山地地質(zhì)災害-泥石流應對措施分析

山地地質(zhì)災害—泥石流應對措施分析摘要泥石流災害在我國分布廣泛，其中以四川、云南、西藏、甘肅、陜西等?。ㄊ?、自治區(qū)）最為嚴重。眾多的泥石流造成了嚴重的災害，特別是近兩年來，暴雨頻發(fā)，泥石流也發(fā)生頻繁，嚴重威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。因其對人類社會經(jīng)濟系統(tǒng)潛在危害巨大，一直受到國內(nèi)外學者的廣泛關注，是山區(qū)防災減災研究的熱點問題。西南地區(qū)地形復雜，山大溝深，是泥石流災害頻發(fā)區(qū)。西南地區(qū)山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，泥石流頻發(fā)，災害嚴重。采取科學、有效的方法防治泥石流災害，對于改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境、促進社會經(jīng)濟發(fā)展、保護西南水源地及生態(tài)安全都具有十分重要的現(xiàn)實意義。地理科學專業(yè)野外實習于2012年9月2日夜間在四川鹽源縣城—瀘沽湖鎮(zhèn)間突遇泥石流，期間同學們經(jīng)歷了寒冷、饑餓、恐慌、無人援救、漫長等待、最終營救等一系列驚心動魄的過程。本文以此為案例，針對我國西南地區(qū)泥石流的特點，因地制宜地制定泥石流災害的防治措施。關鍵詞：泥石流；危害；防治1泥石流的基本概念1.1泥石流的定義泥石流是指在山區(qū)或者其他溝谷深壑，地形險峻的地區(qū)，因為暴雨、暴雪或其他自然災害引發(fā)的山體滑坡并攜帶有大量泥沙以及石塊的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物質(zhì)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。1.2泥石流的危害1.2.1對聚落的危害泥石流最常見的危害之一，是沖進鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)，摧毀房屋、工廠、企事業(yè)單位及其他場所設施。淹沒人畜、毀壞土地，甚至造成村毀人亡的災難。1.2.2對公路、橋梁的危害泥石流可直接埋沒車站，鐵路、公路，摧毀路基、橋涵等設施，致使交通中斷，還可引起正在運行的火車、汽車顛覆，造成重大的人身傷亡事故。有時泥石流匯入河道，引起河道大幅度變遷，間接毀壞公路、鐵路及其它構(gòu)筑物，甚至迫使道路改線，造成巨大的經(jīng)濟損失。1.2.3對水利、水電工程的危害主要是沖毀水電站、引水渠道及過溝建筑物，淤埋水電站尾水渠，并淤積水庫、磨蝕壩面等。1.2.4對礦山的危害主要是摧毀礦山及其設施，淤埋礦山坑道、傷害礦山人員、造成停工停產(chǎn)，甚至使礦山報廢。1.3泥石流的形成條件泥石流形成有三個基本條件，即地質(zhì)條件、地形條件和水源條件。三大條件對泥石流形成具有重要的作用，缺一不可。1.3.1地質(zhì)條件地質(zhì)條件集中反映在泥石流形成的松散碎屑物質(zhì)方面。在山區(qū)的一個小流域內(nèi)，如果沒有數(shù)量足夠的松散碎屑物質(zhì)，是不可能形成泥石流的。巖性、構(gòu)造、新構(gòu)造運動、地震及火山活動等，屬于內(nèi)力地質(zhì)作用；風化作用、各種重力地質(zhì)作用、流水侵蝕搬運堆積等，則屬于外力地質(zhì)作用。這些相互關聯(lián)、錯中復雜的地質(zhì)條件組合，決定著參與泥石流活動的松散碎屑物數(shù)量多少和類型特征。1.3.2地形條件決定地形條件的幾個方面主要是相對高度、坡度與坡向以及流域形態(tài)和溝谷形態(tài)。