北京大烂碴沟泥石流堆积扇的特征及其演变过程(英文)

Characteristics and Development of the Debris Flow Fan in Dalancha Gully,Beijing

北京山区由于山坡陡峻、构造发育、岩体破碎,加上气候条件,泥石流灾害的发生较为频繁。密云县是北京山区泥石流高发区,冯家峪镇则是密云县泥石流发生最多的区域。密云县冯家峪镇西白莲峪历史上发生多次泥石流,其流域自然地理条件复杂、泥石流堆积形态多样,大烂碴沟泥石流堆积扇具有一定的代表性。研究泥石流堆积特征及其演变过程,以期丰富北京山区泥石流基础资料,同时对完善泥石流灾害防治的危险区区划有所裨益。在收集当地泥石流发生历史资料的基础上,详细的调查了西白莲峪大烂碴沟的自然地理状况和泥石流堆积物的特点。大烂碴沟上游沟谷剖面呈"V"形,切割明显,地形坡度一般在32°以上,而下游沟谷剖面呈"U"形。从泥石流形成的年代和冲刷痕迹推测,"U"形沟谷为泥石流冲刷形成。整个流域成扇形,泥石流形成区面积为0.58km2,流通区面积为0.09km2。大烂碴沟流通区沟道极短,这样,形成区汇集洪水到达流通区后,严重冲刷沟谷坡脚,破坏基岩的稳定性,造成两岸岩石滑坡、崩塌和沟床岩石的整体性搬运,从而形成泥石流。流域出口处有泥石流扇形堆积体,砾石含量较多。采用野外调查和室内实验结合的方法对大烂碴沟泥石流的堆积物特点进行研究,具体如下:(1)地貌特征:采用野外量测与填图的方法,主要调查堆积扇的部位及其地形、沟道比降与宽度,堆积物外部形态等。(2)结构组成:主要有颗粒级配、岩性组成、砾石排列与分选性、堆积物的结构与构造特征,以及粒态、擦痕、砾石包裹情况,大漂砾粒径、堆积位置与排列等颗粒特征。砾石的调查通过在沟道内随机选取一定数量的砾石进行abc长度和倾向调查。以上参数通过现场观测、测量取得。选定泥石流堆积区典型部位Ⅰ和Ⅲ,通过挖圆形探坑,取出全部颗粒。将颗粒直径大于10mm的大颗粒筛出,称重,将剩余颗粒1kg左右带回实验室分析。粒度分析的主要方法为:平均粒径比中值能更正确地反映碎屑颗粒的集中趋势,按福克和沃德的平均粒径的表达式M_z=(ф_(16)+ф_(50)+ф_(80))/3判别碎屑颗粒的集中趋势;采用由福克和沃德提出的标准偏差公式σ=(ф_(84)-ф_(16))/4+(ф_(96)-ф_5)/6.6判别颗粒大小的均匀程度;采用福克和沃德的偏度公式:SK_1=(ф_(16+ф_(84)-2ф_(50)/2((ф_(84-ф_(16))+((ф_5+ф95-2ф_(50)/2(ф_(95)-ф_5)判别粒度分布的不对称程度;峰度是用来衡量粒度频率曲线尖锐程度的,也就是度量粒皮分布的中部与两尾端的展形之比,采用福克和沃德提出的峰度公式K_G=)ф_(95)-ф_5+ф_(80))/(2.44(ф_(75)-ф_(25))判别。在查阅历史资料和堆积物调查的基础上,本文对大烂碴沟泥石流堆积扇的发育和演变过程进行了分析。研究结果表明,该区泥石流堆积扇的形成受到初次水石流和二次粘性泥石流两种泥石流形成过程的影响,水石流形成堆积扇主体,粘性泥石流则起到显著改变堆积扇形态特征的作用。大烂碴沟泥石流堆积扇的演变过程和特征明显受到大烂碴主沟和西白莲峪主沟水流的影响。从外部特征来看,堆积扇可以分为Ⅰ ,Ⅱ, Ⅲ和IV四个区,其中Ⅰ ,Ⅱ, Ⅲ区表现为二次泥石流堆积特征,IV区表现为初次泥石流堆积特征。两次泥石流形成过程中固体物质的运动方式、搬运距离和侵蚀强度不同,其堆积扇在不同分区的沙砾粒径、排列方向和圆度也反映出两次泥石流的形成特征。该研究结果对今后进一步探讨北京山区泥石流形成机理和运动过程以及为北京山区泥石流防治制定有效措施提供了科学依据。

Debris flows occur frequently in the mountain area of Beijing. Through detailed data collection and field investigation, this article studied the characteristics of the debris＇ deposition fan of Dalancha gully. It shows that ： the fan formation bears upon two debris-flow processes, the primary water-stone flow made the basic cortfiguration of the fan, and the second viscous flow changed remarkably the morphology of the fan ; The evolution of the fan in Dalancha gully is significantly influenced by the mainstreams of Dalancha gully and Xibianlian ravfne; the exterior of the fan can be divided into four parts I, II, III and IV. Part I, II, III represent characteristics of the viscous debris flow, and part IV presents the primary water-stone flow. The manner, distance and erosion intensity of solid matters is different between the two debris-flow processes. The size, directions of array, and the roundness of gravels in different parts also reflect the characteristics of two debris-flow processes. The results will enrich theories on study of debris flow in Beijing Mountain and provide data to the mitigation of debris flow in Beijing Mountain.