泥石流概述

第一节　泥石流概述

一、泥石流基本概念

泥石流是一种由泥沙、石块等松散碎屑物质和水组成的流体。泥石流与一般洪水不同，它暴发时，山谷雷鸣，地面振动，浓稠的流体沿着陡峻的山势或峡谷深涧，前阻后拥，冲出山外，往往顷刻之间给人类造成巨大的灾难。

泥石流是发生在山区的一种含有大量泥沙和石块的暂时性沟谷急水流。我国不少山区都发育有泥石流，但各地的叫法颇不一致，如有些地方称“山洪”，西北地区称为“流泥”、“流石”或“山洪急流”，华北和东北山区称为“龙扒”、“水泡”或“石洪”，川滇山区称为“走龙”或“走蛟”等。

泥石流具有以下三个基本性质，并以此与携沙水流和滑坡相区分。

（1）泥石流具有土体的结构性，即具有一定的抗剪强度（τ₀），而携沙水流的抗剪强度等于零或接近于零。

（2）泥石流具有水体的流动性，即泥石流与沟床面之间没有截然的破裂面，只有泥浆润滑面，从润滑面向上有一层流速逐渐增加的梯度层；而滑坡体与滑床之间有一破裂面，流速梯度等于零或趋近于零。

（3）泥石流一般发生在山地沟谷区，具有较大的流动坡降。

二、泥石流的形成条件

泥石流的形成条件为：地表有大量的松散固体物质；有充足的水源条件和特定的地貌条件。

（一）碎屑固体物源条件

某一山区能作为泥石流中固体物质的松散土层的多少，与地区的地质构造，地层岩性，地震活动强度，山坡高陡程度，滑坡、崩塌等地质现象发育程度以及人类工程活动强度等有直接关系。

1．与地质构造和地震活动强度的关系

地质构造复杂的地区，特别是规模大、现今活动性强的断层带，常成为泥石流最发育的地区。如我国西部的安宁河断裂带、小江断裂带、波密断裂带、白龙江断裂带、怒江断裂带、澜沧江断裂带、金沙江断裂带等，成为我国泥石流分布密度最高、规模最大的地带。

2．与地层岩性的关系

地层岩性与泥石流固体物源的关系，主要反映在岩石的抗风化和抗侵蚀能力的强弱上。一般软弱岩性层、胶结成岩作用差的岩性层和软硬相间的岩性层比岩性均一和坚硬的岩性层易遭受破坏，提供的松散物质也多，反之亦然。如长江三峡地区的中三叠统巴东组，为泥岩类和灰炭类互层，是巴东组分布区泥石流相对发育的重要原因；安宁河谷侏罗纪砂岩、泥岩地层是该流域泥石流中固体物质的主要来源。

除上述地质构造和地层岩性与泥石流固体物源的丰度有直接关系外，当山高坡陡时，斜坡岩体卸荷裂隙发育，坡脚多有崩坡积土层分布；地区滑坡、崩塌、倒石锥、冰川堆积等现象越发育，松散土层也就越多；人类工程活动越强烈，人工堆积的松散层也就越多，如采矿弃渣、基本建设开挖弃土、砍伐森林造成严重水土流失等。这些均可为泥石流发育提供丰富的固体物源。

（二）地形地貌条件

地形地貌条件制约着泥石流形成、运动和规模等特征，它主要包括泥石流的沟谷形态、集水面积、沟坡坡度、斜坡坡向和沟床纵坡降等。

1．沟谷形态

典型泥石流分为形成、流通、堆积三个区，沟谷也相应具备三种不同形态（图7-1）。上游形成区多呈三面环山、一面出口状、漏斗状或树叶状，地势比较开阔，周围山高坡陡，植被生长不良，有利于水和碎屑固体物质聚集；中游流通区多为狭窄陡深的峡谷，沟床纵坡降大，使泥石流能够迅猛直泻；下游堆积区为开阔平坦的山前平原或较宽阔的河谷，使碎屑固体物质有堆积场地。

图7-1　典型泥石流流域示意图

1．分区界限；2．峡谷；3．流域界限；4．有水沟床；5．无水沟床；Ⅰ．泥石流形成区；Ⅱ．泥石流流通区；Ⅲ．泥石流堆积区；Ⅳ．泥石流堵塞大河形成的湖越大，越有利于泥石流的发生，但比降在10%～30%的发生频率最高，5%～10%和30%～40%的其次，其余发生频率较低。

2．沟床纵坡降

沟床纵坡降是影响泥石流形成、运动特征的主要因素。一般来讲，沟床纵坡降

3．沟坡坡度

坡面地形是泥石流固体物质的主要源地之一，其作用是为泥石流直接提供固体物质。沟坡坡度是影响泥石流的固体物质的补给方式、数量和泥石流规模的主要因素。一般有利于提供固体物质的沟谷坡度，在我国东部中低山区为10°～30°，固体物质的补给方式主要是滑坡和坡洪堆积土层；在西部高中山区多为30°～70°，固体物质的补给方式主要是滑坡、崩塌和岩屑流。

4．集水面积

泥石流多形成在集水面积较小的沟谷，面积为0．5～10km²者最易产生，小于0．5km²和10～50km²其次，发生在汇水面积大于50km²以上者较少。

5．斜坡坡向

斜坡坡向对泥石流的形成、分布和活动强度也有一定影响。阳坡和阴坡比较，阳坡上降水量较多，冰雪消融快，植被生长茂盛，岩石风化速度快、程度高等有利条件，故一般比阴坡发育。如我国东西走向的秦岭和喜马拉雅山的南坡上产生的泥石流比北坡要多得多。

（三）水源条件

水既是泥石流的重要组成成分，又是泥石流的激发条件和搬运介质。泥石流发生的水源条件有降雨、冰雪融水和水库（堰塞湖）溃决溢水等。

1．降雨

降雨是我国大部分泥石流形成的水源，主要有云南、四川、重庆、西藏、陕西、青海、新疆、北京、河北、辽宁等地区。我国大部分地区降水充沛，并且具有降雨集中、多暴雨和特别大暴雨的特点，这对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发的主要动力条件。处于停歇期的泥石流沟，在特大暴雨激发下，会有重新复活的可能性。

2．冰雪融水

冰雪融水是青藏高原现代冰川和季节性积雪地区泥石流形成的主要水源。特别是受海洋性气候影响的喜马拉雅山、唐古拉山和横断山脉等地的冰川，其活动性强，年积累量和消融量大，冰温接近融点，消融后可为泥石流提供充足的水源。当夏季冰川融水过多，涌入冰湖，造成冰湖溃决溢水而形成泥石流或水石流更为常见。

3．水库（堰塞湖）溃决溢水

当水库溃决，大量库水倾泄，而且下游又存在丰富松散堆积土时，常形成泥石流或水石流。特别是形成的堰塞湖溃决时，更易形成泥石流或水石流。

地形陡峻、沟谷坡降大的地貌条件不仅给泥石流的发生提供了动力条件，而且在陡峭的山坡上植被难以生长，在暴雨作用下，极易发生崩塌或滑坡，从而为泥石流提供了丰富的固体物质。如我国云南省东川区的蒋家沟泥石流，就明显具有上述特点。

泥石流的规模和类型受许多种因素的制约，除上述三种主要因素外，地震、火山喷发和人类活动都有可能成为泥石流发生的触发因素，而引发破坏性极强的自然灾害。