相對高度對泥石流的形成起關鍵作用，因為相對高度決定勢能的大小，相對高度越高，勢能越大，形成泥石流的動力條件越充足；山坡坡度的陡緩，影響松散碎屑物的分布和聚集，凡是泥石流發(fā)育的山地，山坡坡度較陡，泥石流活動的強弱還與山坡坡向具有一定的關系，在北半球的向南坡和向西坡(陽坡)，泥石流的發(fā)育程度，爆發(fā)程度均大于向北坡和向東坡(陰坡)，這是因為受小氣候的影響之故。陽坡巖石風化作用強度比陰坡劇烈，巖石易破碎，松散土石體較厚，然而土體中含水量、林草覆蓋率，陽坡卻低于陰坡；流域形狀對雨水和暴雨徑流過程有明顯的影響，徑流和洪峰流量大小，直接關系著各種松散碎屑物質(zhì)的起動和參與泥石流活動，因此與泥石流發(fā)生關系密切，最有利于泥石流匯集的流域形態(tài)是漏斗形、棟葉形、桃葉形、柳葉形和長條形等幾種形狀。1.3.3降水條件泥石流形成還要有數(shù)量充足的水體(徑流)，水體的來源最為普遍的是降雨，其次降雪或冰川形成的冰雪融水，它成為泥石流發(fā)生的水源；一方面水體是泥石流物質(zhì)的組成部分，泥石流為固液兩相流體，液相物質(zhì)就是水；另一方面匯流過程中水體又是泥石流運動的動力條件，只有當雨水、冰雪融水形成強大的徑流，才能挾帶大量的土石運動并融合為泥石流。2西南地區(qū)泥石流的發(fā)生特點2.1時間特點2.1.1季節(jié)性西南地區(qū)泥石流的暴發(fā)主要是受連續(xù)降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激發(fā)。因此，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。一般發(fā)生在多雨的夏秋季節(jié)。因集中降雨的時間的差異而有所不同。四川、云南等西南地區(qū)的降雨多集中在6-9月，因此、西南地區(qū)的泥石流多發(fā)生在6-9月；這三個月降雨集中，暴雨強度大。據(jù)不完全統(tǒng)計，發(fā)生在這三個月的泥石流災害約占該地區(qū)全部泥石流災害的90％以上。2.1.2周期性泥石流的發(fā)生受暴雨、洪水、地震的影響，而暴雨、洪水、地震總是周期性地出現(xiàn)。因此，泥石流的發(fā)生和發(fā)展也具有一定的周期性，且其活動周期與暴雨、洪水、地震的活動周期大體相一致。當暴雨、洪水兩者的活動周期相疊加時，常常形成泥石流活動的一個高潮。如云南省東川地區(qū)在1966年是近十幾年的強震期，使東川泥石流的發(fā)展加劇。僅東川鐵路在1970-1981年的11年中就發(fā)生泥石流災害250余次。又如1981年，東川達德線泥石流，成昆鐵路利子伊達泥石流、寶成鐵路、寶天鐵路的泥石流，都是在大周期暴雨的情況下發(fā)生的。2.2地貌地質(zhì)地貌特點西南地區(qū)地質(zhì)基巖主要為太古代變質(zhì)巖系及震旦紀中下部地層分布，褶皺斷裂較發(fā)育。山地巖石組成有花崗巖、片麻巖、硅質(zhì)石灰?guī)r、石灰?guī)r、砂巖、礫巖、白云巖、長石巖、石英巖、閃長巖等，這些巖石在漫長的歷史年代里，由于生物、氣候等自然因素作用，經(jīng)過化學風化、物理風化形成疏松散碎的物質(zhì)，構(gòu)成疏松的坡積物、泥積物等。西南地區(qū)切割強烈的特殊丘陵地貌，地質(zhì)構(gòu)造復雜、斷裂褶皺發(fā)育、新構(gòu)造活動強烈的地層巖性以及降雨高度集中的氣候條件是導致西南地區(qū)泥石流災害頻發(fā)的主要原因。2.3其他有關特點2.3.1暴發(fā)突然災害性泥石流往往突然暴發(fā)，從暴雨開始到泥石流暴發(fā)的間隔時間僅十數(shù)分鐘至幾十分鐘。故一般高頻泥石流流域暴發(fā)泥石流尚能預測、預報；而中、低頻泥石流就不易預測，更難預報。比如，四川雅安的陸王溝、干溪溝和云南東川的黑山溝，均是100余年末暴發(fā)的泥石流，故被誤認為山區(qū)一般洪水溝，但泥石流一旦暴發(fā)，造成了慘重損失，使上百人喪生。有些泥石流溝均是幾十年內(nèi)未發(fā)生泥石流，但在大暴雨的激發(fā)下，突然暴發(fā)泥石流，分別使上百人喪生，釀成慘重災禍。