大渡河泸定—得妥段泥石流风险评价与防治对策研究.pdf

分类号 密 级 U D C 编 号 学 位 论 文 学 位 论 文 题名和副题名 大渡河泸定得妥段泥石流风险评价 与防治对策研究 作 者 姓 名 汪新芳 指导教师姓名及职称 唐 川 教授 申请学位级别 硕 士 专业名称 环境地质 论文提交日期 2008.4 论文答辩日期 2008.5 学位授予单位和日期 成 都 理 工 大 学（2008 年 6 月） 答辩委员会主席 评阅人 2008 年 5 月 题名和副题名 大渡河泸定得妥段泥石流风险评价 与防治对策研究 作 者 姓 名 汪新芳 指导教师姓名及职称 唐 川 教授 申请学位级别 硕 士 专业名称 环境地质 论文提交日期 2008.4 论文答辩日期 2008.5 学位授予单位和日期 成 都 理 工 大 学（2008 年 6 月） 答辩委员会主席 评阅人 2008 年 5 月 分类号 学校代码10616 U D C 密级 学号 200502202 成都理工大学硕士学位论文 大渡河泸定得妥段泥石流风险评价 与防治对策研究 成都理工大学硕士学位论文 大渡河泸定得妥段泥石流风险评价 与防治对策研究 汪新芳 指导教师姓名及职称 唐 川 教授 唐 川 教授 申请学位级别 硕 士硕 士 专业名称 环境地质环境地质 论文提交日期 2008.4 论文答辩日期 2008.5 学位授予单位和日期 成 都 理 工 大 学（ 2008 年 6 月）成 都 理 工 大 学（ 2008 年 6 月） 答辩委员会主席 评阅人 2008 年 5 月 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得 成都理工大学 或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 成都理工大学 有关保留、 使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和 借阅。本人授权 成都理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后适用本授权书） 学位论文作者签名 学位论文作者导师签名 年 月 日 摘 要 I 大渡河泸定得妥段泥石流风险评价 与防治对策研究 大渡河泸定得妥段泥石流风险评价 与防治对策研究 作者简介汪新芳，女，1981 年 02 月出生，师从于成都理工大学唐川教授， 2008 年 06 月毕业于成都理工大学环境地质专业，获得工学硕士学位。 摘 要 摘 要 我国幅员辽阔、地质环境条件复杂，几乎所有的自然灾害类型都有，是世 界上灾害类型最多的国家之一。同时我国地形条件复杂，山地和高原占国土一 半以上的面积，而且山地起伏大、地质构造复杂、岩层表层破碎，并且随着人 类社会经济活动的不断增强，人类对自然资源的过度索取和对环境的持续破坏， 使得泥石流等自然灾害越来越严重。近年来，随着西部大开发和山区经济的发 展，泥石流灾害也随之增加。由于泥石流的泛生性和突发性以及现在对泥石流 机理认识还不足，目前要完全控制和准确预报泥石流发生还有一定困难，因此 泥石流风险评价就显得尤为重要。我国山区泥石流每年雨季给山区人民财产造 成的直接与间接的经济损失数亿元，人员伤亡、基础设施被毁和安全事故时有 发生，因而引起世人对泥石流灾害的普遍关注。 论文通过实地调查，分析大渡河泸定得妥段内的17条典型泥石流发育 的地质环境背景，包括气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造、地震等， 在此基础上详细分析每条泥石流沟的发育类型和空间分布及特征，应用风险评 价理论和刘希林、唐川提出的单沟泥石流风险评价方法，对每条泥石流进行危 险性和易损性评价，结合危险性和易损性评价的结果并根据R单H单V单即风险度 等于危险度和易损度的乘积最终分别得到每条泥石流沟风险评价结果17条泥 石流其中9条泥石流处于高风险，其余8条泥石流处于中等风险。最后，在风险 评价结果的基础上，分别从硬性防治与软性防治两方面，研究分析了每条泥石 流沟的防治对策，包括土木工程措施、生物措施、避让搬迁措施、群策群防和 预警预报措施、预警发布和应急指挥等风险管理措施，并且相应地对每条泥石 流沟防治对策提出具体建议，从而达到为防灾减灾服务的目的，也为生活在泥 石流危险区的居民和各级政府提供有关的灾害风险信息，为编制避险搬迁和灾 害防治应急预案提供科学依据。 关键词 泥石流 危险性评价 易损性评价 风险评价 防治对策 成都理工大学硕士学位论文 II Risk Assessment of Debris Flows and Prevention Countermeasure Study for Section from Luding to Detuo of Dadu River Introduction of AuthorWangXinFang, female, was born in February of 1981, her tutor was Professor TangChuan. She graduated from Chengdu University of Technology in Environmental Geology major and was granted the Master Degree in June,2008. Abstract Our country has a vast territory and its geological environment condition is complicated. There are almost all types of natural disasters and it is the worlds most types of disasters one of the countries.At the same time Chinas complex terrain conditions, the mountains and plateaus account for more than half the land area, but the undulating mountains, geological structure is complicated, broken rock surface, and as human activities continue to enhance the socio-economic, human and natural resources from over-the environment The continued destruction of natural