泥石流（地质）灾害与综合防治.pdf

2 0 0 6拒 华 南 地 质 与 矿 产 G e o l o g y a n d Mi n e r a l R e s o u r c e s o f S o u t h C h i n a 第 2期 文章编 号 1 0 0 73 7 0 1 2 0 O 6 0 2- 0 0 6 5一 o 4 泥石流 地质 灾害与综合防治 王彦海， 郑 宏， 江 巍， 蒋昱州， 琚晓冬 三峡 大学土木 水电学院， 湖北 宜昌 4 4 3 0 0 2 摘要 泥石流是一种危害性极大的地质灾害， 本文总结了我国近几十年来泥石流综合防治措 施， 并结合实例， 对下岸溪泥石流的形成条件、 发展趋势及治理措施进行了论述。 关键词 泥石流； 地质灾害； 防治措施 中图分类号 P 6 4 2 ． 2 3 文献标识码 A 泥石流的活动和危害几乎遍及全球各 山区， 尤 其在北 回归线到北 纬 5 O 。 之 间 的山区显得更 为活 跃⋯。我国泥石流主要分布 于西南 、 西北 、 华北 山 区和青藏高原边缘山区 ， 东北 的西部、 南部 和东 部 山地 ， 华东、 中南部分 山地 ， 以及 台湾、 海 南岛等 山 地也有泥石流分布 。 随着各国山区经济的日益发展和人类活动的 日趋频繁 ， 泥石流的危害不 断加剧 ， 现 已成 为许 多 多山国家主要 自然灾害之一 。准确预报 和有效 防 治泥石流灾害， 业已成为发展山区经济， 保障山区 人民生命财产安全 的一项重要任务 。 1 泥石流的危害 泥石 流危害的特点是规模 大、 数量多、 爆 发突 然、 来势凶猛、 危及 面广 ， 且 活动频 繁重复成灾 。 地质学家们指出， 泥石流是一种特殊的物质运动现 象， 具有强大的侵蚀 作用 ， 一 次大型的泥石流活动 可以使沟谷下切几十米， 剧烈地改造地表形态 ， 破 坏沟源和两岸山体的稳定性， 使滑坡、 崩塌不断发 生 ， 从而又进 一步加剧泥石流 的发展 。另外 ， 泥石 流暴发将大量碎石块冲 出山 口在宽缓大河谷地停 收稿 日期 2 0 0 51 1 2 8 作者简介 王彦海 1 9 8 O 一 ， 男 ， 河南漯河人， 硕士研究生， 从事 岩 土工程 、 地质灾害研究． 积 ， 形成堆积扇 ， 堵塞河道。每次泥石流爆发 ， 都会 给地人民生命财产和经济建设造成重大危害。 2 泥石流的综合治理方案 总结我国近几十年来泥石流综合 防治经验 ， 常 用的综合治理方案 有全面 的， 以治水为主 的， 以治 土为主的， 以排 导为 主 的和 以生 态措 施 为 主的 5 种 引。 2 ． 1 全面进行的综合治理方案 该方案是在整个泥石流流域内， 采用蓄水、 拦 挡 、 固土 、 排导和造林等 多种措施 ， 全 面地进行 山、 水、 林 、 田综合治理 ， 以制止 泥石流 的形成 ， 控制泥 石流危害。本方案适用 于全流域泥石流活动频繁 ， 形成条件复杂， 居民点多， 耕地分布广， 又有重要建 筑物 铁路 、 工厂、 矿 山等 的地区。在这样 的流域， 不采取治土、 治水和拦挡、 排导等相结合的措施， 不 足以控制泥石流和消除泥石流 的危 害。四川黑 沙 河 ， 云南东川大桥河 ， 甘肃南小河 、 吕二沟等流域泥 石流的治理即属此类。 2 ． 2 以治水为主的综合治理方案 该方案主要是采取 引水 、 蓄水 、 截水 等工 程措 施 ， 用 以减小地表径 流， 引排洪水 ， 调节水量 ， 削减 洪峰 ， 控制形成泥石流的水动力条件 ， 制止或减轻 泥石流灾害； 其次是修建少量拦排工程和大面积营 维普资讯 华 南 地 质 与 矿 产 2 0 0 6年 造森林， 用来稳定部分土体， 减小地表产流， 更好地 发挥各种治水工程的作用 。