山体滑坡泥石流威力多大?
山体滑坡和泥石流是两种不同的地质灾害,其威力跟流速和流量有关。直观上来看,流速越大,流量越大,则其破坏力越强。下面,我就主要从力学的角度,估算一下普通山体滑坡泥石流的能量,顺带了解下泥石流的相关知识。
1、山体滑坡泥石流成因
泥石流,顾名思义,是混合着大量泥土、沙石的水,在重力的作用下,沿着山沟或者山坡,向地处滑动。其成因非常的简单,却也很复杂。简单在于,原理很清晰,是由于暴雨或者其他自然灾害引力的,山体被水浸泡出现滑坡。复杂在于,准确地预防泥石流较为困难,因为自然条件千变万化,地质环境千变万化,很难预测。
2、能量估算——流速的大小判断
泥石流就像洪水一样,从高处倾泻而下,由于其中混杂着大量的泥沙、石子,其威力巨大。假设泥石流在高处从初速度为零开始往下运动,此时有势能。在向下运动的过程中,势能逐渐转化为动能和消耗。
这里面,能量的消耗主要是运动过程中与山坡的摩擦和内部的碰撞。最终,由于这些能量的耗散,泥石流趋于静止。由于地质破坏的巨大威力,有很多的学者对泥石流非常感兴趣,他们提出了种种不同的流速计算公式。总体上,泥石流的流速除了跟地形有关外,还与沙石颗粒的大小和含量有关。含量越大,运动过程中碰撞概率越大,能量消耗的更多,流速就更小。颗粒越大,单位体积内的颗粒含量就少了,碰撞的概率变小,流速偏大。
3、破坏性
泥石流的破坏性除了其自身能量有关外,与地面建筑的强度也有关,如同地震烈度一样。所以,光说破坏性,并不能代表泥石流所具有的能量。下图为泥石流过后的现场,一些木制建筑不足以抵挡,但是还是可以看到一些木棍还屹立着。
4、预防措施
山体滑坡、泥石流是破坏性极大的地质灾害。通过其成因分析,我们发现,保持山体绿化是多么的重要。山体的植被,包括小草和大树,都能起到稳固山体的作用。原因在于,植物根系错综复杂,在山体里面,相当于增加了很多的纤维材料,增强其强度。
上图是学者研究的纤维增强复合材料,这种纤维结构能够极大的提升基体的强度。对于山体而言,植物根系就是类似的纤维材料。
5、总结
山体滑坡、泥石流的成因非常简单,是由于暴雨冲刷造成的。但是想要预测泥石流的发生确非常困难。目前,也有非常多的学者在攻克此类难关。主要的原因在于,地质条件非常复杂,无法一概而论。
泥石流的威力来自于流速和流量,流速和流量越大,威力也就越大。但是流速并不是一直无限大的,随着泥石流的运动,由于摩擦和内部的碰撞,很多能量被耗散掉了,其动能(威力)就小了。
想要减小泥石流的破坏,甚至阻止泥石流的发生,那么就要保持山体常绿!