부스러기 흐름

Debris flow
NW 인도 히말라야 라다크에 2010년 폭풍이 지나간 후 퇴적물이 남아있는 잔해 흐름 경로.조잡한 바위 제방이 수로 측면을 형성합니다.수로 바닥에는 잘 분류되지 않은 바위들이 놓여 있습니다.
2013년 7월 프랑스 생줄리앙 몽드니의 잔해 흐름
1983년 겨울 동안 로스앤젤레스의 벤추라에서 파편들에 의해 형성된 상처들이 흐릅니다.이 사진은 잔해 흐름이 발생한 지 몇 달 만에 촬영된 것입니다.[1]

부스러기 흐름은 물로 가득 찬 흙 덩어리와 파편화된 바위가 산허리로 돌진하여 수로로 흘러 들어가고, 그 경로에 물체를 집어넣고, 계곡 바닥에 두껍고 진흙투성이의 퇴적물을 형성하는 지질 현상입니다.그것들은 일반적으로 암석 눈사태와 다른 유형의 산사태(입방미터당 약 2000kg)와 비슷한 부피 밀도를 가지고 있지만, 높은 공극 유체 압력으로 인한 광범위한 퇴적물 액화 때문에 거의 물처럼 유동적으로 흐를 수 있습니다.[2]가파른 채널을 따라 내려가는 잔해 흐름은 일반적으로 10m/s(36km/h)를 초과하는 속도에 도달하지만, 일부 큰 흐름은 훨씬 더 큰 속도에 도달할 수 있습니다.세계의 산악 지역에서는 최대 10만 입방 미터의 부피를 가진 잔해 흐름이 자주 발생합니다.가장 큰 선사 시대의 흐름은 10억 입방 미터(즉, 1 입방 킬로미터)를 초과했습니다.퇴적물 농도가 높고 이동성이 있기 때문에 잔해물 흐름은 매우 파괴적일 수 있습니다.

20세기의 주목할 만한 잔해물 흐름 재해는 1985년 콜롬비아 아르메로에서 2만 명 이상의 사망자와 1999년 베네수엘라 바르가스 주에서 발생한 수만 명의 사망자를 포함했습니다.

특징 및 동작

부스러기 흐름은 체적 침전물 농도가 약 40~50%를 초과하며, 흐름의 나머지 부피는 물로 구성됩니다.정의에 따르면, "데브리스"는 보통 미세한 점토 입자부터 큰 바위까지 다양한 모양과 크기의 퇴적물 알갱이를 포함합니다.언론 보도는 종종 쓰레기 흐름을 묘사하기 위해 진흙 흐름이라는 용어를 사용하지만, 실제 진흙 흐름은 대부분 모래보다 작은 알갱이들로 구성되어 있습니다.지구의 육지 표면에서, 진흙의 흐름은 잔해의 흐름보다 훨씬 덜 흔합니다.그러나 해저 대륙 가장자리에는 해저 진흙 흐름이 널리 퍼져 있어 탁류를 일으킬 수 있습니다.숲이 우거진 지역의 잔해 흐름은 통나무나 나무 그루터기와 같은 많은 양의 나무 잔해를 포함할 수 있습니다.약 10~40%의 고체 농도를 가진 퇴적물이 풍부한 물 홍수는 파편 흐름과는 다소 다르게 행동하며, 초농축 홍수로 알려져 있습니다.[3]정상적인 흐름에는 훨씬 더 낮은 농도의 침전물이 포함되어 있습니다.

잔해 흐름은 폭우나 눈에 녹거나 댐 붕괴나 빙하 폭발 홍수, 또는 폭우나 지진과 관련이 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 산사태에 의해 촉발될 수 있습니다.모든 경우에 잔해 흐름 개시에 필요한 주요 조건은 약 25도 이상의 경사면의 존재, 느슨한 퇴적물, 토양 또는 풍화된 암석의 풍부한 가용성, 그리고 느슨한 물질을 거의 완전한 포화 상태로 만들기에 충분한 물을 포함합니다(모든 공극 공간이 채워짐).캘리포니아 남부 지역의 경험이 보여주듯이 산불과 산불 이후에 잔해물 흐름이 더 빈번해질 수 있습니다.그것들은 많은 가파르고 산악 지역에서 중대한 위험을 야기하고 일본, 중국, 대만, 미국, 캐나다, 뉴질랜드, 필리핀, 유럽 알프스, 러시아, 그리고 카자흐스탄에서 특별한 관심을 받았습니다.일본에서는 큰 잔해물 흐름이나 산사태를 야마쓰나미(야마쓰나미), 말 그대로 산악 쓰나미라고 부릅니다.

