泥石流滑坡崩塌的活动特征与分布规律
2022-02-06王爽
王 爽
(甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院,甘肃 天水 741020)
近年来,由于气候变化以及人为不合理开采和开发等,滑坡、泥石流和崩塌频繁出现,已经成为我国主要地质灾害类型,严重破坏我国生态环境。由于灾难的突发性、广泛性和严重性,国家和政府也加强了防治自然灾害的重视力度。下文对泥石流滑坡崩塌等特征和规律进行详细阐述。
1 泥石流的活动特征与分布规律
1.1 泥石流概述
泥石流是一种对地质和生态环境影响极大的自然灾害。一般情况下,受到强降雨或者水库溃决等因素的影响较为频繁的发生在山区的沟谷和坡地等区域。主要表现形式为携带大量泥沙和其他固体的特殊洪流。该自然灾害的特点是爆发突然、时间持续短、破坏力极强、受外界因素影响较大等。
1.2 泥石流形成的主要原因
地形地貌因素:地形地貌是泥石流形成的内部因素,也是非常重要的条件之一,这不仅影响泥石流的形成,而且其运行特征与其有很大联系。一般情况下,在地形地貌相对平坦的区域,泥石流形成较慢,流速较为缓慢,反之亦然。另外,植被覆盖率、水资源分布和土体岩体结构等对泥石流的形成和发展也有很大影响。
水源因素:水资源是泥石流重要组成部分,而且作为固体物质的搬运介质存在。其中泥石流与降水时间、强度和大小呈现正比关系。
人为因素:工农业的发展,导致人们对自然资源开发利用的规模逐渐扩增。越来越多的人类活动违反自然发展规律,导致泥石流的出现,主要人为因素包括以下几点:一是不合理开采资源开挖工程,例如山区修建铁路和公路项目等;二是对弃土、弃渣和采石进行不合理处置;三是滥砍滥伐,导致植被覆盖率降低,破坏山体稳定性。
1.3 泥石流活动特征
泥石流的侵蚀特征。泥石流侵蚀特征表现为其在形成以及流动过程中,对沟床和沟岸的土层进行破坏,其中包括冲刷、掀翻以及搬运等。这种行为不仅有利于泥石流的形成,增大泥石流的规模,而且导致沟床加深和沟道加宽等问题。泥石流的侵蚀范围比较广泛,一般情况从源头开始到沟道下游均存在,主要还是在上游表现最为明显。其具体特征主要表现在以下三个方面:一是侵蚀强度,泥石流侵蚀作用可以对地表造成非常严重的破坏,其中破坏形式包括强烈冲刷、冲撞等,随着泥石流在坡脚位置侵蚀严重,还会进一步引发山体滑坡、崩塌等自然灾害。泥石流的侵蚀强度还是非常大的,一般情况下可冲刷沟床深度几米,甚至严重时可达十几米,严重破坏土壤表层;二是泥石流侵蚀的突发性和快速性,具体表现在泥石流本身发生时的自身特性,即突发性和快速性,所以其侵蚀特性与泥石流自身特性有直接关系;三是泥石流侵蚀的空间分布,泥石流在运动过程中的动力来源主要是松散物质的重力、地势能、水的动力等共同作用,但是粘性泥石流中固态物质占比较大,导致水动力作用不明显;地势能在相对平缓的地区作用也越来越小,所以重力作用是重要的,当泥石流流出沟道后,进入平缓区域,出现堆积现象,泥石流也就随之结束。
泥石流的搬运特征。泥石流的搬运特征,主要表现在搬运能力巨大、泥石流搬运规模不等、搬运形态多样和搬运距离短。具体特征有以下几点:一是泥石流的搬运能力非常大,泥石流流经区域一般是为比较陡多的山区,这种情况下,就使得泥石流具有很大的重力势能,促使其形成强大的冲击力、搬运力,导致泥石流的破坏性极强,尤其是对道路,山体以及居民区等造成重大的破坏,甚至还有可能将人冲走,严重威胁人民生命安全;二是泥石流的搬运规模不等,上述提到泥石流具有非常大的搬运能量,但是在具体的泥石流搬运过程中,能量还受到一定的限制作用,导致不能全部发挥。即在同等的能量下,泥石流搬运规模的大小,与沟道内的松散物源和水源等条件有很大关系,一般是沟道内物质越松散,其搬运规模越大;三是泥石流的搬运形态多种多样,例如在地形陡峻,高度差相对较大的地区,泥石流不仅具有极强的搬运能力,搬运泥沙浓度大、范围广、量多,而且搬运形态也非常复杂。泥石流的搬运形态一般有两种:一是粘性泥石流,泥石流流体的固相和液相物质紧密结合在一起,液相完全失去了水流的特性;二是稀性泥石流,泥石流流体中的液相和固相物质并未完全的融合,液相物质只是作为固相的一个运输载体存在,液相也未失去水流的特性。其中后者情况相对较多;四是搬运距离,搬运距离与地形地貌有着直接关系,例如地势高耸、较多的区域泥石流搬运距离较长,而那些地势平坦,地形开阔的区域搬运距离就相对较近。
