泥石流的危害与综合防治.pdf

灾害 与防治 工 程 2 0 0 6年第 1期 总第 6 0期 泥石流 的危害与综合 防治 王彦海江巍 摘要 泥石流是一种危害性极大的地质灾害 ， 根据不同的规模 、 性质、 地形条件 和受害对象表现为多种形式。根据泥石流的发生条件、 基本性质、 发展趋势和 治理 需要 ， 结合 其 自身特 点 ， 主要有预 防、 预警 报和 治理 3种 主要 防治措 施。 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 等 5类 。给 出 了以排 导为主 的综合 防治实例 。 关键 词 泥石 流 ； 地质 灾害 ； 防治措施 Di s a s t e r s a nd Co mp r e h e n s i v e Pr e v e nt i o n M e a s u r e s o f De b r i s Fl o w W a n g Ya n h a i J i a n g W e i Abs t r a c t The de br i s f l o w i s a ki nd o f g e o l o g i c a l d i s a s t e r c a us i ng t r e m e n d ou s d a m a g e ．Di f f e r e n t s c a l e，p r o pe r t y a n d g e o gr ap hy c on d i t i o n f o r m d i f f e r e n t d e br i s f l o w t yp e s ．Ac c o r d i n g t O t he o c c ur r e n c e c o ndi t i o n，b a s i c p r op e r t y o f t he d e br i s f l ow，de v e l o p m e n t t r e nd，an d i t s e l f c h a r a c t e r i s t i c s ，3 ma i n m e a s ur e s ，i ． e ．p r e v e nt i on， f o r e c a s t wa r ni n g a n d t r e a t m e nt ha v e be e n p r o r os e d f o t he c o nt r o l o f d e b r i s f l o ws ． Af t e r s umme i z i n g t h e c ur e e xp e r i e nc e o f Chi n a i n t he r e c e n t de c a d e s，5 c ommon l y u s e d c o nt r o l m e a s u r e s i n d e br i s f l o w a r e p r o p os e d a n d a s u c c e s s f u l e x a mp l e o f c o n t r o l p r o j e c t i s g i v e n i n t h i s p a p e r ． Ke y wo r ds de br i s f l o w ； g e ol o g i c a l d i s a s t e r s ； c on t r o l me a s ur e s 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L 1 ] 。随着各 国山区经济 的 日益发 展， 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。 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L 2 J 。 6 O 作者简介 王彦海 1 9 8 0 一 ， 男 ， 三峡大学土木水电学院硕 士研究生 ； 邮编 4 4 3 0 0 2 。 维普资讯 1 泥石流的危害 由于泥石流中泥 、 沙 、 石块等土粒物质含量高， 流体浓稠 ， 粘性强， 因而致使 泥石流具有 结构性、 惯性强 、 搬运力大 、 破坏力强和分选性差等特征。 根据泥石流规模 、 性质 、 地形条件和受 害对象不 同， 泥石流危害表现为多种形式， 主要 有 ①淤埋。在泥石流活动区内的平缓地带 ， 泥石流停止运动 ， 大量泥沙淤埋各种 目标。泥 石流规模愈大， 淤埋愈严重。②冲刷。泥石流发生和流通区域内， 大量坡面土体和沟床泥沙 被带走， 山坡土层被冲刷减薄甚至被剥光 ， 成为难 以利用 的荒坡 ； 河床被冲刷 ， 岸坡垮塌 ， 使 沿岸设施、 交通和水利工程等遭破坏 。③撞击。快速运动的泥石流， 尤其是其中的巨石具有 很 大的动 能 ， 能撞 毁 桥梁 、 堤坝 、 房 屋 、 车辆 、 电杆 等与 之 遭遇 的固定 设 施 和活 动 目标 。④堵 塞 。泥石流堵塞 自身流路或汇入的主河 ， 形成堵塞坝， 上游水位增高 ， 使沿河两岸各种 目标 遭 淹没 ； 一旦堵 塞 坝溃决 ， 又形成 大 规模 泥 石流 或 洪水 ， 对 下 游造 成 危 害 。⑤ 漫 流 改道 。泥 石流中的固体物质堵塞其流路， 造成漫流改道 ， 冲毁或淹没下游各种设施。⑥磨蚀 。