Enkaz Akışı

Enkaz akışları, su yüklü toprak kütlelerinin ve parçalanmış kayaların dağ kenarlarından aşağıya doğru koştuğu, akarsu kanallarına aktığı, nesneleri yollarına sürüklediği ve vadi tabanlarında kalın, çamurlu tortular oluşturduğu jeolojik olaylardır. Genellikle kaya çığları ve diğer heyelan türleriyle karşılaştırılabilir yığın yoğunluklarına sahiptirler (yaklaşık olarak metreküp başına 2000 kilogram), ancak yüksek gözenek sıvısı basınçlarının neden olduğu yaygın çökelti sıvılaşması nedeniyle, neredeyse su kadar akışkan bir şekilde akabilirler.^[2]

Enkaz Akışlarına Ne Sebep Olur?

Enkaz akışları birçok farklı durum tarafından tetiklenebilir. İşte birkaç örnek:

Nem Eklenmesi: Şiddetli yağmurdan veya hızlı kar erimesinden kaynaklanan ani bir su akışı, hareket ettirilebilecek kadar gevşek molozla dolu dik bir vadiye kanalize edilebilir. Su enkazın içine çekilir, malzemeyi yağlar, ağırlık ekler ve bir akışı tetikler.

Desteğin Kaldırılması: Akımlar genellikle kıyılarındaki malzemeleri aşındırır. Bu erozyon, vadi duvarlarının yukarısına yığılmış kalın doymuş malzeme birikintilerini kesebilir. Bu erozyon, eğimin tabanındaki desteği ortadan kaldırır ve ani bir moloz akışını tetikleyebilir.

Antik Heyelan Birikiminin Başarısızlığı: Bazı moloz akışları eski heyelanlardan kaynaklanmaktadır. Bu eski heyelanlar, dik bir yamaç üzerine tünemiş kararsız kitleler olabilir. Eski heyelanın üstünden bir su akışı slayt malzemesini kayganlaştırabilir veya tabandaki erozyon desteği kaldırabilir. Bunlardan herhangi biri bir kalıntı akışını tetikleyebilir.

Orman Yangınları veya Kereste: Orman yangınları dik bir yamaçtaki bitki örtüsünü yaktıktan veya ağaç kesme işlemleri bitki örtüsünü kaldırdıktan sonra bazı döküntü akışları meydana gelir. Ateşten veya ağaç kesmeden önce, bitki örtüsünün kökleri toprağı yokuşa demirledi ve topraktan suyu uzaklaştırdı. Destek kaybı ve nem birikmesi, feci bir arızaya neden olabilir. Daha önce bitki örtüsü tarafından emilen yağış artık hemen akıyor. Yanık izi üzerine orta derecede yağmur yağması, büyük bir döküntü akışını tetikleyebilir.

Volkanik Patlamalar: Volkanik bir patlama, bir volkanın kenarlarında büyük miktarda kar ve buzu eritebilir. Bu ani su akışı, dik yanardağdan aşağıya doğru akarken kül ve piroklastik kalıntıları toplayabilir ve bunları büyük mesafeler boyunca hızla aşağıya doğru taşır. Ekvador'daki Cotopaxi Yanardağı'nın 1877 patlamasında, enkaz akışları, saatte yaklaşık 27 kilometre hızla bir vadide 300 kilometreden fazla yol kat etti. Enkaz akışları, volkanların ölümcül "sürpriz saldırılarından" biridir.^[3]

Enkaz, dik kanallardan aşağıya doğru akarken genellikle 10 m / s'yi (36 km / s) aşan hızlara ulaşır, ancak bazı büyük akışlar çok daha büyük hızlara ulaşabilir. Dünya çapında dağlık bölgelerde sıklıkla yaklaşık 100.000 metreküpe kadar değişen hacimlerde enkaz akmaktadır. En büyük tarih öncesi akışların hacmi 1 milyar metreküpü aştı (yani, 1 kilometre küp). Yüksek tortu konsantrasyonları ve hareketliliğinin bir sonucu olarak, döküntü akışları çok yıkıcı olabilir.

Yirminci yüzyılın dikkate değer enkaz akışı felaketleri, 1985'te Kolombiya, Armero'da 20.000'den fazla ve 1999'da Vargas Eyaleti, Vargas Eyaletinde on binlerce ölümle sonuçlandı.

