泥石流災害及其防治研究綜述

1、泥石流災害及其防治研究綜述泥石流災害及其防治研究綜述報告人：吳威Page 2目錄目錄Page 3 摘要：本文首先介紹了泥石流對社會經濟、生活以及環(huán)境的嚴重影響，提出了研究泥石流災害防治的重要性；其次細述了泥石流的形成條件及特征；然后介紹了國內外泥石流危險性評價分析的發(fā)展歷程以及危險性評價方法；最后介紹了泥石流災害防治的各種工程措施和生物措施及措施技術。 關鍵詞：泥石流 危險性評價 災害防治Page 4第一章第一章 前言前言n 泥石流是指山區(qū)或者其他山谷溝壑、地形險峻的地區(qū)，由于暴雨、地震等引發(fā)形成的由大量泥沙、石塊等松散固體物質和水體混合構成的一種特殊洪流，是半干旱和半濕潤山區(qū)最為常見的一種自

2、然災害現(xiàn)象。我國是世界上泥石流災害最為嚴重的國家之一。泥石流具有突發(fā)性以及流速快，流量大，物質容量大和破壞力強等特點。發(fā)生泥石流常常會沖毀公路、鐵路等交通設施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。Page 5n 近年來，我國泥石流災害頻發(fā)，如：四川8.13特大泥石流（2010）、甘肅8.7舟曲特大泥石流（2010）、云南貢山特大泥石流（2010）、北京特大暴雨山洪泥石流（2012）等。泥石流。頻繁爆發(fā)的泥石流不僅嚴重地威脅著人民的生命財產安全，而且會嚴重制約地方經濟的發(fā)展。因此，對泥石流災害防治的研究顯得尤為重要。舟曲被泥石流沖毀的樓房舟曲被泥石流沖毀的樓房Page 6第二章 泥石流的成因及其特征n 我國

3、幅員遼闊，山脈縱橫，地質構造復雜，第四紀松散堆積物豐富，泥石流不僅分布廣泛，形成條件復雜，而且類型多樣。n 2.1 泥石流的成因n 2.1.1、形成因素。泥石流是山區(qū)溝谷中，由暴雨、冰雪融水等水源激發(fā)的、含有大量泥沙石塊的特殊洪流。影響泥石流形成的因素很多很復雜，包括巖性構造、地形地貌、土層植被、水文條件、氣候降雨等。泥石流是泥、沙、石塊與水體組合在一起并沿一定的溝床運(流)動的流動體，其形成同時具備三項基本條件：陡峻的便于集水、集物的地形、地貌；豐富的松散物質；短時間內有大量的水源。Page 7n2.1.2、誘發(fā)因素。由于工農業(yè)生產的發(fā)展，人類對自然資源的開發(fā)程度和規(guī)模也在不斷發(fā)展。當人類經

4、濟活動違反自然規(guī)律時，必然引起大自然的報復。工業(yè)化以來，因為人為因素誘發(fā)的泥石流數(shù)量正在不斷增加?？赡苷T發(fā)泥石流的人類工程經濟活動主要有以下幾個方面：工程建筑的不合理開挖；棄土、礦渣的不合理堆放；濫伐亂墾等等。n 2.2 泥石流的危害n 泥石流常常具有暴發(fā)突然、來勢兇猛、迅速之特點。并兼有崩塌、滑坡和洪水破壞的雙重作用，其危害程度比單一的崩塌、滑坡和洪水的危害更為廣泛和嚴重。它對人類的危害具體表現(xiàn)在以下四個方面：對居民點的危害；對交通的危害；對水利工程的危害；對礦山的危害.據統(tǒng)計，我國有29個?。▍^(qū)）、771個縣（市）正遭受泥石流的危害，平均每年泥石流災害發(fā)生的頻率為18次縣，近40年來，每年

5、因泥石流直接造成的死亡人數(shù)達3700余人。據不完全統(tǒng)計，建國后的50多年中，我國縣級以上城鎮(zhèn)因泥石流而致死的人數(shù)已約4400人，并威脅上萬億財產，由此可見泥石流對山區(qū)城鎮(zhèn)的危害之重。目前我國己查明受泥石流危害或威脅的縣級以上城鎮(zhèn)有138個，主要分布在甘肅(45個)、四川(34個)、云南(23個)和西藏(13個)等西部省區(qū)，受泥石流危害或威脅的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級城鎮(zhèn)數(shù)量更大。n 2.3 泥石流的發(fā)生規(guī)律n 泥石流發(fā)生的時間規(guī)律是與集中降雨時間規(guī)律相一致，具有明顯的季節(jié)性。另外，暴雨、洪水總是周期性地出現(xiàn)。因此，泥石流的發(fā)生和發(fā)展也具有一定的周期性。Page 8第三章 n 3.1國內外泥石流危險性評價發(fā)展歷程