泥石流 含有大量泥沙 ， 在运动中对各种保护 目标及其 防治工程的表面造成严重的磨蚀 。⑦弯道超 高与爬高。高重度泥石流运动的直进性很强， 在弯道处流动或遇阻时其超高或爬高的能力 大 ， 有时甚至能爬脊越岸淤埋各种 目标。⑧挤压主河道。泥石流冲出的大量泥砂使堆积扇 不 断扩 大 ， 形成 通航 河道 的 险滩 ， 有 碍 通航 ， 并 将 主河 逼 向对 岸 ， 使 对 岸遭受 严 重 冲刷 ， 造成 山坡失稳 ， 危害各种 目标 ， 而且由于流路改变， 使沿岸各种设施遭受危害。 2泥石流 防治 2 ． 1 防治 目的 泥石流的发生 、 发展及危害与特定 的地质地理环境有关， 也与人类不合理的经济活动关 系十分密切。泥石流防治是根据泥石流的发生条件 、 基本性质 、 发展趋势和治理需要， 从全 局的角度采取切实可行的、 相互关联的工程措施 、 预警报措施及有效的行政管理措施等 ， 对 泥石流流域或区域统一规划 ， 治坡、 治沟 、 治滩相结合， 山水林 田综合治理 ， 并根据 国家及地 方 的经 济实力 按轻 重缓 急次 序安排 实施． 其 目的是控 制泥石 流 发生 和发 展 ， 减 轻或 消 除对 被 防护对 象 的危害 ， 使被 治理 流域恢 复或 建立起 新 的 良性生 态平衡 ， 改善 环境 。 2 ． 2 防治 原则 泥石流的发生过程和危害状况 ， 均有其 自身 的特点， 而且 区域差异性很大 ， 各地经济社 会情况千差万别 ， 加之治理经费较多 ， 见效过程又 比较长， 根据 已有的经验 ， 泥石流防治应遵 循 以下原则 ①根 据 泥石 流形成 条件 和危害状 况 ， 全 面 规划 、 突出重 点 ； ②根 据泥 石 流发 生规 律 、 发展趋 势 ， 远近 兼顾 、 土建 工程措 施与生态 工 程措施 相结合 ； ③ 根据 泥 石流形 成 机理 和 人 为作用 ， 综合治理 、 主次分明； ④根据泥石流危害情况和治理 目的， 因害设防、 讲求实效 ； ⑤根 据 泥石 流 的基本性 质 、 运动规 律 ， 因地制 宜 、 合 理设计 。 上面 的依据 ， 在设计 时应 尽量 遵循 ， 但对 于不 同泥石 流流 域来 说 ， 侧 重 的依据 不 尽 相 同 。 依据是在对泥石流沟的详细调查、 现场观测、 实验分析和模型实验中获得 的。因此， 欲治理 61 维普资讯 某条 泥石 流沟 ， 首先须 详 细 调查 研 究 ， 只有 这 样 ， 才 能 寻 求 到 客 观依 据 ， 按 照上 述 的正 确 原 则 ， 确定合 理 的方案 和进行 可行 的设 计 。 2 ． 3 防治措 施 泥石 流 的防治措 施 主要 有 3种 预 防 、 预 警 报 和 治理 措 施 。预 防措 施 是 在 预 测 的基 础 上 ， 采用 绕 避和预 防性措 施 ， 保 护生 态环 境 ， 避 免泥 石 流对 保 护 对象 造成 灾 害 。预 警 报措 施 是通过对降雨监测 ， 在泥石流发生前或发生时做出预报或警报 ， 通过各种通讯手段， 通知泥 石 流危险 区 内的居 民及时 疏散 。该措 施是 减少人 员伤亡 最有效 的措 施 。治理措施 包括 1 土建工 程措施 ①谷 坊及 谷坊群 。谷 坊是 用 于泥石 流沟道 治 理 的低 矮拦 挡 建筑 物 ， 具 有类 似挡 土 墙形 式的梯形横断面。谷坊的功能是 拦砂节流； 抬高局部沟段的侵蚀基准， 护床古坡 ； 减缓回淤 段沟床纵坡 ， 减少冲刷 ， 抑制泥石流发育 。谷坊一般沿沟道成群布置 ， 谷坊之间相互衔接， 沿 沟道形 成梯 级 。 ②拦砂坝。拦砂坝是泥石流防治 中的一种骨干工程， 修建在泥石流形成区中下游或流 通区内的永久性工程。拦砂坝的功能是 拦蓄泥砂 ， 调节下泻泥石流的流速 、 流量和规模 ， 降 低其危害作用 ， 抬高局部沟床， 控制沟道侵蚀基准 ， 形成大范围回淤 ， 稳定沟岸及崩滑体。 ③排导槽。排导槽是 由人工构筑的槽形建筑物 ， 其作用是将泥石流顺利地排泄到指定 的区域 ， 使保护对象免受破坏。排导槽结构简单、 实用 ， 功能可靠 ， 效益明显， 施工及维护方 便 ， 寿命长， 造价低 ， 是泥石流防治中应用广泛的工程结构。 2 生物工程措施 ①林业措施。根据当地的自然条件、 社会经济条件、 植被状况、 水土流失现状及泥石流 发生发展趋势而分别采取不同的造林育林措施 ， 如封山育林 、 飞播造林、 人工造林等， 恢复和 增加森林覆盖率 ， 达到制止水土流失、 消除或削弱泥石流活动的目的。 ②农业措施。通过合理利用土地 ， 改 良农作物的种植 方式 ， 改善耕作条件 ， 调整农业结 构等 ， 达到减轻水土流失， 遏制泥石流发生的目的。 ③种草措施 。保护或种植坡地草被 ， 在裸露地带增加草类覆盖面积， 以减轻土壤侵蚀 ， 控制冲沟的发生和发展 ， 从而达到防治泥石流的 目的。 2 ． 4 泥 石流综 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 主的等 5 类 。 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。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 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 ， 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 。