沟，地势崎岖，坡地陡峻，流域侵蚀严重，可为泥石流提供松散固体物质来源和动力条件，泥石流主要是中到大雨诱发而成，具有很高的暴发频率，但一般规模不是很大，如杜柯河15号沟、泥曲9号沟、麻尔曲2号沟等。在达曲流域，大部分泥石流沟谷形态从凸形坡转为凹形坡，沟道堆积较多，堵塞较严重，形成区大，形成的泥石流规模较大、危害较重，但频率较低。
三、暴发的集中性与偶然性相结合
从泥石流发生的时间来看，每年雨季（主要集中在5～10月）是降雨型泥石流的多发季节，特别是小流域泥石流暴发较为集中。同时，由于工程区特殊的积雪和冻土等的影响，使得泥石流的发生也具有一定的偶然性。
四、泥石流沟发育特征的面积-高程分析
采用面积-高程分析对工程区达曲流域21条泥石流沟（表2-8）的发育特征进行分析。
设流域面积为A，该流域内某等高线以上的面积为a，该等高线与流域最低点的高差为h，流域最高点与最低点的高差为H。首先，在等高线地形图上确定某泥石流流域范围，再量出每一条等高线以上流域的控制面积和每条等高线与流域最低点的高差。以x＝a/A，y＝h/H分别为横坐标和纵坐标，显然x，y的值域为 ［0，1］，根据一系列（xi，yi）的值，就可以在x，y坐标系上绘出曲线
南水北调西线工程地质灾害研究
此为流域面积-高程曲线（图2-3），积分为
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式（2-2）结果等于曲线和x，y轴围成的块体面积与整个方块的面积之比。根据Stranler理论，当0.6<S<1时，表示流域的地表物质被侵蚀<40％，此时曲线形状为上凸形，地貌发育阶段为幼年期阶段；当0.35≤S≤0.6时，地表物质被侵蚀>40％而<65％时，曲线接近直线，地貌发育阶段为壮年期阶段；当0<S<0.35时，表明有65％以上的物质被侵蚀掉，曲线形状为下凹形，此时为老年期阶段。根据曲线形状与S值的大小，按照一定的划分标准就可以确定泥石流沟谷流域的发育阶段（图2-4）。
图2-3 面积-高程曲线
图2-4 面积-高程曲线反映的地貌发育阶段
表2-8 达曲流域泥石流分布情况
续表
在1：10万地形图上绘出各泥石流沟谷流域范围，然后扫描到计算机上，在ArcView环境下将各流域范围内的等高线以等高距100m的标准对其进行矢量化，再统计等高距为100m的各条等高线所控制的面积，最后用Excel进行相关处理，得出一系列（xi，yi），分别绘制出各流域的面积-高程曲线。
用Excel对所绘制的面积-高程曲线进行趋势拟合。拟合形式有线性、对数、多项式、乘幂及指数等形式，显然面积和高程之间不存在线性关系。对该流域21条泥石流沟分别用其他方式进行拟合，经比较后发现用对数、乘幂及指数形式拟合的相关系数都明显小于用多项式形式拟合的相关系数，故采用多项式形式进行拟合。经比较，当多项式阶数为3时，拟合效果较好，每条泥石流沟的R2均大于0.99，符合计算精度要求，故选用立方方程进行拟合。需要说明的是，在此使用的3次拟合曲线亦只具有数学上的统计意义，而并非具有地貌学上的一般意义。拟合后得出每条泥石流沟谷流域的曲线方程，再分别对曲线方程在 ［0，1］区间进行积分，计算出21条泥石流沟谷流域的高程-面积积分S（表2-9）。
表2-9 达曲流域泥石流沟谷流域面积-高程积分及发育阶段
当沟谷流域侵蚀到一定阶段，拥有大量的松散固体物质，具备一定的地形坡降条件以及水源和水动力条件时就会发生泥石流。处于不同发育阶段的泥石流，其活跃程度、性质、规模、暴发周期和危害程度均不同，地表物质相对侵蚀量有明显的差异。初次发生泥石流的沟谷流域，侵蚀强烈，坡地陡峻，流域储存松散固体物质能力小，泥石流发生规模不大，面积-高程曲线积分值S较高；随着侵蚀过程的缓和，流域形态趋向平缓，流域内松散固体物质聚积能力增强，泥石流暴发的规模和强度加大，S值逐渐变低；随着流域侵蚀能力进一步变弱，地势平缓，坡度变小，泥石流沟谷流域逐渐向坳沟演变，S值较低。因此，面积-高程分析方法运用于流域地貌发育阶段的划分，既能反映非泥石流沟谷流域的侵蚀程度，也能反映泥石流沟谷流域的侵蚀程度。在此前提下，利用面积-高程分析方法进行泥石流沟谷流域地貌发育阶段的划分，能够比较客观地定量反映泥石流的发生发展进程。
由表2-9可以看出，21条泥石流沟谷流域的面积-高程积分值S介于0.45～0.65之间。根据Stanler地貌侵蚀理论，针对达曲流域，泥石流沟谷流域发育阶段的地貌特征可归纳为表2-10。由此可知，壮年期泥石流沟（0.35≤S≤0.6）共15条，占总数的71.4％，其中壮年（偏幼）期（0.55≤S≤0.6）泥石流沟7条；幼年期泥石流沟（S>0.6）共6条，占总数的28.6％；达曲流域内无老年期泥石流沟（S<0.35）。13号泥石流沟S值最高，为0.6461，曲线上凸，沟床坡度较大，表现为幼年期泥石流沟谷（图2-5；照片2-1）；3号泥石流沟（拉德沟）S值最小，为0.4513，曲线下凹，沟床坡度较小，表现为壮年期泥石流沟谷（图2-6；照片2-2）。结合表2-8和表2-9的分析结果，达曲流域大部分泥石流沟谷处于壮年期。同理可以对其他流域泥石流沟进行面积-高程分析，发现工程区大部分泥石流沟谷流域处于壮年期发育阶段。
表2-10 达曲流域泥石流沟谷流域发育阶段地貌特征
图2-5 达曲流域13号泥石流沟谷流域高程-面积曲线
照片2-1 达曲流域处于幼年期发育阶段的13号泥石流沟谷流域
图2-6 达曲流域3号泥石流沟谷流域高程-面积曲线
照片2-2 达曲流域处于壮年期发育阶段的3号泥石流沟谷流域
