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泥石流形成的水分影晌因素

发布时间:2014-05-25

我国处于基本气候区,雨量充沛而且往祚比较集中形成暴雨和大暴雨,这是我国绝大多数泥石流发生的主要触发因素。从行政区上看,我国降雨捌 泥石流遍及全国20多个行政区,每到汛期伴随着强降水天气的出现,这些区域都会有大大小小的泥石流发生。像我国的云南、四川、西藏、甘肃、陕西、 青海、新疆、北京、河北、辽宁、江西、湖北、湖南、广东、河南、台湾等都是降雨型泥石流的多发地。

  对于降雨塑泥石流来说,降水是泥石流发生的必要条件,其在泥石流发生过程中起着决定性的作用。正因为如此,长期以来研究人员在不断寻找降水与泥石流发生之间的关系,考虑的角度可以归纳为以下几种:

  1、前期降水

  前期降水量包括参与或影响泥石流形成的前期有效降水量和通过地表径 流、蒸发、地下径流等形式损失的前期损失降水量。泥石流预测预报中之所以要考虑前期降水,主要是基于:泥石流的启动除了与激发雨量的大小密切相关外,还与当时条件下土体的含水状态有非常重要的关系。Iverson等 (2003)通过试验证明,土体中的高孔隙水压作用会导致土体完全或部分液化,从而为泥石流启动创造条件。崔鹏等(1983)通过大量水槽试验,提出了准泥石流体的概念,并认为准泥石流体的启动实质上就是从固体堆积物向液体流动状态的转化过程,而土体中的水分在这一过程中起决定作用。崔鹏等(2003)针对云南蒋家沟泥石流的研究表明,前期降雨在影响泥石流的各项降雨指标中的贡献率超过了 80%。基于此,在进行泥石流预测预报时土体中的含水量是必须考虑的,然而土体含水量是一个地域差异异常复杂的指标, 在实际运用、尤其是短时临近预报时,是很难及时获取到的。为了解决这一问题,在实际应用中多采用土体在过去一段时间内接受到的降水量,再考虑 相应的衰减来间接地反映土壤的含水量。对于前期降雨的累计时长,不同的 研究人员有不同的观点。韦方强等(2005)针对降水与土壤含水量的问题还在云南东川蒋家沟泥石流源地土体上开展了观测实验研究,并给出了二者之间的统计关系,为利用前期降水量间接反映土壤含水量提供了依据。在泥石流预报中前期降水量主要通过对降水的监测数据的分析获取。

  2、当次降水

  当次降水包括从降水开始到激发泥石流形成的当次有效降水量和泥石流形成后的剩佘降水量(韦方强等2005)。本质上,当次降水在泥石流中所起的作用与前期雨量一样,之所以这里单列为一个指标,是因为在泥石流预测预报中这部分降水往往不能从观测数据中获取到,通常一旦观测到这部分降水, 也就意味着泥石流灾害可能已经发生,因此在泥石流预测预报中,这部分降水往往通过降水预报来获取。

  3、降水强度

  降水强度是国内外众多泥石流预测预报研究文献中经常使用的降水指标。 它的作用是在前期雨量使土体物质达到或接近饱和状态下增大孔隙水压力, 进一步引起土体内部结构破坏、强度降低的变化,导致泥石流启动。但是不同研究者根据不同研究区自然地理条件和泥石流活动特点,所采用的具体降水强度指标也不尽相同,如云南东川蒋家沟模型中使用了10min雨强;成昆铁路甘洛试验区模型使用了10min、1h和24h雨强(谭炳炎,段爱英 1995);程尊兰等(1998)在研究金沙江支流雅砻江下游金龙沟的泥石流时, 也使用了10min、1h和24h的雨强指标;国外大量的关于泥石流启动阈值的研究中“降雨强度--持续时间”是最常用到的研究方法。因此,降雨强度指标是泥石流预测预报中非常重要的指标之一。此外,国内研究中较少提及降水历时, 多强调降水总量和最大降水强度。而同外研究中,尤其是关于泥石流启动临 界雨量的研究中,降水历时是经常用到的指标,并常常与降水强度组合使用, 来量度泥石流的发生.

冰雪融水是除降水之外对泥石流产生影响的重要水分因素,它是我国青藏高原及其周边很多泥石流形成的直接水源条件。例如,分布在我国念青唐古拉山和横断山的冰川,主要在海洋性气候条件下发育,活动性强,年积累和消融量大。冰川经常深人森林带,逼近村庄、耕地和公路,产生泥石流。

  4、泥石流形成人为影响因素

  不合理的森林采伐方式是我国过去很长一段时间来很多泥石流快速形成和发育的重要影响因素。一般山坡上的森林具有水源涵养和固土保水的作用。 经验表明,森林生态系统破坏乃至毁灭导致灾害,都是由于不合理的采伐方式和采伐量造成的。如川西林业局伐区,于1978年在45°以上坡地禁伐区实行皆伐,1979年雨季就暴发了泥石流。再如安南县后山,曾因乱伐森林植被破坏了森林生态系统,促使泥石流活跃,每到雨季泥石流危害县城,造成交通中断、农田淤埋和人员财产损失。我国1950—1970年期间,很多森林采伐区使用串坡和敝洪集材,加深了沟床侵蚀,促进了泥石流的形成,像四川理县的米亚罗和马尔康采伐区很多泥石流都是这种原因造成的。

  在我国山区,毁林开荒、刀耕火种、陡坡垦植等落后的农业生产方式也 对泥石流的形成产生了影响。例如四川的攀西地区,过去曾靠毁林开荒、陡坡垦植来解决人口增长带来的粮食问题,再加上传统的刀耕火种耕作方式, 破坏了山地植被,加上修渠筑路期间开山挖石、弃渣不当、无防渗措施等,造成了大量的水土流失、崩塌、滑坡,为泥石流的发生创造了有利条件。每到雨季,就会形成泥石流灾害,对农田、村舍造成了严重危害。

  不合理的矿山弃渣是造成很多矿山泥石流发生的主要影响因素。我国云 南、四川、江西、广东等很多省份都有因为弃渣处理不当造成的泥石流灾害事件发生。例如四川的冕宁县泸沽盐井矿因采矿弃渣于沟中,堵塞沟道,在暴雨激发下发生泥石流,曾造成百余人丧生,至今泥石流还很活跃,威胁成昆铁路安全。

此外,修筑公路和铁路也是影响泥石流形成的不可忽视的因素。例如, 自成昆铁路通车以来,每年雨季都因泥石流灾害而不同程度中断交通。很多公路在修路养路时往往只顾开挖取土方便,忽视山坡的稳定,破坏公路的上下边坡体,造成山坡失稳,引起公路上下滑坡和崩塌,导致泥石流的发生。来源:《地质气象灾害》