坡面型泥石流的特征與防治

1、中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所 王士革,坡面型泥石流的特征與防治,王士革 工作單位：中國科學院-水利部成都山地災害與環(huán)境研究所 通訊地址：成都市人民南路四段九號 郵 編：610041 電 話：028 85221893 傳 真：028 85221893 手 機一、山坡型泥石流的定義二、山坡型泥石流的特征三、山坡型泥石流泥石流與碎屑流的區(qū)別四、山坡型泥石流的危害五、山坡型泥石流的防治六、山坡型泥石流防治實例,主要內容,泥石流： 泥石流是發(fā)生在山區(qū)由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。,一、山坡型泥石流的定義,泥石流的分類,固體物質組成成分 泥石質泥石流

2、（泥石流） 泥質泥石流（泥流） 規(guī)模 特大規(guī)模 大規(guī)模 中等規(guī)模 小規(guī)模,流體性質 粘性泥石流 稀性泥石流 過渡性泥石流 活動的地貌部位 溝谷泥石流 山坡泥石流,山坡型泥石流 一般指發(fā)育在尚未形成明顯溝谷的山體上的小型或微型泥石流。,1 殘坡積層 2 崩塌后壁 3 崩塌及泥石流形成區(qū) 4 泥石流流通區(qū) 5 泥石流堆積區(qū) 6 基巖,山坡型泥石流形態(tài)圖,山坡型泥石流發(fā)的現(xiàn)場調查 在大暴雨或特大暴雨的激發(fā)下, 凹型坡面內的土體飽水后突然起動, 沿著基巖表面向下快速運動, 猛烈地沖擊下面的山體, 發(fā)出巨大的響聲。塌滑體啟動后立即轉化為泥石流繼續(xù)向下流動, 強烈地沖刷坡面, 在山坡上留下長條狀的侵蝕凹槽

3、, 最后泥砂停積在斜坡腳, 形成倒石堆狀的堆積體或直接進入支溝轉化為溝谷型泥石流。,典型的山坡型泥石流,典型溝谷型泥石流流域示意圖 -形成區(qū) -流通區(qū) -堆積區(qū) -堰塞湖 1- 流域界線 2- 分區(qū)界線 3- 有水溝床 4- 無水溝床 5- 峽谷,溝谷型泥石流 汶川水磨溝泥石流,堆積區(qū),流通區(qū),形成區(qū),清水區(qū),兩種泥石流的區(qū)別,山坡型泥石流,Debris flow on slope in Yunna , China,Debris flow in Gongga Mountain in the southwest of China,Sudden burst,江西廬山泥石流,泰國原始森林中的泥石流,

4、二、山坡型泥石流的特征,山坡型泥石流的分布 在全世界分布廣泛, 如日本的濱海地帶、歐洲的阿爾卑斯山區(qū)、美國加州舊金山海灣地帶、喜馬拉雅山南坡地區(qū)。 在中國, 山坡型泥石流主要分布在處于季風氣候區(qū)內的遼寧東部丘陵、燕山山脈、秦嶺山地、西南山區(qū)、青藏高原東南部和江南丘陵。,山坡型泥石流形成特征,山坡型泥石流通常發(fā)育在坡度陡峻(20 40) ,坡面較長, 較為平整, 坡積層較薄( 3m ) , 下伏基巖透水性較差的斜坡上。,山坡型泥石流發(fā)育特征,泥石流形成區(qū)發(fā)育在斜坡的中、上部有一定匯水條件的凹型坡面,沒有明顯的流通區(qū)。,山坡型泥石流發(fā)育特征,山坡型泥石流規(guī)模較小, 流域面積一般0.4km 2, 堆