6、n 3.1.1國外：國際上對泥石流危險性評價非常重視,有關危險度的研究也相對較早。泥石流災害較嚴重的發(fā)達國家非常重視滑坡泥石流的基礎性研究。應聯(lián)合國成員國的要求, 1976年聯(lián)合國決定由國際工程地質聯(lián)合會(IAEG)執(zhí)行滑坡泥石流危險度評價的基礎研究。該項目由美國聯(lián)邦地質調查局David J. Varnes博士牽頭組織實施, 1984年完成的研究報告系統(tǒng)總結了近年來世界各國的研究成果,完成了滑坡泥石流調查、樣本數(shù)據分析、評價方法和檢驗分析的研究。這些成果在第三屆國際地貌學大會和第28屆國際地質學大會上都作為特邀報告交流,為世界各國開展滑坡泥石流災害評價提供了一種規(guī)范性的技術方法。1977年日本

7、足立勝治等開展了泥石流發(fā)生危險度的判定研究,主要從地貌條件、泥石流形態(tài)和降雨三方面判定泥石流發(fā)生率,為以后的泥石流危險度研究開辟了一條道路。1980年瑞典Eldeen用危險區(qū)圖研究了滑坡泥石流災害的危險度,第一個將洪水危險度的研究模式引入了泥石流危險度研究中。Page 9n 1981年美國Hollingsworth和Kovacs采用打分方法構建滑坡泥石流危險度評價的基本框架,采用因子疊加法實現(xiàn)了滑坡危險度的評估,該方法為以后的滑坡泥石流危險性研究指明了方向,現(xiàn)在很多的研究方法都是基于因子疊加的原理而展開的。1984年倫敦大學皇家學院Hansen教授總結出了滑坡泥石流危險性評價的四點重要內容,為

8、泥石流危險性研究奠定了理論基礎,對以后的危險性評價工作產生了深遠的影響。19771988年,美國對加利福尼亞Saratoga地區(qū)、Switzerlard地區(qū)及其北部的山林伐木規(guī)劃區(qū)的滑坡泥石流開展了危險性編目工作,并對加利福尼亞地區(qū)的暴雨滑坡泥石流進行了遙感危險度評價工作,第一次在大范圍內展開了滑坡泥石流危險性的評價工作,為今后的危險性評價工作提供了范例。1988年日本高橋保等開展了扇形地上泥石流危險度的評價研究,主要探討建筑物的損害與泥石流堆積厚度的關系;1990年日本久保田哲也等再次開展了泥石流發(fā)生危險度的判定研究,主要從短歷時降雨的有效降雨量和降雨強度來研究泥石流發(fā)生的可能性,日本學者的

9、研究從不同角度入手,大大豐富了泥石流危險性研究的內容。進入90年代以來, GIS與RS技術的發(fā)展大大促進了該領域快速發(fā)展。相關的研究大量涌現(xiàn),其中代表性的工作是意大利學者Carrara系統(tǒng)總結了近年來泥石流災害制圖的技術方法和存在的問題。Page 10n 3.1.2 國內：我國開展滑坡泥石流危險度評價研究起步較晚,但已取得了顯著的成果。1986 年，譚炳炎嘗試對泥石流的嚴重程度進行評判，討論了泥石流的判斷以及其嚴重程度的判定條件；1988 年，劉希林正式提出泥石流危險度的概念及其定量評估方法泥石流危險度判定，并提出了8大危險因子建立多因子綜合評判模型，且1995 年，出版標志性成果泥石流危險性

