四川省甘洛县利子依达沟泥石流演化历史及运动学特征研究

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目前泥石流的研究主要集于泥石流地理学、泥石流力学、泥石流结构、形成、沉积特征及泥石流防治研究方面。泥石流沉积特征及运动学研究是泥石流研究的前缘之一。  利子依达是一条具有暴发大规模泥石流地形地貌、物源等条件的沟谷型泥石流沟,该沟上游发育冰川地貌,纵比降较大,能够为泥石流体的发生提供充足的固体物质和动力,该沟中游具有良好的沟道流通条件,而在沟口中下游至沟口,由于沟道变宽缓,泥石流开始发生沉积,在历史上该沟曾暴发多期次泥石流灾害,在沟口形成了宽广的泥石流堆积扇,该沟于1981年7月9日暴发的泥石流,酿成了世界铁路史上迄今为止由泥石流灾害导致的最严重的列车事故。由此看来对利子依达泥石流进行系统的研究对防治该沟泥石流和保护研究区公路具有重要的理论意义和实际意义。  本文以利子依达沟泥石流地质地貌条件为背景,研究该沟暴发泥石流的地质、物质、水源等激发泥石流启动的条件,同时对利子依达沟沟口老泥石流堆积体物质组成及结构构造,叠置关系的分析来研究利子依达沟泥石流的演化历史,通过对堆积体特征的分析进而对该沟暴发泥石流的运动学进行研究。获得如下主要认识。  1)利子依达沟是一条流域面积大,物源丰富,支沟发育的泥石流沟,该沟道具有中一上游较陡,往下游沟道逐渐变宽缓,且沟道两侧的坡度也较陡峻的地形地貌特征,这样的地形地貌有利于形成泥石流的形成、启动和搬运。  2)利子依达沟不具有典型的泥石流分区界线,由于在流通区下段,沟道已经变得宽缓,故而该沟形成的泥石流发生大量的沟内堆积。同时通过对利子依达沟的现场颗分试验和容重试验得出,该沟泥石流堆积体颗粒分析直方图在颗粒较大的地方出现含量的的峰值,颗粒重量百分含量呈单峰模式分布特征,这是典型的泥石流稀性泥石流的特征。  3)利子依达沟是一条老泥石流沟,该沟在地质历史时期发生过多期泥石流,根据对现场泥石流堆积体研究发现,该沟至少形成了四期泥石流,其中Ⅰ期和Ⅱ期泥石流方量巨大,形成的泥石流堆积扇保存完整,通过对各期次泥石流的发育特征,堆积高程与大渡河的河谷地貌演化特征来分析各期次泥石流与大渡河阶地的演化关系,进而推测,Ⅰ期和Ⅱ期泥石流的形成与大渡河T3阶地及T2阶地的形成关系密切,Ⅰ期泥石流形成时代晚于T3阶地,Ⅱ期泥石流形成时代早于T2阶地;通过对该区的地质构造演化和气候变迁与泥石流的演化关系进行详细的研究,进而推算,Ⅰ期泥石流冲出沟口形成泥石流冲积扇则是在(130±1)ka BP到(116±1)ka BP,Ⅱ期泥石流冲出沟口形成冲积扇则是在11.5ka BP以后。  4)利子依达沟形成的各期次泥石流堆积体具有典型的稀性泥石流构造,如石线构造、正粒级构造、砾石支撑-叠置构造和表泥层等。而通过对该沟泥石流的运动特征定性分析可知,该沟形成的泥石流是非波状的稀性泥石流,这些泥石流具有很强的搬运能力和冲刷能力。通过对利子依达沟泥石流,各区流速计算、龙头的能量计算,可以定量的分析该沟形成的泥石流具有很强的搬运能力,通过对该沟泥石流的在沟口的淤积高度进行计算,得出该沟冲出沟口形成的泥石流堆积厚度,进而可以为该沟泥石流防治提供技术参考。通过对研究区各段产生泥石流的流速、龙头能量和龙头携带砾石的平均砾径可知,利子依达沟从形成区至堆积区,流速由16.6 m/s降为5.6 m/s,龙头单宽能量由141.7kJ减少为8.5kJ,携带的砾石平均砾径由900cm减小为8.2cm,由此可见,由于沟床坡度和宽度的变化,泥石流的搬运能力逐渐减小。  5)对该沟泥石流淤积厚度进行计算可知,该沟形成的泥石流厚度约在2.27~3.34m/s,由此可见,该沟在沟口形成的泥石流堆积体不会超过4m。该沟再次形成的泥石流也会是稀性泥石流,呈非波状连续紊动流。从最近发生的泥石流沉积特征可以看出,大量的泥石流体会发生沟内堆积,特别是较大直径的砾石往往都沉积在沟内,故而可以预测,该沟发生泥石流体均会大量的沉积在沟内。
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