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泥石流防治措施

·广西科技大学桥涵水文结课论文·

论题:泥石流防治措施

学院:土木建筑工程学院

班级:土木125

姓名:李涛

学号:201200505076

2015.5.7

摘要:泥石流是由于短时间内汇聚大量的水,水携带泥砂、石块等固体物质,在险峻的山区或沟谷中所形成的特殊洪流。通过简述泥石流产生的条件及其危害性,从而进一步了解泥石流防治措施的重要性。结合我国多年来泥石流的防治经验,将泥石流的防治措施分为预防防治措施、预警报防治措施及治理防治措施。其中,治理防治措施包含土建工程措施和生物措施。Abstract: the debris flow is due to a short period of time gathering a lot of water, water carrying solid

material such as clay sand, stones, in the steep hills or in valleys formed by special flood. Through a

brief introduction of debris flow and its harmfulness, so as to further understand the importance of

debris flow prevention and control measures. The mud-rock flow prevention and control of

experience for many years in our country, will be divided into debris flow prevention and control

measures of the prevention and control measures, the station reported an alert prevention measures

and management measures to prevent and control. Among them, the prevention and control

measures include civil engineering measures and biological measures.

关键词:泥石流;产生条件;防治措施

1 概述

随着各国山区经济的不断发展,人类活动的日益频繁,使得全球各山区的泥石流危害不断加剧。由于泥石流发生时携带了大量的泥砂、石块等固体物质,同时其具有突发性、来势凶猛、速度快、历时短等特性,且其破坏性超越崩塌、滑坡和洪水等所带来的破坏性,从而严重的威胁着山区及山前地区居民安全和工程建设[1]。据统计我们每年由于泥石流灾害死亡的人数居全国水旱灾害死亡人数的前列,经济损失从数百万元到数十亿元。基于泥石流严重的危害性,针对泥石流的形成条件及其防治措施的研究是十分必要的[2]。

2 泥石流的概念

泥石流是发生在山区中的一种自然现象。它是由于短时间内汇聚大量水,水携带大量的泥砂、石块及巨砾等固体物质,在险峻的山区或沟谷中所形成的特殊洪流。由于泥石流的流速大、携带的石块、巨砾等的破坏性较大,因此泥石流会冲毁大量的交通路线及房屋建筑等。

3 泥石流的产生及其危害

3.1 泥石流产生的条件

泥石流发生的主要条件包括充沛的水动力、陡峻的地形、丰富的松散物质。其中,泥石流发生的必要条件是具有充沛的水动力。而地形与地质条件也是影响泥石流发生的重要因素。此外,泥石流的产生与人类的生产生活也具有密切关系。

(1)水文气象条件。发生泥石流的首要条件为充沛的水动力。水既是泥石流的重要组成成分,也是搬运松散物质的主要载体。如果在短时间内,没有足够的水动力搬运泥石流中的物质,那么泥石流就不会发生。而大量的水主要来源于降雨、冰川或积雪融化、高山湖泊以及水库等的突然溃堤等。其次,气温的高低或是温度的反复变化,也会对岩石(土)产生一定的风化破碎作用。

(2)地形条件。泥石流形成的空间条件主要是指地形的形态和坡度。泥石流通常发生在地形坡度较大、地形切割密度大的区域,并且坡度的陡缓直接影响泥石流发育的松散碎屑物的分布

和聚集。对于典型的泥石流流域基本可以划分为3 个区域:形成区、流通区和堆积区。其中,形成区为三面环山,一面出口的瓢状或漏斗状的宽阔地段。坡度基本控制在30°~60°之间。坡体上的植物稀疏,斜坡易被冲沟切割。据对云南省泥石流沟所处的坡度统计表明,泥石流多发育在山坡平均坡度为25°~50°处,特别是坡度<45°的山坡更易于风化松散碎屑物的积累。当坡度处于25°~45°的斜坡松散残积物的内摩擦角与坡度相等时,这类斜坡多数处于极限平衡状态。其次,流通区多为狭窄的深切沟谷。谷壁较陡峻、坡降较大,且有很多陡坎和跌水。而泥石流的堆积区一般位于山口外或山间盆地边缘、地形平缓等区域。由于这类地形开阔平坦,从而使得泥石流的流速大减,最终停积下来,形成扇形、锥形或带形等堆积体[3]。

