泥石流灾害及其防治

泥石流灾害及其防治第10页共10页泥石流灾害及其防治摘要：泥石流是产生于山区的一种严重的地质灾害，它是由暴雨，冰雪融冰等水源激发的，还有大量泥沙石块的特殊洪流。其特征往往突然爆发，在很短的时间内大量泥沙石块如流水一般沿陡峭的山坡前推后拥，奔腾咆哮而下，地面为之震动，山谷犹如雷鸣，常常给人类生命财产造成很大灾害。泥石流的发生发展，与山地环境的形成演化过程息息相关，是环境退化、生态失衡、地表结构破坏、水土流失、地质环境恶化的产物。人口的增长及在山区进行的不合理的生产活动，在很大程度上加剧了泥石流的形成和发展。泥石流在全球山地广为分布，据报道，除南极洲外，其余各大洲几乎都有泥石流的活动，泥石流灾害波及世界60多个国家和地区。在我国，泥石流是山区众多自然灾害中具有突发性灾变过程的主要灾种。据不完全资料，泥石流灾害波及全国23个省、市、自治区，不仅影响山区城镇、工矿、交通运输，能源基地、水利设施和国防建设以及农田村寨等各种建筑设施的安全，而且造成人畜伤亡。在全世界每年发生的泥石流造成数以亿计的经济损失和几百甚至上千人的伤亡，而我国是世界上泥石流灾情最严重的国家之一。关键词：泥石流、灾害、严重、破坏1.泥石流的危害1.1对居民的危害泥石流最常见的危害之一是冲进乡村、城镇。摧毁房屋、工厂、企事业单位及其他场所、设施。淹没人畜，毁坏土地，甚至造成村毁人亡的灾难。例如，1969年8月，云南大盈江流弄璋区南拱泥石流，使新章金，老章金两村被毁，97人丧生，经济损失近百万。1.2对公路、铁路的危害泥石流可直接埋没车站、铁路、公路、摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断，还可引起正在运行的火车、汽车颠覆，造成重大人身伤亡事故。有时泥石流汇入江河，引起河道大幅度变迁，直接毁坏公路、铁路及其他构筑物，甚至迫使道路改线，造成巨大经济损失。具体情况如下：①据铁路部门资料，铁路是受泥石流危害最严重的部门之一。目前全国有铁路营业里程为52000公里，其中有32000公里在山区，铁路沿线约有泥石流沟1386条，威胁3000公里长度的铁路线的安全。从1949-1985年这几十年里，累计发生泥石流灾难1200起，其中造成铁路被毁、中断行车的重大泥石流灾难300起，列车出轨和颠覆的严重事故100起，100人伤亡的特大事故2起，车长被淤埋41起（共33个），每年仅用于复旧和改建工程的费用就高达7000万元。泥石流冲毁路基，淤埋车场，切断桥梁，堵塞隧道，甚至造成火车颠覆和人员伤亡。②泥石流对公路的危害更为严重，诸如川藏公路、滇藏公路、川滇公路、甘川公路、川陕公路以及中尼公路和中巴公路等，均穿越泥石流发生的山区，常因泥石流灾害而断道停车。川藏公路是内地通往西藏的交通干道，沿线有泥石流沟近千条，全线长2400公里，几乎1/3以上的路段以泥石流灾害为主，尤以凶猛而巨大的冰川型泥石流为特色。每年5-9月间，冰川泥石流、暴雨泥石流以及由山崩、滑坡、冰崩、冰湖溃决等形成的各类泥石流倾巢而出，全线侵袭，公路严重受阻，是影响公路畅通和西藏建设的一大灾祸。1.3泥石流对农田村寨的危害泥石流或直接吞没农田村寨，或因断江河而壅水，淹没沿江两岸的农田村寨和城镇。填塞溃坝后，又以溃决洪水侵袭农田村寨，进而吞没两岸土地和村镇，或冲蚀沟谷，吞食坡地，导致沟谷扩大，耕地锐减，水土流失。我国甘肃的白龙江两岸泥石流沟密布，两岸大片农田和村舍，一直饱受泥石流的侵袭之灾。云南省西南隅的大盈江流域，也是泥石流的重灾区，演讲两岸大片农田和村寨经常受灾，损失严重。