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文檔簡介

水利工程論文-對兩類自然災(zāi)害:滑坡與水土流失綜合治理問題的研究摘要:本文從系統(tǒng)認(rèn)識論出發(fā),以吊鐘壩滑坡群水土保持綜合治理研究為論證點(diǎn),認(rèn)為在一特定地質(zhì)環(huán)境條件下,滑坡的形成與水土流失產(chǎn)生是同一系統(tǒng)中的相關(guān)事件。兩者應(yīng)結(jié)合治理。關(guān)鍵詞:系統(tǒng)Theresearchaboutslideslopeandwater-soilsynthesizefathertotwokindsnaturalnesscalamityAbstractThispaperdepartfromtheepistemologyofsystem,withtheresearchofDiaoZhongBaslideslopeswaterandsoilretainsynthesizefatherasdemonstratepoint,anddrawtheconclusionthatundertheespeciallyGeo-condition,theformofslideslopeandtheproduceofwaterandsoillossismutualityeventinsideasystem。Thetwomustbecombinefather。Keywordssystem,slideslope,waterandsoilloss,DiaoZhongBaslideslopes,associatepointTongGuang-qinChangJiangWaterResourceCommitteeThreeGorgesReconnaissanceAcademe1序言近年來,由于前期森林的大面積砍伐,土壤間持水能力大為下降。在具有一定坡度的邊坡地段,由于地表植被的極度缺乏,自然地表對大氣降雨基本無甚阻撓作用,地表徑流的形成與匯集,對邊坡表層土壤、養(yǎng)分的流失及邊坡自然空間幾何形態(tài)的改造,是促使邊坡穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生地質(zhì)隱患的主導(dǎo)因素之一。同時(shí)由于地質(zhì)隱患災(zāi)害的潛伏性,即外界改造動力的持續(xù)性或間歇性,邊坡對動力改造的相斥性與積累作用使得邊坡地表的次生再造與動力作用施與期不連續(xù),使得人們認(rèn)為兩者是不相關(guān)的。同時(shí)受社會的、經(jīng)濟(jì)的某些因素影響,從而力促人們忽略兩者的關(guān)聯(lián)性與嚴(yán)重性。就全球而言,地震、火山和崩滑、泥石流以及水土流失等地表改造作用,是自然災(zāi)害中的主要作用。諸如暴雨和特大洪水等,除了它們自身所造成的水災(zāi)之外,還伴有兩岸岸坡的崩滑、泥石流或大面積水土流失1。所以從某種意義上講,邊坡的崩滑與水土流失現(xiàn)象經(jīng)常是相伴而生的。對于經(jīng)常相伴而生的兩類自然災(zāi)害,由于其表觀上的不相關(guān)性,造成人們?nèi)狈ζ湫纬蓹C(jī)制和治理系統(tǒng)性的更深層次認(rèn)識,以至限制了人們對其災(zāi)害性的消弱與改造活動。本文擬以系統(tǒng)論的觀點(diǎn),對在一特定地質(zhì)環(huán)境條件下,滑坡與水土流失產(chǎn)生的相關(guān)性和防治的系統(tǒng)性進(jìn)行一些初步的探索性研究,并以吊鐘壩滑坡群水土綜合治理研究為例來論證本文觀點(diǎn),以期引起學(xué)術(shù)界各位同仁的注意。2滑坡形成與水土流失產(chǎn)生的相互關(guān)聯(lián)論2.1水對滑坡穩(wěn)定性的影響眾多的理論研究與工程實(shí)踐表明,水是控制邊坡穩(wěn)態(tài)之一也是最主要的因素。據(jù)對長江三峽工程庫區(qū)已勘察滑坡進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn),水對處于臨界穩(wěn)態(tài)邊坡的穩(wěn)定系數(shù)影響值達(dá)0.40.6之多2。水對邊坡穩(wěn)態(tài)的控制作用,主要表現(xiàn)為:其一,地表徑流對邊坡空間幾何形態(tài)的改造。大氣降雨在邊坡上的第一次分配是入滲,第二次分配主要表現(xiàn)為形成地表徑流。地表徑流的自然排泄,是其所攜能量以最利便的方式、最大的限度進(jìn)行釋放,以符合能量最低的自然法則。所以說地表徑流的排泄過程是從水能釋放而不是從邊坡穩(wěn)定角度出發(fā)。在地表徑流排泄的過程中,徑流與邊坡表層土壤的相互作用,使得邊坡空間幾何形態(tài)的水能改造有利于水能釋放而非邊坡穩(wěn)定。