Özellikler ve Davranış

Enkaz akışları, yaklaşık% 40 ila 50'yi aşan hacimsel tortu konsantrasyonlarına sahiptir ve bir akışın hacminin geri kalanı sudan oluşur. Tanımı gereği "enkaz", genellikle mikroskobik kil parçacıklarından büyük kayalara kadar değişen çeşitli şekil ve boyutlara sahip tortu tanelerini içerir. Medya raporları genellikle enkaz akışlarını tanımlamak için çamur akışı terimini kullanır, ancak gerçek çamur akışları çoğunlukla kumdan küçük tanelerden oluşur. Dünya'nın kara yüzeyinde çamur akışları, enkaz akışlarından çok daha az yaygındır. Bununla birlikte, su altı çamur akışları, bulanıklık akımları oluşturabilecekleri denizaltı kıta kenarlarında yaygındır. Ormanlık bölgelerdeki moloz 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 yoğun sel olarak bilinir.^[5]

Normal akarsu akışları daha da düşük tortu konsantrasyonları içerir.

Resting Springs Geçidi, Kaliforniya'daki eski enkaz akışı yatağı^[6]

Enkaz akışları, yoğun yağış veya kar erimesi, baraj kırılması veya buzul patlaması selleri veya yoğun yağmur veya depremlerle ilişkili olabilecek veya olmayabilecek toprak kayması ile tetiklenebilir. Her durumda, enkaz akışının başlaması için gereken başlıca koşullar, yaklaşık 25 dereceden daha dik yamaçların varlığı, bol miktarda gevşek tortu, toprak veya aşınmış kayanın mevcudiyeti ve bu gevşek malzemeyi neredeyse tamamen doygun bir duruma getirmek için yeterli suyu içerir. (tüm gözenek alanı dolu). Güney Kaliforniya'daki deneyimin gösterdiği gibi, orman ve çalı yangınlarından sonra enkaz akışı daha sık olabilir. Pek çok dik, dağlık alanda önemli bir tehlike oluşturmaktadırlar 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 kayması, kelimenin tam anlamıyla dağ tsunamisi olan yamatsunami (山津波) olarak adlandırılır.

Enkaz akışları, yerçekimi ile yokuş aşağı hızlanır ve alüvyon fanları veya taşkın yataklarına çarpan dik dağ kanallarını takip etme eğilimindedir. Bir enkaz akışı dalgalanmasının önü veya 'başı' genellikle büyük miktarda sürtünme sağlayan kayalar ve kütükler gibi bol miktarda kaba malzeme içerir. Yüksek sürtünmeli akış başlığının arkasında, daha yüksek oranda kum, silt ve kil içeren daha düşük sürtünmeli, çoğunlukla sıvılaştırılmış akış gövdesi bulunur. Bu ince çökeltiler, enkaz akış hareketliliğini artıran yüksek gözenek sıvısı basınçlarının korunmasına yardımcı olur. Bazı durumlarda akış gövdesini, aşırı konsantre bir akış akışına geçiş yapan daha sulu bir kuyruk izler. Enkaz akışları bir dizi darbede veya ayrı dalgalanmalarda hareket etme eğilimindedir, burada her bir darbe veya dalgalanmanın kendine özgü bir kafası, gövdesi ve kuyruğu vardır. Enkaz akışı birikintileri sahada kolayca tanınabilir. Dik dağ cepheleri boyunca birçok alüvyon yelpazesi ve enkaz konilerinin önemli yüzdelerini oluştururlar. Tamamen açığa çıkmış çökeltiler, genellikle kaya zengini burunları olan lobat formlara sahiptir ve moloz akışı birikintilerinin ve yollarının yanal kenarları, genellikle kaya zengini yan setlerin varlığı ile işaretlenir. Bu doğal setler, enkaz gövdesindeki nispeten hareketli, sıvılaştırılmış, ince taneli döküntüler, tanecik boyutunda ayrışmanın bir sonucu olarak enkaz akış kafalarında toplanan kaba, yüksek sürtünmeli döküntüleri bir kenara bıraktığında oluşur (tanecikli mekanikte tanıdık bir fenomen). Yanal setler, müteakip enkaz akışlarının yollarını sınırlayabilir ve daha eski setlerin varlığı, belirli bir alandaki önceki döküntü akışlarının büyüklükleri hakkında bazı fikirler 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 bilgilerdir. Yalnızca mostralar içinde açığa çıkan eski enkaz akıntısı birikintilerinin tanınması daha zordur, ancak genellikle büyük ölçüde farklı şekil ve boyutlara sahip tahılların yan yana dizilmesiyle karakterize edilir. Çökelti taneciklerinin bu kötü sınıflandırması, enkaz akışlı birikintileri çoğu su döşeli çökeltiden ayırır.

