Enkaz akışı - Debris flow

Mevduat ile Moloz akış kanalı sonra kalan 2010 fırtınalar içinde Ladakh , NW Hint Himalaya. Kanal kenarlarını kaba kaya setleri oluşturur. Kanal zemininde kötü sıralanmış kayalar bulunur.
Saint-Julien-Mont-Denis , Fransa'da enkaz akışı , Temmuz 2013
1983 kışında Los Angeles'ta Ventura'da enkaz akışının oluşturduğu yara izleri. Fotoğraf, enkaz akışının meydana gelmesinden sonraki birkaç ay içinde çekildi.

Moloz akıntıları , su yüklü toprak kütlelerinin ve parçalanmış kayaların dağ yamaçlarından aşağı aktığı , akarsu kanallarına aktığı , yollarına nesneleri sürüklediği ve vadi tabanlarında kalın, çamurlu tortular oluşturduğu jeolojik olaylardır . Genellikle kaya çığları ve diğer heyelan türleri ile karşılaştırılabilir kütle yoğunluklarına sahiptirler (yaklaşık olarak metreküp başına 2000 kilogram), ancak yüksek boşluk sıvısı basınçlarının neden olduğu yaygın tortu sıvılaşması nedeniyle , neredeyse su kadar akıcı bir şekilde akabilirler. Bazı büyük akışlar çok daha yüksek hızlara ulaşabilse de, dik kanallardan inen moloz akışları genellikle 10 m/s'yi (36 km/s) aşan hızlara ulaşır. Hacimleri yaklaşık 100.000 metreküpe kadar değişen moloz akışları dünya çapında dağlık bölgelerde sıklıkla meydana gelmektedir. En büyük tarih öncesi akışlar 1 milyar metreküpü (yani 1 kilometre küpü) aşan hacimlere sahiptir. Yüksek tortu konsantrasyonlarının ve hareketliliklerinin bir sonucu olarak, enkaz akışları çok yıkıcı olabilir.

Yirminci yüzyılın Önemli enkaz akış afetler içinde 20.000'den fazla can kaybı dahil Armero , Kolombiya 1985 yılında ve on içinde binlerce Vargas State , Venezuela , 1999 yılında.

Özellikler ve davranış

Moloz akışları, yaklaşık %40 ila %50'yi aşan hacimsel tortu konsantrasyonlarına sahiptir ve bir akışın hacminin geri kalanı sudan oluşur. Tanım olarak, "enkaz", genellikle mikroskobik kil parçacıklarından büyük kayalara kadar değişen çeşitli şekil ve boyutlarda tortu tanelerini içerir . Medya raporları genellikle enkaz akışlarını tanımlamak için çamur akışı terimini kullanır , ancak gerçek çamur akışları çoğunlukla kumdan daha küçük tanelerden oluşur . Dünya'nın kara yüzeyinde çamur akıntıları, enkaz akıntılarından çok daha az yaygındır. Ancak, mudflows sualtı denizaltı üzerinde yaygın olan kıta kenarları , yumurtlama olabilir, bulanıklık akımları . Ormanlık bölgelerdeki enkaz akışları, kütükler ve ağaç kütükleri gibi büyük miktarlarda odunsu döküntü içerebilir. Katı konsantrasyonları yaklaşık %10 ila %40 arasında değişen tortu bakımından zengin su taşkınları, enkaz akışlarından biraz farklı davranır ve aşırı konsantre taşkınlar olarak bilinir . Normal akış akışları daha da düşük tortu konsantrasyonları içerir.