本方案主要适用 于水 动力起主导作用 的稀性 泥石流沟和某些小型粘性 泥石流沟。甘肃武都郭家 沟泥石流和云南易 门菜 园沟泥石流治理属此类。 2 ． 3 以治土为主的综合治理方案 该方案主要 以谷坊、 拦砂坝 、 挡土墙、 护岸 和潜 坝等拦挡和 固床 固沟工程 为主， 拦蓄泥沙 ， 稳 定滑 坡， 固定沟床， 保护岸坡， 控制或削减松散土体补给 量 ； 并辅 以排导工程 ， 引、 蓄水工程和植树造林 ， 以 进一步控制泥石流或减轻 泥石流灾害。主要适 用 于土力类粘性泥石流沟， 其次也适用于某些无条件 引水、 蓄水工程的水力类稀性泥石流沟和土体由少 量滑坡提供的稀性泥石流沟。云南盈江的浑水沟 、 梁河的三家村 沟和永安寨沟、 四川汉源的狮子沟等 流域泥石流治理均属此类方案。 2 ． 4 以排导为主的综合治理方案 本方案是 以排导沟 、 导流堤、 急流槽 、 明酮渡槽 等排导工程 为主， 畅排泥石流 ， 控制泥石流对 流通 区或堆积区农 田和各种建筑物 包括路 、 桥 、 房屋 、 渠道等 的危害 ； 同时在中上游修建拦挡工程 ， 进行 植树造林 ， 以减小泥石流的规模和发生频率。主要 适用于中上游修建工程难度大或效果不 明显 ， 而下 游受害对象分布较集中的泥石流流域 ， 通过排导消 除泥石流的主要 危害。由于排导工程仅仅 是一种 消极 的措施 ， 它既不能控制 泥石流 的形成 ， 又不能 削减排入主河的泥石流体数量， 故仅能暂时消除或 减轻灾害。四川喜德的东沟、 甘肃武都 的火烧沟和 云南东川的蒋家沟等流域 泥石流治理均采用此方 案 。 2 ． 5 以生态工程措施为主的综合治理方案 该方案是采用恢 复草被和植树造林 等生态措 施， 以求恢复生态系统功能， 调节地表径流， 减小或 尽量减小水土流失 ， 达到逐渐控制泥石流的发生或 削减泥石流规模 。本类方案适用 于坡度较 为平缓 ， 崩塌、 滑坡相对较少 ， 以片蚀为主 ， 局部沟蚀提供泥 石流土源的水力类泥石流以及一般的坡 面泥石流。 如云南南省涧县县城后 山泥石流 的治理 和云南省 梁河的垒杏山泥石流治理均采用此类方案 ， 效果较 为明显。 3 下岸溪泥石流防治实例 3 ． 1 地理环境 3 ． 1 ． 1 地理位置 下岸溪泥石流 主要 由其左岸 5条 I级支沟所 组成 ， 自北向南依次为 陈家湾沟、 新田湾沟、 八字 坟沟、 无名沟及江家湾沟 见图 1 。下岸溪泥石流 位于湖北省宜 昌市夷陵区乐天溪镇下岸村 ， 地处长 江三峡水利枢纽工程下游的左岸 ， 距三峡大坝约 1 O k m， 属湖北省三峡库区三期地质灾害防治工程应急 抢险紧急实施项目。下岸溪东侧为三峡总公司石 料开采场所在地， 担负着为三峡工程提供砂石料的 重任。溪 口一带为新建移 民生活区和下岸小学 ， 人 口较稠密 ， 三峡专用公路沿长 江北岸横穿该地 ， 是 三峡大坝通往宜 昌的必 经之地 ， 地 理位 置十 分重 要 。 回 人 工 堆 积 团 殪 坡 积回 冲 洪 积 口 花 岗 内 长 岩 圈 藏 摒缱 图 l 下岸溪泥石流流域分布图 F i g ． 1 Di s t r i b u t i o n ma p o f Xi a l x i d e b r i s flo ws 3 ． 1 ． 2 气象与水文 该区属 中亚 热带湿 润性 季风气 候 区 ， 四季分 明， 雨量适中。多年平均气温 1 6 ． 