泥石流災(zāi)害及其防治研究綜述

泥石流災(zāi)害及其防治研究綜述報告人：吳威前言目錄泥石流的成因及其危害泥石流危險性評價泥石流災(zāi)害防治措施結(jié)論12345

摘要：本文首先介紹了泥石流對社會經(jīng)濟(jì)、生活以及環(huán)境的嚴(yán)重影響，提出了研究泥石流災(zāi)害防治的重要性；其次細(xì)述了泥石流的形成條件及特征；然后介紹了國內(nèi)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(zāi)害防治的各種工程措施和生物措施及措施技術(shù)。關(guān)鍵詞：泥石流危險性評價災(zāi)害防治第一章前言泥石流是指山區(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(zhì)和水體混合構(gòu)成的一種特殊洪流，是半干旱和半濕潤山區(qū)最為常見的一種自然災(zāi)害現(xiàn)象。我國是世界上泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)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(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)。發(fā)生泥石流常常會沖毀公路、鐵路等交通設(shè)施甚至村鎮(zhèn)等，造成巨大損失。近年來，我國泥石流災(zāi)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(yán)重地威脅著人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，而且會嚴(yán)重制約地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，對泥石流災(zāi)害防治的研究顯得尤為重要。舟曲被泥石流沖毀的樓房第二章泥石流的成因及其特征我國幅員遼闊，山脈縱橫，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，第四紀(jì)松散堆積物豐富，泥石流不僅分布廣泛，形成條件復(fù)雜，而且類型多樣。2.1泥石流的成因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(fù)雜，包括巖性構(gòu)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(yùn)(流)動的流動體，其形成同時具備三項(xiàng)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(zhì)；短時間內(nèi)有大量的水源。2.1.2、誘發(fā)因素。由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(dāng)人類經(jīng)濟(jì)活動違反自然規(guī)律時，必然引起大自然的報復(fù)。工業(yè)化以來，因?yàn)槿藶橐蛩卣T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(jīng)濟(jì)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。2.2泥石流的危害泥石流常常具有暴發(fā)突然、來勢兇猛、迅速之特點(diǎn)。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(yán)重。它對人類的危害具體表現(xiàn)在以下四個方面：對居民點(diǎn)的危害；對交通的危害；對水利工程的危害；對礦山的危害.據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國有29個省（區(qū)）、771個縣（市）正遭受泥石流的危害，平均每年泥石流災(zāi)害發(fā)生的頻率為18次╱縣，近40年來，每年因泥石流直接造成的死亡人數(shù)達(dá)3700余人。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，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(cái)產(chǎn)，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。2.3泥石流的發(fā)生規(guī)律泥石流發(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。第三章泥石流危險性評價3.1國內(nèi)外泥石流危險性評價發(fā)展歷程3.1.1國外：國際上對泥石流危險性評價非常重視,有關(guān)危險度的研究也相對較早。泥石流災(zāi)害較嚴(yán)重的發(fā)達(dá)國家非常重視滑坡泥石流的基礎(chǔ)性研究。應(yīng)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(zhì)聯(lián)合會(IAEG)執(zhí)行滑坡泥石流危險度評價的基礎(chǔ)研究。該項(xiàng)目由美國聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局DavidJ.Varnes博士牽頭組織實(shí)施,1984年完成的研究報告系統(tǒng)總結(jié)了近年來世界各國的研究成果,完成了滑坡泥石流調(diào)查、樣本數(shù)據(jù)分析、評價方法和檢驗(yàn)分析的研究。這些成果在第三屆國際地貌學(xué)大會和第28屆國際地質(zhì)學(xué)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(zāi)害評價提供了一種規(guī)范性的技術(shù)方法。1977年日本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(zāi)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。