5、積物多為一次性搬運, 泥砂輸移量為數10m 2至數1000 m 3 。,山坡型泥石流的規(guī)模,三、山坡型泥石流泥石流與碎屑流的區(qū)別,形態(tài) 堆積體 堆積物 山坡型泥石流 流體 堆積扇 沉積物 碎屑流 松散體 倒石堆 松散體,碎屑流,2004年云南德宏州 山坡型泥石流,汶川地震引發(fā)的崩塌 碎屑流,山坡型泥石流,碎屑流,1.對山區(qū)居民點的危害 山坡型泥石流對居民點的危害主要形式是, 直接沖毀和淤埋房屋及其它建筑物, 強烈沖刷溝道引起岸坡崩塌而危及居民點。,四、山坡型泥石流的危害,1972-2-06, 香港地區(qū)3 d 連續(xù)降水量達652mm , 18 日九龍觀塘秀茂坪一個40 m 高的填塞斜坡發(fā)生泥崩,

6、 進而形成泥石流, 淤埋了坡下的多座房屋, 致使71 人死亡 。,2.對山區(qū)鐵路和公路的危害 山坡型泥石流對山區(qū)鐵路、公路的危害主要形式是, 堵塞橋涵, 沖毀和淤埋線路、車站及附屬建筑物。多數山坡型泥石流模型較小, 但線路沿線災害點眾多, 它們對鐵路、公路處處阻攔, 形成節(jié)節(jié)分割, 累計危害十分嚴重。1993-2-08 日本九州鹿兒島地區(qū)1 d 降雨量達269 mm , 鹿兒島到都城的鐵路沿線6km 范圍發(fā)生50 處山坡型泥石流, 泥石流沖毀鐵路和車站, 淤埋了公路, 將2500 人和800輛汽車圍困在公路上, 并造成20 人死亡。成(都) 昆(明) 鐵路是受泥石流災害最嚴重的鐵路之一, 山坡

7、型泥石流占全線泥石流溝總數的27%。在四川境內成昆線北段的重大泥石流災害中, 山坡型泥石流占14%。如1998-5-20, 成昆線永郎車站附近五里牌暴發(fā)山坡型泥石流。泥石流堵死了涵洞, 漫上道床, 淤埋線路近100 m , 造成290 次貨車顛覆, 中斷行車10h 57 min。(四) 川(西) 藏公路深受山坡型泥石流危害, 在西藏怒江支流冷曲河谷K3893 K3913 的20 km 線路內, 山坡型泥石流溝多達100 處。,車輛、行人經過溝口時，泥石流突然發(fā)生,泥石流,車輛經過處,車輛落水,3. 對生態(tài)環(huán)境的破壞 山坡型泥石流一旦成群發(fā)生, 對生態(tài)環(huán)境破壞非常嚴重, 泥石流凹型侵蝕槽內及下方

8、的泥石流堆積區(qū)內一切植物都被毀滅。特別是凹型槽內, 土層被沖光, 基巖裸露, 水土流失劇烈, 地表保持水分的能力大大減弱, 在自然條件下植被很難恢復。成帶發(fā)生山坡型泥石流的地區(qū), 森林植被破壞嚴重, 土地退化, 以至出現(xiàn)荒漠化現(xiàn)象。如成昆鐵路涼紅 埃岱區(qū)間, 由于山坡型泥石流的活動, 水土流失嚴重, 生態(tài)環(huán)境極度退化, 植被覆蓋率僅為10% , 植被的重建非常困難。,4. 為溝谷泥石流形成提供了充分的物質條件 特大暴雨后, 多數山坡型泥石流直接進入支溝形成支溝泥石流, 支溝泥石流沿溝道而下, 將溝床物質席卷其中, 再匯入主溝形成規(guī)模更大的溝谷泥石流。如1982-09-2, 云南省祥云縣金旦河流

9、域連續(xù)降水128 mm , 9-12 在5 h 50 m in 內降水160mm , 流域內發(fā)生了數百處山坡型泥石流, 這些山坡型泥石流經支溝匯入主溝后形成大規(guī)模溝谷泥石流。主溝泥石流將2 座小型水庫沖毀, 形成規(guī)模巨大的潰壩泥石流, 給金旦河及楚場河沿岸40 多km 河谷兩岸造成巨大的破壞, 形成毀滅性的泥石流災害 。,五、山坡型泥石流的防治,1 .預防措施 2. 預警報措施 3. 治理措施,1 .預防措施 (1) 鐵路、公路選線時應盡量避開山坡型泥石流多發(fā)區(qū)。在線路必須通過的山坡型泥石流易發(fā)地段, 必須考慮預防性的工程。對如隧道出口或車站附近的坡面進行整治, 改涵洞為小橋等。 (2) 居民

10、點的建設應避開山坡型泥石流的易發(fā)點。如山坡上原有沖溝的兩岸及下游、凹型坡面和棄土場的下方、坡面水流易于匯集處或人工泄水口的下方等。 (3) 保護森林, 尤其是要保護好斜坡上、中部的森林, 防止森林火災, 禁止亂砍亂伐、開荒種地等破壞生態(tài)環(huán)境造成水土流失的人類活動。 (4) 對開挖形成的人工邊坡、棄土場和人工形成的泄水口應進行預防性治理。如在人工邊坡和棄土場下部建支擋建筑物, 在坡面上建排水系統(tǒng), 用生物工程固定和覆蓋表層土;在泄水孔下方建排水系統(tǒng), 將水流排入安全的地方。,2. 預警報措施 在山區(qū)開展泥石流預警報工作, 是減少泥石流災害人員傷亡最有效的措施。 在山區(qū)居民中普及預防泥石流滑坡等山

11、地災害的基本知識, 使居民牢固地樹立防災意識。要求居民對自己居住點附近山地環(huán)境進行觀察, 確定自己的住所是否在上述易發(fā)山坡型泥石流的地段。要求居民了解在特大暴雨發(fā)生時應采取的行動, 正確地選擇避難撤離路線和避難場所。 (2) 建立山區(qū)區(qū)域性泥石流災害的預警報系統(tǒng)。通過氣象雷達和氣象衛(wèi)星監(jiān)測降雨情況, 根據事先確定的泥石流警戒雨量, 通過電視、廣播和電話等設施及時發(fā)布泥石流即將發(fā)生的預報和警報, 要求居民采取相應的避難措施。,3. 治理措施 對已形成的山坡型泥石流溝或重要建筑物的上方的泥石流易發(fā)點進行治理。 (1) 截水溝 在山坡型泥石流溝或凹型坡面上方穩(wěn)定的山坡上建截水溝, 將坡面產生的水流攔

12、截, 排入安全地點, 減少進入溝內或凹型坡面內的水體, 防止新的山坡型泥石流的發(fā)生。 (2) 小型谷坊 在山坡型泥石流溝內建小型谷坊, 固溝穩(wěn)坡, 防止溯源侵蝕和側向侵蝕。在大、中型山坡型泥石流溝內可建漿砌石谷坊, 在小、微型溝內可建生物谷坊。 (3) 排導溝 在山坡型泥石流溝下游建排導溝, 將山洪泥石流排泄到安全地帶, 保護線路和居民點的安全。在排導溝設計時, 可適當加大排導溝的排導能力, 使之能順利地排泄山洪泥石流。 (4) 加固斜坡上部的建筑物 對位于大型居民點和特別重要的建筑物上方斜坡上的擋土墻、灌溉渠道和公路、鐵路的下邊坡應進定期巡查, 可采用地質地雷、電子圖像等方法, 對建筑物進行

13、檢測和校核計算。若確認這些建筑物在特大暴雨下可能失穩(wěn)下滑, 引起山坡型泥石流發(fā)生, 應對這些建筑進行加固, 以防不測。,(5) 生物工程 在山坡型泥石流溝內和坡面上采用植樹種草及生物籬、生物谷坊等生物工程, 盡快覆蓋和固定裸露的土體, 減少水土流失, 抑制泥石流發(fā)生。,六、山坡型泥石流防治實例 -廬山療養(yǎng)院山坡型泥石流災害治理,廬山療養(yǎng)院流災害 中國科學院廬山療養(yǎng)院位于江西省九江市廬山風景區(qū)蘆林地區(qū), 地處犁頭尖 九奇峰北坡。療養(yǎng)院所處位置北低南高, 面對蘆林湖, 海拔1040 1068m 之間, 后山最高點為犁頭尖(海拔130018m )。1995-08-15, 蘆林地區(qū)4 h 內降雨246

14、 mm。在強暴雨的激發(fā)下, 后山山頂附近的兩處凹型坡面內發(fā)生崩塌, 崩塌體向下滑動過程中翻滾攪拌演化成山坡型泥石流。泥石流在山坡上強烈侵蝕形成兩條長條狀凹型槽, 簡稱為西溝和東溝。東、西溝泥石流淤塞公路涵洞, 堵塞公路, 沖毀療養(yǎng)院南側鐵柵欄, 大量泥石流涌入院內, 部分泥沙下泄到蘆林湖, 造成嚴重災害, 直接威脅療養(yǎng)院人員的生命安全, 并對蘆山風景區(qū)景觀造成了較大的破壞。,泥石流的特征,暴雨激發(fā)形成的山坡型泥石流。 東溝流域面積 0.025 km 2, 西溝 0.021 km 2, 泥石流來勢兇猛, 容重大, 沖淤強烈, 流體中大塊石多, 破壞力大。 暴雨型 山坡型 形成特點 ：源頭土體飽水

15、后突然啟動 沖刷與堆積,泥石流的危害,破壞生態(tài)環(huán)境和自然景觀 阻塞破壞公路 淤埋山麓旅游點 泥沙進入廬林湖,泥石流綜合防治方案及防治措施,防治目標和原則 (1) 目標 恢復后山生態(tài)環(huán)境和自然景觀, 削弱泥石流形成條件, 消除或減輕泥石流危害, 確保療養(yǎng)院安全, 減少進入蘆林湖泥沙, 保護廬山自然景觀和水。 (2) 原則 防治結合, 綜合治理, 多重設防, 確保安全; 固溝穩(wěn)坡, 減少泥沙; 排導山洪, 消除水患; 防沖停淤, 抵御大災; 植樹種草, 恢復景觀。,2. 設計方案 本防治工程由土木工程和生物工程兩部分組成 (1) 在后山東溝和西溝分別布置11 座和13 座谷坊, 固定溝床, 穩(wěn)定岸

16、坡, 減少泥沙來源, 控制泥石流發(fā)生和發(fā)展。 ( 2) 在療養(yǎng)院南的含鄱路上, 沿公路上邊坡腳布置355m擋墻, 穩(wěn)定邊坡, 穩(wěn)定坡面固體物質, 防止坡面物質在重力和水流的作用下崩滑堵塞排水溝、涵洞和公路。 ( 3) 改造現(xiàn)有公路邊溝和涵洞, 使之能排泄設計山洪。在山洪暴發(fā)時, 能迅速將坡面和溝道洪水導入下游排洪溝, 防止洪水溢出路面, 漫入療養(yǎng)院。,( 4) 在療養(yǎng)院南緣布置塊石混凝土樁防沖墩, 形成一條防線。當超標準泥石流暴發(fā)時,利用墩前的公路作緩沖區(qū), 將大礫石和漂礫攔截在墩前, 消除和減輕超標準泥石流對療養(yǎng)院的危害。 (5) 在療養(yǎng)院內改建現(xiàn)有3 條排洪溝, 使之具有排泄設計山洪的能力, 消除山洪可能產生的淹沒和沖淤危害。 (6) 在后山東、西溝兩岸和擋墻后種草植樹, 減少水土流失, 恢復后山的自然景觀。,工程平面布置圖,谷坊 24座 擋土墻355m 排水系統(tǒng) 防沖墩 生物工程,谷 坊,固定溝床、防止沖刷、控制泥石流形成,擋土墻,防止公路邊坡坍塌，泥沙堵塞排水