(3)地质条件。由于泥石流多发生在地质构造复杂、断裂褶皱等较发育、新构造运动强烈、地震烈度较大等地区,因此地表岩石的破碎、崩塌、滑坡等不良的地质现象为其提供了丰富的固体物质。其次,那些易于风化、节理发育、松散、软弱等的岩层结构也为其提供了充足的碎屑物。依据四川松潘-平武地震泥石流和龙陵地震泥石流等文献的显示,地震烈度Ⅵ度是地震泥石流发生的最小临界耦合烈度。而地震烈度为Ⅷ—Ⅸ度是地震泥石流大量发生的突增临界耦合烈度[4]。

(4)人类活动。随着社会经济的不断发展,人类对于山区的建设开发也逐步加大。由于人类对土地开发利用的不合理,破坏了地表原有的结构与平衡,从而造成水土的流失,大面积的塌方、滑坡等不良现象的产生。其次,人类在采矿、修建工程中大量弃渣、弃土的堆放,从而为泥石流的形成提供了丰富的松散物质,进一步促进了泥石流的产生[5]。

3.2 泥石流的危害

由于泥石流中携带了大量的泥砂、石块等固体物质,而且其流体具有一定浓稠度、速度快等特性,从而使得泥石流具有惯性力大、搬运力大、破坏性强、分选性差等不良特征。依据泥石流的规模、性质及受破坏的对象等,可将泥石流的危害形式分为以下几种:(1)冲刷。由于泥石流在流通区的速度较快,从而使得流通区内的坡面土体和沟床泥砂等被携带走,同时山坡土层也受到了冲刷减薄形成荒坡。而由于泥石流岸坡、河床等的冲刷,使得沿岸的设施、交通和水利工程等造成破坏。(2)撞击。由于泥石流中携带有大量的石块,有时甚至是巨石等固体物质具有很大的动能,因此在运移过程中对桥梁、堤坝、房屋、车辆及一些固定设备等会造成严重的撞毁。(3)堵塞。泥石流在运移过程中会出现堵塞自身的流路或汇入主河时,出现堵塞坝等问题的出现,从而使得上游水位升高,淹没河两岸的地区。当堵塞坝一旦发生溃坝时,又会形成更大规模的泥石流,使得下游处于危险中。(4)淤埋。当泥石流进入平缓地段时,由于其流速减慢甚至停止,其携带的大量固体物质发生沉降,从而使得堆积区发生淤埋现象。当泥砂堆积形成的洪积扇不断扩大时,会形成通航河道的险滩,有碍于通航,并将主河道逼向对岸,从而使得对岸遭受冲刷,严重时会发生山坡失稳等现象[6]。

4 泥石流的防治措施

泥石流的发生、发展及其危害,不仅与地质地理环境等因素有关,而且人类不合理的经济开发等活动也具有一定的影响作用。为了更好地防治泥石流的发生,目前将防治措施主要分为以下3个方面:

4.1 预防措施

预防措施主要是基于预测的基础上,采用绕避和预防性等措施。例如,禁止在流域内砍伐树木,保护植被;严禁在坡度>25°的坡体上开垦等[1]。

4.2 预警报措施

预警报措施主要是依据对降雨、山坡等易于发生泥石流的区域进行监测,通过所监测的信息,综合考虑泥石流发生的可能性,从而在泥石流发生前或发生时做出预报或警报。该措施可以有效地疏散危险区的居民,减少人员的伤亡。

4.3 治理措施

目前最为常用的防治措施为土建工程措施和生物措施。其中,土建工程措施主要是通过人为的修建一些土建工程对泥石流起到阻挡、引导等作用。而生物措施则主要发挥减少固体物质和碎屑物、阻挡等作用。

(1)土建工程措施。泥石流的防治土建工程措施主要是针对其形成区、流通区和堆积区修建相应的蓄水、引水、拦挡、支护、排导、停淤等工程,以起到控制泥石流的发生和危害等作用。

针对泥石流的形成区,为了达到保持水土、控制泥砂量、减少泥石流形成所需的固体物质、调控洪雨地表径流等目的,主要采用修建坡面截水沟、沟谷区拦砂坝、导流堤、护岸、护底、谷坊等工程措施。其中,谷防主要是用于泥石流沟道治理的低矮拦挡建筑物。其主要发挥拦砂节流、抬高局部沟段的侵蚀基准、减少冲刷、抑制泥石流发生等作用。拦砂坝则是一般修建于形成区中下游的永久性工程,主要起到拦蓄泥砂,调节泥石流的流速、流量等作用,从而减小其危害性。同时,它还具有抬高局部沟床、控制沟道侵蚀基准、稳定沟岸和崩滑体等功能。