Türler

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

Lahar

Bir lahar, doğrudan bir patlama sonucu veya dolaylı olarak bir yanardağın kenarlarındaki gevşek malzemenin çökmesiyle bir şekilde volkanik faaliyetle ilişkili bir enkaz akışıdır. Buzul buzunun erimesi, gevşek piroklastik malzeme üzerinde yoğun yağış veya daha önce piroklastik veya buzul çökeltileriyle baraj yapmış bir gölün patlaması dahil olmak üzere çeşitli fenomenler bir laharı tetikleyebilir. Lahar kelimesi Endonezya kökenlidir, ancak şu anda dünya çapındaki jeologlar tarafından volkanojenik enkaz akışlarını tanımlamak için rutin olarak kullanılmaktadır. Dünyanın en büyük, en yıkıcı enkaz akışlarının neredeyse tamamı, volkanlardan kaynaklanan laharlardır. Bir örnek, Kolombiya'nın Armero şehrini sular altında bırakan lahar.

Jökulhlaup

Bir jökulhlaup, buzul patlaması selidir. Jökulhlaup, İzlandaca bir kelimedir ve İzlanda'da birçok buzul patlaması selleri buzul altı volkanik patlamalarla tetiklenir. (İzlanda, çoğunlukla denizaltı volkanlarından oluşan bir zincirden oluşan Orta Atlantik Sırtı'nın tepesinde oturuyor). Başka yerlerde, jökulhlaup'ların daha yaygın bir nedeni, buzla kaplı veya buzul barajlı göllerin yarılmasıdır. Bu tür ihlal olayları genellikle buzul buzunun bir gölde aniden buzağılmasından ve daha sonra bir yer değiştirme dalgasının bir moren veya buz barajını aşmasına neden olur. Gedik noktasının aşağı vadisi olan bir jökulhlaup, içinden geçtiği vadiden gevşek tortuların sürüklenmesiyle boyut olarak büyük ölçüde artabilir. Geniş sürüklenme, selin enkaz akışına dönüşmesini sağlayabilir. Seyahat mesafeleri 100 km'yi aşabilir.

Enkaz akışlarının teorileri ve modelleri

Enkaz akış özelliklerini, kinematiği ve dinamikleri modellemek için çok sayıda farklı yaklaşım kullanılmıştır. Bazıları burada listelenmiştir.
Çamur akışlarına uygulanan reolojik temelli modeller, moloz akışlarını tek fazlı homojen malzemeler olarak ele alır (Örnekler şunları içerir: Bingham, viskoplastik, Bagnold tipi dilatant akışkan, tiksotropik vb.) Baraj dalgası, ör. Hunt, [4]^[8]

Hasar önleme

Enkaz akışlarının mülklere ve insanlara ulaşmasını önlemek için bir moloz havzası inşa edilebilir. Enkaz havzaları, toprağı ve su kaynaklarını korumak veya aşağı havza hasarını önlemek için tasarlanmıştır. Bu tür yapılar, yapımı pahalı olduğundan ve yıllık bakım taahhüdünü gerektirdiğinden, son çare olarak kabul edilir.^[10] Ayrıca, moloz havzaları yalnızca dağlık araziyi boşaltan akarsuların bir kısmından enkaz akışlarını tutabilir.

Enkaz akışlarını potansiyel olarak çekirdeklendirebilen bir fırtınadan önce, tahmin çerçeveleri genellikle bir havzada enkaz akışının meydana gelme olasılığını ölçebilir;^[11] ancak, harekete geçirilen tortu miktarını ve dolayısıyla belirli bir fırtına için çekirdeklenebilecek enkaz akışlarının toplam boyutunu ve enkaz havzalarının aşağı havzadaki toplulukları koruma kapasitesine sahip olup olmayacağını tahmin etmek güç olmaya devam etmektedir. Bu zorluklar, enkaz akışlarını özellikle dağ kenarı toplulukları için tehlikeli hale getiriyor.^[12]