1.4对水利、水电工程的危害主要是冲毁水电站，引水渠道及过沟建筑物，淤埋水电站尾水渠，并淤积水库，腐蚀坝面等。例如：1981年7月9日凌晨1时30分，发生在四川省凉山彝族自治州甘洛县泥石流灾害，当泥石流冲出山口，毁桥覆车后，再冲过大渡河，直捣对岸。在几分钟之内就将宽达120m、最深处达13m的汹涌澎湃的大渡河拦腰截断，断流达4小时之久。堵河坝体约为29万立方米，最大坝高达26m，上游回水5km，淹没沿河低地及工矿设施，冲毁沿河公路830m，阻断公路交通半年之久。由于大量沙石侵入大渡河，造成下游河道阻塞，形成险滩，并使下游电站蓄水库产生淤积。1.5对矿山的危害主要是摧毁矿山及其设施，淤埋矿山坑道、伤害矿山人员、造成停工停产，甚至使矿山报废。1997年7月3日，广东省清远市大麦山铜矿暴雨引发的泥石流，充填巷道2处，掩埋原矿3500吨，经济损失205万元。2.泥石流的类型及发育特点2.1泥石流的类型泥石流分类的方案很多。以下为我国最常见的几种分类方案。2.1.1按物质成分分类①水石流型泥石流这类泥石流的固体物质数量不多，主要由非常不均匀的石块和砂砾组成如块石、漂砾、碎石、岩屑及砂等，黏土质细粒物质含量少（<10%），且它们在泥石流运动过程中极易被冲洗掉，所以堆积物常常是粗大碎屑物质。这类泥石流多发生在石灰岩，大理岩和部分花岗岩分布地区。我国陕西华山，山西太行山，北京西山和辽东山地的泥石流多属此类。②泥石流型泥石流这类泥石流的固体物质有不均匀的粗碎屑物质如块石、漂砾、碎石、砾石、砂砾等，又含有相当多的黏土质细粒物质，因黏土有一定的粗结性，所以堆积物质常形成为粘结较牢固的土石混合物。这是一类较典型的泥石流，多见于花岗岩，片麻岩，板岩，千枚岩以及页岩分布的山区。我国西南和西北地区，如西藏波密、云南东川和甘肃武都等地的泥石流多属此类。③泥流型泥石流这类泥石流的固体物质基本上由细碎屑和黏土物质所组成（80%-90%），仅含少量岩屑和碎石，黏度比较大，多呈不同稠度的泥浆状，有时可能还有大量“泥球”。我国黄土高原地区和黄河的各大支流，如甘肃武都桑园子沟，天水罗山谷沟和兰州黄山谷沟等地泥石流多属此类。2.1.2按物质状态分类①黏性泥石流此类泥石流的固体物质占40%-60%，最高达80%。密度大，浮托力强。水不是搬运介质，而是组成物质，水、泥砂和石块聚集成一个粘稠的整体，具有很大的黏性。当它在流途上流经弯道时，有明显的外侧超高，爬高和截弯取值现象。在沟槽转弯处，并非顺沟床运动，而是经常直冲沟岸，甚至爬越高达5-10m的阶地，陡坎或导流堤坝，夺路向外奔泄。②稀性泥石流该类泥石流是水和固体物质的混合物。以水为主要成分，固体物质含量少（10%-40%），不能形成粘稠的整体，具有很大的分散性。水为搬运介质，石块以滚动或跃移方式前进，具有强烈的下切足有，常在短时间内将原先填满堆积物的沟床下切成几米至十几米的深槽，其堆积物在堆积区呈扇状散流，层次不明显，沿流途的停积物有一定的分选性。2.1.3按成因分类①暴雨型泥石流以暴雨形成的地表径流为主要水源的泥石流。其疏松物质通常来源于坡残积，崩塌滑坡堆积及黄土等第四纪堆积物，是有人为排放的各类废渣。暴雨型泥石流是我国分布最广泛，数量最多，活动也最频繁的泥石流类型。主要分布在我国东部和中部，即我国人口较集中，经济较发达的地区，因而造成的危害最大。暴雨型泥石流的规模相差悬殊，最大的一次冲出土石数百万至上千万立方米，小的仅数到数十立方米，而小于1万立方米的占80%以上。暴雨型泥石流一次持续时间一般数十分钟至一两个小时，具有突然爆发，来势凶猛，破坏力强的特点②冰川型泥石流指以冰川积雪消融为主要水源的泥石流。