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防灾减灾工程

研究降低泥石流、山体滑坡损失的有效措施

作者：

王志强

摘要：

我国是世界上遭受泥石流和山体滑坡危害较为严重的国家之一，每年因这些自然灾害造成巨大损失。

因此对这些自然灾害的研究及防治显得尤为迫切和需要。

本文通过对自然灾害的成因及特点的阐述，提出了防治措施，我们一方面应提高设防标准，强化工程治理和专业监测预警，另一方面更应引入风险管理和控制的理念，注重“防”“治”结合；，“软”“硬”结合；工程设施和非工程设施结合；“治理”与“管理”结合，调动全社会力量，共同防范地质灾害。

关键词：

泥石流与山体滑坡、成因、防治措施、神经网络分析

一、引言

山体滑坡是指山体斜坡上某一部分岩土在重力（包括岩土本身重力及地下水的动静压力）作用下，沿着一定的软弱结构面（带）产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象。

俗称“走山”、“跨山”、“地滑”、“土溜”等。

泥石流是指在山地、沟谷间，因暴雨或其他自然灾害引发的携带大量洪水、泥沙及石块等的洪流，具有流速快、流量大、破坏力强、暴发突然及预见性小等特点。

山体滑坡若是混合雨水和河水则演变为泥石流。

它们是山区一种突发的自然灾害，多发生在新构造运动强烈、地震强度较大的山区沟谷中。

泥石流是山地环境退化、地表侵蚀作用加剧、水土泥沙流失的产物。

它的形成、发展主要受控于地质、地貌、水文、气候等大尺度环境因素的综合影响，而人类不合理的活动，则是加剧泥石流发生频率、强度等的重要因素。

泥石流灾害对土地资源、生态环境及人类社会等具有极大的破坏力。

因此，加深对泥石流灾害的认识，做好泥石流灾害的防治工作以及寻找降低泥石流、山体滑坡等灾害损失的有效措施具有重要的意义。

分析问题

二、调研简介

2.1调研背景【1】

泥石流和山体滑坡是山地沟谷中相互伴生的具有很强破坏力的自然灾害，是水土流失反展到最严重的标志。

泥石流和山体滑坡作为自然灾害，一直对国民经济及人们生命财产安全存在巨大威胁。

尤其多山地区的经济环境和人们的生命财产，而我国的山地面积占全国土地面积的66%。

随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然破体，近年来泥石流及山体滑坡的发生越来越频繁。

据统计，我国有29个省（区）、771个县（市）正遭受泥石流的危害，平均每年发生泥石流灾害的频率为18次/县，近40年来，每年泥石流直接造成的死亡人数达3700余人。

据不完全统计，在建国后的50多年中，我过县级以上城镇因泥石流而致死的人数约为4400人，并威胁上万亿财产。

几十年来，泥石流平均每年造成的直接损失达数十亿元，死亡人数近万人。

由此可见，泥石流与山体滑坡影响山区城镇国民生活危害之重。

政府应该加以重视，防灾减灾，将灾害的发生几率降到最低。

目前我国已查明受泥石流危害和威胁的诚镇有130个，主要分布在甘肃（45个）、四川（34个）、云南（23个）、和西藏（13个）等西部省区。

2.2调研时间

调研时间主要为2015年10月16号-2015年10月28号。

2.3调研内容

泥石流和山体滑坡对人们的生活，国民经济的发展尤其是山区经济的发展具有不可忽视的影响。

研究、分析泥石流和滑坡的形成原因及种类，对于不同种类的泥石流与山体滑坡，提出有效的防治与解决的措施尽量减少人们的财产损失是本次调研的主要类容。

2.4调研目的

正如调研背景中所说，泥石流与山体滑坡一直对国民经济及人民的生命财产安全存在着巨大的威胁。

由于泥石流与山体滑坡爆发突然，来势凶猛，规模大速度快。

一旦发生泥石流与山体滑坡，山区居民的房屋倒塌，道路损毁，工农业生产被危害，生活服务受到影响。

可见，研究降低山体滑坡与泥石流的有效措施尤为重要。

而研究降低山体滑坡与泥石流的有效措施，必须先分析泥石流与山体滑坡的形成原因及种类。

本文采用文献研究法广泛搜集有关泥石流和山体滑坡的文献，期刊等资料，并对查到的资料进行整理、分析、总结。

在分析泥石流与山体滑坡的形成原因与种类后，针对不同类型的灾害，而总结有效的防治措施。

2.5调研意义

本次调研的意义如下：

（1）学会查找文献的方法，学会查找更加专业知识的渠道。

（2泥石流与山体滑坡人们的生命财产危害严重，影响山区经济的发展。

研究降低山体滑坡与泥石流的有效措施，发挥科学的作用，在政府的带领下，积极防灾减灾，以尽量降低人们的财产损失，为山区乃至国家的经济创造良好的环境。

（3泥石流与山体滑坡的形成原因有多种，人为因素必是其一。

近几十年山区经济的快速发展伴随着人类不合理的开发与建设。

希望在分析山体滑坡与泥石流的形成原因与山体滑坡及泥石流对人们造成的危害时，能起到警示人类的作用。

增强人类的防灾减灾意识，合理开发，科学建设。

三、研究方法

神经网络概述【2】

人工神经网络（简写为，也简称为神经网络。

）神经网络的优点在于可对信息进行分布式存储和信息的并行协同处理。

神经网络由神经元构成，正如人体内的神经元，单个神经元的结构极其简单且功能有限，大量神经元构成的神经网络系统就有强大的信息处理功能。

神经网络主要的思想就是模拟人脑处理信息的过程。

神经网络处理信息主要依靠网络结构中节点及各节点之间的连接，在网络的训练时，不断的调整网络之间的连接，修正节点，从而达到处理信息的目的。

BP神经网络作为神经网络的一种被广泛使用，由信息的正向传播和误差的反向传播两个过程组成。

所谓信息的正向传播是指信息由输入层进去神经网络，然后通过隐含层，最后经输出层输出结算结果。

而误差的反向传播即是指将输出层的计算值结果与预期输出的值相比较，若误差值在设定的误差值以上则将误差由输出层反向传播到隐含层、输入层，并修正各层的阀值与权值的过程。

