阿庄南沟泥石流形成条件及运动特征研究

时间：2024-05-04

摘要：文章通过对阿庄南沟的现场勘查掌握了流域的相应地形地貌、物源等条件，通过收集当地的气象资料分析影响泥石流形成的降雨条件的基础上分析了阿庄南沟泥石流的运动特征，并通过相应公式计算泥石流的运动特征参数，分析泥石流的成灾能力及泥石流的发展趋势。

关键词：泥石流；形成条件；运动特征；预测预报

中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0130-02

泥石流是山区沟谷由各种自然和人为因素综合作用的产物。其暴发必需具备丰富的物源、陡峻的地形和高强度集中暴雨3个条件。泥石流形成机理十分复杂，多年来，国内外学者从水力、土力和沟道条件影响等方面开展了大量的研究工作，提出了诸如黏性流启动机理、突变机理、渗流启动机理和振动软化或局部软化启动机理等。本文基于泥石流的形成条件，对阿庄南沟流域的地形地貌特征、地质条件及气象水文条件等因素进行分析，在此基础上揭示计算阿庄南沟泥石流的相关运动特征参数，为合理选择泥石流治理方案提供依据。在综合分析阿庄南沟泥石流形成条件的基础上，分析该沟泥石流的发展趋势，为准确的泥石流预测预报服务。

1 流域概况

阿庄南沟为雅鲁藏布江中游左岸河段的一级支流，主沟沟谷深切，沟谷呈“V”型，流域面积13.30km2，流域最高高程5645m，于高程3370m汇入雅鲁藏布江，高差2275m，沟长6.2km，沟谷总体纵坡降366‰。支沟和主沟形成的树枝状水系，沟谷强烈侵蚀切割，山崖陡峭。该沟70年前曾经爆发过较大规模泥石流，但近年来，由于地方注重封山育林、水土保持，沟域内植被生长茂盛，泥石流暴发的规模及频率均有所减小，但对水电工程的影响却不容忽视。因此，查明泥石流的发育情况、分析其发展趋势，并计算该沟泥石流的动力学特征，对该水电站的建设具有重要的工程意义。

2 泥石流形成的条件分析

2.1 地形地貌条件

该沟流域内地形为宽谷段和峡谷段交替，宽谷段一般30～40m，坡度也相对较缓，沟床堆积有老的泥石流堆积物，两壁为陡立基岩；峡谷段宽度一般15m左右，坡度相对较陡，一般为一侧基岩另外一侧崩坡积物覆盖，为泥石流的发生提供了一定的物源及能量条件

2.2 物源条件

阿庄南沟松散固体物源较丰富，物源类型包括沟道堆积物、崩坡积物、坡面侵蚀以及人工弃渣等四类。据现场调查并计算流域内松散固体物源量共计503.21×104m3，流域单位面积松散固体物质的量为0.38m3，而单位面积松散固体物质的量大于0.1m3/m2时就具有暴发泥石流的可能。

2.3 水源条件

阿庄南沟的水源主要源于高海拔地区的冰雪融水，常年有水，加之沟内汇水面积较大，谷坡地形陡峻，利于地表降水的径流和汇集，雨季时存在诱发泥石流的必要条件。据溪沟测流，阿庄南沟枯期流量为0.5m3·s-1左右，而雨季则可达到2.0～3.0m3·s-1，这些因素为泥石流的形成提供了充足的水源条件。

3 泥石流基本特征值计算分析

3.1 泥石流流体重度

根据经验公式法与查表法所确定的泥石流容重相近，确定容重γc：1.467t·m-3，容重γc取值具有较高的可信度及准确性，并且与地质宏观判断相吻合。

据《泥石流灾害防治工程勘查规范》中规定稀性泥石流重度范围：1.30t·m-3<γc<1.60t·m-3，故阿庄南沟泥石流为稀性泥石流。

3.2 泥石流流速

泥石流流速是泥石流运动特征的一个重要参数，不同沟段因沟床坡降的不同，糙率系数的不同，流速变化很大。依据稀性泥石流的流速计算公式计算该沟泥石流流速为1.62m·s-1。

3.3 泥石流流量、泥石流总量及一次固体物质总量

通过形态调查法计算百年一遇、五十年一遇、二十年一遇及十年一遇泥石流的流量分别为74.02m3·s-1，63.61m3·s-1，50.91m3·s-1，40.48m3·s-1。

在泥石流流量的基础上通过调查掌握泥石流暴发时的持续时间，可以计算泥石流的总量以一次固体物质总量，经计算，该沟百年一遇、五十年一遇、二十年一遇及十年一遇泥石流的总量分别为3.25×104m3，2.31×104m3，0.68×104m3，0.18×104m3，相应的一次固体物质总量为11.49×104m3，8.16×104m3，2.42×104m3及0.64×104m3。

3.4 泥石流整体冲击力

泥石流的冲击力包括泥石流的整体冲击力以及携带大石块的冲击力，两者在泥石流防治工程的设计中起着重要作用，经计算，阿庄南沟泥石流的整体冲击力及大石块的冲击力分别为：2.2KN，21.21tf。

4 泥石流发展趋势分析

4.1 泥石流易发程度

泥石流形成需要陡峭的地形条件、丰富的松散固体物源和充足的水源。地质现象各要素及其组合在泥石流形成过程中起着提供位势能量、固体物质和发生场所三大主要作用。依据阿庄南沟的地形、松散堆积物质及水源特征，结合流域内影响泥石流形成的诸因素，根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》（DZ/T0220-2006）附录G-泥石流沟的数量化评分及易发程度数量化综合评判等级标准，对阿庄南沟易发程度进行数量化评价（总得分68），其易发程度等级属轻度易发。

4.2 泥石流危险性及暴发频率

根据泥石流潜在活动强度控制条件评分结果，计算出阿庄南沟泥石流危险性指数ZW为2.21。按照危险性指数判别标准，阿庄南沟泥石流为危险性中等。按照《规范》，泥石流暴发的频率分类可将泥石流分为高频泥石流（>1次/5年）、中频泥石流（1次/5～10年）和低频泥石流（≤1次/10年）。通过调访，阿庄南沟近50年均未暴发泥石流，据此确定阿庄南沟泥石流的属于低频泥石流沟。

5 结语

阿庄南沟松散固体物质量丰富，可以为泥石流形成提供充足物源。阿庄南沟泥石流一次冲出的固体物质方量、流速、撞击力相对较小，工程影响较小。该沟为低频稀性泥石流沟，泥石流活动危险性中等。

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