其疏松物质来源主要是古今冰川堆积物，主要分布在我国西部高原、高山地区，如青藏高原、昆仑山、天山、祁连山等地。冰川型泥石流大多为典型的沟谷泥石流，固体物质储蓄十分丰富，暴发猛烈而频繁，一次泥石流过程可以持续很长时间，冲出沟口的堆积物数量多，颗粒粗大。冰湖溃决产生洪水引起的泥石流是冰川型泥石流的一种特殊种类，主要分布在喜马拉雅山北坡及藏东海洋性冰川与大陆性冰川的过渡带，规模一般都很大，泥石流和洪水可以威胁到下游几十公里到上百公里的居民区。冰川型泥石流是大雨、暴雨天气或无雨高温的晴天都可以暴发，它比暴雨型泥石流更具突发性。由于冰川型泥石流分布区大多人烟稀少，除局部地区外，其危害状况远比暴雨型泥石流轻。③冰融型泥石流主要分布在青藏高原腹地和东北大兴安岭北段的多年冻土地区，是坡地冻土表层在消融过程中形成的塑性流体，规模小，流动缓慢，危害较轻。以上分类是我国最常见的三种分类。除此之外还有多种分类方法，如按泥石流沟的形态分为沟谷型泥石流，山坡型泥石流；按泥石流流域大小分为大型泥石流、中型泥石流和小型泥石流；按泥石流发展阶段分为发展期泥石流，旺盛期泥石流和衰退期泥石流等等。2.2泥石流发育特点泥石流多分布于海拔800m~2500m高度的山坡和沟谷，坡面泥石流在25°~33°的坡面最常见，沟谷泥石流沟床比降多在100‰~400‰之间；泥石流沟谷集水面积大都在0.6km²~50km²气候特点与泥石流分布：冰川型泥石流分布于海拔很高的青藏高原及其周缘的高山和极高山区。暴雨型泥石流的分布深受季风气候影响，可以认为季风气候控制了我国泥石流分布的格局，在季风气候的山地区域，泥石流具片状和带状分布特点。而季风影响不到的西北、北部地区，仅在一定坡向和高度上，才有利于泥石流的发育。3.泥石流的分布我国泥石流的分布，大体上以大兴安岭——燕山山脉——太行山脉——巫山山脉——雪峰山山脉一线为界。该线以东，即我国地貌最低一级阶梯的低山，丘陵和平原，泥石流分布零星（仅辽东南山地较密集）。该线以西，即我国地貌第一，二级阶梯，包括广阔的高原，深切割的极高山、高山和中山区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的几种在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边以及陇东——陕南、晋西、冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。从泥石流成因类型看，冰川泥石流主要分布在中国西南山地，并大部分几种于西藏东南部地区；暴雨泥石流主要分布于西南地区，其次西北、华北和东北也有呈带状或零星分布。从泥石流物质组成看，泥石流分布遍及西南、西北和东北的基岩山区；水石流分布于华北地区，而泥流则分布于松散易蚀的黄土分布区。4.泥石流的形成条件4.1泥石流形成的客观条件泥石流的形成必须同时具备以下三个条件：陡峻的便于集水的、堆积物的地形地貌；丰富的松散物质；短时间内有大量的水源。①地形地貌条件。在地形上具备山高沟深，地势陡峻，沟床纵坡降大，流域形状便于水流汇集。在地貌上，泥石流的地貌一般可分为形成区、流通区和堆积区三部分。上游形成区的地形多为三面环山，一面出口的瓢状或漏斗状，地形比较开阔，周围山高坡陡，山体破坏，植被生长不良，这样的地形有利于水和碎屑物质的集中；中游流通区的地形多为狭窄陡深的峡谷，谷床纵坡降大，使泥石流能够迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地，使碎屑物有堆积场所，②松散物质来源条件。