Moloz akışları, yoğun yağış veya kar erimesi, baraj yıkılması veya buzul patlaması taşkınları veya yoğun yağmur veya depremlerle ilişkili olabilecek veya olmayabilecek toprak kaymaları tarafından tetiklenebilir. Her durumda, enkaz akışının başlaması için gerekli olan ana koşullar , yaklaşık 25 dereceden daha dik eğimlerin varlığı, bol miktarda gevşek tortu, toprak veya ayrışmış kayanın mevcudiyeti ve bu gevşek malzemeyi neredeyse tam doygunluk durumuna getirmek için yeterli su içerir. (tüm gözenek alanı doldurulmuş olarak). Güney Kaliforniya'daki deneyimlerin gösterdiği gibi, orman ve çalı yangınlarından sonra enkaz akışları daha sık olabilir. Birçok sarp ve dağlık alanda önemli bir tehlike oluştururlar ve Japonya, Çin, Tayvan, ABD, Kanada, Yeni Zelanda, Filipinler, Avrupa Alpleri, Rusya ve Kazakistan'da özel ilgi görmüştür. Japonya'da büyük bir enkaz akışı veya toprak kaymasına yamatsunami (山津波), kelimenin tam anlamıyla dağ tsunamisi denir .

Dinlenme Springs Geçidi, California'da antik enkaz akışı tortusu

Enkaz akışları yerçekimi ile yokuş aşağı hızlanır ve alüvyon yelpazeleri veya taşkın ovalarına açılan dik dağ kanallarını takip etme eğilimindedir . Bir enkaz akışı dalgalanmasının önü veya 'kafası' genellikle büyük miktarda sürtünmeye neden olan kayalar ve kütükler gibi bol miktarda kaba malzeme içerir . Yüksek sürtünmeli akış kafasının arkasında, daha yüksek oranda kum , silt ve kil içeren daha düşük sürtünmeli, çoğunlukla sıvılaştırılmış bir akış gövdesi bulunur . Bu ince tortular, enkaz akışı hareketliliğini artıran yüksek gözenek sıvısı basınçlarının korunmasına yardımcı olur. Bazı durumlarda akış gövdesini, aşırı konsantre bir akış akışına dönüşen daha sulu bir kuyruk takip eder. Enkaz akışları, bir dizi darbe veya ayrı dalgalanmalar halinde hareket etme eğilimindedir, burada her darbe veya dalgalanmanın kendine özgü bir başı, gövdesi ve kuyruğu vardır.

Ladakh'ta 2010'daki fırtınaların tetiklediği bir enkaz akışı. Kötü tasnif ve setlere sahip. Dik kaynak havzası arka planda görülebilir.

Enkaz akışı birikintileri sahada kolayca tanınabilir. Sarp dağ cepheleri boyunca birçok alüvyon yelpazesi ve enkaz konisinin önemli yüzdelerini oluştururlar . Tamamen açığa çıkan tortular, genellikle kaya bakımından zengin burunları olan lobat formlara sahiptir ve enkaz akışı tortularının ve yollarının yan kenarları genellikle kaya bakımından zengin yanal setlerin varlığı ile işaretlenir . Bu doğal setler, moloz gövdesindeki nispeten hareketli, sıvılaştırılmış, ince taneli molozlar, tane boyutu ayrımının bir sonucu olarak moloz akış kafalarında toplanan kaba, yüksek sürtünmeli molozlar kenara doğru aktığında oluşur ( granüler mekanikte tanıdık bir fenomen). ). Yanal setler, takip eden enkaz akışlarının yollarını sınırlayabilir ve daha eski setlerin varlığı, belirli bir alanda önceki enkaz akışlarının büyüklükleri hakkında bir fikir sağlar. Bu tür birikintiler üzerinde büyüyen ağaçların tarihlendirilmesi yoluyla, yıkıcı enkaz akışlarının yaklaşık sıklığı tahmin edilebilir. Bu, enkaz akışlarının yaygın olduğu alanlarda arazi gelişimi için önemli bir bilgidir. Yalnızca mostralarda açığa çıkan eski moloz akıntısı tortularını tanımak daha zordur, ancak genellikle büyük ölçüde farklı şekil ve büyüklükteki tanelerin yan yana gelmesiyle karakterize edilir. Tortu tanelerinin bu kötü sınıflandırılması , enkaz akışlı tortuları suyla kaplı tortuların çoğundan ayırır.

