城市灾害学课件-地质灾害(2)课件

*

地质灾害第12章地质灾害概述第13章滑坡灾害及其防治第14章崩塌灾害及其防治第15章泥石流灾害及其防治第16章地面沉降及其防治第17章岩土工程灾害2006.3*第15章泥石流灾害及其防治泥石流是产生于山区的一种严重的地质灾难，它是由暴雨、冰雪融冰等水源激发的，含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体一般沿着陡峻的山沟前推后拥，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。2006.3*第15章泥石流灾害及其防治泥石流的发生发展，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，据现有报道，除南极洲外，其余各大洲几乎都有泥石流活动，泥石流灾害波及世界60多个国家和地区。2006.3*15.1泥石流的灾害一、泥石流的破坏与危害1.对居民点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。1969年8月，云南大盈江流域弄璋区南拱泥石流使新章金、老章金两村被毁，97人丧生，经济损失近百万元。2006.3*一、泥石流的破坏与危害2.泥石流对铁路、公路和航道的危害(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。全国有铁路营业里程为52000km，其中有32000km在山区，铁路沿线约有泥石流沟1386条，威胁着3000km长度的铁路线的安全。泥石流冲毁路基，淤埋车场，切断桥梁，堵塞隧道，乃至造成火车颠覆和人员伤亡。成昆铁路、宝成铁路、陇海铁路、兰青铁路、昆明至东川铁路以及辽东半岛的风上线和新修的大秦铁路，都是泥石流灾害较集中的路段2006.3*一、泥石流的破坏与危害2.泥石流对铁路、公路和航道的危害(2)泥石流对公路的危害更为严重川藏公路、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2400km，几乎1／3以上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。2006.3*一、泥石流的破坏与危害2.泥石流对铁路、公路和航道的危害(3)泥石流对航道开发和江河整治的影响，在我国西南山区也很严重。金沙江航道，有500多条泥石流沟，泥石流将大量砂石运砾倾泄于金沙江之中，形成大小不等的急流险滩，而且常会填江断流。2006.3*一、泥石流的破坏与危害3．泥石流对农田村寨的危害泥石流或直接吞噬农田村寨，或者因断江河而壅水，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寨，或冲蚀沟谷，吞食坡地，导致沟谷扩大，耕地锐减，水土流失。4．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。2006.3*二、泥石流灾害实例1.国外泥石流灾难事例(1)1921年7月8日，原苏联小阿尔马京卡河发生泥石流，造成阿拉木图市死亡500多人。(2)1970年5月31日，秘鲁瓦斯卡兰雪崩堵河溃决型泥石流，造成荣盖城死亡18000人，毁埋荣盖城。(3)1963年10月9日，意大利滑坡引起水库溃坝型泥石流，死亡2125人。(4)1985年11月14日，哥伦比亚一火山喷发引起了鲁伊斯水山冰源(波哥大以西150km，海拔5399m)灾难性融化，导致巨大的泥石流。2006.3*二、泥石流灾害实例2.我国泥石流灾难事例1891年，四川西昌，近千人死亡1954年，西藏桑旺冰湖溃决导致泥石流，死亡407人云南小江流域蒋家沟1919~1968年，7次堵断小江，淹没农田万亩1984年，死亡117人，伤37人，冲毁建筑4.5万m2，大小牲畜360头，农田500多亩，经济损失11000多万元。1985年，冲毁和淤埋铁路桥6座，隧洞4座，毁坏路基12处，中断铁路行车6个月，小江水位上升10米，切断公路运输3个月。北京地区2006.3*2004年9月10日四川凉山州德昌县乐跃沟泥石流灾害2006.3*2004年7月5日和7月19日德宏、盈江、腾冲泥石流灾害。灾情回放2004年7月4日22：30至5日20：30，德宏州盈江县、陇川县和瑞丽市普降暴雨，爆发多处泥石流、滑坡和山洪，死亡17人，死亡家畜4200多头，死亡家禽2万多只，损毁房屋2万间，受灾人口17.4万人，直接经济损失5.3亿元。2006.3*1中国大陆首次出现台风泥石流2004年8月中旬“云娜”台风登陆东部海岸，导致浙江温州高强度降雨，过程雨量达916mm，激发了大范围泥石流和山洪，在浙江省温州市乐清市北部山区3个乡镇造成了重现期百年以上的重大灾害。台风暴雨引发的泥石流在台湾地区非常普遍，但在大陆地区造成严重灾害的还是第一次。三、中国2004泥石流成灾特点2006.3*2年内多次成灾 云南德宏州于2004年7月5日暴雨激发泥石流形成严重灾害；仅2周后，于7月19日又由于暴雨再次产生特大泥石流灾害。一个月内在相同或相邻地区接连发生特大灾害，特别是大范围特大灾害的情形，在中国乃至世界泥石流减灾史上都是鲜见的，这对今后的减灾工作是一个很大的启示。三、中国2004泥石流成灾特点2006.3*3在植被好的地区大范围暴发泥石流 一般认为植被可以有效控制泥石流的形成条件。2004年7月接连发生在云南盈江、腾冲的泥石流，其流域内植被覆盖度在70－80%之间，被覆良好，但是这些地区仍然出现大面积泥石流。三、中国2004泥石流成灾特点2006.3*4选址不当是造成人员死亡的主要原因 在山区，由于选址不当而导致大量人员死亡的实例很多，一般位于泥石流危险区的房屋被冲毁，造成群发性的死亡。此外，由于没有充分认识到泥石流的危险区，一些临时性的活动场所选址不当也会造成大量人员伤亡。三、中国2004泥石流成灾特点2006.3*5低频性泥石流常造成严重灾害 由于这些沟谷长期未发生泥石流，人们对泥石流灾害的防范意识淡漠。低频性的泥石流沟平时不发生泥石流，物质积累多，一旦暴发泥石流则为大规模泥石流。因此，低频性泥石流沟一旦发生泥石流，就会产生严重损失。三、中国2004泥石流成灾特点2006.3*15.2泥石流的分类及形成条件一、泥石流的分类按物质组成分类由大量粘性土和粒径不等的砂粒、石块组成的叫泥石流以粘性土为主，含少量砂粒、石块，粘度大的叫泥流由水和大小不等的砂粒、石块组成的叫水石流2006.3*一、泥石流的分类按物质状态分类粘性泥石流粘性大稠度大，石块处于悬浮状态稀性泥石流分散性大石块以滚动或跃移方式运动2006.3*一、泥石流的分类按物质状态分类粘性泥石流粘性大稠度大，石块处于悬浮状态稀性泥石流分散性大石块以滚动或跃移方式运动2006.3*一、泥石流的分类其他分类：冰川泥石流，降雨泥石流沟谷型泥石流，山坡型泥石流大型、中型、小型泥石流发展期泥石流、旺盛期泥石流、衰退期泥石流2006.3*二、泥石流形成的条件1.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、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。2006.3*(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、山体破碎、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。2006.3*(2)松散物质来源条件