2.3.2沖擊力強泥石流體濃稠，容重可達2.3t/m3，挾帶著粗大石塊(粒徑可達22m)，流速又快(超過l0m/s)，故流體的整體沖擊力、大石塊的撞擊力均十分可觀。比如，四川鹽源縣城—瀘沽湖鎮(zhèn)的沖擊力可達3.9×10^7Pa。成昆鐵路利子依達溝和新基古溝鐵路橋和東川鐵路支線達德溝鐵路橋均被泥石流強大沖擊力所剪斷。2.3.3主流擺動速度快、幅度大泥石流不僅沖淤變幅大，速度快，主流線左右擺動的幅度亦大，稀性泥石流尤為明顯，四川涼山黑沙河泥石流到下游擺動幅度寬達3km，計有7條支漢，迫使成昆鐵路設置7座大橋過境。與稀性泥石流對比，粘性泥石流主槽擺動頻次較少，可是一旦發(fā)生，其幅度頗大。比如，云南盈江渾水溝主槽曾在1974年發(fā)生一擺動，最大幅度達280m；東川蔣家溝泥石流了出導流堤外，形成一個新堆積扇，在新堆積扇上亦擺動過兩次。3國內(nèi)外有關泥石流災害應對措施的研究現(xiàn)狀3.1國內(nèi)有關泥石流災害應對措施的研究現(xiàn)狀我國對泥石流的研究己有40多年的歷史，但研究的起點較高，發(fā)展較快，綜合性強。我國在泥石流區(qū)域發(fā)育規(guī)律、成災特點、運動力學、預測預報和綜合防災減災等方面的研究及實踐，取得了舉世注目的成果，并躋身十世界先進行列。我國泥石流防治對策研究經(jīng)過了19世紀60，70、80、90年代4個階段的發(fā)展，現(xiàn)階段泥石流研究側(cè)重十應用性泥石流研究，其目的在十防災、開發(fā)資源、改善和提高環(huán)境質(zhì)量。因此，應用性泥石流研究思路方面的研究便成為一迫切需要的研究課題。目前，已有泥石流的研究側(cè)重十現(xiàn)行泥石流的描述、啟動動力學以及防治工程等方面的研究。但是，在當今的工程建設中不僅存在現(xiàn)行泥石流的直接危害，而且還存在歷史上曾經(jīng)有過的泥石流的潛在威脅，以及歷史上不曾發(fā)生過泥石流卻由十長期的地質(zhì)作用可能發(fā)生泥石流的威脅。對這些類型泥石流的形成條件與啟動、運動的相關性研究對泥石流的形成演化過程以及評價預測都有著重要的實際意義，并對整個泥石流的研究有著一定的推動作用。目前，我國泥石流防治的幾項措施主要有：(1)生物治理目前的范圍較大，從南到北的水土流失治理都在進行，如黃土溝壑區(qū)，川西，遼東，華南部分山區(qū)都在進行不同程度的植樹種草，已取得許多成功的經(jīng)驗。(2)綜合治理一般指巖土工程和生物相結(jié)合的治理措施，目前多用十廠礦、城鎮(zhèn)泥石流的防治。(3)工程治理目前鐵路、公路交通部門使用的較多，血目_大部分為排導工程。3.2國外有關泥石流災害應對措施的研究現(xiàn)狀對于泥石流防治系統(tǒng)的研究，歐美國家起步較早。歐洲阿爾卑斯山區(qū)的法國、奧地利、意大利、瑞士等國家，以及俄羅斯等國家的泥石流防治研究則始于19世紀，奧地利是阿爾卑斯山區(qū)研究最活躍的國家之一，其三分之二的國土為山地，差不多均有泥石流分布，全國約有4200條泥石流。蒂羅爾省是奧地利最有名的泥石流地區(qū)。在19世紀70年代，奧地利就頒發(fā)了森林法，并建立了泥石流防治部門，一直延續(xù)至今。奧地利擁有37個泥石流防治部門，當今奧地利學者研究了泥石流泥沙運動理論，泥石流預報和泥石流防治方法，特別是工程建筑物結(jié)構(gòu)和森林土壤改良措施等。日本對泥石流防治雖然起步較晚(1966)，但進度較快，提出了全國泥石流溝道總數(shù)、受災總?cè)藬?shù)，解釋了某些泥石流運動模式，研制成泥石流遙測裝置，設計和建造了泥石流防治工程建筑物的新型結(jié)構(gòu)(網(wǎng)格壩、縫隙壩等)，在國外研究中占有顯要地位。美國泥石流防治的內(nèi)容有：泥石流形成和運動過程，侵蝕和輸沙能力、流態(tài)、海底(水下)泥石流，古泥石流堆積物、泥石流預報、泥石流整治和“泥石流堆積過程的力學機理”等研究。