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(bào)告人：吳威前言目錄泥石流的成因及其危害泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(duì)社會(huì)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(guó)內(nèi)外泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)分析的發(fā)展歷程以及危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(xiǎn)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(rùn)山區(qū)最為常見的一種自然災(zāi)害現(xiàn)象。我國(guó)是世界上泥石流災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)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(huì)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(guó)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(huì)嚴(yán)重制約地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，對(duì)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(guó)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(dòng)的流動(dòng)體，其形成同時(shí)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(shí)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(duì)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(dòng)違反自然規(guī)律時(shí)，必然引起大自然的報(bào)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。可能誘發(fā)泥石流的人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)主要有以下幾個(gè)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(shì)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(duì)人類的危害具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：對(duì)居民點(diǎn)的危害；對(duì)交通的危害；對(duì)水利工程的危害；對(duì)礦山的危害.據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有29個(gè)?。▍^(qū)）、771個(gè)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(guó)后的50多年中，我國(guó)縣級(jí)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(duì)山區(qū)城鎮(zhèn)的危害之重。目前我國(guó)己查明受泥石流危害或威脅的縣級(jí)以上城鎮(zhèn)有138個(gè)，主要分布在甘肅(45個(gè))、四川(34個(gè))、云南(23個(gè))和西藏(13個(gè))等西部省區(qū)，受泥石流危害或威脅的鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)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(shí)間規(guī)律是與集中降雨時(shí)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)3.1國(guó)內(nèi)外泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)發(fā)展歷程3.1.1國(guó)外：國(guó)際上對(duì)泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)非常重視,有關(guān)危險(xiǎn)度的研究也相對(duì)較早。泥石流災(zāi)害較嚴(yán)重的發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視滑坡泥石流的基礎(chǔ)性研究。應(yīng)聯(lián)合國(guó)成員國(guó)的要求,1976年聯(lián)合國(guó)決定由國(guó)際工程地質(zhì)聯(lián)合會(huì)(IAEG)執(zhí)行滑坡泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)研究。該項(xiàng)目由美國(guó)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(bào)告系統(tǒng)總結(jié)了近年來世界各國(guó)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(píng)價(jià)方法和檢驗(yàn)分析的研究。這些成果在第三屆國(guó)際地貌學(xué)大會(huì)和第28屆國(guó)際地質(zhì)學(xué)大會(huì)上都作為特邀報(bào)告交流,為世界各國(guó)開展滑坡泥石流災(zāi)害評(píng)價(jià)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(xiǎn)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(xiǎn)度研究開辟了一條道路。1980年瑞典Eldeen用危險(xiǎn)區(qū)圖研究了滑坡泥石流災(zāi)害的危險(xiǎn)度,第一個(gè)將洪水危險(xiǎn)度的研究模式引入了泥石流危險(xiǎn)度研究中。1981年美國(guó)Hollingsworth和Kovacs采用打分方法構(gòu)建滑坡泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)的基本框架,采用因子疊加法實(shí)現(xiàn)了滑坡危險(xiǎn)度的評(píng)估,該方法為以后的滑坡泥石流危險(xiǎn)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)的四點(diǎn)重要內(nèi)容,為泥石流危險(xiǎn)性研究奠定了理論基礎(chǔ),對(duì)以后的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。1977~1988年,美國(guó)對(duì)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(xiǎn)性編目工作,并對(duì)加利福尼亞地區(qū)的暴雨滑坡泥石流進(jìn)行了遙感危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)工作,第一次在大范圍內(nèi)展開了滑坡泥石流危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)工作,為今后的危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(xiǎn)度的評(píng)價(jià)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(xiǎn)度的判定研究,主要從短歷時(shí)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(xiǎn)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(guó)內(nèi)：我國(guó)開展滑坡泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)研究起步較晚,但已取得了顯著的成果。1986年，譚炳炎嘗試對(duì)泥石流的嚴(yán)重程度進(jìn)行評(píng)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(xiǎn)度的概念及其定量評(píng)估方法—泥石流危險(xiǎn)度判定，并提出了8大危險(xiǎn)因子建立多因子綜合評(píng)判模型，且1995年，出版標(biāo)志性成果《泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)》，該書是我國(guó)目前唯一的泥石流危險(xiǎn)性評(píng)估學(xué)術(shù)專著。2000年，泥石流危險(xiǎn)度評(píng)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(xiǎn)度研究成果入編普通高等教育“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《地貌學(xué)原理》(修訂版)。2006年，國(guó)土資源部發(fā)布中華人民共和國(guó)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(xiǎn)區(qū)預(yù)測(cè)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(xiǎn)性評(píng)估研究的發(fā)展。3.2危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)方法泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)是災(zāi)情評(píng)估、預(yù)測(cè)、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(píng)價(jià)和面評(píng)價(jià),即單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)和區(qū)域泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)。前者評(píng)價(jià)面積小,致災(zāi)體(泥石流)和承災(zāi)體清晰明確,評(píng)價(jià)精度高,評(píng)價(jià)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(duì)指標(biāo),評(píng)價(jià)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(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(chǎng)，讓攔擋不住的泥石流在停淤場(chǎng)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(dòng)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(cè)工作對(duì)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(guó)對(duì)泥石流的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)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(cè)研究，力求解決泥石流的形成與運(yùn)動(dòng)參數(shù)問題。如對(duì)云南省東川市小江流域蔣家溝、大橋溝等泥石流的觀測(cè)試驗(yàn)研究，對(duì)四川省漢源縣沙河泥石流的觀測(cè)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(bào)工作，特別是對(duì)小范圍的局部暴雨的預(yù)報(bào)。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(shí)，日降雨量超過150毫米時(shí)，就應(yīng)發(fā)出泥石流警報(bào)；（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(gè)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(xiǎn)區(qū)、潛在危險(xiǎn)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(bào)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(shí)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(tái)建立了災(zāi)后泥石流防治工程三維可視化場(chǎng)景．對(duì)三維可視化場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)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(dòng)力學(xué)模擬軟件對(duì)舟曲“８.８”特大山洪泥石流災(zāi)害過程進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬，效果比較理想。付英、鄭娟?duì)?、余振?guó)等在“經(jīng)濟(jì)學(xué)視角的中國(guó)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(shí)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(huì)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(dòng)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(chǎng)景泥石流流動(dòng)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(píng)判[J].水土保持通報(bào)，1986，6(1):51-57.羅云.災(zāi)害評(píng)價(jià)初探[J].災(zāi)害學(xué),1987,2(3):10-14.劉希林.泥石流危險(xiǎn)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(xiǎn)性評(píng)價(jià)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(guó)際會(huì)議，2010.劉希林.我國(guó)“地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)要求”中的有關(guān)問題[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2013，24(