泥石流常发生于地质构造复杂、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；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，如滥伐森林造成水土流失，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。2006.3*(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：暴雨冰雪融水水库(池)溃决水2006.3*2.诱发泥石流的人为因素(1)毁林(2)开荒与陡坡耕作(3)过度放牧(4)水库溃决、渠水渗漏(5)不合理开挖(6)不合理的弃土、弃渣、采石2006.3*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、薪材、药材，扩展耕地、牧地以及军事活动等。(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，因此一遇暴雨，沙石俱下，汇集而成泥石流。2006.3*2.诱发泥石流的人为因素(3)过度放牧我国草原加上农区草山草被的面积约占全国总面积的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值时，便可暴发人为泥石流。2006.3*15.3泥石流的防治(5)不合理开挖主要指修建铁路、公里、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。(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。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m3，淤埋成昆铁路300m和喜(德)一西(昌)公路250m，中断行车，给交通运输带来严重损失。2006.3*小江流域泥石流云南东川正好处于一个叫做小江深大断裂带的地质断层上，所以这里地震频繁发生，岩层受到水平方向和垂直方向两种地质运动的反复挤压，岩石的强度大大降低，山体表面堆满了破碎和风化的岩石，这些都是产生泥石流的原材料。象世界上许多其他的地质断层一样，从这里地面上随处可见的地裂缝也可以想象得到小江地区地质断层的活动十分活跃。在群峦叠嶂的小江流域，巨大的山峰高耸入云，与深深下切的河谷形成了几千米的落差。这里山势陡峭，山坡上不时地有石块滚落山谷。如果遇到暴雨，山石很容易在雨水的冲刷下冲下陡坡，形成泥石流。2006.3*云南小江流域泥石流小江深大断裂分成两支。东川刚好是两支的交汇口，地质构造也比较活跃一些，造成这个地区岩层异常破碎，几乎没有一块完整的岩石，这样的话就为泥石流形成提供了丰富的物质条件。可以说蒋家沟里面的固体物质是无限丰富，所以只要有暴雨的话，就有泥石流产生。蒋家沟泥石流暴发的频率相当高，平均每年15次左右，最高的一年是28场。2006.3*云南小江流域泥石流降雨是发生泥石流的另一个关键因素。小江地区的气候非常独特。这里地处亚热带季风气候区，所以有十分明显的干湿两个季节。每年的6月到9月是这里的雨季，降雨量占到了年降水总量的80％以上。由于山势险峻，空气对流十分强烈，丰富的水汽使得降雨的强度也很大。由于地形关系，小江地区的暴雨大都集中在海拔2000米到3000米之间，正好落在山势陡峭的泥石流形成区。更为特殊的是，这里经常出现范围很小而强度很高的点暴雨。这样的高强度降雨落在岩石松散的陡坡上，就很容易引起泥石流。2006.3*云南小江流域泥石流泥石流的发生要具备三个基本条件第一是要有大量破碎的岩石第二这些破碎的岩石要堆积在陡峭的山地上第三还要有频繁的暴雨所有这些条件东川全部具备，所以自然条件决定了小江这个地方，泥石流是必然要发生的。事实上，远在几十万年前，这里就发生过无数次自然泥石流。现在的东川就建立在古泥石流的冲积扇上。2006.3*云南小江流域泥石流东川自古以来，就以产铜而著称全国。到了清朝中叶，东川铜就已经成为朝廷铸造货币的主要原料，东川的人口也随之逐渐增加。虽然现在炼铜方法完全不同，但是东川仍然是我国重要的铜都。古老的炼铜方法对木炭的需求量极大，每炼铜100斤，要用木炭1000斤，而烧出1000斤木炭，又要砍伐10000斤林木。据专家推算，在清朝乾隆年间，每年要砍伐约10平方公里的森林，才能满足当时炼铜的需要。这样的砍伐速度，远远超过了森林的再生能力。2006.3*云南小江流域泥石流东川从小江源头到金沙江之间，分布着泥石流沟渠１０７条，几乎每一公里就有一条泥石流。水土流失已经成为东川严重的问题，从山上冲刷下来的泥石流给东川造成巨大的经济损失。为了改善生态环境，防止水土流失的进一步恶化，云南政府已经名文规定“退耕还林”，退耕后，将禁止在某些区域继续种庄稼，而恢复在山坡上种植松树。2006.3*15.3泥石流的防治1.泥石流与滑坡、崩塌的关系(1)滑坡与崩塌的关系。1)滑波和崩塌如同孪生姐妹，甚至有着无法分割的关系2)崩塌可转化为滑坡3)崩塌、滑坡在一定条件下可互相诱发、互相转化2006.3*15.3泥石流的防治(2)滑坡、崩塌与泥石流的关系。1)滑坡、崩塌与泥石流的关系也十分密切，易发生滑坡、崩塌的区域也易发生泥石流，只不过泥石流的暴发多了一项必不可少的水源条件。2)崩塌和滑坡的物质经常是泥石流的重要固体物质来源3)泥石流与滑坡、崩塌有着许多相同的促发因素2006.3*15.3泥石流的防治2．泥石流的防治措施(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。2006.3*15.3泥石流的防治(2)防治泥石流的工程措施。1)蓄水、引水工程调洪水库、截水沟和引水渠2)支挡工程支挡工程有挡土墙、护坡等。

