水电工程泥石流防治安全控制技术
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2.6 泥石流分类

泥石流分类既是泥石流研究成果的总结,又是深入研究泥石流的起点,是对泥石流内在规律和外部特征的概况,也是泥石流基础理论研究和灾害防治的重要依据。泥石流分类既有科学性又有实用性,具有明确指标,易于通过野外勘察和室内实验确定。按照这一原则,常用于泥石流分类的指标有基于泥石流的水源和物源成因、流域地貌特征、物质组成、暴发频率、流体性质、一次性暴发规模、动力特征、危害性和危险性等级、工程地质特性等不同指标单因素和多因素的综合指标。

2.6.1 泥石流单因素分类

按照泥石流的水源和物源成因、流域地貌特征、物质组成、暴发频率、流体性质、一次性暴发规模等不同指标进行分类。

2.6.1.1 按水源和物源成因分类

(1)按水源启动条件可分为:①暴雨(降雨)泥石流;②冰川(冰雪融水)泥石流;③溃决(含冰湖溃决)泥石流。

(2)按启动物源类型可分为:①坡面侵蚀型泥石流;②崩滑型泥石流;③冰碛型泥石流;④火山泥石流;⑤弃渣泥石流;⑥混合型泥石流等。

泥石流按水源和物源成因分类见表2.1。

表2.1 泥石流按水源和物源成因分类

2.6.1.2 按流域地貌特征分类

(1)坡面型泥石流。坡面30°以上斜面,无明显沟槽,下伏基岩或不透水层浅,物源以地表覆盖层为主,破坏机制更接近于塌滑;发生时空不易识别,成灾规模及范围较小;坡面土体失稳,主要是强暴雨冲刷诱发;可能造成林、灌木拔起、倾倒,使坡面局部破坏;总量小,重现期较长。

(2)沟槽型泥石流。坡面有小冲沟和微地形上小沟槽;物源以小冲沟、小沟槽沟底松散物质为主,且大多有两侧坡面松散物质参与;发生时空不易识别,成灾规模及范围中等;主要是暴雨对沟槽两侧坡面松散物源的冲刷和沟底汇流水体的冲蚀;总量中等,重现期较短。

(3)沟谷型泥石流。以流域为周界,受一定的沟谷制约。泥石流的形成、流通和堆积区较明显;以沟谷为中心,物源区松散堆积体分布在沟谷两岸及沟床上,崩塌滑坡、沟蚀作用强烈,活动规模大;发生时空有一定规律,成灾规模及范围较大;主要是暴雨对两侧松散物源的冲刷和汇流水体对沟床的冲蚀;总量大,重现期短。

2.6.1.3 按泥石流物质组成分类

(1)泥流。泥流是指发育在我国黄土地区,以细粒泥石流为主要固体成分的泥质流。泥流中黏粒含量大于石质山区的泥石流,黏粒重量比可达15%以上。泥流含多少量碎石、岩屑,黏度大,呈稠泥状,结构比泥石流更为明显。我国黄河中游地区干流和支流中的泥沙,大多来自这些泥流沟。

(2)泥石流。泥石流是由浆体和石块共同组成的特殊流体,固体成分从粒径小于0.005mm的黏土粉砂到几米至10~20m的大漂砾。它的级配范围之大是其他类型的挟沙水流所无法比拟的。这类泥石流在我国山区的分布范围比较广泛,对山区的经济建设和国防建设危害十分严重。

(3)水石流。水石流是由水和粗砂、砾石、大漂砾组成的特殊流体,黏粒含量小于泥石流和泥流。水石流的性质和形成,类似山洪。

2.6.1.4 按暴发频率分类

(1)高频泥石流。暴发频率为小于等于1次/5年。

(2)中频泥石流。暴发频率为1次/5年至1次/20年。

(3)低频泥石流。暴发频率为大于1次/20年。

2.6.1.5 按流体性质分类

(1)黏性泥石流。它指呈似层流状态、固体和液体物质做整体运动、无垂直交换的高容重(1.6~2.3t/m3)浓稠浆体。承浮和托悬力大,能使比重大于浆体的巨大石块或漂砾呈悬移状,有时滚动,流体阵性明显,有堵塞、断流和浪头现象;流体直进性强,转向性弱、遇弯道爬高明显,沿程渗漏不明显。沉积后呈舌状堆积,剖面中一次沉积物的层次不明显,但各层之间层次分明;沉积物分选性差,渗水性弱,洪水后不易干涸。

(2)稀性泥石流。它指呈似紊流状态、固液两相做不等速运动、有垂直交换、石块在其中作翻滚或跃移前进的低容重(1.3~1.6t/m3)泥浆体。浆体混浊,阵性不明显,与含沙水流性质近似,有股流及散流现象。水与浆体沿程易渗漏、散失。沉积后呈垄岗状或扇状,洪水后即干涸可通行,沉积物呈松散状,有分选性。

2.6.1.6 按泥石流一次性暴发规模分类

在应用泥石流流量和总量划分泥石流规模时常使用的指标有一次泥石流总量。一次泥石流固体物质总量和泥石流峰值流量。从工程防治角度出发评价泥石流的危害程度,《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T 0220—2006)依据一次泥石流总堆积量和泥石流峰值流量将泥石流分为:特大型、大型、中型和小型四类,见表2.2。

由于规模和频率不同,目前通常以已暴发泥石流规模为标准进行类型划分。但这种以已暴发泥石流为对象的划分存在不合理因素,而且依据规范和已有观测资料,泥石流一次总量和峰值流量需要基本匹配,才能使定量的分类不至于出现矛盾。

表2.2 按泥石流一次性暴发规模分类

在泥石流洪峰流量和一次总量关系研究的基础上,结合泥石流阵性和连续性的不同特点,在100年一遇频率下,按泥石流峰值流量和一次泥石流总量关系进行规模等级的进一步分类,见表2.3。另外,由于冰川型泥石流与一般降雨型泥石流相比其规模巨大,其标准可在此表的基础上适当提高。

表2.3 按100年一遇频率下泥石流规模分类

2.6.2 泥石流综合分类

按照泥石流的危害性和危险性等级及工程地质特性等不同指标和综合指标进行分类。

2.6.2.1 按泥石流危害性和危险性等级分类

灾害性泥石流是指具有一定规模、在发生时或发生后直接造成人员伤亡、农田、道路、房屋等经济损失的泥石流。根据泥石流灾害一次造成的死亡人数或者直接经济损失可以分为特大型、大型、中型和小型四个等级,详见表2.4。

表2.4 泥石流灾害危害性等级分类

注 灾害的两项指标不在一个级次时,按从高原则确定灾度等级。

根据《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T 0220—2006)。对潜在可能发生的泥石流,根据受威胁人数或可能造成的直接经济损失可以分为特大型、大型、中型和小型四个潜在危险性等级,详见表2.5。

表2.5 泥石流潜在危险性分类

注 潜在危险性等级的两项指标不在一个级次时,按从高原则确定灾度等级。

2.6.2.2 按泥石流工程地质特性分类

根据泥石流沟单沟不稳定物源量、坡降、泥石流特性等,将泥石流沟分为三类,见表2.6。

表2.6 泥石流工程地质特性分类