disasters such as mud-rock flow makes more and more serious. In recent years as the development of peoples societal and economic activity, people excessively exploit natural resources and the environment was destroyed continuously.These make debris flow and other natural disasters more and more seriously. As the debris flow is natural and the debris flow also inadequate understanding of the mechanism, to fully control and accurate forecasting landslides occurred there is still a certain difficulties,debris flow on the risk assessment it is particularly important.this causes economic losses of millions dollars by direct and indirect in the mountain area every rainy season. Casualties and the destruction of infrastructure and safety-related incidents have occurred. This has aroused the world concern about debris flow disasters general. This paper analyzes and investigates 17 typical debris flows of geological environment background, including the meteorology and hydrology, the terrain and land, the ation of lithology, the geologic structure, the earthquake and so on, for the section from Luding to Detuo of Dadu River. On the basis of detailed analyses each debris flow of growth type and spatial distribution, the paper application of the theory of risk assessment and selects Liu Xilin and Tang Chuan who proposed single-ditch landslides risk assessment s. Carries on the hazard assessment and the vulnerability assessment for each debris flow. combined with hazard assessment and the vulnerability assessment result obtains each debris flow risk assessment result separately finally. Finally, in the risk assessment results foundation, prevented and controlled two aspects from the rigid prevention and softness, the research analyzes Abstract III each debris flow prevention engineering measure, the ecology measure, moving measure and warning forecast、warning issued and emergency direction and so on.Based on which, put forward the proposal correspondingly to each debris flow prevention countermeasure, thus achieved the disaster prevention disaster reduction to result in the goal, also supplied the related disaster risk ination and all levels of government to provide the relevant ination for disaster risk for the life in the debris flow warning areas resident, For the preparation of hedge removal and disaster prevention contingency plans to provide a scientific basis. KeywordsDebris Flows Hazard assessment Vulnerability assessment Risk assessment Prevention measure 成都理工大学硕士学位论文 IV 目 录目 录 摘 要.............................................................I ABSTRACT..........................................................II 目 录............................................................IV 第 1 章 引 言.....................................................1 摘 要.............................................................I