泥石流灾害及其防治研究综述

泥石流灾害及其防治研究综述报告人：吴威前言目录泥石流的成因及其危害泥石流危险性评价泥石流灾害防治措施结论12345

摘要：本文首先介绍了泥石流对社会经济、生活以及环境的严重影响，提出了研究泥石流灾害防治的重要性；其次细述了泥石流的形成条件及特征；然后介绍了国内外泥石流危险性评价分析的发展历程以及危险性评价方法；最后介绍了泥石流灾害防治的各种工程措施和生物措施及措施技术。关键词：泥石流危险性评价灾害防治第一章前言泥石流是指山区或者其他山谷沟壑、地形险峻的地区，由于暴雨、地震等引发形成的由大量泥沙、石块等松散固体物质和水体混合构成的一种特殊洪流，是半干旱和半湿润山区最为常见的一种自然灾害现象。我国是世界上泥石流灾害最为严重的国家之一。泥石流具有突发性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路、铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。近年来，我国泥石流灾害频发，如：四川8.13特大泥石流（2010）、甘肃8.7舟曲特大泥石流（2010）、云南贡山特大泥石流（2010）、北京特大暴雨山洪泥石流（2012）等。泥石流。频繁爆发的泥石流不仅严重地威胁着人民的生命财产安全，而且会严重制约地方经济的发展。因此，对泥石流灾害防治的研究显得尤为重要。舟曲被泥石流冲毁的楼房第二章泥石流的成因及其特征我国幅员辽阔，山脉纵横，地质构造复杂，第四纪松散堆积物丰富，泥石流不仅分布广泛，形成条件复杂，而且类型多样。2.1泥石流的成因2.1.1、形成因素。泥石流是山区沟谷中，由暴雨、冰雪融水等水源激发的、含有大量泥沙石块的特殊洪流。影响泥石流形成的因素很多很复杂，包括岩性构造、地形地貌、土层植被、水文条件、气候降雨等。泥石流是泥、沙、石块与水体组合在一起并沿一定的沟床运(流)动的流动体，其形成同时具备三项基本条件：陡峻的便于集水、集物的地形、地貌；丰富的松散物质；短时间内有大量的水源。2.1.2、诱发因素。由于工农业生产的发展，人类对自然资源的开发程度和规模也在不断发展。当人类经济活动违反自然规律时，必然引起大自然的报复。工业化以来，因为人为因素诱发的泥石流数量正在不断增加。可能诱发泥石流的人类工程经济活动主要有以下几个方面：工程建筑的不合理开挖；弃土、矿渣的不合理堆放；滥伐乱垦等等。2.2泥石流的危害泥石流常常具有暴发突然、来势凶猛、迅速之特点。并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用，其危害程度比单一的崩塌、滑坡和洪水的危害更为广泛和严重。它对人类的危害具体表现在以下四个方面：对居民点的危害；对交通的危害；对水利工程的危害；对矿山的危害.据统计，我国有29个省（区）、771个县（市）正遭受泥石流的危害，平均每年泥石流灾害发生的频率为18次╱县，近40年来，每年因泥石流直接造成的死亡人数达3700余人。据不完全统计，建国后的50多年中，我国县级以上城镇因泥石流而致死的人数已约4400人，并威胁上万亿财产，由此可见泥石流对山区城镇的危害之重。目前我国己查明受泥石流危害或威胁的县级以上城镇有138个，主要分布在甘肃(45个)、四川(34个)、云南(23个)和西藏(13个)等西部省区，受泥石流危害或威胁的乡镇级城镇数量更大。2.3泥石流的发生规律泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致，具有明显的季节性。另外，暴雨、洪水总是周期性地出现。因此，泥石流的发生和发展也具有一定的周期性。第三章泥石流危险性评价3.1国内外泥石流危险性评价发展历程3.1.1国外：国际上对泥石流危险性评价非常重视,有关危险度的研究也相对较早。泥石流灾害较严重的发达国家非常重视滑坡泥石流的基础性研究。应联合国成员国的要求,1976年联合国决定由国际工程地质联合会(IAEG)执行滑坡泥石流危险度评价的基础研究。该项目由美国联邦地质调查局DavidJ.Varnes博士牵头组织实施,1984年完成的研究报告系统总结了近年来世界各国的研究成果,完成了滑坡泥石流调查、样本数据分析、评价方法和检验分析的研究。这些成果在第三届国际地貌学大会和第28届国际地质学大会上都作为特邀报告交流,为世界各国开展滑坡泥石流灾害评价提供了一种规范性的技术方法。