6 ℃， 多年平均降 雨量 1 1 9 2 ． 7 0 m m， 年最大降雨量 1 6 3 8 ． 1 m m 1 9 8 3 年 ， 年最小降雨量6 9 4 ． 8 m m 1 9 6 6年 。降 维普资讯 第 2期 王彦海等 泥石流 地质 灾害与综合防治 6 7 雨量分配不均， 多集中在 5 9 月份， 占全年降雨量蚀、 剥蚀能力差， 渗透性中等， 遇水易软化。 的 7 0 ％， 尤 以6 8月降雨最多， 暴雨时有发生。 日3 ． 2 ． 4 水文地质 最大降雨量 1 9 3 ． 3 ll l i n 1 9 6 2 ． 0 7 ． 1 5 ， 7天最大降 区内地层岩性较单一， 基岩以花岗闪长岩为 雨量共 2 7 3 ． 5 n l i n 1 9 9 1 ． 0 8 ． 0 71 4 ， 一小时最大主 ， 浅部为松散类土体 。地貌上属一倾 向长江 的坡 降雨量 7 5 ． 2 m m 1 9 9 1 ． 0 8 ． 0 6 。丰沛的降雨及暴地 ， 地下水 的补给 、 径 流、 排泄 方式为 大气 降水补 雨为泥石流的发生创造 了良好的条件。 给松散孔 隙水及花 岗闪长 岩强风 化带 裂 隙、 孔 隙 3 ． 2 地质环境 水， 储存或顺坡向渗入后排泄入长江， 根据该区地 3 ． 2 ． 1 地形地貌 下水的赋存条件、 含水岩组的富水性可将区内地下 下岸溪位于黄陵背斜核部南侧侵蚀剥蚀 中 一 水划分为以下二种类型 低山区， 由北向南注人长江， 地势自长江往 N E方向 1 基岩风化裂隙水 主要埋藏于风化岩体的 逐渐升高， 地面高程 1 0 04 5 0 m， 自然斜坡坡角裂隙中， 形成裂隙潜水。该类地下水的富水程度受 2 O 。 一 4 O 。 ， 标高 3 0 0 m 以上为三峡石料场人工开采岩石风化程度 、 裂隙密集程度和地表 汇水条件的控 形成的宽缓平台。区内沟谷纵横、 沟向多变， 且地制。裂隙潜水受大气降雨补给， 沿风化裂隙顺坡向 势复杂， 主要发育河流有下岸溪及其支流冲沟新 田运移， 在坡脚或冲沟处排泄。由于是近源补给， 且 湾沟 、 八字坟 沟、 无名沟等。区内各 冲沟切割深度径流途径短 ， 地下水受季 节变化明显 ， 水 位动态变 在 l O一 8 0 m， 沟谷多呈 “ V” 型 ， 沟 口段呈“ U” 型 ， 化较大。 沟谷两侧边坡坡角 l 6 。 一 3 2 。 ， 纵坡坡度 l 7 。 一 3 l 。 ， 2 松散岩类孔隙潜水 主要埋藏于人工填土 山坡 以凸型坡为主， 多呈浑圆状或椭圆状。 及第四系残坡积层 中的孔隙潜水 ， 因含水层岩性、 3 ． 2 ． 2 地层岩性 厚度不均一， 富水性变化也较大。此类地下水 主要 该区主要出露地层为第四条， 并可分为人工填受大气降雨补给， 地下水水位随降雨变化明显， 就 土、 残坡积和冲洪积三种类型 近向沟谷排泄或补给下伏基岩风化裂隙水。 残坡积层 棕黄色 、 灰黄色 ， 由亚粘土夹碎石组3 ． 2 ． 5 地质构造及地震 成 ， 结构松散 ， 厚度 0 3 m； 广泛发育分布于坡 面之 该 区在区域构造上属扬 子准地 台上扬子 台坪 上。 鄂中褶断区黄陵背斜核部南侧。黄陵背斜构造线 冲洪积层 黄色、 灰色 ， 由风化砂、 碎块石组成 ， 近于 S N 向， 核部地层为前震旦 系变质杂岩 、 结晶 结构松散 ， 分选性较好 ， 厚度 01 0 m 不等 ， 主要分岩。 布在冲沟沟床及沟口一带。 根据国家地震局 1 9 9 0年版 1 4 0 0万 中国地 人工填土 由人工堆积砂土夹块石土组成 ， 其震烈度区划图 ， 该区属Ⅵ度区。 