1981年美國Hollingsworth和Kovacs采用打分方法構(gòu)建滑坡泥石流危險度評價的基本框架,采用因子疊加法實(shí)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(xué)皇家學(xué)院Hansen教授總結(jié)出了滑坡泥石流危險性評價的四點(diǎn)重要內(nèi)容,為泥石流危險性研究奠定了理論基礎(chǔ),對以后的危險性評價工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。1977~1988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(jìn)行了遙感危險度評價工作,第一次在大范圍內(nèi)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(guān)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(qiáng)度來研究泥石流發(fā)生的可能性,日本學(xué)者的研究從不同角度入手,大大豐富了泥石流危險性研究的內(nèi)容。進(jìn)入90年代以來,GIS與RS技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了該領(lǐng)域快速發(fā)展。相關(guān)的研究大量涌現(xiàn),其中代表性的工作是意大利學(xué)者Carrara系統(tǒng)總結(jié)了近年來泥石流災(zāi)害制圖的技術(shù)方法和存在的問題。3.1.2國內(nèi)：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(yán)重程度進(jìn)行評判，討論了泥石流的判斷以及其嚴(yán)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(biāo)志性成果《泥石流危險性評價》，該書是我國目前唯一的泥石流危險性評估學(xué)術(shù)專著。2000年，泥石流危險度評估技術(shù)方法入編《地質(zhì)災(zāi)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(xué)原理》(修訂版)。2006年，國土資源部發(fā)布中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0200－2006《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》，將單溝泥石流危險區(qū)預(yù)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(xué)理論的成熟,許多研究學(xué)者開始注重運(yùn)用數(shù)學(xué)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(xué)方法的應(yīng)用、灰色關(guān)聯(lián)分析、粗糙集、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Bayes判別分析等,這些都極大地促進(jìn)了泥石流危險性評估研究的發(fā)展。3.2危險性評價方法泥石流危險性評價是災(zāi)情評估、預(yù)測、防災(zāi)救災(zāi)決策的基礎(chǔ)。根據(jù)研究范圍,可以分為點(diǎn)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(zāi)體(泥石流)和承災(zāi)體清晰明確,評價精度高,評價結(jié)果定量化程度高而后者面積大,致災(zāi)體的成災(zāi)條件復(fù)雜,致災(zāi)因素多樣,承災(zāi)體類型多,分布廣,特征復(fù)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(biāo)多為相對指標(biāo),評價結(jié)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(biāo)準(zhǔn)表泥石流危險性評價方法分類比較第四章泥石流災(zāi)害防治措施根據(jù)不同地區(qū)泥石流有不同的特點(diǎn)，對泥石流災(zāi)害的防治應(yīng)采取不同的治理措施。在崩塌、滑坡強(qiáng)烈活動的泥石流發(fā)生區(qū)，應(yīng)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(yīng)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。4.1治理措施（1）工程治理措施泥石流工程治理措施主要包括攔擋工程、排導(dǎo)工程和停淤工程等。1）攔擋工程：攔擋工程布置在流通區(qū)內(nèi)，在中上游建攔沙壩、谷坊(群)等工程，以攔截泥石流固體物質(zhì)，減緩溝床縱坡，減少泥石流固體物質(zhì)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(hù)坡、壩體等；2）排導(dǎo)工程：排導(dǎo)工程包括排導(dǎo)槽、導(dǎo)流堤、順?biāo)畨蔚?，在泥石流溝的流通段，以排泄攔擋泥石流固體物質(zhì)至預(yù)定地點(diǎn)，防止泥石流對下游建筑物和耕地的危害；3）停淤工程：在泥石流溝的下游或堆積區(qū)，設(shè)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(nóng)田等危害。（2）生物措施應(yīng)從水土保持入手，實(shí)行喬灌草結(jié)合，上、中、下游結(jié)合。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，其目的主要是保護(hù)農(nóng)田，防風(fēng)固土，防沖攔淤，護(hù)灘固堤；2）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(zhì)補(bǔ)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(zhì)補(bǔ)給量。