1977年日本足立胜治等开展了泥石流发生危险度的判定研究,主要从地貌条件、泥石流形态和降雨三方面判定泥石流发生率,为以后的泥石流危险度研究开辟了一条道路。1980年瑞典Eldeen用危险区图研究了滑坡泥石流灾害的危险度,第一个将洪水危险度的研究模式引入了泥石流危险度研究中。1981年美国Hollingsworth和Kovacs采用打分方法构建滑坡泥石流危险度评价的基本框架,采用因子叠加法实现了滑坡危险度的评估,该方法为以后的滑坡泥石流危险性研究指明了方向,现在很多的研究方法都是基于因子叠加的原理而展开的。1984年伦敦大学皇家学院Hansen教授总结出了滑坡泥石流危险性评价的四点重要内容,为泥石流危险性研究奠定了理论基础,对以后的危险性评价工作产生了深远的影响。1977~1988年,美国对加利福尼亚Saratoga地区、Switzerlard地区及其北部的山林伐木规划区的滑坡泥石流开展了危险性编目工作,并对加利福尼亚地区的暴雨滑坡泥石流进行了遥感危险度评价工作,第一次在大范围内展开了滑坡泥石流危险性的评价工作,为今后的危险性评价工作提供了范例。1988年日本高桥保等开展了扇形地上泥石流危险度的评价研究,主要探讨建筑物的损害与泥石流堆积厚度的关系;1990年日本久保田哲也等再次开展了泥石流发生危险度的判定研究,主要从短历时降雨的有效降雨量和降雨强度来研究泥石流发生的可能性,日本学者的研究从不同角度入手,大大丰富了泥石流危险性研究的内容。进入90年代以来,GIS与RS技术的发展大大促进了该领域快速发展。相关的研究大量涌现,其中代表性的工作是意大利学者Carrara系统总结了近年来泥石流灾害制图的技术方法和存在的问题。3.1.2国内：我国开展滑坡泥石流危险度评价研究起步较晚,但已取得了显著的成果。1986年，谭炳炎尝试对泥石流的严重程度进行评判，讨论了泥石流的判断以及其严重程度的判定条件；1988年，刘希林正式提出泥石流危险度的概念及其定量评估方法—泥石流危险度判定，并提出了8大危险因子建立多因子综合评判模型，且1995年，出版标志性成果《泥石流危险性评价》，该书是我国目前唯一的泥石流危险性评估学术专著。2000年，泥石流危险度评估技术方法入编《地质灾害勘查指南》。2005年，泥石流危险度研究成果入编普通高等教育“十五”国家级规划教材《地貌学原理》(修订版)。2006年，国土资源部发布中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0200－2006《泥石流灾害防治工程勘查规范》，将单沟泥石流危险区预测方法收入规范(规范性附录D)。近几十年来，随着各种数学理论的成熟,许多研究学者开始注重运用数学方法来解决泥石流危险性评价的问题,研究成果大量涌现,其中代表性的有模糊数学方法的应用、灰色关联分析、粗糙集、人工神经网络、Bayes判别分析等,这些都极大地促进了泥石流危险性评估研究的发展。3.2危险性评价方法泥石流危险性评价是灾情评估、预测、防灾救灾决策的基础。根据研究范围,可以分为点评价和面评价,即单沟泥石流危险度评价和区域泥石流危险度评价。前者评价面积小,致灾体(泥石流)和承灾体清晰明确,评价精度高,评价结果定量化程度高而后者面积大,致灾体的成灾条件复杂,致灾因素多样,承灾体类型多,分布广,特征复杂,许多因素具有较高程度的模糊性和不确定性,因此采用的指标多为相对指标,评价结果定量化程度较低。泥石流沟易发程度数量化综合评判等级标准表泥石流危险性评价方法分类比较第四章泥石流灾害防治措施根据不同地区泥石流有不同的特点，对泥石流灾害的防治应采取不同的治理措施。在崩塌、滑坡强烈活动的泥石流发生区，应以工程措施为主，兼用生物措施。在以坡面侵蚀及沟谷侵蚀为主的泥石流地区，应以生物措施为主，辅以工程措施。而在坡面侵蚀和重力侵蚀兼有的泥石流地区，则以综合治理效果最好。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拦挡工程、排导工程和停淤工程等。1）拦挡工程：拦挡工程布置在流通区内，在中上游建拦沙坝、谷坊(群)等工程，以拦截泥石流固体物质，减缓沟床纵坡，减少泥石流固体物质对下游的危害，并利用回淤物压埋坡脚，稳定谷坡；拦挡工程有挡土墙、护坡、坝体等；2）排导工程：排导工程包括排导槽、导流堤、顺水坝等，在泥石流沟的流通段，以排泄拦挡泥石流固体物质至预定地点，防止泥石流对下游建筑物和耕地的危害；3）停淤工程：在泥石流沟的下游或堆积区，设置停淤场，让拦挡不住的泥石流在停淤场停淤，避免造成堵塞江河、淤埋村庄农田等危害。