泥石流的堆积特征。该特征主要是在其流出沟口或流入宽河谷时出现堆积现象。这主要是泥石流的运动特征发生了变化。一般情况下,泥石流的堆积形态表现为扇形。扇形堆积体的形成主要是因为泥石流从高耸且受两岸约束的区域流入平缓区域导致,当泥石流流到较为宽阔的平缓区域后,不再受约束的影响,泥石流的流动速度也随之减缓,泥深下降,然后大型块状固体开始逐渐堆积,而一部分较小的固态依旧在前进中不断堆积,直至结束。
1.4 泥石流分布规律
时间分布规律。泥石流发生的主要原因就是受持续性降雨的影响,尤其是特大暴雨集中的区域。所以,我国泥石流时间分布规律与降水量分布规律密切相关。一般情况下,在夏季和秋季降雨量和频率较高的季节,泥石流发生频繁。例如在西南地区的降雨集中在6~8月份,所以在6~8月份泥石流发生次数较多;而对于西北地区来说,其降水大多集中在7~8月份,降雨量大,而且以特大暴雨为主,所以导致该地区泥石流在7~8月份发生频繁 。据不完全统计表明,受降水影响导致的泥石流自然灾害占总的泥石流灾害的九成左右。
空间分布规律。我国泥石流的空间分布情况主要与地形、地质和降水情况有很强的关联性,尤其是地形的影响是最主要的因素。
泥石流在青藏高原与次一级的高原与盆地之间的接触带和高原、盆地与东部的低山丘陵或平原的过渡带发生频繁。泥石流在上述两区域的基础上,还在出现断裂严重和裂缝较深的河流沟谷两侧区域频繁出现。这些区域泥石流活动最频繁,而且严重危害自然生态环境和人们的正常生活。在一些大型的构造带,泥石流常发生在地质结构较弱的区域,例如板岩、片岩、片麻岩、混合花岗岩、千枚岩等变质岩系区域及泥岩、页岩、泥灰岩、煤系等软弱岩系等区域。泥石流的发生同区域的降水量和水雪融化等外部因素有很强的关联性。即泥石流频发区经常分布于气候干湿季较明显、较暖湿、局部暴雨强大、水雪融化快的地区,例如南方地区夏季,云南、四川等。
2 滑坡的活动特征与分布规律
2.1 滑坡概述
滑坡现象是规格不一且数量规模较多的岩石和土体在重力、流体以及自然外力因素、人为因素等共同作用下,整体或者分散向下滑动的一种地质灾害,滑坡对自然生态环境和周边居民影响极大。
2.2 滑坡活动特征
滑坡的活动特征主要表现为以下几个方面:一是我国滑坡受地震、降雨等自然因素影响较大,导致滑坡较为频繁,其中主要以中小型滑坡类型为主,特别是各地区小型滑坡频繁出现,地区在河岸和山区较为广泛,对其道路通行和人们的日常生活造成严重影响;二是滑坡的发生与降雨时间和规模呈现正比关系。滑坡具有频发性和突发性的特点,且滞后时间短,在长期受到暴雨的影响下,土壤造成严重破坏,滑坡类型多为群发型,一般情况下规模相对较小,而且多为表层或浅层滑坡;三是滑坡类型主要有土质滑坡和岩质滑坡,且前者相对较多且频繁,而后者常发生于强度低且易风化的软岩区域;四是在降雨的影响下,局部滑坡发生频繁,而且最终会逐渐向着泥石流的趋势转换 。
2.3 滑坡的规律分析
2.3.1 时间分布规律
(1)同时性。滑坡的同时性表现在为部分滑坡受到外部因素的影响后,立刻滑动,对周边区域造成影响。例如受到强烈的地震、持续性暴雨、海啸等自然因素影响或者是人为不合理的开发和开采活动,包括深度开挖,山体爆破等等,都会在出现事故后滑坡也随之开始。
