水灾害山洪泥石流

下渗
沟道汇流
风化作用
泥石沿坡 面的移动
蒸发 地下水
侵蚀作用 （雨蚀面蚀沟蚀）
泥石流和山洪形成过程比较相似，但是在 泥石流形成需要的固体物质不只是侵蚀等 作用带来的泥沙等固体碎屑物，他还包含 地质作用带来的崩坍，滑坡，塌方等大型 破坏带来的大量固体物质。 比如山坡土地不稳，在雨水侵泡的作用下 就可能失稳，整个土体沿斜坡下滑和水体 混和就会形成泥石流。
山 洪－泥石流
一、定义
• 山洪 是指发生在山区小流域的溪沟或周期性流 •
水的荒溪中，流速快，历时短，暴涨暴落，冲刷 力与破坏力强，往往携带大量泥沙的地表径流。 泥石流 在适当的地形条件下，大量的水体浸透 山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低， 饱含水分的固体堆积物在自身重力作用下发生运 动，就形成了泥石流。 泥石流是泥沙、石块与水体组合在一起并沿沟床 运动的流动体，是介于山洪和滑坡之间的一种特 殊流体，是一种灾害性的地质现象。
下垫面条件
地形
地质
土壤
森林
陡峻的坡度 为山洪提供 了流动条件 山区地形抬 升气流增大 山区暴雨量
为山洪提供 固体物质 (松散层) 影响流域的 产流与汇流 （岩石渗透性）
土壤厚薄？
土壤越厚越 不易形成山洪
林冠截留降雨 降低雨量减小 地表径流量 增大地表糙度 减缓径流流速 增加下渗水量
阻挡了雨滴 对地表冲蚀
人为因素
不合理的采伐
山区采矿
陡坡垦殖
山区建设
加剧水土流失
矿渣为山洪形 成提供了固体 物质
破坏山坡植被
施工造成 山坡失稳
前面介绍植被 作用无法起到 增大洪水形成
改沟造田侵 占沟道，压缩 过流断面
施工弃土不当 堵塞排洪流径
八、山洪的形成过程
产流过程 降雨
汇流过程
产沙过程 地质因素 （破碎带）
坡面汇流
• 山洪活动规律特点：
1、历时短 2、速度快 3、重发源自文库 4、夜发性
山洪活动规律特点
泥石流活动规律特点 突发性 历时短 周期性 重发性 夜发性 群发性 夜发性
流态多样
速度快 蠕动性（V很低） 层动性（V较低） 紊动性（V很大）
(1)突发性 泥石流过程一般仅几分钟到几十分钟，一般比山洪时间还短 (2)周期性 一般可划分活动期和平静期。活动周期取决于激发雨量和松散物的补给速 度。周期长的数十年至数百年 (3)群发性 因坡体稳定性问题，使泥石流的发生常具有“连锁反应” (4)夜发性 (5)流态多样 泥石流不像山洪一直呈现液态，泥石流在径流冲刷和重力共同作用下的混 合侵蚀，其流态是不同的，有的速度很快有的则很慢。 • 蠕动性 上游供给不足，泥石流就蛇身般匍匐前进，速度很慢，0.3～0.5m／s。 • 层动性 高浓度的泥石流体呈整体运动，整个流体上下不混，流速稍快5～15m／s • 紊动性 浆体较稀泥石流，流动比较快，浆体中石块会相互撞击、摩擦，发出轰鸣。
4．范围集中
山洪的成灾对象是直接与山洪接触的区域和建筑物等，成灾范围小而集中，基 本上是顺坡沿沟向下游延伸的.
