泥石流容重的时空变化特征及影响因素研究

摘  要：为了研究泥石流容重的时空变化特征和影响因素，本文以某地区发生的泥石流为例，深入了解泥石流灾害的容重动态变化，同时通过对比、计算等方法确定影响泥石流容重的因素，以期为相关研究者提供一定帮助。

关键词：泥石流;容重;时空变化;影响因素

中图分类号：P642.23    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）07-0000-00

0 引言

泥石流作为山区常见的一种地质灾害，近些年我国陆续开展了许多关于治理泥石流灾害的活动，特别是在一些泥石流灾害高发地区更是备受人们关注。虽然我国的治理活动比以前有了较大提高，但是在治理运行时还存在一些不足，研究发现出现不足的主要原因是在治理时没有测量好灾害体的物理特征参数，导致在治理时出现误差，这严重影响了工程结构的防灾效益和防灾能力。

1 泥石流内容概述

1.1 泥石流的分类

（1）按照物质成分把泥石流分为：以粘性土为主的泥石流;以水和砂粒为主的水石流;以粘性土和粒径不等为主的泥石流;（2）按照流域可以把泥石流分为：标准型泥石流、河谷型泥石流、山坡型泥石流三种。（3）按物质状态可以把泥石流分为：粘性泥石流、稀性泥石流两种。

1.2 泥石流的形成条件

形成泥石流的条件主要包括：陡峭的地形;松散固体物质;短期内突然产生的流水。

1.3 泥石流的发生规律

（1）季节性，一般在发生连续降雨或者特大暴雨时会激发泥石流，因此泥石流具有一定的季节性，一般在雨季多时容易发生泥石流;（2）周期性，泥石流一般都会和暴雨、洪水联系在一起，所以泥石流的发生和发展有一定周期性，当洪水和季节结合在一起时会形成一个泥石流的高潮。

1.4 泥石流的危害

（1）泥石流对人们日常生活的危害。（2）泥石流对公路的危害。（3）泥石流对水利水电工程的危害。（4）泥石流对矿山的危害。

2 泥石流容重的研究

泥石流容重作为一种基础物理量，其主要决定泥石流的流速和流量。在国外治理泥石流灾害时是通过测量现场泥石流容重的方式来找出泥石流出现的原因和解决办法。有些研究者通过自身工作经验探索出泥石流颗粒的组成结构和泥石流容重之间的关系。在我国，因为泥石流灾害分布不均匀，所以检测预警系统还处于建立初期阶段，因此有很多不完善的地方。目前，经过人们不断的研究和分析，通过统计泥石流沉积物特点和灾害形成因素的方式构建了很多关于泥石流容重经验的计算公式，这些泥石流容重经验计算公式的出现给我国泥石流灾害风险评估和工程治理奠定了扎实的理论基础。

3 泥石流容重的时空变化特征

泥石流容重能够反映泥石流灾害的水土耦合程度，也是动力特征参数计算中的基础参数。在实际生活中，泥石流容重主要描述泥石流流体固体物质含量，泥石流容重不仅会影响泥石流运动的特征参数，还会影响泥石流灾害的治理效果。由于泥石流的固体物质粒分布不均匀，所以在计算泥石流容重时会增加困难。影响泥石流容重最主要的因素就是固体物质的组成，除此之外在不同时空变化中泥石流的容重也会发生一定变化。不同时间中容重也不同，泥石流流体在运动时会产生床沙交换，这也会影响泥石流的容重。泥石流启动和运动就是泥石流水土耦合的过程，水力条件和物源在变化时也会影响容重参数，不同泥石流灾害在启动和运动时都有不可重复性[1]。

4 常用容重计算方法及验证

泥石流容重参数主要包括已发生和预测两部分，已发生代表的是历史灾害事件，在治理时可通过类比法来确定单沟泥石流特征参数;预测代表可能出现的泥石流的孕灾特征，预测对泥石流治理和风险评估有非常大的帮助。泥石流在发生时里面大块石比较少，所以观测站在取样时能够收回大量的流体样品，流体样品的增加能够提高检测的准确性，在误差上也会有一定程度的降低。针对历史上曾经发生的泥石流灾害分析能够发现在泥石流防治时使用配方法能够更好的了解泥石流沉积物特征和孕灾特征，通过公式方法来了解泥石流的容重。在使用公式时需要注意不同灾害形式都会有属于自己的容重计算公式，选择正确的公式能够更好的帮助工作人员治理泥石流灾害工作[2]。