ABSTRACT..........................................................II 目 录............................................................IV 第 1 章 引 言.....................................................1 1.1 选题依据......................................................1 1.2 国内外研究现状................................................2 1.3 研究内容及技术路线............................................7 1.4 研究区概况及灾情概述..........................................9 第 2 章 泥石流形成的地质环境条件..................................11 第 2 章 泥石流形成的地质环境条件..................................11 2.1 气象水文.....................................................11 2.1.1 气象....................................................11 2.1.2 水文....................................................13 2.1.3 洪水特性................................................14 2.2 地形地貌.....................................................15 2.3 地层岩性.....................................................17 2.4 地质构造.....................................................19 2.5 新构造活动...................................................19 2.6 地震.........................................................20 第 3 章 泥石流发育类型和分布特征..................................22 第 3 章 泥石流发育类型和分布特征..................................22 3.1 泥石流发育类型...............................................22 3.2 泥石流分布及分布特征.........................................23 3.3 典型泥石流沟剖析深家沟泥石流.............................26 3.3.1 流域及地形地貌概况......................................26 3.3.2 地质环境概况............................................27 3.3.3 深家沟泥石流成因分析....................................27 3.4 典型泥石流沟剖析金华沟泥石流.............................28 3.4.1 流域及地形地貌概况......................................28 3.4.2 地质环境概况............................................29 3.4.3 金华沟泥石流成因分析....................................29 第 4 章 泥石流危险性评价..........................................31 第 4 章 泥石流危险性评价..........................................31 目 录 V 4.1 泥石流危险性评价.............................................31 4.1.1 泥石流危险度评价方法的选择..............................32 4.1.2 泥石流危险度评价指标....................................32 4.2 评价因子数值的获取...........................................34 4.2.1 评价因子转换值..........................................34 4.3 泥石流危险性评价结果.........................................35 第 5 章 泥石流易损性评价..........................................39 第 5 章 泥石流易损性评价..........................................39 5.1 泥石流易损性评价.............................................39 5.1.1 泥石流易损度评价指标....................................39 5.1.2 泥石流易损度评价模型 [59]..................................40 5.1.2.1 物质易损度评价........................................40 5.1.2.2 经济易损度评价........................................41 5.1.2.3 环境易损度评价........................................41 5.1.2.4 社会易损度评价........................................42 5.1.3 泥石流易损度评价........................................42 5.2 泥石流易损性评价结果.........................................43 第 6 章 