泥石流容重的時空變化特征及影響因素研究

摘? 要：為了研究泥石流容重的時空變化特征和影響因素，本文以某地區(qū)發(fā)生的泥石流為例，深入了解泥石流災害的容重動態(tài)變化，同時通過對比、計算等方法確定影響泥石流容重的因素，以期為相關研究者提供一定幫助。

關鍵詞：泥石流;容重;時空變化;影響因素

中圖分類號：P642.23? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）07-0000-00

0 引言

泥石流作為山區(qū)常見的一種地質災害，近些年我國陸續(xù)開展了許多關于治理泥石流災害的活動，特別是在一些泥石流災害高發(fā)地區(qū)更是備受人們關注。雖然我國的治理活動比以前有了較大提高，但是在治理運行時還存在一些不足，研究發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)不足的主要原因是在治理時沒有測量好災害體的物理特征參數(shù)，導致在治理時出現(xiàn)誤差，這嚴重影響了工程結構的防災效益和防災能力。

1 泥石流內容概述

1.1 泥石流的分類

（1）按照物質成分把泥石流分為：以粘性土為主的泥石流;以水和砂粒為主的水石流;以粘性土和粒徑不等為主的泥石流;（2）按照流域可以把泥石流分為：標準型泥石流、河谷型泥石流、山坡型泥石流三種。（3）按物質狀態(tài)可以把泥石流分為：粘性泥石流、稀性泥石流兩種。

1.2 泥石流的形成條件

形成泥石流的條件主要包括：陡峭的地形;松散固體物質;短期內突然產生的流水。

1.3 泥石流的發(fā)生規(guī)律

（1）季節(jié)性，一般在發(fā)生連續(xù)降雨或者特大暴雨時會激發(fā)泥石流，因此泥石流具有一定的季節(jié)性，一般在雨季多時容易發(fā)生泥石流;（2）周期性，泥石流一般都會和暴雨、洪水聯(lián)系在一起，所以泥石流的發(fā)生和發(fā)展有一定周期性，當洪水和季節(jié)結合在一起時會形成一個泥石流的高潮。

1.4 泥石流的危害

（1）泥石流對人們日常生活的危害。（2）泥石流對公路的危害。（3）泥石流對水利水電工程的危害。（4）泥石流對礦山的危害。

2 泥石流容重的研究

泥石流容重作為一種基礎物理量，其主要決定泥石流的流速和流量。在國外治理泥石流災害時是通過測量現(xiàn)場泥石流容重的方式來找出泥石流出現(xiàn)的原因和解決辦法。有些研究者通過自身工作經驗探索出泥石流顆粒的組成結構和泥石流容重之間的關系。在我國，因為泥石流災害分布不均勻，所以檢測預警系統(tǒng)還處于建立初期階段，因此有很多不完善的地方。目前，經過人們不斷的研究和分析，通過統(tǒng)計泥石流沉積物特點和災害形成因素的方式構建了很多關于泥石流容重經驗的計算公式，這些泥石流容重經驗計算公式的出現(xiàn)給我國泥石流災害風險評估和工程治理奠定了扎實的理論基礎。

3 泥石流容重的時空變化特征

泥石流容重能夠反映泥石流災害的水土耦合程度，也是動力特征參數(shù)計算中的基礎參數(shù)。在實際生活中，泥石流容重主要描述泥石流流體固體物質含量，泥石流容重不僅會影響泥石流運動的特征參數(shù)，還會影響泥石流災害的治理效果。由于泥石流的固體物質粒分布不均勻，所以在計算泥石流容重時會增加困難。影響泥石流容重最主要的因素就是固體物質的組成，除此之外在不同時空變化中泥石流的容重也會發(fā)生一定變化。不同時間中容重也不同，泥石流流體在運動時會產生床沙交換，這也會影響泥石流的容重。泥石流啟動和運動就是泥石流水土耦合的過程，水力條件和物源在變化時也會影響容重參數(shù)，不同泥石流災害在啟動和運動時都有不可重復性[1]。

4 常用容重計算方法及驗證

泥石流容重參數(shù)主要包括已發(fā)生和預測兩部分，已發(fā)生代表的是歷史災害事件，在治理時可通過類比法來確定單溝泥石流特征參數(shù);預測代表可能出現(xiàn)的泥石流的孕災特征，預測對泥石流治理和風險評估有非常大的幫助。泥石流在發(fā)生時里面大塊石比較少，所以觀測站在取樣時能夠收回大量的流體樣品，流體樣品的增加能夠提高檢測的準確性，在誤差上也會有一定程度的降低。針對歷史上曾經發(fā)生的泥石流災害分析能夠發(fā)現(xiàn)在泥石流防治時使用配方法能夠更好的了解泥石流沉積物特征和孕災特征，通過公式方法來了解泥石流的容重。在使用公式時需要注意不同災害形式都會有屬于自己的容重計算公式，選擇正確的公式能夠更好的幫助工作人員治理泥石流災害工作[2]。