캘리포니아, 레스팅 스프링스 패스의 고대 부스러기 흐름 퇴적물

부스러기 흐름은 중력에 의해 내리막길로 가속화되며 충적팬이나 범람원으로 밀려드는 가파른 산길을 따라가는 경향이 있습니다.파편이 흐르는 파도의 앞면 또는 '머리'에는 종종 많은 마찰력을 주는 바위와 통나무와 같은 거친 물질이 포함되어 있습니다.마찰력이 높은 플로우 헤드 뒤에는 마찰력이 낮고 대부분이 액화된 플로우 바디로 모래, 실트 및 점토의 비율이 높습니다.이러한 미세 침전물은 이물질 흐름 이동성을 향상시키는 높은 기공 유체 압력을 유지하는 데 도움이 됩니다.어떤 경우에는 유동체에 물이 더 많은 꼬리가 따라가며 극농축 흐름으로 전환됩니다.파편 흐름은 일련의 펄스 또는 이산 서지로 이동하는 경향이 있으며, 각 펄스 또는 서지에는 고유한 머리, 몸통 및 꼬리가 있습니다.

2010년 폭풍으로 촉발된 라다크의 잔해 흐름.그것은 분류와 제방이 좋지 않습니다.배경에는 가파른 소스 집수가 보입니다.

파편-유동 퇴적물은 현장에서 쉽게 알아볼 수 있습니다.그들은 가파른 산악 전선을 따라 있는 많은 충적층 팬들과 파편 원뿔들의 상당한 비율을 차지합니다.완전히 노출된 퇴적물은 일반적으로 바위가 풍부한 주둥이가 있는 엽상 형태를 가지고 있으며, 잔해 흐름 퇴적물과 경로의 측면 가장자리는 일반적으로 바위가 풍부한 측면 제방의 존재로 표시됩니다.이러한 자연 제방은 파편 몸체 내의 비교적 유동적이고 액화된 미세한 입자의 파편이 입자 크기의 분리(입체 역학에서 익숙한 현상)의 결과로 잔해 흐름 헤드에 모이는 거칠고 마찰력이 높은 잔해를 어깨 옆으로 흐를 때 형성됩니다.측면 제방은 뒤이은 잔해 흐름의 경로를 제한할 수 있으며, 오래된 제방의 존재는 특정 지역에서 이전의 잔해 흐름의 크기를 어느 정도 파악할 수 있습니다.이러한 퇴적물에서 자라는 나무의 연대 측정을 통해 파괴적인 잔해 흐름의 대략적인 빈도를 추정할 수 있습니다.잔해물 흐름이 흔한 지역의 토지 개발에 중요한 정보입니다.노두에만 노출되는 고대의 부스러기류 퇴적물은 더 알아보기 어렵지만, 일반적으로 형태와 크기가 크게 다른 곡물들의 병치로 대표됩니다.침전물 알갱이들의 이 빈약한 분류는 대부분의 물로 쌓인 침전물과 파편 흐름 침전물을 구별합니다.

종류들

부스러기 흐름으로 묘사될 수 있는 다른 지질학적 흐름은 일반적으로 더 구체적인 이름이 붙여집니다.여기에는 다음이 포함됩니다.

라하르

주요 기사 : 라하르

라하르(lahar)는 화산 활동과 직접적으로 화산 폭발의 결과로 또는 화산 측면의 느슨한 물질의 붕괴로 인해 간접적으로 어떤 방식으로든 관련된 잔해 흐름입니다.빙하가 녹거나, 섹터가 붕괴되거나, 느슨해진 화쇄성 물질에 강한 강우가 내리거나, 이전에 화쇄성 또는 빙하 퇴적물에 의해 댐이 된 호수가 폭발하는 등 다양한 현상이 라하르를 유발할 수 있습니다.라하르(lahar)라는 단어는 인도네시아에서 유래했지만, 지금은 전 세계 지질학자들이 화산의 잔해 흐름을 설명하기 위해 일상적으로 사용하고 있습니다.지구에서 가장 크고 파괴적인 잔해 흐름의 거의 대부분은 화산에서 발원하는 라호입니다.콜롬비아 아르메로 시를 침수시킨 라하르가 그 예입니다.

