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泥石流

泥石流

泥石流（Debris flow），地质灾害的一种，是形成于山区、沟谷深壑或其他地形险峻的地区，由暴雨、暴雪或其他自然灾害引起的山体滑坡并挟带大量泥沙及石块在重力作用下沿斜坡或沟谷流动的一种特殊洪流。

泥石流是介于流水和滑坡之间的一种地质作用，常发生于山间小流域地区，具有突发性、流速快、流量大、物质容量大、破坏力强等特点，常造成冲毁公路、铁路等交通设施、摧毁房屋村庄等，还会引发河流堵塞、冲毁堤坝或形成堰塞湖等次生灾害影响，造成生命财产的重大损失。

泥石流一般从地貌上分为形成区、流通区和堆积区三部分组成，具有土体的结构性、水体的流动性和较大的流动坡降三个基本性质。其运动机理和径流特征受其物质构成和地形地势有关。

定义

泥石流是一种快速移动的山体滑坡，多存在于山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水等水源激发，含有大量的泥砂、石块的特殊洪流。

主要结构

标准型泥石流一般从地貌上分为形成区、流通区和堆积区三部分组成，但并非所有的泥石流都如一般泥石流地貌特征，不同的地形导致泥石流的地貌特点也并不相同。

形成区

泥石流的形成区一般位于山谷或山坡上部，也被称为泥石流上游，形成区多为三面环山、一面出口的半圆形宽阔地段周围的山坡陡峭，山坡表面的岩土体破碎、松散、植被稀少。

流通区

流通区是泥石流流经的沟段，也被称为泥石流中游，流通区多为狭窄和深度很大的峡谷或冲沟，峡谷或冲沟的两壁陡峻、有较多的陡坎。

堆积区

堆积区是泥石流堆积的地段，也被称为泥石流的下游。堆积区一般位于开阔平坦的山口外或者山间盆地边缘，常形成扇形、锥形或带形的堆积地貌。泥石流沉积物是在堆积区形成的泥石流堆积体，主要由泥石流运动中携带的泥沙、石块、碎屑等物质组成，其沉积物特征为分选性差，层次不明显，整个剖面仍保持泥石流流动时的结构，大石块主要停积在堆积体的前缘或两侧，在大石块上可见粗大毛糙、多呈斑状或纺锤状的擦痕。泥石流沉积物常呈扇形堆积或形成平行于流动方向的舌状、堤状、岛状泥砾堆，其成因多受地质构造和地形地貌的影响，受泥石流强烈的冲刷侵蚀作用，整个堆积区崎岖不平，与由洪水或冰水作用形成的山麓堆积扇有显著不同。

形成原因

孕灾环境

形成条件

泥石流现象几乎在所有的山区都有可能发生，尤其以新地壳运动时期隆起的山系最为活跃，这些地区是地球表面动力过程最活跃的区域，地形复杂，地质条件差，常引发泥石流灾害。泥石流的形成条件大体包括物源条件、水源条件和地形条件三个方面。

物源条件

物源条件是指泥石流形成的物质来源，主要为泥石流形成区的土体和石体。包括土石体的分布、类型、结构、性状、储备量、补给的方式、速度、距离等，其土石体的来源主要受地层岩性、风化作用和气候条件等因素影响。

泥石流多发地区的岩石岩性软弱，地质构造复杂，多为褶皱、断裂发育地带，地震活动频繁，因而易发生崩塌、滑坡等地质灾害现象，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；一些人为的活动因素，如滥伐森林造成水土流失、开山采矿、采石弃渣等也可以为泥石流提供大量的固体物质来源。

形成泥石流的固体物质一般分为碎石土、砂质土、粉质土和粘质土四种类型，分别形成不同状态的泥石流，砂质土主要分布在沙漠地区，缺少水源状态多形成风沙流；粉质土多分布于泥土堆积的山谷地区，在水流作用下多形成泥流；粘质土多为细土颗粒，以红色黏土为代表，多形成以细粒土为主的泥石流；砾石土多为板岩、千枚岩、片岩等变质岩和凝灰岩形成的岩石，易受风化影响而变得松散、破碎，形成的泥石流多为块状固体物泥石流。

