贵州省典型矿山泥石流的基本特征和起动机理研究

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矿山泥石流属于泥石流研究领域,随着人类经济活动的不断增强,人们对自然资源的过度索取和对环境的持续破坏,使矿山泥石流更趋严重,矿山泥石流一旦暴发,其危害极大。因此,开展贵州省六盘水市钟山区典型矿山泥石流的基本特征和起动机理的研究是十分必要的,为该区矿山泥石流的预警预报提供一定的理论依据。通过对研究区5条典型矿山泥石流沟进行野外实际调查及基础资料收集,研究该区矿山泥石流的基本特征和起动机理,得到以下结论:(1)研究区地处于贵州省六盘水市钟山区,区内共发育五条典型矿山泥石流沟,均属于暴雨沟谷型泥石流沟,矿山泥石流沟都是由煤矿开采堆放矿渣所形成的,在堆放矿渣前,均为非泥石流沟,区内矿山泥石流的分布受矿产资源的分布所影响,且随着采矿的发展,矿山泥石流沟的数量有增长的趋势,区内的典型沟一般都规模较小,且分布集中,主河流对其分布特征影响不大。(2)区内基本为山原山地地貌,出露基岩一般为玄武岩、石灰岩、砂质、泥岩等,调查的五条矿山泥石流沟的平均纵坡降一般为151-276‰,沟岸坡面大部分大于30°,流域面积小于0.5km2,沟道较为顺直,植被覆盖一般,以草和灌木为主,为泥石流形成提供了地形条件。(3)矿山泥石流的主要物源为采矿弃渣堆放形成的矿渣堆积体,物源固定集中,表层松散裸露,物源堆积体体积一般为15-50万m3,且仍在继续堆放矿渣,易被降水产生的径流冲刷侵蚀。(4)降雨是矿渣补给型泥石流暴发的触发条件,研究区的年平均降雨充沛,每年降雨集中,且年均暴雨次数多。这些条件使矿山泥石流沟容易暴发泥石流灾害。(5)经计算研究区内矿山泥石流的密度为1.56-1.72t/m3,50年一遇的暴雨的情况下峰值流量为2.81-7.02m3/s,泥石流流量为6.71-15.90m3/s,泥石流总量为0.48-1.14万m3,冲出固体总量为0.17-0.39m3/s。在100年一遇的暴雨情况下峰值流量为3.08-7.66m3/s,泥石流流量为7.33-17.38m3/s,泥石流总量为0.53-1.25万m3,冲出固体总量为0.19-0.52m3/s。区内的典型矿山泥石流均为低危险度。(6)根据摩尔—库伦破坏准则,采用极限平衡的方法,对区内矿山泥石流起动的临界条件展开分析,建立临界起动模型。其中起动径流水深与矿渣堆积体的厚度呈正相关关系,与沟床坡度呈负相关关系,且此模型紧适用于坡度小于等于21°的情况。
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