泥石流常发生于地址构造复杂，断裂褶皱发育、新构造活动强烈、地震烈度较高的地区。地表岩层破碎、滑坡、崩塌、错落等不良地质现象发育，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；另外，岩层结构疏松软弱，易于风化，节理发育，或软硬相间成层地区，因易受破坏，也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源；一些人类工程经济活动，如滥发森林造成水土流失，开山采矿、采石弃渣等，往往也为泥石流提供大量的物质来源。③水源条件。水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的重要激发条件和搬运介质（动力来源）。泥石流的水源有暴雨，冰雪融水库（池）溃决水体等形式。我国泥石流的水源主要是暴雨，长时间的连续降雨等。4.2诱发泥石流的人为因素①毁林。毁林的原因很多，包括取用木材、薪柴、药材，扩展耕地，牧地以及军事活动等。全球陆地森林覆盖率为22%，而我国森林覆盖率不足12.5%森林土壤对泥石流的促进和抑制作用均有阶段性。当土地森林消失后，地面水土流失与土层结构强度在无林条件下达到新的平衡时，森林土壤消失后，其抑制作用降为零；反之，当在泥石流源地森林植被和土壤逐渐恢复过程中，林、灌、草根系网的稳土、固土作用跟随增加，土层逐渐增厚，而土层强度有随其厚度的递增而递减，直至低于森林土壤流失的下限值，森林的固土，稳土作用亦相应消失。②开荒与陡坡耕作。由于我国人口剧增，工矿、道路、城镇、农田水利建设不断占用耕地，人均耕地面积不断减少。由于山区耕作地向山坡不断扩展，先缓坡后陡坡。而这些耕地，既无地埂，又年年翻耕，表土松动，因此一遭遇暴雨，沙石俱下，汇集而成泥石流。③过度放牧。我国草原加上农区草地草被的面积占全国总面积的36.8%，约为耕地面积的2.6倍。其中山区草坡一般分布山坡等地的林间，林下地段，有些位居山地陡坡土层较薄地带，这些地方一旦过度放牧，尤其是泥石流源地，便可迅速出现草场退化，草场退化可发展为裸露地或裸岩地，在一定条件下，山坡裸露地往往变成泥石流源地。④水库溃决，渠水渗漏。随着山区资源开发，越来越多地修建山区水库和渠系。在储存和流动中，这些水体均有不同程度的渗漏。当渗漏超过泥石流始发临界时，便可暴发人为泥石流。例：1973年，四川未易陡沟内水库溃决，形成溃决型泥石流，淤埋成昆铁路湾丘火车站，迫使铁道断道阻车7昼夜⑤不合理开挖。主要修建铁路、公路、水渠以及其他工程建筑的不合理开挖。有些泥石流就是在进行不合理开挖时破坏了山坡表层而形成的。如云南省东川至昆明公路的老干沟，因修公路及水渠，使山体破坏，加之1966年犀牛山地震又形成滑坡、崩塌，致使泥石流更加严重。又如香港多年来修建了许多大型工程和地面建筑，几乎每个工程都要壁山填海或填沟方可获得合适的建筑场地。1972年一次暴雨，使正在施工的挖掘工程现场有120人死于滑坡造成的泥石流。⑥不合理的弃土、弃渣、采石。不合理的弃土、弃渣及采石等形成的泥石流事例很多。如四川冕宁县泸沽铁矿汉罗沟，因不合理堆放弃土矿渣，在1972年一场大雨时暴发了矿山泥石流，冲出松散固体物质约10万立方米，淤埋成昆铁路300m和喜（德）——西（昌）公路250m，中断行车，给交通运输带来严重损失。又如甘川公路两水附近，1973年冬在沿公路的沟内开采石料，1974年7月18日发生泥石流致使15座桥涵淤塞。5.