10、評價，該書是我國目前唯一的泥石流危險性評估學術專著。2000 年，泥石流危險度評估技術方法入編地質災害勘查指南。2005 年，泥石流危險度研究成果入編普通高等教育“十五”國家級規(guī)劃教材地貌學原理( 修訂版)。2006 年，國土資源部發(fā)布中華人民共和國地質礦產行業(yè)標準 DZ/T0200 2006泥石流災害防治工程勘查規(guī)范，將單溝泥石流危險區(qū)預測方法收入規(guī)范( 規(guī)范性附錄 D) 。近幾十年來，隨著各種數(shù)學理論的成熟,許多研究學者開始注重運用數(shù)學方法來解決泥石流危險性評價的問題,研究成果大量涌現(xiàn),其中代表性的有模糊數(shù)學方法的應用、灰色關聯(lián)分析、粗糙集、人工神經網絡、Bayes判別分析等,這些都極大地

11、促進了泥石流危險性評估研究的發(fā)展。Page 11n 3.2 危險性評價方法n 泥石流危險性評價是災情評估、預測、防災救災決策的基礎。根據研究范圍,可以分為點評價和面評價,即單溝泥石流危險度評價和區(qū)域泥石流危險度評價。前者評價面積小,致災體(泥石流)和承災體清晰明確,評價精度高,評價結果定量化程度高而后者面積大,致災體的成災條件復雜,致災因素多樣,承災體類型多,分布廣,特征復雜,許多因素具有較高程度的模糊性和不確定性,因此采用的指標多為相對指標,評價結果定量化程度較低。泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化綜合評判等級標準表Page 12泥石流危險性評價方法分類比較Page 13第四章 n 根據不同地區(qū)泥石流有

12、不同的特點，對泥石流災害的防治應采取不同的治理措施。在崩塌、滑坡強烈活動的泥石流發(fā)生區(qū)，應以工程措施為主，兼用生物措施。在以坡面侵蝕及溝谷侵蝕為主的泥石流地區(qū)，應以生物措施為主，輔以工程措施。而在坡面侵蝕和重力侵蝕兼有的泥石流地區(qū)，則以綜合治理效果最好。n 4.1 治理措施n （1）工程治理措施n 泥石流工程治理措施主要包括攔擋工程、排導工程和停淤工程等。n 1）攔擋工程：攔擋工程布置在流通區(qū)內，在中上游建攔沙壩、谷坊(群)等工程，以攔截泥石流固體物質，減緩溝床縱坡，減少泥石流固體物質對下游的危害，并利用回淤物壓埋坡腳，穩(wěn)定谷坡；攔擋工程有擋土墻、護坡、壩體等；n 2）排導工程：排導工程包括排

13、導槽、導流堤、順水壩等，在泥石流溝的流通段，以排泄攔擋泥石流固體物質至預定地點，防止泥石流對下游建筑物和耕地的危害；n 3）停淤工程：在泥石流溝的下游或堆積區(qū)，設置停淤場，讓攔擋不住的泥石流在停淤場停淤，避免造成堵塞江河、淤埋村莊農田等危害。Page 14n （2 2）生物措施n 應從水土保持入手，實行喬灌草結合，上、中、下游結合。n 1）泥石流堆積區(qū)的治理：在泥石流堆積區(qū)植樹造林，溝谷中上游種植植被，）泥石流堆積區(qū)的治理：在泥石流堆積區(qū)植樹造林，溝谷中上游種植植被，其目的主要是保護農田，防風固土，防沖攔淤，護灘固堤；其目的主要是保護農田，防風固土，防沖攔淤，護灘固堤；n 2）形成區(qū)、流通區(qū)的

14、治理：泥石流形成區(qū)是泥石流水動力和松散固體物質補）形成區(qū)、流通區(qū)的治理：泥石流形成區(qū)是泥石流水動力和松散固體物質補給源地。生物治理主要是增加植被覆蓋，涵養(yǎng)水源，以減少地表徑流量和固給源地。生物治理主要是增加植被覆蓋，涵養(yǎng)水源，以減少地表徑流量和固體物質補給量。體物質補給量。n 4.2 防治方法n 做好泥石流的預測工作對于防災和減災，保障山區(qū)人民生命財產顯得尤為重要。目前我國對泥石流的預測預報研究常采取以下方法：n （1）在典型的泥石流溝進行定點觀測研究，力求解決泥石流的形成與運動參數(shù)問題。如對云南省東川市小江流域蔣家溝、大橋溝等泥石流的觀測試驗研究，對四川省漢源縣沙河泥石流的觀測研究等；n （