美國的Majar還根據(jù)俄勒崗州大型水槽試驗，利用堆積形態(tài)比(w/L)來判別流體飽和度，為泥石流危險區(qū)范圍的制定、堆積扇形地的合理開發(fā)利用和泥石流防治工程設計提供了有科學依據(jù)的參數(shù)。4西南地區(qū)泥石流的防治措施4.1加強科學研究，查明該區(qū)域泥石流發(fā)生規(guī)律泥石流研究雖然己取得了一定的進展，但還遠遠不能滿足大自然千變?nèi)f化的變化特征。目前，泥石流的勘察設計的計算公式和參數(shù)的選取只能依靠科技人員的經(jīng)驗給定。對潛在泥石流的判別，異常災害的預測和預報也是迫切需要解決的課題。必須對研究區(qū)泥石流災害進行全面調(diào)查，掌握第一手資料，研究區(qū)域活動規(guī)律，收集詳實的泥石流災害信息，以泥石流活動、人類活動及其相互作用為研究對象，充分運用現(xiàn)代高新科學技術，如計算機技術、地理信息系統(tǒng)技術、遙感技術、全球定位系統(tǒng)技術，融自然科學技術和社會科學技術于一體，建立定量、標準、完備和高效的數(shù)據(jù)庫，并通過網(wǎng)格實現(xiàn)信息共享，在此基礎上建立、細化和完善泥石流災害形成和損失評估的數(shù)學物理模型。進而通過動態(tài)監(jiān)測，進行泥石流的預測、預報、臨報，在泥石流災害發(fā)生前，進行主動防災減災，把泥石流災害損失減小到最低限度，以達到區(qū)域防災減災目的，該系統(tǒng)的建立將為區(qū)域防災減災工作及其研究提供有力的手段。4.2政府建立泥石流觀測機構(gòu)，群眾監(jiān)測和政府監(jiān)測相結(jié)合在泥石流活動頻繁的地區(qū)，政府應建立泥石流動態(tài)監(jiān)測站(網(wǎng))，隨時掌握泥石流的發(fā)展趨勢和規(guī)律。特別是在雨季應增派巡邏隊晝夜值班，遇險情時應發(fā)出警報。確定自然因素和人為因素對泥石流擴展速度和范圍的影響，為泥石流防治工程設計提供依據(jù)。開展泥石流成災前預警，保護國家財產(chǎn)和人民生命的安全。4.2.1監(jiān)測手段我國對泥石流地質(zhì)災害建立了專門的研究機構(gòu)。1998年初，在云南東川蔣家溝設置了第一個半自動化泥石流觀測研究站，這個站由7個觀測系統(tǒng)組成，能夠進行暴雨泥石流的預報。在勘查階段，監(jiān)測手段以簡便的常規(guī)手段為主體。4.2.2監(jiān)測內(nèi)容和要求目前，泥石流預測預報采用的途徑是在泥石流溝進行定點觀測研究，取得有關泥石流形成動態(tài)參數(shù)或調(diào)查潛在泥石流溝有關資料；加強水文、氣象預報工作；建立有記錄泥石流溝流域要素、形成條件、災害情況及整治措施等技術資料檔案；據(jù)地質(zhì)和地形地貌環(huán)境、松散固體物質(zhì)分析，圈劃未來泥石流危險區(qū)、潛在區(qū)；建立泥石流防災警報系統(tǒng)。（1）降雨觀測根據(jù)流域大小，在流域內(nèi)的控制點中設置1~3個自記式雨量觀測點，便于掌握整個流域內(nèi)的雨量分布情況與降雨的不均勻性。觀測點不要設在風力影響較強和周圍有高大樹木的地方，定時觀測巡視。（2）泥位觀測觀測站應盡可能設在兩岸穩(wěn)定、順直的泥石流流通河床段。觀測斷面可設置2個或2個以上。用簡便的斷面法觀測泥位的漲落過程，精度要求到0.1m。條件許可時，泥位也可采用有線或無線傳感器及探頭遙測(如超聲水位計、泥位檢知網(wǎng)、泥位檢知線等)。（3）流速觀測泥石流流速觀測必須和泥位觀測同時進行，數(shù)值記錄要和泥位相對應。一般采用水面浮標測速法。同時，政府應當設置信箱或者相關機構(gòu)，方便與群眾取得聯(lián)系，以便第一時間得到群眾對泥石流檢測的意見或者發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)政府監(jiān)測與群眾監(jiān)測相結(jié)合。