（2）生物措施应从水土保持入手，实行乔灌草结合，上、中、下游结合。1）泥石流堆积区的治理：在泥石流堆积区植树造林，沟谷中上游种植植被，其目的主要是保护农田，防风固土，防冲拦淤，护滩固堤；2）形成区、流通区的治理：泥石流形成区是泥石流水动力和松散固体物质补给源地。生物治理主要是增加植被覆盖，涵养水源，以减少地表径流量和固体物质补给量。4.2防治方法做好泥石流的预测工作对于防灾和减灾，保障山区人民生命财产显得尤为重要。目前我国对泥石流的预测预报研究常采取以下方法：（1）在典型的泥石流沟进行定点观测研究，力求解决泥石流的形成与运动参数问题。如对云南省东川市小江流域蒋家沟、大桥沟等泥石流的观测试验研究，对四川省汉源县沙河泥石流的观测研究等；（2）调查潜在泥石流沟的有关参数和特征；（3）加强水文、气象的预报工作，特别是对小范围的局部暴雨的预报。因为暴雨是形成泥石流的激发因素。比如、当月降雨量超过350毫米时，日降雨量超过150毫米时，就应发出泥石流警报；（4）建立泥石流技术档案，特别是大型泥石流沟的流域要素、形成条件、灾害情况及整治措施等资料应逐个详细记录，并解决信息接收和传递等问题；（5）划分泥石流的危险区、潜在危险区或进行泥石流灾害敏感度分区；（6）开展泥石流防灾警报器的研究及室内泥石流模型试验研究。4.3工程新技术陈晓清等在“汶川地震区特大泥石流工程防治新技术探索”一文中，分析舟曲三眼峪和绵竹文家沟的泥石流防治失败原因时发现目前大量采用的浆砌石结构抗泥石流冲击破坏能力弱是其重要因素，因此为了抵御特大泥石流的冲击破坏，初步提出了钢筋混凝土框架+浆砌石坝体式泥石流拦砂坝、预制钢筋混凝土箱体组装式拦砂坝的新型泥石流拦挡结构，以及复式断面泥石流排导槽、预制钢筋混凝土箱体组装式排导槽的新型泥石流排导结构。钢筋混凝土框架+浆砌石坝体式泥石流拦砂坝立体示意图随着数字图像处理技术、虚拟现实技术、三维GIS技术的不断发展，三维地质建模和可视化技术在地质灾害管理方面逐渐地得到了应用．如吴宏在“三维可视化技术在舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程中的应用”一文中采用3ds、Max、Maya等三维建模软件构建了泥石流防治工程三维模型，基于Skyline三维GIS平台建立了灾后泥石流防治工程三维可视化场景．对三维可视化场景构建的关键技术、三维空间数据处理、三维模型制作和三维场景构建进行详细阐述，最终建立的舟曲县城区灾后重建泥石流防治工程三维场景将直观、逼真地显示舟曲县地形、泥石流防治工程部署情况，可为今后当地政府防灾减灾工作提供决策支持此外，应用目前先进的流体、刚体动力学模拟软件对舟曲“８.８”特大山洪泥石流灾害过程进行三维动态模拟，效果比较理想。付英、郑娟尔、余振国等在“经济学视角的中国地质灾害防治新机制研究”一文中从外因——土地稀缺、财力不足、发挥资金合力和消除外部性的需要出发，运用经济学知识提出新机制。文中以广西和甘肃为例来阐述新机制。广西将地质灾害防治与旧城改造、新农村建设、土地开发利用、建设用地增减挂钩相结合，统筹解决地质灾害威胁严重、治理资金缺乏和土地资源稀缺问题；甘肃省由于全省经济条件总体较差，投入资金远远不能满足实际需要，建立和形成了“政府资金扶持、优惠政策支持、社会资本参与”的地质灾害开发性综合防治新机制。为了建立和完善地质灾害防治新机制，文中建议：1、完善规章制度，规范和引导新机制的建设；2、解决启动资金不足问题；3、解决土地周转指标问题；4、加强科技支撑研究；5、加强新机制的宣传推广。灾后重建泥石流防治工程三维可视化场景泥石流流动效果泥石流冲毁建筑物参考文献：谭炳炎，泥石流沟严重程度的数量化综合评判[J].水土保持通报，1986，6(1):51-57.罗云.灾害评价初探[J].灾害学,1987,2(3):10-14.刘希林.泥石流危险度判定的研究[J].灾害学，1988，3:10-15.李阔,唐川.泥石流危险性评价研究进展[J].灾害学，2007，22(1):106-110.严军，许琳娟，焦洪波等.泥石流的成因、危害及防治[Z].国际会议，2010.刘希林.我国“地质灾害危险性评估技术要求”中的有关问题[J].中国地质灾害与防治学报，2013，24(