15、2）調查潛在泥石流溝的有關參數(shù)和特征；Page 15n （3）加強水文、氣象的預報工作，特別是對小范圍的局部暴雨的預報。因為暴雨是形成泥石流的激發(fā)因素。比如、當月降雨量超過 350 毫米時，日降雨量超過 150 毫米時，就應發(fā)出泥石流警報；n （4）建立泥石流技術檔案，特別是大型泥石流溝的流域要素、形成條件、災害情況及整治措施等資料應逐個詳細記錄，并解決信息接收和傳遞等問題；n （5）劃分泥石流的危險區(qū)、潛在危險區(qū)或進行泥石流災害敏感度分區(qū)；n （6）開展泥石流防災警報器的研究及室內泥石流模型試驗研究。Page 16n 4.3 工程新技術n 陳曉清等在“汶川地震區(qū)特大泥石流工程防治新技術探索”

16、一文中，分析舟曲三眼峪和綿竹文家溝的泥石流防治失敗原因時發(fā)現(xiàn)目前大量采用的漿砌石結構抗泥石流沖擊破壞能力弱是其重要因素，因此為了抵御特大泥石流的沖擊破壞，初步提出了鋼筋混凝土框架 +漿砌石壩體式泥石流攔砂壩、預制鋼筋混凝土箱體組裝式攔砂壩的新型泥石流攔擋結構，以及復式斷面泥石流排導槽、預制鋼筋混凝土箱體組裝式排導槽的新型泥石流排導結構。鋼筋混凝土框架 + 漿砌石壩體式泥石流攔砂壩立體示意圖Page 17n 隨著數(shù)字圖像處理技術、虛擬現(xiàn)實技術、三維GIS技術的不斷發(fā)展，三維地質建模和可視化技術在地質災害管理方面逐漸地得到了應用如吳宏在“三維可視化技術在舟曲縣城區(qū)災后重建泥石流防治工程中的應用”一

17、文中采用3ds、Max、Maya等三維建模軟件構建了泥石流防治工程三維模型，基于Skyline三維GIS平臺建立了災后泥石流防治工程三維可視化場景對三維可視化場景構建的關鍵技術、三維空間數(shù)據處理、三維模型制作和三維場景構建進行詳細闡述，最終建立的舟曲縣城區(qū)災后重建泥石流防治工程三維場景將直觀、逼真地顯示舟曲縣地形、泥石流防治工程部署情況，可為今后當?shù)卣罏臏p災工作提供決策支持此外，應用目前先進的流體、剛體動力學模擬軟件對舟曲“.”特大山洪泥石流災害過程進行三維動態(tài)模擬，效果比較理想。Page 18n 付 英、鄭娟爾、余振國等在“經濟學視角的中國地質災害防治新機制研究”一文中從外因土地稀缺、財

18、力不足、發(fā)揮資金合力和消除外部性的需要出發(fā)，運用經濟學知識提出新機制。文中以廣西和甘肅為例來闡述新機制。廣西將地質災害防治與舊城改造、新農村建設、土地開發(fā)利用、建設用地增減掛鉤相結合，統(tǒng)籌解決地質災害威脅嚴重、 治理資金缺乏和土地資源稀缺問題；甘肅省由于全省經濟條件總體較差，投入資金遠遠不能滿足實際需要， 建立和形成了“政府資金扶持、優(yōu)惠政策支持、社會資本參與”的地質災害開發(fā)性綜合防治新機制。 為了建立和完善地質災害防治新機制，文中建議：1、完善規(guī)章制度，規(guī)范和引導新機制的建設；2、解決啟動資金不足問題；3、解決土地周轉指標問題；4、加強科技支撐研究；5、加強新機制的宣傳推廣。Page 19災后重建泥石流防治工程三維可視化場景泥石流流動效果泥石流沖毀建筑物Page 20參考文獻：參考文獻：n譚炳炎，泥石流溝嚴重程度的數(shù)量化綜合評判J. 水土保持通報，1986，6(1): 51-57.n羅云.災害評價初探J.災害學, 1987, 2(3): 10-14.n劉希林.泥石流危險度判定的研究J.災害學，1988，3:10-15.n李闊,唐川.泥石流危險性評價研究進展J.災害學，2007，22(1):106-110.n嚴軍，許琳娟，焦洪波等. 泥石流的成因、危害及防治Z.國際會議，2010.n劉希林.我國“地質災害危險性評估技術要求”中的有關問