在我國，各類民間組織不斷發(fā)展壯大，第三部門作為一種獨立的力量，形成了一種和政府相對獨立、分工負責的新型治理中的重要一元。隨著群眾社會組織在社會管理中的作用日益加強，他們在自然災變應對管理中可以和政府部門形成優(yōu)勢互補，特別是在災害事件處理時起到了很大的作用。群眾組織可以充分發(fā)揮橋梁紐帶作用，可以廣泛動員企業(yè)、群眾參與泥石流監(jiān)測，而且群眾社會運轉(zhuǎn)靈活，可以充分利用自身擁有的豐富的人力、物力、財力，開展有針對性的服務，填補政府在財政、組織、人力等資源和技術方面的不足。群眾社會是政府進行泥石流監(jiān)測應對管理中的堅強后盾和必要補充，因此，加強政府和群眾組織的合作，廣泛吸納群眾組織參與泥石流監(jiān)測是做好現(xiàn)代政府治理的重要舉措。4.2.3監(jiān)測資料整理分析除對泥石流監(jiān)測原始記錄進行整理編目外，還應將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行重新編號，形成泥石流監(jiān)測的正式項目。如條件具備，應建立成果數(shù)據(jù)庫，把全部編目資料存入計算機，以供有關人員查閱。4.3政府組建災害救援中心泥石流的發(fā)生影響廣泛，會影響到整個社會的方方面面，自然環(huán)境和社會環(huán)境是一個有機聯(lián)系的整體，在很多情況下，一種自然災害的發(fā)生往往會誘導其他自然災害的發(fā)生，因此如何有效及時地應對泥石流是一項系統(tǒng)工程。社會各部門要統(tǒng)一協(xié)調(diào)對預防和減輕泥石流展開行動，政府在泥石流防治中起著管理決策的指導性作用。針對我國目前尚未有規(guī)范化完善的泥石流應對一管理體系的狀況，建立規(guī)范化的泥石流災害救援中心十分必要。4.4個人應對泥石流的措施（如保持冷靜，首先遠離泥石流發(fā)生地，盡快聯(lián)系政府救援等）個人面對泥石流災害時，首先要保持冷靜的頭腦，遠離泥石流發(fā)生地，同時要盡快去外界取得聯(lián)系，以便第一時間取得外界的援助。當處在泥石流區(qū)時：4.4.1處在泥石流區(qū)時，應迅速向泥石流的橫向(兩側(cè))逃離，切不可順泥石流溝向上游或下游跑動。4．4.2處于泥石流上游的，應立即通知下游可能波及的鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)和工礦單位做好撤離工作，同時，密切注視泥石流的發(fā)展動態(tài)，對可能毀壞或引起次生災害的生命線工程進行保護措施。在泥石流的流經(jīng)區(qū)和堆積區(qū)的群眾聽到泥石流的聲響或泥石危險警報時，應立即往主河道兩岸高山區(qū)的安全地帶逃離，注意：在泥石流流通區(qū)兩岸和泥石流注入主河道的對岸處應跑到一定的高度才安全。4.5其他相關措施在勘查階段，應通過詳細的調(diào)查訪問，正確評價和判斷泥石流與非泥石流溝，以及泥石流類型、性質(zhì)、規(guī)模和災害范圍。查清流域內(nèi)的不良地質(zhì)現(xiàn)象、松散固體物質(zhì)儲量及溝床特征。實踐證明，只要判定正確、措施處理得當?shù)臏瞎?，很少發(fā)生重大災害。一般高頻泥石流溝極易判斷，而那些低頻的泥石流，在自然狀態(tài)下十幾年、幾十年甚至上百年才暴發(fā)一次，準確判斷的難度很大，極易漏判和錯判。而那些漏判或者錯判的泥石流，一旦暴發(fā)，往往出其不意地造成重大災害。對于泥石流特別發(fā)育的地區(qū)，勘查工作要以長遠的、發(fā)展的眼光總攬全局，不僅要考慮一溝一點的影響，還要估計到上、下游溝谷對岸的影響，對道路通過地段的地形變化趨勢做出綜合評價和預測。此外，還要注意查清泥石流溝發(fā)育階段，對活躍期的泥石流溝除了注意發(fā)生異常規(guī)模的泥石流可能性外，要估計到衰退期后發(fā)生沖刷的可能。對于間