요쿨라우프

주요 기사 : Jökulhlaup

요쿨루프는 빙하 폭발 홍수입니다.요쿨라우프(Jökulhlaup)는 아이슬란드어로, 아이슬란드에서는 빙하 아래의 화산 폭발로 인해 많은 빙하 폭발 홍수가 발생합니다.(아이슬란드는 대서양 중앙 능선 꼭대기에 자리잡고 있으며, 대부분 해저 화산들로 이루어진 사슬로 이루어져 있습니다.다른 곳에서는 얼음으로 뒤덮인 호수나 모레인으로 뒤덮인 호수가 부서지는 것이 더 흔한 원인입니다.이러한 파괴 현상은 종종 빙하 얼음이 호수로 갑자기 갈라지면서 발생하는데, 이것은 변위 파동이 모레인이나 얼음 댐을 파괴하게 만듭니다.격침 지점의 하류 계곡에서는 요쿨라우프가 이동하는 계곡의 느슨한 퇴적물을 구속함으로써 크기가 크게 증가할 수 있습니다.충분한 접지력은 홍수가 잔해물 흐름으로 변화할 수 있게 해줍니다.이동 거리가 100km를 초과할 수 있습니다.

부스러기 흐름의 이론 및 모델

잔해 흐름 특성, 운동학 및 역학을 모델링하기 위해 다양한 접근 방식이 사용되었습니다.[4]여기에 나열된 것도 있습니다.

  • 진흙 흐름에 적용되는 유변학적 기반 모델은 부스러기 흐름을 단상 균질한 물질로 취급합니다(예:빙엄(Bingham), 점탄성(viscoplastic), 바그놀드(Bagnold)형 팽창액(dilatant fluid), 칙소트로픽(tixotropic) 등)
  • 댐파쇄파, 예:헌트, [5]챈슨 외.[6]
  • 롤 웨이브(roll wave), 예: 타카하시,[7] 데이비스[8]
  • 진행파[9]
  • 일종의 병진형 암반댐[10]

이러한 정교한 모델을 교정하고 검증하기 위해서는 현장 조사나 미세한 실험실 실험에서 얻은 잘 문서화된 데이터가 필요합니다.

2상

원래 Iverson이[2] 제안하고 나중에 다른 사람들이 채택하고 수정한 혼합물 이론은 부스러기 흐름을 2상 고체 유체 혼합물로 취급합니다.

실제 2상(디브리스) 질량 흐름에서는 고체와 유체 운동량 전달 사이에 강한 결합이 존재하며, 여기서 고체의 정상 응력은 부력에 의해 감소하고, 이는 다시 마찰 저항을 감소시키고, 압력 구배를 증가시키며 고체 구성 요소의 항력을 감소시킵니다.부력은 혼합물의 마찰 저항을 감소시킴으로써 유동 이동성(이동 거리가 길어짐)을 향상시키기 때문에 2상 부스러기 흐름의 중요한 측면입니다.부력은 혼합물에 유체가 있는 한 존재합니다.[13]고체 정상 응력, 고체 측면 정상 응력 및 기본 전단 응력(따라서 마찰 저항)을 1 γ 만큼 감소시킵니다. 여기서 γ \gamma는 유체와 고체 위상 사이의 밀도 비율입니다.밀도 비율(예: 자연 파편 흐름에서 γ 이 클 때 그 효과는 매우 큽니다.

