第一節(jié)　泥石流概述

一、泥石流基本概念

泥石流是一種由泥沙、石塊等松散碎屑物質(zhì)和水組成的流體。泥石流與一般洪水不同，它暴發(fā)時(shí)，山谷雷鳴，地面振動(dòng)，濃稠的流體沿著陡峻的山勢(shì)或峽谷深澗，前阻后擁，沖出山外，往往頃刻之間給人類造成巨大的災(zāi)難。

泥石流是發(fā)生在山區(qū)的一種含有大量泥沙和石塊的暫時(shí)性溝谷急水流。我國(guó)不少山區(qū)都發(fā)育有泥石流，但各地的叫法頗不一致，如有些地方稱“山洪”，西北地區(qū)稱為“流泥”、“流石”或“山洪急流”，華北和東北山區(qū)稱為“龍扒”、“水泡”或“石洪”，川滇山區(qū)稱為“走龍”或“走蛟”等。

泥石流具有以下三個(gè)基本性質(zhì)，并以此與攜沙水流和滑坡相區(qū)分。

（1）泥石流具有土體的結(jié)構(gòu)性，即具有一定的抗剪強(qiáng)度（τ₀），而攜沙水流的抗剪強(qiáng)度等于零或接近于零。

（2）泥石流具有水體的流動(dòng)性，即泥石流與溝床面之間沒有截然的破裂面，只有泥漿潤(rùn)滑面，從潤(rùn)滑面向上有一層流速逐漸增加的梯度層；而滑坡體與滑床之間有一破裂面，流速梯度等于零或趨近于零。

（3）泥石流一般發(fā)生在山地溝谷區(qū)，具有較大的流動(dòng)坡降。

二、泥石流的形成條件

泥石流的形成條件為：地表有大量的松散固體物質(zhì)；有充足的水源條件和特定的地貌條件。

（一）碎屑固體物源條件

某一山區(qū)能作為泥石流中固體物質(zhì)的松散土層的多少，與地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造，地層巖性，地震活動(dòng)強(qiáng)度，山坡高陡程度，滑坡、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育程度以及人類工程活動(dòng)強(qiáng)度等有直接關(guān)系。

1．與地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)強(qiáng)度的關(guān)系

地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地區(qū)，特別是規(guī)模大、現(xiàn)今活動(dòng)性強(qiáng)的斷層帶，常成為泥石流最發(fā)育的地區(qū)。如我國(guó)西部的安寧河斷裂帶、小江斷裂帶、波密斷裂帶、白龍江斷裂帶、怒江斷裂帶、瀾滄江斷裂帶、金沙江斷裂帶等，成為我國(guó)泥石流分布密度最高、規(guī)模最大的地帶。

2．與地層巖性的關(guān)系

地層巖性與泥石流固體物源的關(guān)系，主要反映在巖石的抗風(fēng)化和抗侵蝕能力的強(qiáng)弱上。一般軟弱巖性層、膠結(jié)成巖作用差的巖性層和軟硬相間的巖性層比巖性均一和堅(jiān)硬的巖性層易遭受破壞，提供的松散物質(zhì)也多，反之亦然。如長(zhǎng)江三峽地區(qū)的中三疊統(tǒng)巴東組，為泥巖類和灰炭類互層，是巴東組分布區(qū)泥石流相對(duì)發(fā)育的重要原因；安寧河谷侏羅紀(jì)砂巖、泥巖地層是該流域泥石流中固體物質(zhì)的主要來源。

除上述地質(zhì)構(gòu)造和地層巖性與泥石流固體物源的豐度有直接關(guān)系外，當(dāng)山高坡陡時(shí)，斜坡巖體卸荷裂隙發(fā)育，坡腳多有崩坡積土層分布；地區(qū)滑坡、崩塌、倒石錐、冰川堆積等現(xiàn)象越發(fā)育，松散土層也就越多；人類工程活動(dòng)越強(qiáng)烈，人工堆積的松散層也就越多，如采礦棄渣、基本建設(shè)開挖棄土、砍伐森林造成嚴(yán)重水土流失等。這些均可為泥石流發(fā)育提供豐富的固體物源。

（二）地形地貌條件

地形地貌條件制約著泥石流形成、運(yùn)動(dòng)和規(guī)模等特征，它主要包括泥石流的溝谷形態(tài)、集水面積、溝坡坡度、斜坡坡向和溝床縱坡降等。

1．溝谷形態(tài)

典型泥石流分為形成、流通、堆積三個(gè)區(qū)，溝谷也相應(yīng)具備三種不同形態(tài)（圖7-1）。上游形成區(qū)多呈三面環(huán)山、一面出口狀、漏斗狀或樹葉狀，地勢(shì)比較開闊，周圍山高坡陡，植被生長(zhǎng)不良，有利于水和碎屑固體物質(zhì)聚集；中游流通區(qū)多為狹窄陡深的峽谷，溝床縱坡降大，使泥石流能夠迅猛直瀉；下游堆積區(qū)為開闊平坦的山前平原或較寬闊的河谷，使碎屑固體物質(zhì)有堆積場(chǎng)地。