吊鐘壩滑坡群水土綜合治理區(qū)邊坡介質(zhì)滲透性一般,但其降雨在時(shí)空上分布極不均勻(主要集中在7、8月份,約占全年降雨的36.4),極易形成地表徑流。邊坡總體坡度在14左右,但前緣較陡,同時(shí)由于坡體植被覆蓋率極低,約為1,臨近鐘壩河滑坡前緣覆蓋率幾乎為零。地表徑流對邊坡形態(tài)的改造主要表現(xiàn)為覆蓋層變?。ㄍ馏w流失);其次為依托自然水系排泄,對邊坡局部切割,形成的多層次坍滑體。從地質(zhì)上分析,本區(qū)已形成4個大小不一的變形體系群。值得注意的是,由于邊坡前緣為鐘壩河,洪水期間,鐘壩河流水對坡體前緣不斷沖刷、掏切作用,坡體前緣物質(zhì)大量流失,形成高陡臨空面,將進(jìn)一步降低邊坡現(xiàn)有的穩(wěn)定性。其二,地下水對邊坡的荷載作用。由于大氣降雨或周邊環(huán)境水量的持續(xù)補(bǔ)給,可能使得邊坡介質(zhì)中地下水位驟然上升,水壓力p(=h)此時(shí)對邊坡的作用表現(xiàn)為減輕邊坡介質(zhì)自重和加大促使邊坡不穩(wěn)的下滑力。對于下滑區(qū)段較大的邊坡而言,后者的不利影響往往遠(yuǎn)大于前者。如若邊坡前后緣高差值較大且介質(zhì)滲透較好,其產(chǎn)生的動水壓圖1吊鐘壩滑坡群地質(zhì)略圖力Pid(=Aoinsini)對邊坡穩(wěn)定極為不利。吊鐘壩區(qū)各處均有泉水出露,特別是大降雨期后,泉眼出水充足,從而說明覆蓋層介質(zhì)易飽水,形成對邊坡穩(wěn)定不利的高水位靜水壓力。表1吊鐘壩綜合治理區(qū)不同工況邊坡穩(wěn)定計(jì)算剖面號穩(wěn)定系數(shù)滑面(飽水100)幾何要素飽水0飽水80飽水100前緣高程(m)后緣高程(m)661.430.99808936005254790000111.160.84807739600574639065551.350.95808637406584309588水對邊坡穩(wěn)定性影響,由此可見一斑。其三,地表水的入滲對邊坡主導(dǎo)滑面的軟化作用。在長江三峽工程庫區(qū),由于受沉積環(huán)境先決條件的控制與誘導(dǎo),在土、石邊坡中多夾泥化軟弱層,其物質(zhì)成份多為高嶺土、粉質(zhì)粘土或粘土。邊坡中節(jié)理面與結(jié)構(gòu)構(gòu)造面的存在,導(dǎo)致地表水入滲邊坡介質(zhì)乃至到達(dá)軟弱層面,引起其物質(zhì)的軟化或泥化而造成滑面并形成滑坡,這一重要結(jié)論已被眾多研究證實(shí)。2.2水土流失的主載體水目前,人類與環(huán)境的關(guān)系日趨惡化。生態(tài)危機(jī)的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí),使人類清醒地認(rèn)識到,經(jīng)濟(jì)的增長與保護(hù)生態(tài)環(huán)境同等重要,水土的枯榮,關(guān)系到一地的興衰3。水土流失防治已成為當(dāng)今世界環(huán)境治理的主題。在水土流失的過程中,水是土體流失的主載體,沒有水也就沒有水土流失。因而水土保持就是治水保土。影響本區(qū)水土流失的幾個主要因素如下:2.2.1降雨因素?fù)?jù)有關(guān)研究資料表明:所有的氣候因子,都以不同的形式,給予水土流失以不同程度的影響??傮w而言,氣候因子對水土流失的影響分為兩類:直接影響。降雨對土壤的破壞作用,暴風(fēng)驟雨常常是造成水土流失的直接動力。如1982年,本區(qū)發(fā)生特大型降雨,雨強(qiáng)、雨量均為區(qū)內(nèi)水文歷史記載所罕見,其對區(qū)內(nèi)土壤結(jié)構(gòu)造成極大的破壞,所造成的表層土壤流失量雖沒有資料記載,但據(jù)區(qū)內(nèi)居民回憶,“一場大雨一層土”,農(nóng)田表層土壤嚴(yán)重流失。間接影響。主要指降雨、溫度、濕度、日照等對植被生長發(fā)育、巖體風(fēng)化作用與強(qiáng)度、成土過程和土壤性質(zhì)的影響。水文資料顯示,研究區(qū)降雨在時(shí)空序列上分布不均勻。降雨主要分布在7、8月份。降雨量的高度集中,形成了明顯的干、濕季節(jié),雨季時(shí)土壤經(jīng)常處于濕潤狀態(tài),為暴流侵蝕創(chuàng)造了條件,加劇了多雨季節(jié)水土流失量。2.2.2重力侵蝕重力侵蝕是受侵蝕物質(zhì)在重力作用下,沿坡面方向發(fā)生的塊體移動。塊體的孕育、發(fā)生和停止除受重力作用外,還受地勢反差、坡面土層結(jié)構(gòu)、土體含水量和水文條件的誘導(dǎo)和抑制。重力侵蝕與水力侵蝕呈現(xiàn)相互促進(jìn)的復(fù)雜而緊密的關(guān)系。