水源条件

水不仅是泥石流的主要组成部分，还是泥石流中固体物质的搬运介质。泥石流形成的水源主要由暴雨、冰雪融水、水库（水塘）堤坝溃决等原因形成。

地形条件

泥石流多形成于山高谷深、地形陡峻、沟床坡度大的地方，高落差一方面可以加快地表水的径流速度导致地面受侵蚀速度加快，另一方面也可以提高泥石流的冲击力和水流的搬运能力。从地形上看其上游多为三面环山、一面出口呈漏斗形的圈谷，这样的地形便于水流汇集形成径流，也容易存储周围山坡的固体物质形成泥石流的物源。

致灾因子

泥石流的致灾因子主要分为自然原因和人为原因两个方面。

自然原因

人为原因

前兆和形成过程

来临前兆

泥石流形成过程

泥石流的形成过程分为两类，分别是土力型泥石流形成和水力型泥石流，也称为搬运型泥石流形成过程和滑移型泥石流形成过程。二者的形成过程大体相当，主要区别是形成的泥石流类型不同。土力类泥石流形成过程是山坡上或沟谷不稳定土体的液化过程；水力类泥石流形成是在暴雨、冰雪强烈消融、阻塞或拦挡物突然溃决导致水体猛增冲刷不稳定土体造成结构失衡，流体夹杂砂石形成泥石流。其泥石流形成的一般过程如下：

泥石流运动机理与径流特征

运动机理

泥石流是介于液体和固体之间的非均质流体，其运动状态介于水流的紊流状态和滑坡的块体运动状态之间，形成的运动模式主要取决于物质组成，黏粒的性质与含量决定泥浆的结构、浓度、强度、黏性和运动状态，按泥石流的运动模式划分可将其大体划分为塑性蠕动流、黏性阵流、阵性连续流和稀性连续流四种。

径流特征

流态特征

泥石流是固态、液相的混合流体，其流态受物质组成及稠度不同而呈现不同的变化。稀泥性泥石流的流体密度低，黏度小，浮托力弱，石块呈翻滚、跃移的状态运动，其流向多不固定，易改道漫流；黏性大的泥石流，流体密度高，黏度大，浮托力强，呈等速整体运动的特征及阵流性流动的特点，石块在泥石流中呈悬浮状态或滚动状态运动，其流向集中不易分散，呈整体性运动。

流速特征

泥石流的流速受地形和流体内外阻力的影响，泥石流因含固体物质导致消耗动能大，整体流速小于洪水速度。稀性泥石流的搬运能力弱，其流速偏小，黏性泥石流石块含量较高，粘聚力高，整体性强，形成的惯性作用大，其流速也相对较大。

流量特征

泥石流的流量与降水量和地形有关，常呈现多峰型。降水量越高，泥石流的流量越大；泥石流在沟槽弯曲处很容易发生堵塞现象形成固体物堆积，在崩溃后形成的阵流流量增大。泥石流在形成区、流通区和堆积区也呈现出不同的流量特点，形成区的流量逐步增大，流通区较为稳定，堆积区逐步降低。

其他特征

泥石流分类

泥石流分类的方法有很多，分类依据包括泥石流的形成环境、集水区地貌特征、物质组成、流体性质、暴发规模等，分别从不同侧面反应泥石流的某些特征。

泥石流按水源和物源成因分类

集水区地貌特征的泥石流分类

物质组成的泥石流分类

流体性质的泥石流分类

暴发规模的泥石流分类

泥石流分布

全球分布概况

泥石流的活动和危害几乎遍及全球的各个山区，全球除了南极洲以外的各大洲均有泥石流分布，其多发地区主要集中在北回归线至北纬50°之间的山区，如环太平洋山系、阿尔卑斯山脉喜马拉雅山系、斯堪迪纳维亚、美洲的科迪勒拉山系和安第斯山脉山系、阿帕拉契亚山系以及欧洲大陆内部的一些褶皱断层山脉，多分布于中国、俄罗斯、美国、日本、奥地利、瑞士、印度尼西亚、意大利、新西兰、印度、尼泊尔、巴基斯坦、法国、英国、秘鲁、智利、罗马尼亚等。