泥石流风险评价............................................44 第 6 章 泥石流风险评价............................................44 6.1 泥石流风险评价...............................................44 6.2 泥石流风险评价方法及评价结果.................................44 第 7 章 泥石流防治对策研究........................................46 第 7 章 泥石流防治对策研究........................................46 7.1 防治目的和原则...............................................46 7.1.1 防治目的................................................46 7.1.2 防治原则................................................46 7.2 防治方法研究.................................................47 7.2.1 土木工程措施............................................48 7.2.2 生物措施................................................49 7.2.3 风险管理措施............................................49 7.2.3.1 避让搬迁措施..........................................50 7.2.3.2 群策群防和预警预报措施................................50 7.2.3.3 完善预警发布和应急指挥措施............................51 7.2.5.4 泥石流灾害宣传和技术培训措施..........................51 7.3 泥石流防治建议及典型泥石流防治对策研究.......................51 7.3.1 典型泥石流防治对策研究深家沟泥石流防治对策研究......52 7.3.1.1 深家沟泥石流防治原则 ..................................53 成都理工大学硕士学位论文 VI 7.3.1.2 深家沟泥石流防治对策 ..................................53 结 论..........................................................55 致 谢..........................................................57 参考文献..........................................................58 结 论..........................................................55 致 谢..........................................................57 参考文献..........................................................58 第 1 章 引 言 1 第 1 章 引 言 第 1 章 引 言 1.1 选题依据 选题依据 泥石流作为一种自然灾害在世界范围内已引起广泛的关注和重视， 是山区常 见的地质灾害之一，每年在世界各地都有大量的泥石流灾害事件发生，其中我国 是世界上泥石流灾害最为严重的国家之一。泥石流可由暴雨、冰雪消融、火山暴 发、地震及溃堤等引起,其暴发突然，来势凶猛，常以很高的流速携水、泥沙和 巨石冲毁、淤埋民房、公路、铁路和电站等基础设施，造成重大的经济损失和大 量人员伤亡。近几十年来，平均每年造成的直接经济损失达 10 多亿元，死亡人 数近千人[1-3]，并且，随着人类社会经济活动的不断增强，特别是西部大开发战 略的进一步实施，各种基础性工程的建设规模不断扩大，必将进一步加剧泥石流 的形成与发生。 因此， 必须加强泥石流灾害的研究、 评估、 预测预报和减灾管理， 组织实施经济有效的防治工程， 从而尽可能防范泥石流灾害的发生和尽量减轻泥 石流灾害的损失。 泥石流灾害同其它自然灾害一样，主要表现为自然现象，它的发生发展往往 是不以人的意志为转移的。长期以来，人们从被动的抗争、经验性的抵御，到逐 步运用科学理论和先进技术方法，尽可能合理经济地组织实施防灾减灾工作，已 经积累了丰富的经验，但由于泥石流运动的客观复杂性和突发性，要做到科学有 效的防灾还需要科学工作者孜孜不倦的努力和探索，以及不断地实践、深化和提 高[4]。 我国是世界上少数几个泥石流活动最强烈、灾害最严重的国家之一。全国 31 个省市自治区中，29 个省区发育有泥石流，经初步调查已编目的泥石流沟 有 8500 多条，且多数与人类活动有关。据不完全统计，自 1949 年以来，我国因 泥石流活动直接死亡已超过 6000 人，直接经济损失达 80 多亿元，并冲毁大量农 田、房屋和交通线路、水利设施等。据统计，我国目前仍受泥石流威胁的县城、 地区所在地及省会城市共 130 多座其中包括兰州市、武都市、天水市、雅安市、 西昌市、攀枝花市、华莹市、都匀市、东川市等，乡镇 400 多个，受泥石流威 胁的矿山、水电站等数以百计。并且，随着人类社会经济活动的不断增强，人们 对自然资源的过度索取和环境的持续破坏，使泥石流等自然灾害更趋严重。占国 土面积 2/3 的山丘区普遍存在山洪及泥石流灾害， 每年因泥石流灾害造成的经济 损失就高达 36 亿元。随着中国山区经济的发展，山洪及泥石流灾害损失有加大 的趋势，一次泥石流灾害往往造成少则几万至几十万元，多达几千万元，乃于上 亿元的经济损失， 已引起社会各界的高度关注。 因此必须加强泥石流灾害的研究、 评估、预测预报和减灾管理，组织实施经济有效的防治工程，从而尽可能的防范 成都理工大学硕士学位论文 2 泥石流灾害的发生和尽量减轻泥石流灾害损失，已成为山区建设、可持续发展的 保证。由此可见，对泥石流的研究已成为我国山区社会、经济发展中急迫研究的 课题[5]。 为了科学合理地组织实施泥石流灾害减灾防灾工程， 首要任务是对泥石流灾 害发生的可能性、危险性、危害范围和程度、以及破坏损失等有一个基本的认识 和评价，即泥石流灾害风险评价。