鐘壩河流水對區(qū)內(nèi)坡體前緣的不斷沖刷、掏蝕,坡體前緣物質(zhì)被洪水帶走,在坡體前緣形成臨空面。臨空面后的土體介質(zhì)在其內(nèi)摩擦力和凝聚力以及其上生長的自然植被的固持作用不足以維系平衡時(shí),在重力作用下,土壤及其母質(zhì)發(fā)生移動,造成水土流失4。2.2.3坡面徑流排泄的紊亂性水是土體流失的主載體,沒有水也就沒有水土流失。坡面徑流的深度與坡度決定著坡面徑流的運(yùn)動規(guī)律,許多侵蝕都與水力侵蝕呈現(xiàn)相互促進(jìn)的復(fù)雜而緊密的關(guān)系。區(qū)內(nèi)坡面上除發(fā)育有由三條較大的自然溝組成的坡面排水系統(tǒng)外,其坡面徑流的排泄基本上是無組織、無目的的,并呈紊亂狀態(tài)。消弱水土流失中載體水的比重與作用,實(shí)施水土分流,坡面徑流的攔截、排泄應(yīng)是有組織、有目的的。2.3兩者的關(guān)聯(lián)點(diǎn)水通過以上分析表明,就本區(qū)而言,邊坡穩(wěn)態(tài)的惡化(形成滑坡)與水土流失現(xiàn)象的產(chǎn)生是相輔相成的,水在其中起到了關(guān)鍵性作用。其一,鐘壩河流水對邊坡前緣的沖刷、掏蝕,坡體前緣物質(zhì)流失(水土流失);前緣物質(zhì)流失,導(dǎo)致邊坡前緣的高陡臨空面的形成,從而邊坡穩(wěn)態(tài)惡化形成滑坡。其二,降雨時(shí)空上分布不均,雨能短時(shí)間內(nèi)大量集中,超出邊坡表面對其的抗蝕能力,形成水土流失;同時(shí)引起覆蓋層厚度減薄,地表水入滲加劇,對邊坡穩(wěn)定不利。其三,坡面徑流排泄的紊亂性,造成坡面徑流的深度不一,局部地段下切,形成多層次的坍滑體;坡面徑流較深處水土流失較嚴(yán)重。綜上所述,水是滑坡形成與水土流失產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)點(diǎn)。3滑坡與水土流失綜合整治的系統(tǒng)論我們已經(jīng)得出一個重要結(jié)論:在一特定地質(zhì)環(huán)境條件下,滑坡的形成與水土流失現(xiàn)象的產(chǎn)生是納入一個系統(tǒng)范疇的。對于個體的施與作用(整治或防治),應(yīng)考慮個體間的相互關(guān)聯(lián)性與反作用效應(yīng),以系統(tǒng)認(rèn)識論的高度,首先著眼于各個個體的關(guān)聯(lián)點(diǎn),從全局出發(fā)來實(shí)施整治措施,其次是考慮不關(guān)聯(lián)點(diǎn)的效應(yīng)。設(shè)有一局部封閉系統(tǒng)O,O1,O2,Oi,,OnO,其單個子系統(tǒng)Oii=1,2,,n為n維向量組。若一串子系統(tǒng)中含有關(guān)聯(lián)點(diǎn)G,不失一般性,即設(shè)一串子系統(tǒng)O1,O2,Oj;令Oj=F(G,j1,j2,,),(j=1,2,,j),jn,則系統(tǒng)的施與作用點(diǎn)首要考慮關(guān)聯(lián)點(diǎn)G,其次才是不關(guān)聯(lián)點(diǎn)的效應(yīng)。吊鐘壩滑坡群水土綜合治理(大系統(tǒng))主要包括滑坡整治與水土流失防治(子系統(tǒng)),兩者關(guān)聯(lián)點(diǎn)是水,即吊鐘壩滑坡群水土綜合治理應(yīng)首要著眼于水的問題。4對上述兩類災(zāi)害防治問題的研究4.1治理思路研究區(qū)域系統(tǒng)目前變形明顯,特別是鐘壩河兩岸,在洪水期間,河岸崩塌活動頻繁,牽引坡體失穩(wěn)。水土流失現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重,從而使生態(tài)環(huán)境極為惡化,其潛在危害性更加難以消除。為使區(qū)域系統(tǒng)獲得良好的農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,治理工程實(shí)施從水保角度出發(fā),立足近期效益兼顧長遠(yuǎn)利益,“除害興利”,治理與開發(fā)并舉,在徹底解除滑坡災(zāi)害危害性的同時(shí),為周邊環(huán)境的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展留下足夠的建筑空間及有效的農(nóng)業(yè)用地。吊鐘壩滑坡群水土綜合治理工程以滑坡治理與水保治理相結(jié)合,以滑坡治理作為水保治理的導(dǎo)入點(diǎn)。吊鐘壩滑坡區(qū)造成坡體失穩(wěn)的根本原因是鐘壩河洪水期間水

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