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。4)排导工程这类工程包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等，多数建在流通区和堆积区。2006.3*第16章地面沉降及其防治16.1地面沉降及其类型1.地面沉降又称地面下沉、地面塌陷或地陷，它主要是受开采石油、煤、地下水等资源以及工程施工、灌溉等人工经济活动的影响，或造成人工地下空洞，或使地下松散土压缩固结，导致地面标高下降的现象。2006.3*16.1地面沉降及其类型2．地面沉降的类型(1)现代冲积平原模式，如我国的几大平原地区。(2)三角洲平原模式，尤其是在现代冲积三角洲平原地区。如长江三角洲就属于这种类型。(3)断陷盆地模式，它又可分为近海式和内陆式两类。不同地质环境模式的地面沉降具有不同的规律和特点，在研究方法和预测模型方面也应有所不同。2006.3*16.2地面沉降的原因

1.地面沉降的地质原因从地质因素看，自然界发生的地面沉降大致有下列三种原因：

1）地表松散地层或半松散地层等在重力作用下，在松散层变成致密的、坚硬或半坚硬岩层时，地面会因地层厚度的变小而发生沉降。

2）因地质构造作用导致地面凹陷而发生沉降。

3）地震导致地面沉降。2006.3*16.2地面沉降的原因

2.