흐름이 중립적으로 부력이 있는 경우, 즉 γ = \gamma = (예: Bagnold, 1954 참조) 부스러기 질량은 유동적이고 더 긴 이동 거리를 이동합니다.이는 점성이 높은 자연 파편 흐름에서 발생할 수 있습니다.[15]중성 부력 흐름의 경우 쿨롱 마찰이 사라지고, 측면 고체 압력 구배가 사라지고, 항력계수가 0이며, 고체상에 대한 기저기울기 효과도 사라집니다.이 제한적인 경우, 유일하게 남아있는 고체 힘은 중력에 의한 것이고, 따라서 부력과 관련된 힘입니다.유체에 의해 입자가 유체역학적으로 지지되는 이러한 조건 하에서 파편 덩어리는 완전히 유동화(또는 윤활)되고 매우 경제적으로 이동하여 긴 이동 거리를 촉진합니다.부력 흐름과 비교하여, 중성 부력 흐름은 완전히 다른 거동을 보여줍니다.후자의 경우 고체 상과 유체 상이 함께 이동하고, 부스러기 벌크 질량이 유동적이며, 전방이 상당히 멀리 이동하고, 꼬리가 뒤쳐지고, 전체 유동 높이도 감소합니다.γ = \gamma =인 경우 흐름에 부력이 발생하지 않습니다그렇다면 고체상에 대한 유효 마찰 전단 응력은 순수 입상 흐름에 대한 것입니다.이 경우 압력 구배에 의한 힘이 변화되어 항력이 높고 고체 운동량에서 가상 질량의 효과가 사라집니다.이 모든 것이 움직임의 속도를 늦추게 합니다.

손상방지

1921년 대재앙의 잔해물 흐름 이후 카자흐스탄 알마티.이런 종류의 흐름이 도시로 유입되는 것을 막기 위해 메데우 댐을 포함한 많은 시설들이 건설되었습니다.[16]

잔해물 흐름이 재산과 사람들에게 미치는 것을 막기 위해, 잔해물 유역이 건설될 수 있습니다.파편 분지는 토양과 수자원을 보호하거나 하류의 피해를 방지하기 위해 고안되었습니다.그러한 건축물은 건설 비용이 많이 들고 연간 유지 보수에 전념해야 하기 때문에 최후의 수단으로 여겨집니다.[17]또한 파편 분지는 산악 지형을 배수하는 일부 하천에서만 잔해 흐름을 유지할 수 있습니다.

잔해물 흐름을 잠재적으로 핵으로 만들 수 있는 폭풍 전에 예측 프레임워크는 종종 유역에서 잔해물 흐름이 발생할 가능성을 정량화할 수 있지만,[18] 동원된 퇴적물의 양을 예측하는 것은 여전히 어렵기 때문에 주어진 폭풍에 대해 핵으로 만들 수 있는 잔해물 흐름의 전체 크기를 예측하는 것은 여전히 어렵습니다.그리고 파편 분지가 하류 지역 사회를 보호할 수 있는 능력을 갖게 될지 여부.이러한 도전은 산악 전선 지역 사회에 파편 흐름을 특히 위험하게 만듭니다.[19]

하와이 라하이나 마을(오른쪽)을 산악지대(왼쪽)에서 유출로부터 보호하는 카호마 스트림 홍수 조절 프로젝트의 잔해 분지.

대중문화에서

1989년에, 그의 대규모 작품 데이비드 고든의 미국의 일부로, 그리고 그 후 1999년에, 거짓말쟁이의 자서전의 일부로, 안무가 데이비드 고든은 해리 파트치의 음악과 노마 파이어가 읽은 자연의 통제의 존 맥피의 말을 "한 가족의 비참하게 녹음된 이야기"라는 제목의 춤으로 합쳤습니다.LA의 대규모 진흙사태로 인한 시련..."[20]