中国分布概况

中国的泥石流主要分布在山地的地震带和地质构造断裂带发育的地区、沿河流两岸及山间盆地的山前，主要是半干旱和温带的山区，以西藏自治区东南部山区、川滇山区、西北山区、黄土高原、冀西辽西山区等水土流失严重、暴雨和融雪水充沛的地区为高发地区。

从山脉、地形上看，中国泥石流大体以大兴安岭一燕山一太行山山脉一巫山山脉一雪峰山山脉一线为界，该线为中国第二、第三阶梯的分界线，该线以东为低山、丘陵、平原地貌，泥石流零星分布，该线以西为中国第一、第二阶梯地貌，高原、高山广布，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流呈呈带状或零星分布。

从成因类型看，冰川型泥石流主要分布于西藏自治区东南部地区；暴雨型泥石流主要分布于中国西南地区，西北、华北地区、东北地区零星分布。

从泥石流的物质组成看，西南、西北、东北的山区多为泥石流；华北地区多为水石流。黄土高原地区多为泥流。

泥石流危害

危害特点

泥石流的主要危害特征表现为爆发突然、来势凶猛、冲击力强、冲淤变幅大、沟道摆动速度和宽幅大等几方面。泥石流从形成到爆发往往可以在短时间内形成，难以进行预测和预报，泥石流在冲击过程中携带了大量的砂石石块等固体物质，有着规模大、流速快、冲击力强的特点，往往造成严重的破坏。

危害方式

泥石流的危害方式主要有冲刷、冲击、磨蚀和淤埋四种。

冲刷

泥石流的冲刷危害是泥石流的振动和携沙能力对沟底、沟岸和沟源地区的侵蚀作用，将地表层的物质带走，造成建筑物、构筑物、农田与环境造成损坏。

冲击

泥石流的冲击危害是泥石流在行进过程中具有强大的动压力和撞击力，其造成的冲击作用很容易使河流改道，冲毁堤坝、桥梁、公路、建筑物等。

磨蚀

泥石流的磨蚀危害是泥石流中的泥沙石块在流经公路、排水沟、堤坝等地方，可以对路面、排水沟、堤坝等造成严重的磨蚀。

淤埋

泥石流的淤埋危害也称堆积、淤积危害，主要出现于泥石流的下游沟堆积扇上，泥石流在下游遇阻后发生堆积，在堆积过程中埋没交通干线、建筑物、构筑物、农田等造成危害，还可以导致河道堵塞继而造成各种次生灾害。

其他

泥石流还具有振动、气浪、砸击等次要危害方式，主要受泥石流的规模、流态、沟床条件等因素影响。

主要危害

泥石流的危害主要分为直接危害和间接危害两种，直接危害是泥石流的冲击、冲刷、淤埋和堵塞等作用直接造成的危害和泥石流掀起的巨大气浪所造成的非接触式危害；间接危害是泥石流形成的次生灾害所形成的危害。

直接危害

间接危害

灾害案例

泥石流监测与预警

监测

对泥石流的监测主要分为形成条件监测、运动特征监测、流体特征监测三部分组成，其监测方法一般基于遥感和GIS技术，通过构建相关目视解译标志进行泥石流的有效识别。

形成条件监测

形成条件监测主要包括物源、水源等形成条件的监测，其监测方向包括地质环境、固体物质的性质与类型、固体物质的空间分布及规模，尤其以物源区坡面、沟道内堆积体(不稳定斜坡)的空间分布、积聚速度以及位移情况，如地表变形监测、深部位移监测等，其他监测还包括降雨过程中、薄层径流条件下的物理性质变化情况，如松散土体含水量、孔隙水压力变化过程等。

运动特征监测

运动特征监测主要包括对流动动态要素、动力要素和输移冲淤的监测，其监测方向包括降雨量、降雨强度和降雨历时时间的监测，还包括针对降雨量对其渗漏、溃决的危险性进行评估等。

流体特征监测

流体特征监测主要包括对泥石流物质组成、结构特性及相关物理化学性质等运动特征进行监测，其监测方向主要包括泥石流的矿物组成、化学成分、孔隙率、浆体微观结构、流体容重、黏度、爆发时间、历时、运动过程、流态和流速、宽度、爬高、阵流次数、沟床纵横坡度变化、输移冲淤变化和堆积情况等，通过监测计算出泥石流的深度、输砂量或泥石流流量、总径流量、固体总径流量等要素。