泥石流的防治措施泥石流的防治，应贯彻综合治理的原则，要突出要点，因害设防，因地制宜，讲求实效，要充分考虑到被保护地区与具体工程的要点。具体防治措施有生物措施和工程措施这两工项。5.1防治泥石流的生物措施生物措施包括恢复或培育植被，合理耕牧，维持较优化的生态平衡这些措施可使流域坡面得到保护，免遭冲刷，以控制泥石流发生。植被包括草被和森林两种，它们是生物措施中不可分割的两个方面。植被可调节径流，延滞洪水，削弱山洪的动力；可保护山坡，抑制剥蚀、侵蚀和风蚀，减缓岩石的风化速度，控制固体物质的供给。因此在流域内（特别是中，上游地段）要加强封山育林，严禁毁林开荒。为使此项措施切实有效地发挥作用，还需注意造林方法的选择树种。幼苗成活后要严格管理；严防森林火灾，消灭病虫害。此外，要合理耕收，甚至退耕还林。在崩滑地段要绝对禁止耕作。5.2防治泥石流的工程措施①蓄水、引水工程：这类包括调洪水库，截水沟和引水渠等。工程建于形成区内，其作用是拦截部分或大部分洪水，削减洪峰，以控制暴发泥石流的水动力条件。同时，还可灌溉农田、发电或供生活用水等。大型引水渠应修建稳固而短小的截流坝作为渠首，避免经过崩滑带而应在它的后缘外侧通过并严防渗漏、溃决。②支挡工程：支挡工程有挡土墙、护坡等。在形成区内崩塌、滑坡严重地段，可在坡脚处修建挡墙和护坡，以稳定斜坡。此外，当流域内某地段山体不稳定，树木难以“定居”时，应先铺以支挡建筑物以稳定山体，生物措施才能奏效。③拦挡工程：这类工程多布置在流通区内，修建拦挡泥石流的坝体，也称谷坊坝。它的主要是拦泥石流和护床固坝。目前国外挡坝的种类繁多。从结构来看，可分为实体坝和格栅坝；从材料来看，可分为土质、圬工、混凝土和预制金属构件等；从坝高和保护对象的作用来看，可分为低矮的挡坝群和单独高坝。挡坝群是国内外广泛采用的防治工程。沿沟建筑一系列高5~10m的低坝或石墙，坝（墙）身上应留有水孔以渲泄水流，坝顶留有溢水口可渲泄洪水。我国这种坝一般采用圬土砌筑。国外拦挡小型稀性泥石流，推广采用格栅坝。④排导工程：这类工程包括排导沟、渡槽、急流槽、导流坝等，多数建在流通区和堆积区。最常见的排导工程是舍友导流堤的排导沟，它们的作用是调整流向，防止漫流，以保护附近的居名点、工矿点和交通线路。⑤储淤工程：这类工程包括拦淤库和储淤场，前者设置于流通区内，就是修筑拦挡坝，形成泥石流库。后者一般设置于堆积区的后缘，工程通常由导流堤、拦淤堤和溢流堰组成。储淤工程的主要作用是在一定期限内，一定程度上将泥石流固体物质在指定地段停淤，从而削减下泄的固体物质总量及洪峰流量。6.泥石流的预测及监测6.1泥石流的预测主要根据泥石流沟固体物质的来源和积累程度、水的来源和数量是否可以达到激发泥石流发生的水量要求，各沟谷的发育阶段和暴发泥石流的频率等来预测地区或沟谷泥石流暴发的可能性和危险度。泥石流暴发的危险程度可采用定性或半定量评价方法进行预测。一般来说，地质构造越复杂，地壳活动越强烈，山高坡陡，地形月破碎，风化越严重，滑坡，崩塌等地质现象越发育，人类活动越强烈，则可定性人为泥石流暴发的频率越高，危险度就越大；反之，则越低、越小。6.2泥石流的监测泥石流的监测可以综合山洪和滑坡监测技术，重点是对降雨量监测。泥石流的触发条件主要是降雨量及雨强，且与地方小气候的关系很大，因不同地区的触发临界雨量也不同。所以，泥石流的监测系统既应该有区域降雨监测，也应该建立局部重点区，沟谷的降雨监测点，以及形成区滑坡的位移监测点。降了山洪、滑坡监测方法外，泥石流监测报警方法还有：①遥测地声警报器；②超声波泥位警报器；③地震式震动警报器。7.泥石流灾害