Türler

Enkaz akışları olarak tanımlanabilecek diğer jeolojik akışlara tipik olarak daha spesifik isimler verilir. Bunlar şunları içerir:

lahar

Ana madde: lahar

Bir lahar , bir şekilde doğrudan bir patlamanın sonucu olarak veya dolaylı olarak bir yanardağın yan kısımlarındaki gevşek malzemenin çökmesi ile volkanik aktivite ile ilgili bir enkaz akışıdır . Buzul buzunun erimesi, gevşek piroklastik malzeme üzerine yoğun yağış veya daha önce piroklastik veya buzul çökeltileri tarafından baraj altına alınmış bir gölün patlaması gibi çeşitli fenomenler bir laharı tetikleyebilir . Lahar kelimesi Endonezya kökenlidir, ancak şimdi dünya çapındaki jeologlar tarafından volkanojenik enkaz akışlarını tanımlamak için rutin olarak kullanılmaktadır. Neredeyse Dünya'nın en büyük, en yıkıcı enkaz akışlarının tümü, volkanlardan kaynaklanan laharlardır. Bir örnek , Kolombiya'nın Armero şehrini sular altında bırakan lahar .

Jökulhlaup

Ana madde: Jökulhlaup

Bir jökulhlaup , bir buzul patlaması selidir . Jökulhlaup İzlandaca bir kelimedir ve İzlanda'da birçok buzul patlaması taşkınları buzul altı volkanik patlamalar tarafından tetiklenir. (İzlanda, çoğunlukla denizaltı volkanlarından oluşan bir zincir tarafından oluşturulan Orta Atlantik Sırtı'nın tepesinde yer alır). Başka yerlerde, jökulhlaup'ların daha yaygın bir nedeni, buz barajlı veya moren barajlı göllerin ihlalidir. Bu tür kırılma olaylarına genellikle buzul buzunun bir göle ani buzağılanması neden olur, bu da daha sonra bir yer değiştirme dalgasının bir moren veya buz barajını aşmasına neden olur. Geçit noktasının aşağısında, bir jökulhlaup, içinden geçtiği vadiden gevşek tortunun sürüklenmesiyle büyük ölçüde büyüyebilir . Geniş sürüklenme, selin bir enkaz akışına dönüşmesini sağlayabilir. Seyahat mesafeleri 100 km'yi geçebilir.

Enkaz akışı teorileri ve modelleri

Enkaz akışı özelliklerini, kinematiklerini ve dinamiklerini modellemek için çok sayıda farklı yaklaşım kullanılmıştır . Bazıları burada listelenmiştir.

  • Çamur için geçerli reolojik bazlı modeller tedavi enkaz tek fazlı homojen malzeme olarak akışlarının (örnek olarak: Bingham , viskoplastik , Bagnold tipi genleşen akışkan , tiksotropik , vs.)
  • Baraj kırılma dalgası, örneğin Hunt, Chanson ve ark.
  • Yuvarlanma dalgası, örneğin, Takahashi, Davies
  • ilerici dalga
  • Bir tür tercüme kaya barajı

iki fazlı

İlk olarak Iverson tarafından önerilen ve daha sonra diğerleri tarafından benimsenen ve değiştirilen karışım teorisi , enkaz akışlarını iki fazlı katı-akışkan karışımları olarak ele alır.

Gerçek iki fazlı (enkaz) kütle akışlarında, katı ile sıvı momentum transferi arasında güçlü bir bağlantı vardır , burada katının normal stresi kaldırma kuvveti ile azalır , bu da sürtünme direncini azaltır, basınç gradyanını arttırır ve basıncı azaltır. katı bileşen üzerinde sürükleyin . Yüzdürme, karışımdaki sürtünme direncini azaltarak akış hareketliliğini (daha uzun hareket mesafeleri) geliştirdiği için iki fazlı moloz akışının önemli bir yönüdür . Karışımda sıvı olduğu sürece kaldırma kuvveti mevcuttur. Katı normal gerilmeyi, katı yanal normal gerilmeleri ve taban kesme gerilmesini (dolayısıyla sürtünme direncini) , akışkan ve katı fazlar arasındaki yoğunluk oranı olan bir faktör ( ) kadar azaltır . Yoğunluk oranı ( ) büyük olduğunda (örneğin, doğal moloz akışında) etki önemlidir .