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 62 维普资讯 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。 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 。 方案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。 4 以排导为主的综合治理方案 。方案以排导沟 、 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。 方案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 I 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。 5 以生态工程措施为主的综合治理方案。该方案采用恢复草被和植树造林等生态措 施 ， 以恢复生态系统功能， 调节地表径流， 减小水土流失 ， 逐渐控制泥石流的发生或削减泥石 流规模 。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。如云南南涧县城后山泥石流治理和云南梁河 的垒杏山泥石流治理均采用此类方案。 3 防治实例 3 ． 1 工程简 介 下岸溪泥石 流实 指下岸溪左w 岸 5条 I级 支 沟， 由北 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 。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。该 区多年平均降雨量 1 1 9 2 ． 7 0 mm， 年 最 大 降 雨 量 1 6 3 8 ． 1 mm 1 9 8 3年 ， 年 最 小 降 雨 量 6 9 4 ． 8 ram 1 9 6 6年 ， 降雨量分配不均 ， 多 集 中在 5 ～9月份 ， 占全年降雨量 的 7 0 ， 尤 以 6 ～8月降 雨最 多 ， 暴 ＼ ～ ⋯ ／ ． ／ ， ，、 、 、 ／ 一 一 ． f ， 图 l 下岸溪泥石 流流域分布图 人 下堆积 - 残坡 积 冲洪积 ； 花岗闪长岩 i 流域界线 6 3 维普资讯 雨时有发生 ， E l 最大降雨量 1 9 3 ． 3 mm； 地势 自长江向北东逐渐升高， 地面高程 7 O ～3 5 0 m， 沟 床平均纵坡 2 O 。 ～4 O 。 ， 标高 3 0 0 m 以上为三峡石料场人工开采形成 的宽缓平 台。冲沟上游的 大量 的人工 松散堆 积 物 、 沟 床松散堆 积 物及沟 坡 大面 积分 布 的全一 强 风化 花 岗闪 长 岩松散 物 为泥石 流产 生提 供 了丰富 的 固体物 质 来 源 ； 由于 地 面植 被稀 少 、 地层 为不 透水 层 ， 加 上 冲 沟 坡降大， 降雨后人渗量小， 多数雨水顺 沟坡迅速汇集于沟床， 为泥石流发生创造 了较好的水 动力条件 ； 在大强度降雨下诱发泥石流。泥石流以砂土为主， 状如稀玉米糊， 大块石 主要是 随山洪滚动跳越。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 ． 2 防治 措施 根据对 下 岸溪泥 石流 易发程 度及 发 生机 率 的分 析 ， 仅对 中间 3条 沟采 用 以排 导 为 主的 综合治理方案 。新田湾沟设在标高 1 8 4 m沟床段， 八字坟沟设在标高 1 7 5 m沟床段， 无名沟 设在标高 1 6 0 m沟床段。排导槽布在 3条沟的拦砂坝以下沟段。根据 下岸溪植被 、 土壤分 布情况 ， 拟在高程 2 3 0 m 以下， 3条沟的坡脚至分水岭广大坡面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。 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 9 ／ 5 ， 经济效益明显。确保了三 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与移民生活条件， 其社会效益明显。 参 考 文 献 [ 1 ] 姚德基． 七十年代国外泥石流研究[ M] ． 泥石流论文集． 重庆 科学技术文献出版社重庆分社 ， 1 9 8 1 1 4 2 1 48 ． E 2 3 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 ] 吴积善， 田连权， 康志成， 等． 泥石流及其防治[ M] ． 北京 科学出版社． 1 9 9 5 ． [ 4 ] 王继康， 黄荣鉴， 丁秀燕． 泥石流防治工程技术[ M] ． 北京 中国铁道出版社， 1 9 9 6 ． E 5 3 谢洪 ， 钟敦伦 ， 李泳 ， 等 ． 长 江上游泥石流灾 害的特征 [ J ] ． 长江流域资源 与环境 ， 2 0 0 4 ， 1 3 1 9 4 9 9． [ 6 ] 游勇 ， 欧国强 ， 唐邦兴 ， 等． 黄龙景 区红岩关沟的泥石流及防治l- J ] ． 灾 害学 ， 2 0 0 4 ， 1 9 3 3 9 4 3 ． 6 4 [ 责任编辑王康平] 维普资讯