(2)滞后性。滑坡的滞后性表现为部分滑坡在受到外部诱发因素的影响下不能发生滑动的时间比外部诱发因素发生的时间相对较晚,即有一定的延迟期。例如短期的降雨、降雪、小型海啸、地震等因素或者是人类活动范围较小对本体没有造成实质性影响前。滑坡的滞后性时间规律最主要的表现就是由降雨引发的滑坡,这种类型的土质、岩性和结构影响,而且与降雨量的规模和持续时间有直接关系。一般情况下,随着滑坡体土质和岩体比较松散、裂缝较多且降雨规模较大,那么滞后时间越短。除此之外,人为因素导致的滑坡受人类活动的强度大小和滑坡发生区域所处区域的稳定性有直接关系。一般情况下,人类活动的强度越大,且滑坡所在区域稳定性较差时,滑坡的滞后时间也随之相对较短。
2.3.2 滑坡空间分布规律
在我国,滑坡受地形地貌和自然因素影响极大,其主要分布在山区高原等地。具体集中分布在西南、西北和东南地区,包含多个省份例如四川、云南、贵州、西藏、陕西、甘肃、福建、湖南、湖北等。具体空间分布规律如下。
(1)在江河湖海沿岸地带、地形地貌复杂的峡谷地带以及山区、铁路工程、公路工程周边的边坡地带等等。这些区域为滑坡的形成提供了极大的便利,滑坡在这些区域发生频繁。(2)在地质构造带区域,例如断裂带和地震带等区域,滑坡极易发生。通常情况下地震强度较大且坡度在25°以上的坡体极易导致滑坡;其次是在断裂带中,如果存在岩体破坏严重、裂缝较多的情况,也同样增加滑坡出现的概率。(3)在容易出现滑动的岩土分布区域,滑坡易出现。例如覆盖层比较松散,黄土、泥岩、页岩、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩、煤含量较高的地层等区域,这些区域地质较脆弱,容易受外部因素的破坏,造成滑坡现象。(4)暴雨频发区域或者受环境影响导致出现突发的持续强降雨区域,为滑坡的形成创造了极为有利的条件。
3 崩塌的活动特征与分布规律
3.1 崩塌概述
崩塌现象具体表现为较高且陡峭的斜坡或者边坡上的大小不一的岩石和土体在多因素和重力的共同作用下与母体脱离,以滚落、滑落和坠落的方式在坡下堆积。这种地质灾害具有突发性且垂直下落速度极快,给周边道路、建筑物等造成巨大破坏,甚至还会导致人员伤亡。
3.2 崩塌类别
按照崩塌体的物质种类可将其分为土体崩塌和岩体崩塌。如果后者发生在山体或者江河湖海沿岸位置且规模较大,又可以称之为山崩或岸崩。按照崩塌体的规模、范围、大小可以分为剥落、坠石和崩落等类型。
3.3 崩塌的活动特征
崩塌发生后,崩塌物一般堆积在山坡脚,呈锥形体,结构零乱,毫无层序。具体活动特征表述如下:
(1)崩塌体的堆积特征。山坡崩塌堆积表现为混杂堆积,大多数为上小下大的锥形结构,且大小不一,数量不等,呈现为多个堆积锥形组成的崩塌群。
(2)崩塌体结构和剖面特征。崩塌体的内部结构和表面结构基本相同,具体表现为无规律的散铺状形态,其具体特征表现为堆积体中块状体积的大小从顶部到底部递增,从崩塌体的坡面特征可以大致分析得到崩塌的次数和时间等信息。
(3)崩塌破裂面特征。崩塌体和岩土母体相接的面是破裂面。破裂面就是岩体张裂面,粗糙凹凸不平,大部分表现为锯齿状,无剪切运动的擦痕,是区别滑坡滑动面的重要特征。崩塌体到坡体形成的堆积体之前的原来的地面称之为下垫面,是相对比较粗糙的,而且无滑动痕迹。如果下垫面是相对比较松散的易滑土层,那么极有可能在崩塌体强大的作用下导致出现滑坡现象。
(4)崩塌体的运动特征。崩塌体与本体脱离后的运动方式多种多样,其主要是受重力影响下进行的自由落体运动,其他主要形式还包括滚落、跳跃、碰撞等形式。每种运动形式崩塌体的速度和轨迹也有很大的差异。其中崩塌体下降速度受多方面的影响,最主要的就是坡体的斜度。据统计和调研表明,一般情况下,当滑体本体坡度在25°以下时,崩塌体表现为减速运动;当滑体本体坡度在25~30°时,崩塌体表现为相对匀速运动;当滑体本体大于坡度30°时,崩塌体表现为加速运动。
4 结束语
综上所述,我国发生地质灾害的次数、直接经济损失逐渐递增,其中泥石流滑坡崩塌等灾害最为频繁,对我国发展和社会进步影响非常大。文章重点研究了泥石流滑坡崩塌的活动特征和分布规律,为其治理工作提供合理的理论支撑,提高我国治理地质灾害的能力。