Akış, nötr olarak yüzer durumdaysa , yani, (bakınız, örneğin, Bagnold, 1954), enkaz kütlesi akışkanlaşır ve daha uzun hareket mesafeleri hareket eder. Bu, oldukça viskoz doğal enkaz akışlarında olabilir. Nötr yüzer akışlar için, Coulomb sürtünmesi ortadan kalkar, yanal katı basınç gradyanı kaybolur, direnç katsayısı sıfırdır ve katı faz üzerindeki taban eğim etkisi de ortadan kalkar. Bu sınırlayıcı durumda , geriye kalan tek katı kuvvet yerçekiminden ve dolayısıyla kaldırma kuvvetiyle ilişkili kuvvetten kaynaklanmaktadır. Parçacıkların sıvı tarafından bu hidrodinamik desteği koşulları altında , döküntü kütlesi tamamen akışkanlaşır (veya yağlanır ) ve çok ekonomik bir şekilde hareket ederek uzun seyahat mesafelerini teşvik eder. Yüzer akışla karşılaştırıldığında, nötr olarak yüzer akış tamamen farklı bir davranış gösterir. İkinci durumda, katı ve sıvı fazlar birlikte hareket eder, enkaz yığın kütlesi akışkanlaştırılır, ön kısım önemli ölçüde daha uzağa hareket eder, kuyruk geride kalır ve toplam akış yüksekliği de azalır. Ne zaman , akış herhangi bir kaldırma etkisi yaşamaz. O halde katı faz için etkin sürtünme kesme gerilimi, saf granüler akışınkidir. Bu durumda basınç gradyanından kaynaklanan kuvvet değişir, sürükleme yüksektir ve katı momentumda sanal kütlenin etkisi kaybolur. Bütün bunlar hareketin yavaşlamasına yol açar .

Almatı , Kazakistan, 1921'deki feci enkaz akışından sonra . Bu tür akışların şehre ulaşmasını önlemek için Medeu Barajı da dahil olmak üzere bir dizi tesis inşa edildi.

Hasar önleme

Enkaz akışlarının mülke ve insanlara ulaşmasını önlemek için bir enkaz havuzu inşa edilebilir. Moloz havzaları, toprak ve su kaynaklarını korumak veya mansap zararlarını önlemek için tasarlanmıştır. Bu tür yapıların inşası pahalı olduğu ve yıllık bakım taahhüdü gerektirdiği için son çare olarak kabul edilir. Ayrıca, enkaz havzaları, yalnızca dağlık araziyi boşaltan akarsuların bir kısmından gelen enkaz akışlarını tutabilir.

Enkaz akışlarını potansiyel olarak çekirdeklendirebilecek bir fırtınadan önce, tahmin çerçeveleri genellikle bir havzada bir enkaz akışının meydana gelme olasılığını ölçebilir; bununla birlikte, harekete geçirilen tortu miktarını ve dolayısıyla belirli bir fırtına için çekirdeklenebilecek enkaz akışlarının toplam boyutunu ve enkaz havzalarının aşağı havza topluluklarını koruma kapasitesine sahip olup olmayacağını tahmin etmek zor olmaya devam etmektedir. Bu zorluklar, enkaz akışlarını özellikle dağ cephesindeki topluluklar için tehlikeli hale getirir.

popüler kültürde

1989 yılında, onun büyük ölçekli parça olarak David Gordon Amerika Birleşik Devletleri ve daha sonra, 1999 yılında, bir parçası olarak Yalancının Otobiyografi , koreograf David Gordon araya müziğini getiren Harry Partch ve sözlerini John McPhee den Kontrolü Norma Fire tarafından okunan Nature , "Debris Flow" başlıklı bir dansta, "bir ailenin devasa bir LA çamur kaymasındaki çilesinin ürkütücü bantlanmış anlatısı..."

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar