泥石流灾害及其防治

赵法锁2017年3月12日泥石流及其防治内容提要一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势内容提要一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势一、我国泥石流概况我国山地丘陵区约占国土面积的65%，地质条件复杂，构造活动频繁，地质灾害隐患多、分布广、防范难度大，是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一，截止2015年，全国有地质灾害隐患点288525处，其中泥石流31687处，严重威胁了人类的生存和可持续发展。一、我国泥石流概况泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下，在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。俗称“走蛟”、“出龙”、“蛟龙”等。我国泥石流的空间分布：1、青藏高原东南部的山地泥石流区域2、川滇山地泥石流区域3、黄土高原泥石流区域4、华北及东北山地泥石流区域一、我国泥石流概况1、青藏高原东南部的山地泥石流区域该区域主要是由于冰川的融化带来了大量的水，从而形成了泥石流，具有规模大、爆发频繁及猛烈特性。一、我国泥石流概况2、川滇山地泥石流区域该区域主要是由于大量的降雨诱发泥石流，同时也受到人类活动的影响。一、我国泥石流概况3、黄土高原泥石流区域该区域主要是由于暴雨激发黄土泥石流，其爆发频率和破坏程度相对较弱。一、我国泥石流概况4、华北及东北山地泥石流区域该区域主要是由于暴雨或台风降雨的影响，其爆发频率较低、规模较大。一、泥石流概况中国泥石流和火山分布带图中国泥石流分布图一、我国泥石流概况我国泥石流的时间分布：1、地质历史时期，西北地区和青藏高原与次一级阶地接触区域，泥石流发育与第四纪冰川发育存在一定的耦合程度。2、现阶段，泥石流发生时间主要集中在雨期，即每年的6~9月。一、我国泥石流概况历史上特大泥石流灾害：1、1969年8月，云南大盈江流域弄璋区南拱爆发泥石流，两个村庄被毁，97人丧生2、1987年7月辽宁东部地区爆发泥石流，死亡人数多达610余人3、2002年8月14日，云南省新平县因连降暴雨，多处发生特大滑坡型泥石流，波及三个乡镇，造成重大人员伤亡，死亡40人，失踪23人。4、1981年暴雨引起宝成铁路和陇海铁路宝天段暴发泥石流，宝成铁路线5座车站被淤埋，50余处受灾，中断行车达二个月之久，成为我国铁路史上最大规模的泥石流灾害之一5、2010年8月7日，甘肃舟曲特大泥石流，造成1434人死亡舟曲泥石流四川丹巴泥石流灾害一、我国泥石流概况我国泥石流的研究概况：1、泥石流的相关研究起步相对较晚，首先在一些山区建立观测站，对我国泥石流的分布，形成，运动，发展等特征进行监测。2、50年代，我国首先对影响经济建设较为严重的公路泥石流展开了一系列的调查研究。3、60年代末，山区泥石流广泛发育，成为研究的重点。4、70年代，中科院将泥石流研究作为学科重点，在多地建立观测站和试验室对泥石流进行观测和分析。5、80年代以来，开展了多次全国范围内的泥石流学术讨论会，出版多部泥石流专注。6、如今，随着“3S”技术的应用，泥石流预警预报获得了长足的进步。内容提要一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势二、泥石流特征及形成泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下，在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。俗称“走蛟”、“出龙”、“蛟龙”等。二、泥石流特征及形成泥石流特征：暴发突然、历时短暂、来势猛、破坏力强。形态上：物源区、流通区和堆积区。物源区流通区堆积区二、泥石流特征及形成泥石流的危害：1、冲刷：冲刷坡面、岸坡和河床，破坏地质环境和生态环境。2、撞击：摧毁桥梁、房屋、堤坝、道路及铁路。3、堵塞：堵塞河流，形成堰塞湖。4、淤埋：在平缓地淤积，影响通航安全。冲刷撞击堵塞淤积泥石流的分类：1、按泥石流发生频率分类：高频率泥石流和低频率泥石流。2、按泥石流流体性质分类：黏性泥石流和稀性泥石流。3、按泥石流地貌特征分类：沟谷型泥石流和坡面型泥石流。4、按泥石流水源成因及物源成因分类：水体供给泥石流和土体供给泥石流。5、按泥石流物质组成分类：泥流、泥石流和水石流。二、泥石流特征及形成类别泥石流特征流域特征亚类严重程度流域面积km2固体物质一次冲出量×104m3流量m3/s堆积区面积km2Ⅰ高频率泥石流沟谷基本上每年均有泥石流发生。固体物质主要来源于沟谷的滑坡，崩塌，泥石流暴发的雨强小于2～4mm／10min，除岩性因素外，滑坡、崩塌严重的沟谷多发生粘性泥石流，规模大；反之，多发生稀性泥石流，规模小多位于强烈抬升区；岩层破碎，风化强烈，山体稳定性差．沟床和扇形地上泥石流堆积物新鲜，无植被或仅有稀疏草丛．粘性泥石流沟的中、下游沟床坡度大于4%。Ⅰ1严重551001Ⅰ2中等1-51-530-1001Ⅰ3轻微1130-按泥石流发生频率的分类：Ⅱ低频率泥石流沟谷泥石流暴发周期一般在10a以上，固体物质主要来源于沟床，泥石流发生时“揭床”现象明显，暴雨时坡面产生的浅层滑坡往往是激发泥石流形成的重要因素，泥石流暴发性强，一般大于4mm／10min。规模一般较大，其性质有粘性、有稀性分布于各类构造区的山地，山体稳定性相对较好，无大型活动性滑坡、崩塌，中、下游沟谷往往切于老台地和堆积扇地内，沟床和堆积扇上巨石遍布，植被较好，常常是“山青水秀”，沟床内灌木丛密布，堆积扇多已辟为农田，粘性泥石流沟中、下游沟床坡度小于4%Ⅱ1严重551001Ⅱ2中等1-51-530-1001Ⅱ3轻微1130-类别泥石流特征流域特征亚类严重程度流域面积固体物质一次冲出量流量堆积区面积二、泥石流特征及形成按泥石流流体性质的分类：1、黏性泥石流：泥石流密度大于1800kg/m3(泥流大于1500kg/m3),浆体富含粘性（粘土，0.01mm的粉砂）组成，粘度值0.3Pa·s，为非牛顿体；非浆体部分的粗颗粒物质由0.01mm粉砂、砾石、块石等固体物质组成。2、稀性泥石流：泥石流密度小于1800kg/m3(泥流小于1500kg/m3)，浆体由不含或少含粘性物质组成，粘度值0.3Pa·s，为牛顿体；非浆体部分的粗颗粒物质由大小块石、砾石、粗砂及少量粉砂粘土组成。黏性泥石流（泥流、泥石流）稀性泥石流（水石流）二、泥石流特征及形成按泥石流地貌特征的分类：1、沟谷型泥石流：流域呈狭长形，形成区分散在河谷的中、上游。固体物质补给远离堆积区。2、坡面型泥石流：沟小流短，沟坡与山坡基本一致，没有明显的流通区，形成区直接与堆积区相连。沟谷型泥石流坡面型泥石流沟谷型泥石流坡面型泥石流二、泥石流特征及形成按泥石流水源成因和物源成因分类：冰川型泥石流溃决型泥石流二、泥石流特征及形成按泥石流物质组成分类：1、泥流：所含固体物质以粘土、粉土为主（约占80%～90%），仅有少量岩屑碎石，粘度大，呈不同稠度的泥浆状。2、泥石流：固体物质由粘土、粉土及石块、砂砾所组成。3、水石流：固体物质主要是一些坚硬的石块、漂砾、岩屑及砂等，粉土和粘土含量很少。泥流蒋家沟泥石流水石流二、泥石流特征及形成泥石流的形成条件（三要素）：1、物源条件：除水外，还有大量的泥、砂和石块等固体物质，丰富的松散物质（泥、砂、石块）；地质构造、地层岩性、地震活动和新构造运动以及某些物理作用等因素，一些人类工程经济活动，如滥伐森林造成的水土流失，开山采矿、采石弃渣等2、地形地貌：形成时必须有汇水和集物场地，运动时须有运动通道，堆积时须有开阔的地形3、水源条件：连续降雨、暴雨、冰川积雪消融、水库溃决等，水不仅是泥石流的重要物质组成，也是泥石流的重要激发条件和搬运介质二、泥石流特征及形成以舟曲泥石流为例（三要素）：二、泥石流特征及形成1物源条件：受构造运动和地震的影响，三眼峪和罗家峪内崩塌、滑坡较为发育，其堆积于沟道中，是泥石流物质的主要来源。并且三眼峪的大峪、小峪形成了4座80~280m高的堆积坝，三眼峪4条支沟共有滑坡8处，滑坡总体积约1303.9万方，发育崩塌体58个，方量约为2830.1万方，此外，沟内还发育崩塌、坍塌和沟道堆积物约1029万方，为泥石流的发生提供了充足的物源。二、泥石流特征及形成2地形地貌条件：三眼峪、罗家峪地形独特，其沟谷形态呈圈椅状，上游宽阔，下游束窄，其流域出山口形成卡口，在上游容易汇集水土。三眼峪山体陡峻、源区坡度普遍超过50°，支沟沟道坡降14%，跌坎、堆石坝位置坡降超过50%，主沟沟床坡降9%，沟内山体基岩裸露，造成流域内地表径流极易汇流，为泥石流形成提供了有利的动力条件。大眼峪局部沟床纵坡降变化二、泥石流特征及形成3水源条件：2010年8月7日，当地强降雨持续约40min，降雨量超过90mm，强降雨迅速汇流，形成沟谷洪水，冲刷堆石坝及沟道中的固体物质，造成堆石坝及拦砂坝溃决，形成泥石流。二、泥石流特征及形成泥石流的引发因素：1、自然原因；岩石的风化，吸收了空气中的酸性物质而产生的对岩石的分解；2、不合理开挖；修建铁路、公路、水渠以及其它工程建筑的不合理开挖。不合理的弃土、弃渣、采石；3、滥伐乱垦；滥伐乱垦会使植被消失，山坡失去保护、土体疏松、冲沟发育，大大加重水土流失；4、次生灾害；由于地震灾害过后经过暴雨或是山洪稀释大面积的山体后发生的洪流。二、泥石流特征及形成陕西省几个典型的泥石流：1、宁陕县泥石流2、佛坪县大湾河黄家沟泥石流3、汉滨区泥石流4、丹凤县泥石流2003年8月28日20时至30日中午近40小时，宁陕县境内降水量达347.8mm，为50年一遇。暴雨诱发了大面积的滑坡、泥石流灾害。—宁陕县泥石流灾害集中分布于县城周围三个区段，分别为宁陕小学、三星后山红星电站、安运司站。全县14个乡镇不同程度受灾，全县因灾死亡1人，失踪16人，全县经济损失达10亿元，基础设施、文化教育基地遭到重创。县城周边一片狼藉2007年8月29日20时～30日10时，佛坪县境内降水量达74.1mm，大湾和黄家沟发生泥石流灾害。黄家沟泥石流规模较大，通过学校的锅炉房边的巷道，涌入校园。大湾泥石流中有直径8m多的岩坎，当泥石流通过时，加大流速与冲击力，冲过渠道将学校围墙冲倒涌入校园内。二者水流将校园变成汪洋，大门成为排洪出口，校园淤泥厚达0.6—1.8m，当时正值学校放假，有500名教职工和补课学生被围困。新学期被迫推迟至9月6日开学。黄家沟大湾黄家沟泥石流进入学校锅炉房大湾泥石流进冲倒围墙入学校教学楼前两个泥石流沟的堆积物在校园前汇合2007年与2005年的推下的石头未超过历史最大。2007年与2005年的推下的石头一般在0.31-0.92m泥石流堆积物粒径沟名2007.082007年前庙垭子沟0.31～0.92m0.49～2.73m黄家沟0.50～0.86m0.60～2.11m2010年07月16-18日，汉滨区普降暴雨，18日20时30分大竹园镇七堰村一组寨子沟发生大型滑坡灾害，造成22户12人死亡，17人失踪，直接经济损失数百万元。七一组堰沟寨子沟二组三组四组—汉滨区泥石流堆积区流通区形成区人员伤亡冲毁农田毁坏房屋冲毁道路丹江竹林关镇大柴沟姚沟2010.07.23晚8:00时至次日6:00时，竹林关镇10h降雨量达259mm，属有气象资料记载以来罕见的特大暴雨。24日凌晨2:00时，镇政府南部姚沟和大柴沟两条沟谷泥沙巨石瞬间涌入竹林关镇大街小巷。灾害造成2人死亡，4人失踪，整个城镇堆积石块泥沙约12万吨，造成直接经济损失达3.6亿元。—丹凤县泥石流二、泥石流特征及形成泥石流的野外识别：1、地形地貌依据：①上游为漏斗形，中游切割深而窄，下游比较开阔。②沟底平均坡降10%以上③斜坡坡面的坡度一般大于25度2、固体碎屑物源依据：①沟谷处在大断裂带上、活动断裂带上或附近。②沟谷内出露软弱或软硬相间的易风化地层③沟谷两岸崩塌、滑坡等地质现象发育，水土流失严重，地面侵蚀强烈④沟内储集有大量松散土层3、水源依据：①一次降雨量、雨强超过临界雨量。②沟内存在冰川或积雪，并可能融化③沟