5．冲击为主
山洪水位高，速度发，所以冲击破坏非常严重。
泥石流灾害特征
泥石流灾害具有山洪灾害的以上5个特点，但是泥石流携带巨大的石 块，具有强大的能量，因而破坏性比山洪更大。泥石流所到之处，一 切尽被摧毁，是山区最严重的自然灾害。另外泥石流灾害含有大量泥 沙碎石，严重的淤埋和堵塞现象也是泥石流灾害的主要形式。 另外泥石流还有两个主要的灾害特点： 1．短暂的断流现象与巨大的轰鸣声 很多泥石流暴发之初常可听到由沟内传出的犹如火车轰鸣或响雷声， 地面也发出轻微的震动，有时在响声之前，原在沟槽中流动的水体突 然出现片刻断流。如听到这种声音，哪怕极微弱也应认定泥石流正在 形成，此时需迅速离开危险地段。出现断流、响声等现象时，已经预 告了泥石流的发生。 2．阵流现象 这种现象主要发生在粘性泥石流中。其特征是自泥石流开始到结束， 沿途出现多次泥石流洪峰，即多次泥石流龙头。 当发现河床中正常流水突然断流或洪水突然增大并夹有较多的柴 草、 树木，即可确认河(沟)上游已形成泥石流。
山洪的危害：
1．对道路通信设施的危害 2．对城镇的危害 3．对农田的危害 4．对资源的危害 5．对生态环境的危害 6．对社会环境的危害
1．对道路通信设施的危害 山洪泥石流对在山区经济建设中占有重要地位的铁路、 公路、通信等设施危害极大。由于这些工程设施不可 避免地要跨沟越岭，山洪泥石流暴发时，将会造成重 大损失。 山洪可以摧毁道路，铁路，但是泥石流可能直接将车 站、铁路、公路等设施埋了，还可引起正在运行的火 车、汽车颠覆，造成重大人身伤亡事故。 2．对城镇的危害 山区城镇常修建在洪积扇上，甚至许多山区村庄就是 建立在由泥石流形成的堆积扇上，泥石流处于阶段性 的平静期的时候，城镇进行建设，一般这些区域也是 山洪必经之路，所以一旦山洪暴发或者泥石流复活， 将直冲城镇建筑，危害人民生命财产的安全。
最大流速同最高水位几乎同时 涨水流速>退水流速
山洪的挟沙能力
• 在一定的水流条件下，水流所能挟带以悬移
质形式存在的饱和含沙量，称为挟沙能力。 也就是说能悬浮在水中最大的含沙量。超过 这个量，就会发生淤积；少于可能还会引起 地面冲刷 一般在陡峻的山区河道上发生山 洪，坡面冲蚀及沟道侵蚀均十分剧烈，含沙 量不仅常常接近于饱和，有时甚至呈超饱和 状。
七、山洪、泥石流的形成条件
形成条件 自然因素 人为因素
水源条件
下垫面条件
不合理的采伐
暴雨
地形
山区采矿
冰雪
地质
陡坡垦殖
溃水
土壤
山区建设
森林
• 1．水源条件 • 山洪的形成必须有快速、强烈的水源供给。暴
• •
雨山洪的水源是由暴雨降水直接供给的。暴雨也 就是强度大，雨量大，时间长的降雨。强暴雨的 局地性和短历时雨强对于山洪以及泥石流的激发 起着重要作用。 连续性降雨后的暴雨是泥石流爆发的又一主要动 力条件。由于前期降水使山坡上土体和破碎岩层 含水饱和，弧度降低，松散储备物质已不稳定， 再在暴雨激发下极易形成泥石流。 在青藏高原积雪的高山上，若温度上升，或多为 无雨日或晴日，冰雪迅速融化，最易发生山洪、 泥石流；冰雪融化有时导致冰湖溃决，或其他原 因造成水库溃坝，都会诱发山洪泥石流。
五、活动规律和运动特征
• 在影响山洪的众多因素中，暴雨是决定因素。
每年6～9月为雨季，是我国大部分地区暴雨 频发时间。山洪灾害也大多出现在这一时期， 尤以7～8月为最多。 如果暴雨再结合陡峻 的地形更容易形成山洪。但是引发山洪的流 域面积一般小于50km
山洪运动特征
水流汇集快，水位上涨快，历时短，流量大 洪水上涨快，退水时间相比较慢
九、时空分布
一、山洪的时空分布
山洪发生在山区、丘陵和高原地区，象我国西 南山区、西北山区、华南地区、华北土石山区 发生比较频繁。 山洪的时空分布与暴雨的时空分布相一致。
泥石流的时空分布
• 泥石流相对来说在时间上有阶段性 • 总体上，泥石流大都发生在较长的干旱年之后，出现多雨或暴雨强度大
的年份及冰雪强烈消融的年份；季节上来说和山洪一样，降水量的季节 性变化决定着泥石流暴发频率的季节变化。泥石流也是多发生在降雨集 中期和冰川积雪强消融期的6～9月。 约80％的泥石流灾害发生在6、7、 8三个月内，以7月份暴发频率最高，6、7、8三个月不仅是降水量最多 的月份，也是月平均气温最高的月份，故冰川型泥石流也集中在这几个 月暴发。 • 我国泥石流空间分布特点有三方面：①沿断裂构造带密集分布；②在地 震活动带成群分布，主要分布于烈度Ⅶ级以上地震区；③分布在深切的 中、高山区，尤其三级阶梯间的过渡地带。经常出现在海拔800～ 2500m、坡面25°～35°、沟床比降1/10～4/10、集水面积0.6～ 50平方公里的地区。 • 总之，我国泥石流主要分布在断裂构造发育、新构造运动活跃、地震剧 烈、岩层风化破碎、山体失稳、不良地质现象密集、地形高差悬殊、山 高谷深、坡陡流急、气候干湿季分明、降雨集中，并多局地暴雨，植被 稀疏、水土流失严重的山区及现代冰川发育的高山地区。