地面沉降的人为原因

地面沉降现象与人类活动密切相关。尤其是近几十年来，人类过度开采石油、天然气、固体矿产、地下水等直接导致了今天全球范围内的地面沉降。在我国，由于各大中城市都处于巨大的人口压力之下，地下水的过度抽采更为严重，导致大部分城市出现地面沉降，在沿海地区还造成了海水入侵。2006.3*16.3地面沉降造成的危害使得地面标高降低、并带来次生灾害西安每年因地裂缝损失上亿元天津地面下陷，防潮堤提高，土壤盐碱化，泄洪能力下降，水管破损北京破坏建筑物和道路，损坏井管，土壤盐碱化本溪大量采空区下限2006.3*我国部分城市地面沉降情况1.上海市

从1921年发现地面下沉开始，到1965年止，最大的累计沉降量已达2.63m，影响范围达400km2。有关部门采取了综合治理措施后，市区地面沉降已基本上得到控制。从1966--1987年的22年间，累计沉降量36.7mm，年平均沉降量为1.7mm。90年代开始，又以每年下沉1cm的速度下沉，下沉的原因主要是高楼密度过大。2006.3*我国部分城市地面沉降情况2.天津市从1959~1982年间最大累计沉降量为2.15m。1982年测得市区的平均沉降速率为94mm。目前，最大累计沉降量已达2.5m，沉降量100mm以上的范围已达900km2。2006.3*我国部分城市地面沉降情况的记录3.北京市自从20世纪70年代以来，北京的地下水位平均每年下降1-2m，最严重的地区水位下降可达3-5m。地下水位的持续下降导致了地面沉降。有的地区(如东北部)沉降量590mm。沉降总面积超过600km2。而北京城区面积仅440km2，说明沉降范围已波及到郊区。2006.3*我国部分城市地面沉降情况4．西安市地面沉降发现于1959年。1971年后随着过量开采地下水而逐渐加剧。1972~1983年，最大累计沉降量777mm，年平均沉降量30~70mm的沉降中心有5处。1983年后，西安市地面沉降趋于稳定发展，部分地区还有减缓的趋势。到1988年最大累计沉降量已达1.34m，沉降量100mm的范围达200km2。2006.3*我国部分城市地面沉降情况5．太原市经1979年、1980年、1982年三次在市区600km2范围的测量，发现沉降量大于200mm的面积有254km2，大于1000mm的沉降区面积达7.1km2。

最严重的是吴家堡，其次是小店。吴家堡水准点的累计沉降量：1980年—819mm1982年—1232mm1987年累计沉降量达380mm。2006.3*我国部分城市地面沉降情况6．武汉市

常见的是岩溶地面塌陷，主要分布在长江两岸的白沙洲和鹦鹉洲。1997年9-10月，中南轧钢厂形成5个塌陷坑，约1500t煤和600t钢坯陷入坑内，切断专用铁路线、工厂、停产月余。形成塌陷主要是附近桥梁机械厂的抽水井长期抽取岩溶地下水所致。据专家分析，这个“两洲”地区还有再次发生地陷的可能，应作为岩溶地下水禁采区。2006.3*16.4地面沉降的控制和治理1．表面治理措施(1)在沿海低平面地带修筑或加高挡潮提、防洪提，防止海水倒灌、淹没低洼地区。(2)改造低洼地形，人工填土加高地面。(3)改建城市给、排水系统和输油、气管线，整修因沉降而被破坏的交通路线等线性工程，使之适应地面沉降后的情况。对地面可能沉陷地区预估对管线的危害，制定预防措施。(4)修改城市建设规划，调整城市功能分区及总体布局。规划中的重要建筑物要避开沉降地区。2006.3*16.4地面沉降的控制和治理2．根本治理措施(1)人工补给地下水(人工回灌)选择适宜的地点和部位向被开采的含水层、含油层采取人工注水或压水，使含水(油、气)层中孔隙液压恢复或保持在初始平衡状态。把地表水的蓄积储存与地下水回灌结合起来，建立地面及地下联合调节水库，是合理利用水资源的一个有效途径。一方面利用地面蓄水体有效补给地下含水层，扩大人工补给来源；另一方面利用地层孔隙空间储存地表余水，形成地下水库以增加地下水储存资源。2006.3*16.4地面沉降的控制和治理2．根本治理措施(2)限制地下水开采，调整开采层次，以地面水源代替地下水源。1)以地面水源的工业自来水厂代替地下供水源。2)停止开采引起沉降量较大的含水层而改为利用深部可压缩性较小的含水或基岩裂隙水。3)根据预测方案限制地下水的开采量或停止开采地下水。(3)限制或停止开采固体矿物。对于地面塌陷区，应将塌陷洞穴用反滤层填上，并加松散覆盖层，关闭一些开采量大的厂矿，使地下水状态得到恢复。2006.3*3.地面塌