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水利工程论文-浅谈土石山区泥石流发生机理与坍塌量模型.doc

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水利工程论文-浅谈土石山区泥石流发生机理与坍塌量模型.doc

水利工程论文浅谈土石山区泥石流发生机理与坍塌量模型摘要泥石流的坍塌量与降雨量、山坡坡度、集水面积、岩石种类等因子密切相关,根据对土石山区泥石流的调查,分析泥石流的发生机理,提出土石山区泥石流坍塌量模型。关键词泥石流土石山区发生机理坍塌量模型河北省山区面积占全省总面积的61%,约11.6万km2,由于山区复杂的地形、地貌和人类不合理的活动,使泥石流滑坡和坍塌等山地灾害不断发生。燕山土石山区是典型的泥石流多发区,19941997年连续4年频繁发生泥石流,冲毁农田、村庄被淹、交通堵塞,甚至造成大量的经济损失和人员伤亡。泥石流严重威胁着山区建设和人民生命财产的安全。1土石山区泥石流的类型及特点1.1土石山区泥石流的类型泥石流具有动能和势能,在流动时25%~40%是固体物质,容重1.6~2.3t/m3,泥石流固体物质的成分、数量及方式,决定了泥石流的类型。从泥石流的活动发育情况上看,可以归纳为8种类型,即雨水泥石流、溃决泥石流、地下水泥石流、冰雪泥石流、滑坡泥石流、火山泥石流、地震泥石流和人为泥石流。燕山土石山区泥石流多属于雨水泥石流,雨水泥石流又可分为山坡型泥石流和沟谷型泥石流两种。据调查,山坡型泥石流多发生在2/3的山坡高度处,坡体形状为桃形较多,也有长方形和椭圆形,滑坡处小地形半径较小,前舌较大,滑坡体的组成上部为砂壤土腐殖质,厚度为20~30cm下部为坡积碎石,一般砾径为4~8cm,堆积物厚度30~100cm底部为风化残积物和透水性较差的岩层。沟谷型泥石流也是由山坡泥石流转化形成,一般发生在山坡较高的坡位,多为三面环山,一面开口的地形,流通区纵坡较大,并有多级坡坎。1.2泥石流的特点在燕山土石山区,民间对泥石流称为水泡、龙扒,它由水、土、石混和而成,具有形成快、危害大、破坏力强的特点。一般说来,前期降雨历时长,土壤饱和,后期降雨强度大,易发生坡面泥石流和沟谷型泥石流,坡面泥石流具有产生范围大而冲击力小,沟谷型泥石流产生范围小,但冲击力大的特点,表层滑坡一般坡度为25~45°,相对危害性小而顺层滑坡坡度一般为30~50°,危害性大。2泥石流的发生机理通过对土石山区的承德县、宽城县、平泉县、兴隆等县的203处泥石流调查分析,泥石流是含有大量泥沙和石块突然爆发的一种流体,历时短,破坏力大,成因复杂,泥石流坍塌量与降雨量、降雨强度、集水范围、山坡坡度和坡向、植被、岩石种类和风化程度、山坡土层厚度等诸多因子密切相关,而且各因子之间也相互影响和制约。本文对泥石流坍塌量与降雨量、集水区面积、山坡坡度、岩石种类和土层厚度等主要因子作初步分析。2.1泥石流崩塌量与降雨量燕山土石山区属大陆性季风气候带,多年平均降雨量542mm,全年的降雨集中在7~9月份,占全年总降雨量的60%~70%,且多以暴雨形式出现表1。由表可以看出,泥石流坍塌量与降雨量的大小有关,经计算分析,泥石流崩塌量与降雨量成对数关系图1,其公式为y24769Lnx-994082.2泥石流坍塌量与集水面积将调查的相同降雨量情况下的集水面积分别进行计算表2。泥石流坍塌量与集水面积的关系图2,泥石流坍塌量与集水面积成对数关系,其公式为y5016.3Lnx+162532.3泥石流坍塌量与山坡坡度泥石流坍塌量与山坡坡度成指数关系表3图3,其公式为y0.0005x4.80182.4泥石流坍塌量与山坡土层厚度土石山区泥石流坍塌量与发生泥石流坡面的土层厚度有关表4。由表4看出,山体为片麻岩、砂砾岩,覆盖厚度0.3~0.7m时,泥石流坍塌体主要是白云岩和石灰岩当覆盖厚度1~2m时,坍塌体主要是白云岩、砂

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