本文以某震區(qū)中的青林溝、哈爾木溝、雍家溝為主要研究對象，進行分析與計算，以此了解各方法之間的適用性。由于本文選擇的地區(qū)巖性都以花崗巖和白云巖為主，地理位置在壩河流域附近，在計算時先以近幾年發(fā)生的泥石流災害的顆粒分析為基礎了解容重計算方法與使用中不同地區(qū)的使用效果。通過計算能夠發(fā)現(xiàn)不同容重計算方法之間的偏差能夠保持在30%之內。出現(xiàn)偏差的主要原因是由在獲取樣品的隨機性引起的，另外泥石流在流動時會出現(xiàn)堆積也會加大泥石流檢測結果出現(xiàn)偏差。由于在檢測時很少考慮物流的演化因素，所以短期內泥石流的臨界閥會比較低，這也會容易出現(xiàn)偏差。

5 孕災條件對容重的影響

5.1 物源活躍程度對泥石流容重的影響

在泥石流發(fā)生時物源賦存的狀態(tài)和泥石流之間有著密不可分的關系。當物源狀態(tài)不穩(wěn)定時流體容重會提高;當物源狀態(tài)穩(wěn)定時容重會降低。在泥石流發(fā)生時能夠明顯的發(fā)現(xiàn)地震出現(xiàn)不穩(wěn)定物源之后容重會迅速增加的現(xiàn)象。物源的活躍程度也和泥石流容重有一定關系。在解決泥石流問題時能夠在物源活躍程度上看出物源賦存的狀態(tài)和泥石流容重的變化規(guī)律。研究表明當泥石流松散物經歷到10a之后，容重會下降到27.8%左右。

5.2 水力條件對泥石流容重的影響

在泥石流發(fā)生的時候，不同的降雨頻率會導致泥石流災害規(guī)模的不同。當水力條件增加時，溝道徑流的深度和寬度會逐漸增大，流體的侵蝕能力和侵蝕范圍也會發(fā)生變化，這些因素都會有正相關的關系存在。在測量時發(fā)現(xiàn)泥石流容重會隨著流體的增加而增加，當流量比較小的時候容重也會有增加趨勢。當物源活躍度降低時也會影響水力條件，水力條件不足的時候就不會形成泥石流。綜上所述，能夠發(fā)現(xiàn)水力條件對泥石流容重有非常大的影響;物源活動高的時候對泥石流容重的影響會降低;當物源活動低的時候容重會受到水力條件的影響。

6 對泥石流容重的時空變化特征和影響因素的總結

（1）泥石流容重屬于一個動態(tài)概念，每一次泥石流出現(xiàn)都會產生不同的災害。在單次災害運動時容重會隨著泥石流的變化而變化，沖刷淤積現(xiàn)象也會隨著容重的變化而變化。（2）目前計算泥石流容重主要有兩種計算方法：物質組成實測法、孕災背景預測法。兩種計算方法都會有一定程度的誤差存在，所以在進行風險評估時可以根據(jù)誤差大小來選擇計算方法。（3）泥石流容重在計算時會受到外界因素的影響，所以在研究時一定要先研究外界因素產生的影響，再根據(jù)影響因素探索物源賦存狀態(tài)函數(shù)和泥石流容重的函數(shù)關系，最終建立相應的計算經驗公式。

7 結語

綜上所述，能夠發(fā)現(xiàn)要想解決泥石流出現(xiàn)的問題需要先充分的了解泥石流容重的時空變化特征及影響因素，只有在對其進行充分了解之后才可以為解決泥石流問題奠定扎實基礎。

參考文獻

[1] 熊江，唐川，龔凌楓.基于HEC-HMS模型的不同雨型泥石流流量變化特征[J].水文地質工程地質，2019（3）：153-161.

[2] 甘建軍，吳晗，唐春，等.四川理縣塔斯溝多發(fā)性特大泥石流成災機理與特征[J].災害學，2015（4）：59-63.

收稿日期：2020-06-13

作者簡介：劉曉亮（1987—），男，甘肅平涼人，本科，工程師，研究方向：災害及生態(tài)環(huán)境。

Study on the Temporal and Spatial Variation Characteristics and Influencing Factors of Debris Flow Bulk Density

LIU Xiaoliang

（Gansu Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development Hydrogeological Engineering Geological Survey Institute， Lanzhou Gansu? 730030）

Abstract： In order to study the temporal and spatial variation characteristics and influencing factors of the bulk density of debris flow， this paper analyzes the debris flow in a certain area， in depth understanding of the dynamic change of bulk density of debris flow disaster，? the factors influencing the density of debris flow are studied by comparison and calculation， in order to provide some help for related researchers.

Keywords： debris flow; bulk density; temporal and spatial variation; influencing factors