참고 항목

참고문헌

메모들

  1. ^ D.M. 모튼, R.M. 알바레즈, R.H. 캠벨."캘리포니아 남서부 토양슬립 감수성 지도 예비" (USGS 2003 공개파일 보고서)
  2. ^ a b "Iverson, R.M., 1997, The physics of debris flows, Reviews of Geophysics, 35(3): 245–296" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2013-06-03. Retrieved 2013-10-18.
  3. ^ 피어슨, 토마스 C.작은 유역의 현장 증거로부터 파편 흐름과 홍수를 구분하는 것.미국 내무부, 미국 지질조사국, 2005.
  4. ^ Trujillo-Vela, Mario Germán; Ramos-Cañón, Alfonso Mariano; Escobar-Vargas, Jorge Alberto; Galindo-Torres, Sergio Andrés (2022). "An overview of debris-flow mathematical modelling". Earth-Science Reviews. 232: 104135. Bibcode:2022ESRv..23204135T. doi:10.1016/j.earscirev.2022.104135. S2CID 251268686.
  5. ^ 헌트, B. (1982)."댐 붕괴 문제에 대한 점증적 해결책"Jl of Hyd.Div., Proceedings, ASCE, Vol. 108, No. HY1, pp. 115-126
  6. ^ Hubert Chanson, Sebastien Jarny & Philippe Coussot (2006). "Dam Break Wave of Thixotropic Fluid". Journal of Hydraulic Engineering. 132 (3): 280–293. doi:10.1061/(ASCE)0733-9429(2006)132:3(280).
  7. ^ Takahashi, T. (1981). "Debris Flow". Annual Review of Fluid Mechanics. 13: 57–77. Bibcode:1981AnRFM..13...57T. doi:10.1146/annurev.fl.13.010181.000421.
  8. ^ Davies, T. R. H. (1986). "Large debris flows: A macro-viscous phenomenon". Acta Mechanica. 63 (1–4): 161–178. doi:10.1007/BF01182546. S2CID 122217532.
  9. ^ 헝그리, O. 2000. 균일누진유동이론을 이용한 부스러기유동 서지해석지표면 공정 및 지형, 25, 483-495
  10. ^ 콜먼, P. F., 1993.파편류 서지 현상(추상)에 대한 새로운 설명, Eos Trans.AGU, 74(16), 스프링 밋서플라이, 154.
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  12. ^ Baselt, Ivo; Oliveira, Gustavo Q. de; Fischer, Jan-Thomas & Pudasaini, Shiva P. (2022). "Deposition morphology in large-scale laboratory stony debris flows". Geomorphology. 396: 107992. Bibcode:2022Geomo.39607992B. doi:10.1016/j.geomorph.2021.107992. S2CID 239137775.
  13. ^ E. B., Pitman; L. Le (2005). "A two-fluid model for avalanche and debris flows". Philosophical Transactions of the Royal Society A. 363 (1832): 1573–1602. Bibcode:2005RSPTA.363.1573P. doi:10.1098/rsta.2005.1596. PMID 16011934. S2CID 17779815.
  14. ^ R. A. Bagnold (1954). "Experiments on a gravity-free dispersion of large solid spheres in a Newtonian fluid under shear". Proceedings of the Royal Society A. 225 (1160): 49–63. Bibcode:1954RSPSA.225...49B. doi:10.1098/rspa.1954.0186. S2CID 98030586.
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  16. ^ Jakob, Matthias; Hungr, Oldrich (2005). Debris-flow hazards and related phenomena. Springer. pp. 38–39. Bibcode:2005dfhr.book.....J. ISBN 3-540-20726-0.
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  18. ^ Staley, D.M., Negri, J.A., Kean, J.W., Laber, J.L., Tillery, A.C. and Youberg, A.M., 2017.미국 서부 지역의 화재 후 잔해-흐름 생성을 위한 공간적으로 명시적인 강우 강도-기간 임계치 예측.지형학, 278, 페이지 149-162
  19. ^ Kean, J.W.; Staley, D.M.; Lancaster, J.T.; Rengers, F.K.; Swanson, B.J.; Coe, J.A.; Hernandez, J.L.; Sigman, A.J.; Allstadt, K.E.; Lindsay, D.N. (2019-08-01). "Inundation, flow dynamics, and damage in the 9 January 2018 Montecito debris-flow event, California, USA: Opportunities and challenges for post-wildfire risk assessment". Geosphere. 15 (4): 1140–1163. Bibcode:2019Geosp..15.1140K. doi:10.1130/GES02048.1. ISSN 1553-040X. S2CID 197584816. USGS 70203874.
  20. ^ 토바이어스, 토바이어스."Dance: Burning the Flag" 뉴욕 (1989년 11월 20일), p.116; 조윗, 데보라"앞으로 돌진하라. 뒤를 돌아보세요."Wayback Machine Village Voice에서 2014-12-13 보관 (1999년 12월 21일)

추가열람

외부 링크

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