对于泥石流的流通区,则主要采用修建挡拦建筑等,起到拦渣滞流,固定河床纵坡比降,减小流速等作用。例如,各种拦截坝(栅)、护坡、挡墙工程等。通常修筑这些拦挡工程时,需要在其坝、墙身上留有一定数量的水孔用于排泄水流。

对于泥石流的堆积区则一般采用排导措施,通过改变泥石流的流向、流速等,从而对堆积区附近的居民点、工矿点、农田、交通等要道进行保护。其中,主要的排导工程包括泄洪道、导流堤、排导槽等。泄洪道可以使泥石流顺畅的排泄至指定地点,使其远离所保护的区域。通常的泄洪道应尽可能的呈直线型布置。导流堤则主要改善泥石流的流向、流速。通过改善泥石流的流速和流向,从而使其堆积至预定位置。当泥石流与大河汇流时,洪水会互相搏击,动能会大量减损。同时,导流堤的堤尾方向和大河流向所成交角越小,动能则损失越少,从而泥石流更易被带走,因此交角通常宜选择<45°。排导槽的主要作用是将泥石流排泄至指定区域,使得保护对象免受破坏。由于排导槽具有结构简单、施工及维护方便、造价低、寿命长等优点,从而使得其广泛应用于泥石流的防治工程中。

(2)生物措施。生物措施包括林业措施、农业措施和种植措施3 个方面,其主要是通过保护现有的森林、植被,在荒山、荒坡上营造水源涵养林、护坡林等措施,从而恢复泥石流治理流域的植被,形成良好的生态环境,进而有效地控制泥石流的形成[5]。

林业措施主要是通过植树造林等措施使得荒山、荒坡等裸露地表得到恢复,同时对已有的防护林、涵养林等进行科学化的管理,保护及促进其生长,从而使得其充分地发挥保持水土、涵养水源等用。目前主要种植的林业包括水源涵养林、水土保持林、护堤林、护滩林。水源涵养林主要是通过种植高大乔木树种为主,兼种植一定的地方树种,从而力求形成复层林,起到削弱水动力条件、滞留降水、调节径流等功能。而水土保持林则依据不同的环境,选择种植相适宜的乔灌木或草类,从而达到保持水土等效果。其中,水土保持林主要包括有护坡林、沟头保护林、沟底防冲林等。护堤林、护坡林则主要是削减泥石流破坏作用、阻滞洪流、拦蓄泥砂等,从而达到保护堤防、滩地上农田、果园等设施的目的。

农业措施主要包括梯田工程、农田水利和灌溉工程及退耕还林等措施。其中,梯田工程主要是将泥石流治理流域内,坡度<25°的坡地进行沿等高线修筑梯田,并且改变原有的顺坡耕作方式,从而有益于水土的保持。农田水利和灌溉工程主要是指我国干旱地区坡地上修筑梯田时,

也要同时修筑相配套的蓄水池、灌溉引水渠等。同时,针对南方比较湿润的山区修筑梯田和相适应的农田水利和灌溉工程时,也需做好防渗防漏等措施,避免因漏水而导致滑坡、泥石流等不良现象的产生。退耕还林政策主要是针对坡度>25°以上的坡地需要进行退耕还林,其主要是防止人类毁林开荒,进而减小泥石流发生的机率。

种植措施主要是通过针对由于泥石流危害而缺少燃料之地的山区和经济落后的山区分别种植薪炭林、经济林等,从而解决山区人民燃材、经济困难等问题,达到控制滥砍、滥伐,提高人民生活水平等目的[5]。

生物措施与土建工程措施相比,其具有应用范围广、投资小、风险小、促进生态平衡、改善自然环境、防治作用持续时间长等优点。但是其也具有一定的不足之处。其中包括:由于植物生长速度有限,通常生物措施初期的效益不明显,其需要3~5 年或更久的时间才能充分地发挥作用;对于一些侵蚀严重的区域地段,仅依靠生物措施是不能达到很好的防治效果。

5 总结

由于泥石流暴发较突然,运动速度较快、历时时间较短,并且其兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的多重作用。因此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。通过对泥石流的形成条件及其危害性的研究,总结归纳了防治泥石流的3 种措施:预防防治措施、预警报防治措施及治理防治措施。在实际的防治过程中,通过结合防治区域的自身条件及经济性,通常综合采用多种防治措施进行泥石流的防治工作,从而达到更好的防治效果。

参考文献:

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[4] 唐川,朱静.云南滑坡泥石流研究[M].北京:商务印书馆,2003.

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