只有在掌握可能造成的危害范围和灾害损失的 基础上，才能做到有针对性地、合理地、经济有效地实施防灾减灾措施。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 泥石流风险评价包括泥石流危险性评价和泥石流易损性评价两个方面， 都是 针对泥石流对受灾体灾难的预测。 根据联合国人道主义事务部 （UNDHA） 于 1991 年和 1992 年两次正式公布了自然灾害风险的定义“风险是在一定区域和给定时 段内，由于某一自然灾害而引起的人们生命财产和经济活动的期望损失值[5-6]”， 其风险表达式为[6-7] 风险度（Risk）危险度（Hazard）易损度（Vulnerability） 国外泥石流危险性的研究较早， 泥石流危险性的研究不仅是目前国内外灾害 科学研究的热点之一，也是灾害预测和防灾减灾工作的重要内容。早在 19 世纪 后半期， 俄国道路工程师Б.И.斯塔科特夫斯基在设计穿越主高加索山脉的格鲁 吉亚军用公路时，就初步涉及到泥石流的成因和泥石流危险度的问题[8]，但由于 此后几乎一百年的时间内，泥石流现象本身研究没有多大的进展，因而泥石流危 险性的研究也没有多大的进展，仍沿袭过去的定性描述。直至 20 世纪 30 年代开 始，整个泥石流危险性研究取得了较大的进展，其中日本方面的如1977 年足 立胜治等开展了泥石流发生危险度的判定研究（Study on Judgment of Outbreakability of Debris Flow）[9]，其主要从地貌条件、泥石流形态和降雨等 3 个方面判定泥石流发生率；1988 年高桥堡等开展了扇形地上泥石流危险度的评 价研究（Sediment Hazard Risk Assessment on a Debris Fan Area）[10]，主要探讨建 筑物的损害与泥石流堆积厚度的关系;1990 年久保田哲等再次开展了泥石流发生 危险度的判定研究 Development of a for Forecasting the Short-term Rainfall at Any Point and a Diagram for Judgement of Occurrence Probability of Debris Flow in the Basin [11]，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。此外奥地利、瑞士等欧洲国家对泥石流灾害危险性评价， 较早提出了采用类似于交通信号中红、黄、绿三色的特定含义，划分泥石流危险 区、潜在危险区和无危险区[12]；加拿大 O.Hungr 等认为泥石流危险范围的确定 应以理论做基础，而目前还没有合适的理论，因此强调凭经验，通过实地勘测来 确定泥石流灾害的危险范围[13]；瑞典的 M.T.Eldeen 所作的灾害危险度分析，包 第 1 章 引 言 3 括灾害类型的辨别和灾害规模的估计，并用危险区图来表示；近年来，专门性的 地质灾害风险评价研究也得到长足进展，特别是在泥石流等灾害危险性评价方 面，更是蓬勃发展[14]。例如 Jefferries 等 1996 年提出了用 Sayesian 方法进行风险 概率的评价；Johnson 等于 2000 年在澳大利亚一项为城市发展规划服务的崩塌、 滑坡、泥石流灾害预测中，把地质灾害危险性、易损性和风险评价作为一体，以 GIS 软件为技术平台，分别采用平面和三维评价系统。 国内泥石流危险性的研究起源于 20 世纪 80 年代。 1982 年王礼先发表的 “关 于荒溪分类” 一文首先对泥石流沟谷的危险度进行了划分[15]， 此后众多学者对这 一问题进行了有益的探讨，其中 80 年代中期以谭炳炎提出的泥石流沟的严重程 度判别因素量化分析法为典型代表[16]；80 年代后期，随着一些数学方法的引用， 泥石流沟谷危险度划分更加量化和客观， 以刘希林提出的泥石流影响因素等级划 分及因子得分判定法为这一时期的主要方法[17]；90 年代以来，随着研究程度的 深入，特别是在总结前人研究成果的基础上，将一些适用的数学模型应用到泥石 流沟谷危险度的划分中，使得泥石流的沟谷危险度的研究发展到了能够精确定 量、模型模式化操作的地步[18]。具体评价方法上，总结近年国内外研究的相关成 果，有以下几种 1）模糊综合评判法在泥石流危险性评价中的应用 模糊综合评判法是以模糊数学为手段， 对多种属性的事物或其总体优劣可能 受多种因素影响的事物作出一个能合理综合这些因素的总体评判。 模糊综合评判 法是由上世纪80年代汪培庄提出的，其最大特点是简单实用，现已广泛应用于国 民经济和工农业生产的方方面面。 模糊数学理论应用于危险性评价中为研究和处理具有双重不确定性的事物 提供了新的方法， 并且已成功地应用在许多地质灾害分析评价中， 其核心就是用 参数间的模糊关系替代数学假设基础上求出的解析关系。 模糊的二级综合评判法 就是将全部参评因素集合U按某种属性分成几类[19-20]，先对每一类作综合评判， 然后分别对评判结果进行“类”之间的高层次的综合评判，也就是说，将各种因 子作分类，作出参评因素的集合设为 {} m uuuU，,..., 21 选取评价集为 {} m vvvV...,, , 21 。 将因素U集合的各因素按不同属性划分为N个互不相交的子集U1，U2， ， UN，即 成都理工大学硕士学位论文 4 U{U1，U2，，Ui} 其中Ui{ui1，ui2，，uiki，il，2，，N,且nK N i i ≡ ∑ 1 。 根据Ui中各因素所起作用的大小确定比重集为Ai Ai{ail，ai2，，aiki}kl，2，，N 对Ui中的各因素评定出对评价集各等级的隶属度， 构成kixn阶单因素评价矩 阵Ri，进行初级评判得到 AiRiBibi1，bi2，，bin，il，2，，N Bi为Ui的单因素评判因此，U的总评判矩阵R为 则总的二级综合评判结果，即为BAR，其中AA1，A2，，AN。 根据B的值，可以划分泥石流危险度，从而为当地泥石流的防治工作及其 预测提供比较实际的理论依据。 2）灰色关联分析法[21] 泥石流的产生是多种环境因子共同作用的结果,在泥石流形成条件中,不同环 境因子的作用方式和影响程度各不相同，其中有的因子是可以明确判断度量的, 而多数因素则是不能完全确定,或是模糊不清的,这就形成了一个灰色系统。灰色 关联分析的基本原理和方法是首先用均值化方法把原始数据做无量纲化处理， 得到均值化矩阵，然后计算主导因子序列与各关联因子序列相互比较的绝对差 值，并找出最大绝对差值和最小绝对差值,最后计算出主导因子与关联因子间的 关联度。其简要过程如下 令Xi，j为灰色关联因子集，i 代表样本，N 代表样本总数il，2，，N， j代表关联因