2.5 泥石流沟判别方法

判识一条沟道是否为泥石流沟是泥石流研究的重要问题。有泥石流的活动遗迹可直接判断为泥石流沟(图2.3)。若无明显泥石流活动迹象时,还可根据泥石流发生的地形条件、物源条件和水源条件等进行综合判别(图2.4)。

图2.3 泥石流沟历史判别法流程

图2.4 泥石流沟三要素法预测判别流程

2.5.1 地质历史调查法

根据对泥石流发生经过、沟口堆积物、泥痕等活动迹象的调查访问,历史上发生过泥石流的沟谷判断为泥石流沟。区分泥石流沟和一般洪水沟的充分条件是沟道中是否有泥石流运动和堆积的痕迹。

如果能够观测到某条沟道有泥石流正在活动,那么这条沟道肯定是泥石流沟。但由于泥石流暴发的偶然性比较大,如果不设置固定观测站,难以直接观测到泥石流运动。所以依据直接观测方法判断泥石流沟虽然简单,但绝大多数沟道不能用该方法进行判断。

2.5.1.1 泥石流活动历史访问调查

泥石流来势凶猛,破坏力强,在判识沟谷是否为泥石流沟道时,一般可以邀请几位当地群众进行访问调查。请他们详细回忆泥石流暴发时的情景,并到现场帮助寻找痕迹,从而了解泥石流灾害发生时间、次数、持续时间及泥石流暴发前后降雨强度和持续时间;了解历次泥石流暴发时冲毁的房屋、淹没的农田、损失的牲畜等受灾情况。结合现场实地查勘,进一步调查:泥石流堆积物分布和组成、结构、最大石块的直径、有无超高抛高残留物、含石比等;泥石流暴发后沟道、沟岸破坏情况,沟岸有无泥痕及位置;泥石流灾害发生时的伴生现象,包括滑坡、崩塌等。

2.5.1.2 泥石流地质调查

泥石流地质调查一般是由堆积区向形成区自下而上的痕迹调查。

1.堆积区调查

泥石流堆积物具有特殊的性状,它携带着许多泥石流形成和流动的信息。通过对沟谷或沟口混杂堆积物的调查与分析,就能鉴别勘查对象是否为泥石流沟道,具体特征如下:

(1)堆积物几何形态调查。堆积扇在平面上呈扇形,纵剖面上呈锥形,堆积扇坡度一般为5°~15°,表面一般起伏不平,除了沟口堆积扇,泥石流也常常在沟道下游或坡脚留下堆积物。

(2)堆积物颗粒组成、结构特征。在堆积剖面上,一期泥石流颗粒组成复杂,包含巨粒、粗粒、细粒及杂物,固体颗粒尺寸悬殊,大颗粒呈棱角-次棱角状,磨圆度差,表面常有擦痕或被细粒包裹,细粒往往呈团球分布;总体上,颗粒的分选性和定性排列性差,但局部可见较好的分选性和定向排列性(图2.5);一般结构松散,局部有架空。同一条沟不同期次泥石流堆积物常常具有不同的结构和组成特征。

2.流通区调查

近现代泥石流痕迹能够保存较长时间,也容易发现和判识。通常调查泥痕、沟道堆积残留物、弯道处抛高堆积物(图2.6)、擦痕、刨床与侧蚀,调查时会发现有明显的刨床与侧蚀。

图2.5 泥石流堆积剖面形态

3.形成区调查

调查流域内两岸沟谷崩塌、滑坡、坡残积及坡面侵蚀发育情况,松散物源分布、规模和稳定性,两岸松散物源进入沟道内造成沟道堵塞,以及沟道堵塞程度、沟床纵比降大小等。同时调查流域两侧谷坡是否存在有利于地表径流快速汇入主沟道的汇流条件。

图2.6 泥石流弯道超高

2.5.1.3 泥石流沟判识

在堆积区及流通区内调查到泥石流的痕迹,则可以判断该沟为泥石流沟,但单一形成区内物源丰富,则不能直接判断该沟道为泥石流沟,须结合其他条件进行综合判断。

2.5.2 综合预测法

2.5.2.1 泥石流三要素法

近年来,中国电建成都院开展了上百条泥石流沟的专门调查研究,通过多年研究,泥石流发生的三个充分必要条件分别是要具备合适的地形条件、丰富的物源条件、充足的水(降雨)源条件等,三者缺一不可。通过对水电工程中多条已发生泥石流的泥石流沟进行统计分析,在对影响泥石流发生的危险性大小时采用简化评判方法,水源条件是触发因素,有大量研究成果证明,泥石流的发生与H1大小关系最为密切,因此可以用H1来表述水源条件;地形条件采用沟床坡降来代表,因地貌类型、相对高差、山坡坡度等均是其表现形式之一;物源条件采用单位长度不稳定物源量(万m3/km)来代表,人类活动、植被条件、松散堆积物、地质构造等最终表现出来的就是不稳定物源量的多少。通过小时雨强、坡降、单位长度不稳定物源量等因素来评价泥石流发生危险性大小的评判方法,简称“三要素法”。

2.5.2.2 易发程度法

由于泥石流的形成和运动机理复杂,影响泥石流因素众多,中铁西南科学研究院有限公司谭炳炎等学者选择了影响泥石流的15项因素对泥石流沟进行数量化综合评分,以研究泥石流运动的潜在易发(严重)程度。