结构松散 ， 强度低 ， 块石含量 5 2 0 ％ ， 块径 33 0 3 ． 3 泥石流成因及发展趋势 c m， 成分以黑云母石英闪长岩为主， 块石分布不均， 3 ． 3 ． 1 成因 厚度0 2 0 m， 变化较大， 透水性中等， 主要分布于 冲沟上游的大量人工松散堆积物、 沟床松散堆 泥石流冲沟流域上游采石场一带 ， 沟 口处也有大片积物及沟坡大面积分布的全 一强风化花 岗闪长岩 人工填土分布。 松散物为泥石流产生提供了丰富的物源。地面植 3 ． 2 ． 3 岩浆岩 被稀少、 地层为不透水层， 加上冲沟坡降大， 降雨后 区内主要出露黄陵花岗闪花岩， 可以为全风人渗量小， 多数雨水顺沟坡迅速汇集于沟床， 为泥 化、 强风化和中等风化三种状态。全风化岩体松石流发生创造了较好的水动力条件； 在大强度降雨 软、 强度低， 厚度 0 7 ． 1 m， 主要分布于山脊、 凸坡下易诱发泥石流的发生。 坡面部位； 强风化岩体松散、 强度较低， 山脊处厚度3 ． 3 ． 2 发展趋势 1 O一 2 0 m， 冲沟段厚度 0 3 m； 中等风化岩体坚硬 、 下岸 溪泥石流山坡 浑圆 ， 以凸型 为主， 形成 区 性脆 ， 强度高 ， 厚度大 。全 风化及强风化岩体抗侵分散 ， 并有逐步扩大趋势。堆积扇面新鲜 ， 淤积较 维普资讯 华 南 地 质 与 矿 产 2 0 0 6钜 快， 松散固体物质来源丰富， 沟道内以淤积为主， 暴 发频次中等 ， 并有逐渐加强之 势， 上述特 征表明泥 石流正处在发展期 。 根据调查 ， 下岸溪泥石 流 目前堆积量约 5 ． 3万 m ， 松散固体物质储量约 1 6 5 万 m ， 假设有 7 0 ％松 散堆积物能转换为泥石流， 每次5万 m ， 即有3 3次 的形成机率 。 泥石流爆发时直接威胁下岸溪小学师生和其 他移民的生命财产安全 ， 严重影响三峡移 民的正 常 生产生活， 同时也影响到三峡专用公路 的通行安 全 。 3 ． 4 防治措施 根据下岸溪泥石流的地质条件 、 成因及发展趋 势， 为达到长久治理的目的， 应采取如下的综合治 理方案。 1 生物措施 根据当地地理环境 ， 在泥石流形 成区植入根茎性强的芭茅、 地瓜藤等草木灌丛， 适 应性强的乔木 和经济树 种柑橘树护坡 ， 恢复植被 ； 从而控制坡面水土流失 ， 减少上游松散堆积物进入 下游。 2 工程措施 在 5条泥石流沟 中上游分别修 筑 5个小型拦砂坝， 拦截 固体物质。新 田湾沟和八 字坟沟下游是三峡移民生活区， 建筑集中， 为避免 泥石流威胁移民生命财产安全， 采取修筑排导槽的 排导措施， 引导泥石流绕过居民区。 采取上述治理措施， 治理工程费仅占直接经济 损失的 1 2 ． 7 ％， 并可确保三峡工程专用公路畅通， 民房及校舍和其他重要设施的安全 ， 起到安定民心 维持社会安定 的作 用 ； 同时通过 生物治理措施 ， 可 以改善当地生态环境和移民生活条件， 其经济效益 和社会效益极 为明显 。 参考文献 [ 1 ] 姚德基． 七十年代国外泥石流研究[ A] ． 泥石流论文集 [ C] ． 重庆 科学技术文献 出版社重庆分社． 1 9 8 1 ， l 4 2 1 4 8 ． [ 2 ] 中国科学院兰州冰川冻土沙漠研究所． 泥右流[ M] ． 北 京 科学 出版社． 1 9 7 3 ． [ 3 ] 金凌霄 ， 高文美． 浅析泥石流的危害及防治 [ J ] ． 黄金科 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