4.2防治方法做好泥石流的預(yù)測工作對于防災(zāi)和減災(zāi)，保障山區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)顯得尤為重要。目前我國對泥石流的預(yù)測預(yù)報研究常采取以下方法：（1）在典型的泥石流溝進(jìn)行定點(diǎn)觀測研究，力求解決泥石流的形成與運(yùn)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(yàn)研究，對四川省漢源縣沙河泥石流的觀測研究等；（2）調(diào)查潛在泥石流溝的有關(guān)參數(shù)和特征；（3）加強(qiáng)水文、氣象的預(yù)報工作，特別是對小范圍的局部暴雨的預(yù)報。因?yàn)楸┯晔切纬赡嗍鞯募ぐl(fā)因素。比如、當(dāng)月降雨量超過350毫米時，日降雨量超過150毫米時，就應(yīng)發(fā)出泥石流警報；（4）建立泥石流技術(shù)檔案，特別是大型泥石流溝的流域要素、形成條件、災(zāi)害情況及整治措施等資料應(yīng)逐個詳細(xì)記錄，并解決信息接收和傳遞等問題；（5）劃分泥石流的危險區(qū)、潛在危險區(qū)或進(jìn)行泥石流災(zāi)害敏感度分區(qū)；（6）開展泥石流防災(zāi)警報器的研究及室內(nèi)泥石流模型試驗(yàn)研究。4.3工程新技術(shù)陳曉清等在“汶川地震區(qū)特大泥石流工程防治新技術(shù)探索”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(jié)構(gòu)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(yù)制鋼筋混凝土箱體組裝式攔砂壩的新型泥石流攔擋結(jié)構(gòu)，以及復(fù)式斷面泥石流排導(dǎo)槽、預(yù)制鋼筋混凝土箱體組裝式排導(dǎo)槽的新型泥石流排導(dǎo)結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土框架+漿砌石壩體式泥石流攔砂壩立體示意圖隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，三維地質(zhì)建模和可視化技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害管理方面逐漸地得到了應(yīng)用．如吳宏在“三維可視化技術(shù)在舟曲縣城區(qū)災(zāi)后重建泥石流防治工程中的應(yīng)用”一文中采用3ds、Max、Maya等三維建模軟件構(gòu)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(zāi)后泥石流防治工程三維可視化場景．對三維可視化場景構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)、三維空間數(shù)據(jù)處理、三維模型制作和三維場景構(gòu)建進(jìn)行詳細(xì)闡述，最終建立的舟曲縣城區(qū)災(zāi)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(dāng)?shù)卣罏?zāi)減災(zāi)工作提供決策支持此外，應(yīng)用目前先進(jìn)的流體、剛體動力學(xué)模擬軟件對舟曲“８.８”特大山洪泥石流災(zāi)害過程進(jìn)行三維動態(tài)模擬，效果比較理想。付英、鄭娟?duì)?、余振國等在“?jīng)濟(jì)學(xué)視角的中國地質(zhì)災(zāi)害防治新機(jī)制研究”一文中從外因——土地稀缺、財(cái)力不足、發(fā)揮資金合力和消除外部性的需要出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)學(xué)知識提出新機(jī)制。文中以廣西和甘肅為例來闡述新機(jī)制。廣西將地質(zhì)災(zāi)害防治與舊城改造、新農(nóng)村建設(shè)、土地開發(fā)利用、建設(shè)用地增減掛鉤相結(jié)合，統(tǒng)籌解決地質(zhì)災(zāi)害威脅嚴(yán)重、治理資金缺乏和土地資源稀缺問題；甘肅省由于全省經(jīng)濟(jì)條件總體較差，投入資金遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)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(zhì)災(zāi)害開發(fā)性綜合防治新機(jī)制。為了建立和完善地質(zhì)災(zāi)害防治新機(jī)制，文中建議：1、完善規(guī)章制度，規(guī)范和引導(dǎo)新機(jī)制的建設(shè)；2、解決啟動資金不足問題；3、解決土地周轉(zhuǎn)指標(biāo)問題；4、加強(qiáng)科技支撐研究；5、加強(qiáng)新機(jī)制的宣傳推廣。災(zāi)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參考文獻(xiàn)：譚炳炎，泥石流溝嚴(yán)重程度的數(shù)量化綜合評判[J].水土保持通報，1986，6(1):51-57.羅云.災(zāi)害評價初探[J].災(zāi)害學(xué),1987,2(3):10-14.劉希林.泥石流危險度判定的研究[J].災(zāi)害學(xué)，1988，3:10-15.李闊,唐川.泥石流危險性評價研究進(jìn)展[J].災(zāi)害學(xué)，2007，22(1):106-110.嚴(yán)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.劉希林.我國“地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求”中的有關(guān)問題[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2013，24(