• 我国山洪、泥石流的区域分异和发育程度受
控于地质构造和地貌组合； • 山洪、泥石流的暴发频率和活动强度受控于 水源补给类型和动力激发因素； • 山洪和泥石流的性质和规模以及区分受控于 松散物质的储量多寡、组构特征和补给方式。
十、危害
一般把山洪、泥石流、滑坡等灾害统称为山地灾害。
山洪在山地灾害链中属于主灾
二、容重
山区洪水 山洪 一般稀性泥石流 过渡性泥石流 粘性泥石流容重 含沙量很少，容重小 <13kN／m 13～18kN／m 18～20kN／m >20kN／m
• 山洪和泥石流在其运动过程中可相互转化 • 并且泥石流从上游到下游，容重随固体颗粒的加入而增大。 • 但是二者的运动机理不同，在研究方法上存在较大的差异。
暴雨一山洪一泥石流一滑坡一崩塌 灾害链
山洪灾害的特征
1．分布广泛
我国山区多，山区流域面积也多，所以很多地方经常发生山洪灾害。
2．发灾突然
由于激发山洪的暴雨具有突发性，导致了山洪灾害的突发性，导致预报难度大， 加重了山洪灾害。
3．成灾迅速
前面我们就山洪的暴发历时很短，成灾非常迅速，破坏性强，在山洪过境的瞬 间已造成巨大危害。
3．对农田的危害 山区农田大都分布于河坝与冲积扇上或沟道两侧，一旦山洪 暴发，会冲毁农田。而泥石流危害农田的方式有冲刷(冲毁)与 淤埋两种，另外许多山区引水渠道不是遭泥石流冲毁，而是部 分遭泥石流淤埋而断渠，严重地影响着山区农田灌溉。 4．对资源的危害 山区具有丰富的自然资源，山洪泥石流会很大程度山破坏山 区的资源。 5．对生态环境的危害 山洪泥石流破坏了山体表层结构，更增加了土壤侵蚀，加剧 了水土流失，使山区生态环境恶化同时也加剧了山地灾害的发 生和活动。 6．对社会环境的危害 有山洪的地区，人们难于从事正常的生活与生产，一到雨季 人心不安。有的山区城镇，迫于山洪等山地灾害的威胁，不得 不部分或全部搬迁。
对山洪一般可用水力学的方法进行研究，而对泥石流单纯 用水力学的方法就难以解决。
三、颗粒组成
山洪和稀性泥石流的粒度组成比较均匀，粒度分 布范围小，99%以上是小于2mm的泥沙，而粘性 泥石流粒度组成范围宽，离散度大，其中大于 2mm的石块占固体物质重量的65％以上。
四、区域组成
山洪：
由上、中、下游三部分组成。 上游集水区 形如漏斗，他的特点是水流具有侵蚀作用，容易 将泥沙带往中游。 中游流通区 属于过渡段，在理想的状况下，这一区域内既不 发生侵蚀，也不发生沉积现象。该区域的特征是水流起输送泥 沙的作用。 下游沉积区 洪积扇为一半锥形体，山洪流出沟口后，由于坡 度减缓，挟沙能力减弱，使泥沙大量沉积。
六、分类
山洪按其成因可以分为: 暴雨山洪 冰雪山洪 溃水山洪
泥石流 ：
按照成因也可分为：暴雨、融雪、溃水等类别 按照物质组成分为：稀性泥石流 黏性泥石流 过渡性泥石流
这里还介绍一种按照灾害程度的分类： 1．按危险度对泥石流的分类 极重的(大于一亿元)、严重的[大于百万到亿元)、一般的(大于一万到百 万)、轻微的(一百到一万之间的元)和微弱的。 2· 按危害度对泥石流的分类 采取相对危害程度，即泥石流所造成的人民币损失值与流域内全部社会 资财折价人民币之比值来确定。毁灭性(大于0.8)、严重(0.6～0.8)、 中度(0.4～0.6)、轻微(0· 2～0· 4)和微弱(小于0· 2)。 3．按防治能力对泥石流的分类 防治泥石流灾害的能力包含防灾意识、防灾财经能力和科学技术能力等。 4· 按防治费用对泥石流的分类 泥石流防治费分为5级：昂贵、贵、中价、便宜 5．按防治效益对泥石流的分类 按照防治的经济效益和生态效益:高效、中效和低效
• 泥石流形成区 呈树冠状或羽毛状，是泥石流中的固体物质和水流的供应区，
这里的松散碎屑物在流水和重力的作用下被搬运到谷中。 • 泥石流流通区 位于泥石流沟谷的中下游，以搬运石块为主，速度惊人。 • 泥石流堆积区位于流域的下游，坡度较平缓，呈葫芦状喇叭形堆积区。堆积 区为泥石流固体碎屑的停积地，一般平缓开阔。 • 山洪和泥石流区域划分比较一致，区别就是山洪是侵蚀泥沙，泥沙多以悬浮 物形式被水流带动运动，但是泥石流带走的很大部分是石头和泥沙，主要作 用是搬运，物质除了受水流影响，还有自重作用也向下运动