圖7-1　典型泥石流流域示意圖

1．分區(qū)界限；2．峽谷；3．流域界限；4．有水溝床；5．無水溝床；Ⅰ．泥石流形成區(qū)；Ⅱ．泥石流流通區(qū)；Ⅲ．泥石流堆積區(qū)；Ⅳ．泥石流堵塞大河形成的湖越大，越有利于泥石流的發(fā)生，但比降在10%～30%的發(fā)生頻率最高，5%～10%和30%～40%的其次，其余發(fā)生頻率較低。

2．溝床縱坡降

溝床縱坡降是影響泥石流形成、運(yùn)動(dòng)特征的主要因素。一般來講，溝床縱坡降

3．溝坡坡度

坡面地形是泥石流固體物質(zhì)的主要源地之一，其作用是為泥石流直接提供固體物質(zhì)。溝坡坡度是影響泥石流的固體物質(zhì)的補(bǔ)給方式、數(shù)量和泥石流規(guī)模的主要因素。一般有利于提供固體物質(zhì)的溝谷坡度，在我國(guó)東部中低山區(qū)為10°～30°，固體物質(zhì)的補(bǔ)給方式主要是滑坡和坡洪堆積土層；在西部高中山區(qū)多為30°～70°，固體物質(zhì)的補(bǔ)給方式主要是滑坡、崩塌和巖屑流。

4．集水面積

泥石流多形成在集水面積較小的溝谷，面積為0．5～10km²者最易產(chǎn)生，小于0．5km²和10～50km²其次，發(fā)生在匯水面積大于50km²以上者較少。

5．斜坡坡向

斜坡坡向?qū)δ嗍鞯男纬伞⒎植己突顒?dòng)強(qiáng)度也有一定影響。陽坡和陰坡比較，陽坡上降水量較多，冰雪消融快，植被生長(zhǎng)茂盛，巖石風(fēng)化速度快、程度高等有利條件，故一般比陰坡發(fā)育。如我國(guó)東西走向的秦嶺和喜馬拉雅山的南坡上產(chǎn)生的泥石流比北坡要多得多。

（三）水源條件

水既是泥石流的重要組成成分，又是泥石流的激發(fā)條件和搬運(yùn)介質(zhì)。泥石流發(fā)生的水源條件有降雨、冰雪融水和水庫（堰塞湖）潰決溢水等。

1．降雨

降雨是我國(guó)大部分泥石流形成的水源，主要有云南、四川、重慶、西藏、陜西、青海、新疆、北京、河北、遼寧等地區(qū)。我國(guó)大部分地區(qū)降水充沛，并且具有降雨集中、多暴雨和特別大暴雨的特點(diǎn)，這對(duì)泥石流的形成起到了重要的作用。特大暴雨是促使泥石流暴發(fā)的主要?jiǎng)恿l件。處于停歇期的泥石流溝，在特大暴雨激發(fā)下，會(huì)有重新復(fù)活的可能性。

2．冰雪融水

冰雪融水是青藏高原現(xiàn)代冰川和季節(jié)性積雪地區(qū)泥石流形成的主要水源。特別是受海洋性氣候影響的喜馬拉雅山、唐古拉山和橫斷山脈等地的冰川，其活動(dòng)性強(qiáng)，年積累量和消融量大，冰溫接近融點(diǎn)，消融后可為泥石流提供充足的水源。當(dāng)夏季冰川融水過多，涌入冰湖，造成冰湖潰決溢水而形成泥石流或水石流更為常見。

3．水庫（堰塞湖）潰決溢水

當(dāng)水庫潰決，大量庫水傾泄，而且下游又存在豐富松散堆積土?xí)r，常形成泥石流或水石流。特別是形成的堰塞湖潰決時(shí)，更易形成泥石流或水石流。

地形陡峻、溝谷坡降大的地貌條件不僅給泥石流的發(fā)生提供了動(dòng)力條件，而且在陡峭的山坡上植被難以生長(zhǎng)，在暴雨作用下，極易發(fā)生崩塌或滑坡，從而為泥石流提供了豐富的固體物質(zhì)。如我國(guó)云南省東川區(qū)的蔣家溝泥石流，就明顯具有上述特點(diǎn)。

泥石流的規(guī)模和類型受許多種因素的制約，除上述三種主要因素外，地震、火山噴發(fā)和人類活動(dòng)都有可能成為泥石流發(fā)生的觸發(fā)因素，而引發(fā)破壞性極強(qiáng)的自然災(zāi)害。