本文以某震区中的青林沟、哈尔木沟、雍家沟为主要研究对象，进行分析与计算，以此了解各方法之间的适用性。由于本文选择的地区岩性都以花岗岩和白云岩为主，地理位置在坝河流域附近，在计算时先以近几年发生的泥石流灾害的颗粒分析为基础了解容重计算方法与使用中不同地区的使用效果。通过计算能够发现不同容重计算方法之间的偏差能够保持在30%之内。出现偏差的主要原因是由在获取样品的随机性引起的，另外泥石流在流动时会出现堆积也会加大泥石流检测结果出现偏差。由于在检测时很少考虑物流的演化因素，所以短期內泥石流的临界阀会比较低，这也会容易出现偏差。

5 孕灾条件对容重的影响

5.1 物源活跃程度对泥石流容重的影响

在泥石流发生时物源赋存的状态和泥石流之间有着密不可分的关系。当物源状态不稳定时流体容重会提高;当物源状态稳定时容重会降低。在泥石流发生时能够明显的发现地震出现不稳定物源之后容重会迅速增加的现象。物源的活跃程度也和泥石流容重有一定关系。在解决泥石流问题时能够在物源活跃程度上看出物源赋存的状态和泥石流容重的变化规律。研究表明当泥石流松散物经历到10a之后，容重会下降到27.8%左右。

5.2 水力条件对泥石流容重的影响

在泥石流发生的时候，不同的降雨频率会导致泥石流灾害规模的不同。当水力条件增加时，沟道径流的深度和宽度会逐渐增大，流体的侵蚀能力和侵蚀范围也会发生变化，这些因素都会有正相关的关系存在。在测量时发现泥石流容重会随着流体的增加而增加，当流量比较小的时候容重也会有增加趋势。当物源活跃度降低时也会影响水力条件，水力条件不足的时候就不会形成泥石流。综上所述，能够发现水力条件对泥石流容重有非常大的影响;物源活动高的时候对泥石流容重的影响会降低;当物源活动低的时候容重会受到水力条件的影响。

6 對泥石流容重的时空变化特征和影响因素的总结

（1）泥石流容重属于一个动态概念，每一次泥石流出现都会产生不同的灾害。在单次灾害运动时容重会随着泥石流的变化而变化，冲刷淤积现象也会随着容重的变化而变化。（2）目前计算泥石流容重主要有两种计算方法：物质组成实测法、孕灾背景预测法。两种计算方法都会有一定程度的误差存在，所以在进行风险评估时可以根据误差大小来选择计算方法。（3）泥石流容重在计算时会受到外界因素的影响，所以在研究时一定要先研究外界因素产生的影响，再根据影响因素探索物源赋存状态函数和泥石流容重的函数关系，最终建立相应的计算经验公式。

7 结语

综上所述，能够发现要想解决泥石流出现的问题需要先充分的了解泥石流容重的时空变化特征及影响因素，只有在对其进行充分了解之后才可以为解决泥石流问题奠定扎实基础。

参考文献

[1] 熊江，唐川，龚凌枫.基于HEC-HMS模型的不同雨型泥石流流量变化特征[J].水文地质工程地质，2019（3）：153-161.

[2] 甘建军，吴晗，唐春，等.四川理县塔斯沟多发性特大泥石流成灾机理与特征[J].灾害学，2015（4）：59-63.

收稿日期：2020-06-13

作者简介：刘晓亮（1987—），男，甘肃平凉人，本科，工程师，研究方向：灾害及生态环境。

Study on the Temporal and Spatial Variation Characteristics and Influencing Factors of Debris Flow Bulk Density

LIU Xiaoliang

（Gansu Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development Hydrogeological Engineering Geological Survey Institute， Lanzhou Gansu  730030）

Abstract： In order to study the temporal and spatial variation characteristics and influencing factors of the bulk density of debris flow， this paper analyzes the debris flow in a certain area， in depth understanding of the dynamic change of bulk density of debris flow disaster，  the factors influencing the density of debris flow are studied by comparison and calculation， in order to provide some help for related researchers.

Keywords： debris flow; bulk density; temporal and spatial variation; influencing factors