Enkaz Akışı Erken Uyarı Sistemleri

Enkaz akışları çok tehlikeli olabilir. Yüksek hızlarda hareket edebilir, uzun mesafeler kat edebilir ve 100 metre derinliğe kadar dere vadilerini molozla doldurabilirler. Enkaz akış riskinin özellikle yüksek olduğu alanlarda kullanılmak üzere erken uyarı sistemleri geliştirilmektedir. Bir yöntem, hareket etmeye başlamış olan enkaz akışlarını tespit etmek için hassas sismografları kullanır. Bir diğeri, meteorolojik koşulların akışların gerçekleşmesi için ne zaman uygun olduğunu belirlemek için radar yağış tahminlerini ve belirlenmiş yağış yoğunluğu-süre eşik değerlerini kullanır.^[13]

,KAYNAKÇA

^ "Arşivlenmiş kopya". 6 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Ocak 2021.
^ https://web.archive.org/web/20130603165333/https://profile.usgs.gov/myscience/upload_folder/ci2013Mar07174849246641997.Iverson.PhysicsDebrisFlows.Rev.Geophys.pdf ^{[yalın URL]}
^ "Geology.com". 14 Eylül 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi.
^ D.M. Morton, R.M. Alvarez, and R.H. Campbell. "PRELIMINARY SOIL-SLIP SUSCEPTIBILITY MAPS, SOUTHWESTERN CALIFORNIA" (Open-File Report OF 03-17 USGS 2003)
^ "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 5 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Ocak 2021.
^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ocak 2021.
^ "Arşivlenmiş kopya". 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ocak 2021.
^ Hunt,B. (1982). "Asymptotic Solution for Dam-Break Problems." Jl of Hyd. Div., Proceedings, ASCE, Vol. 108, No. HY1, pp. 115–126.
^ Jakob, Matthias; Hungr, Oldrich (2005). Debris-flow hazards and related phenomena. Debris-Flow Hazards and Related Phenomena. Springer. pp. 38–39.
^ "Debris Basins". U.S. Fish & Wildlife Service. Retrieved 30 January 2013.
^ Staley, D.M., Negri, J.A., Kean, J.W., Laber, J.L., Tillery, A.C. and Youberg, A.M., 2017. Prediction of spatially explicit rainfall intensity–duration thresholds for post-fire debris-flow generation in the western United States. Geomorphology, 278, pp.149-162.
^ 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. and Lindsay, D.N., 2019. 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), pp.1140-1163.
^ "Geology.com".

[1] "Arşivlenmiş kopya". 6 Ağustos 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 6 Ocak 2021.

[2] ttps://web.archive.org/web/20130603165333/https://profile.usgs.gov/myscience/upload_folder/ci2013Mar07174849246641997.Iverson.PhysicsDebrisFlows.Rev.Geophys.pdf ^{[yalın URL]}

[3] "Geology.com". 14 Eylül 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi.

[4] D.M. Morton, R.M. Alvarez, and R.H. Campbell. "PRELIMINARY SOIL-SLIP SUSCEPTIBILITY MAPS, SOUTHWESTERN CALIFORNIA" (Open-File Report OF 03-17 USGS 2003)

[5] "Arşivlenmiş kopya" (PDF). 5 Haziran 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 5 Ocak 2021.

[6] "Arşivlenmiş kopya". 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ocak 2021.

[7] "Arşivlenmiş kopya". 28 Kasım 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ocak 2021.

[8] Hunt,B. (1982). "Asymptotic Solution for Dam-Break Problems." Jl of Hyd. Div., Proceedings, ASCE, Vol. 108, No. HY1, pp. 115–126.

[9] Jakob, Matthias; Hungr, Oldrich (2005). Debris-flow hazards and related phenomena. Debris-Flow Hazards and Related Phenomena. Springer. pp. 38–39.

[10] "Debris Basins". U.S. Fish & Wildlife Service. Retrieved 30 January 2013.

[11] Staley, D.M., Negri, J.A., Kean, J.W., Laber, J.L., Tillery, A.C. and Youberg, A.M., 2017. Prediction of spatially explicit rainfall intensity–duration thresholds for post-fire debris-flow generation in the western United States. Geomorphology, 278, pp.149-162.

[12] 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. and Lindsay, D.N., 2019. 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), pp.1140-1163.

[13] "Geology.com".

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]