简而言之，神经网络算法的主要思想是：

通过样本的不断学习，降低输出值与期望之间的误差，然后进行计算。

显然，网络能处理大量的映射关系的数据，而无需事前清楚这些映射关系的数学方程或表达式，故神经网络算法有着很好的实用与适用性。

四、分析问题（利用神经网络分析）

4.1泥石流的成因【3】

影响泥石流形成的因素很多且很复杂，包括岩性构造、地形地貌、土层植被、水文条件、气候降雨以及近些年人类的活动等，归纳起来可分为自然因素和人为因素两大类。

4.1.1自然因素

泥石流是泥、沙、石块与水体组合在一起的沟床运动的流动体，其暴发必须具备三项基本条件：

陡峻的便于集水、集物的地形、地貌；丰富的固体松散物质；短时间内有大量的水源。

4.1.1.1地形地貌：

在地形上具备山高沟深，地形陡峻，沟床纵度大，流程形状便于水流汇集；在地貌上一般可分为形成区、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，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纵谷，谷床纵坡较大，使泥石流能迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的平原或河谷阶地，使堆积物有堆积场所。

4.1.1.2松散物质：

泥石流常发生在地质构造复杂、断裂褶皱发育、新构造活动强烈、地震烈度较高的地区，地表岩石破碎、崩塌、错落、滑坡等不良地质现象的发育，为泥石流的形成丰富的固体物质来源；岩层结构松散、软弱、易于风化、软硬相间成层的易受破坏的地区，为泥石流的形成提供了丰富的碎屑物来源。

4.1.1.3大量水源：

水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的激发条件和搬运介质，泥石流的水源有暴雨，冰雪融水和水库溃决等形式，我国泥石流的水源主要是暴雨及长时间的连续降雨等。

4.1.2人为因素

自然因素是造成泥石流发生的外在因素，而人类不合理的活动则是诱发泥石流发生的内在因素，它在一定程度上加剧了泥石流发生的频率和危害程度。

近些年来虽则会山区经济的发展，人们进行了一系列破坏大自然生态的活动，如滥伐林木、过度放牧、破坏植被、陡坡开荒等，破坏了地表径流的下垫面条件，加剧了水土流失、提供了泥石流发生的水源条件；在山区兴修交通、水利设施具有随意开挖山体边坡等，造成山体失稳，为泥石流的发生提供了地形条件；同时由于开采矿山后，随意丢弃废渣废料，这又为泥石流的发生提供了所需的松散物质条件，人类在进行经济活动的同时，为泥石流的发生提供了条件，在很大程度上促进了泥石流的发生。

4.2泥石流的类型

泥石流是一种严重的地质灾害，对其进行科学合理的分类，为开展泥石流的防治工作提供了依据。

按成因分类有冰川型泥石流、降雨型泥石流、其生型泥石流；按流体的物质组成分类有泥石流、泥流、水石流；按流体的性质分类有粘性泥石流、稀性泥石流；按暴发形式分类有浸润式泥石流、冲蚀式泥石流和滑坡式泥石流；按发生频率分类有高频率泥石流和低频率泥石流；按地形形态分为沟谷型、坡面型；按泥石流流域大小划分为：

大型泥石流、中型泥石流和小型泥石流等。

4.3泥石流的特点

泥石流常常具有不暴发突然、来势凶猛、迅速之特点，并兼有崩塌、滑坡和洪水破坏的双重作用，泥石流的暴发通常具有季节性，在夏季多雨时期为多暴发期。

4.4山体滑坡的成因

4.4.1岩土类型：

岩土体是产生山体滑坡的物质基础。

一般说，各类岩、土都有可能构成滑坡体，其中结构松散，抗剪强度和抗风化能力较低，在水的作用下其性质能发生变化的岩土如松散覆盖层、红岩土等及软硬相间的岩层所构成的斜坡已发生滑坡。

4.4.2地质构造条件：

组成斜坡的岩土只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才有可能向下滑动。

古各种节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡、特别是当平行和垂直斜坡的陡倾角构造面及顺坡缓倾的构造面发育时最易发生滑坡。

地形地貌条件：

只有处于一定的地貌部位，具备一坡度的斜坡，才可能发生滑坡。

坡度大于10度，小于45度，下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利条件

4.4.3水文地质条件：

地下水活动，在滑坡形成中起着主要作用。

它的主要作用表现在：

软化岩土、产生动水压力和乳隙水压力，潜蚀岩土，尤其是对滑坡面的软化作用和降低强度的作用最突出。

4.4.4内外应力原因和人为原因

在地壳运动的地区和人类工程活动的频繁地区是滑坡多发区，外界因素和作用也可以诱发滑坡。

主要因素有：

地震、降雨、地表水的冲刷；不合理的人类工程活动，如开挖坡脚、坡体上部堆载、矿山开采等都可能诱发滑坡。

4.5山体滑坡的特点

山体滑坡通常受多种因素影响，一般具有以下特点：

（1）同时性。

有些滑坡受诱发因素作用后，立即活动。

如强烈地震、暴雨、海啸等发生时和不合理的人类活动，如开挖、爆破等，都会有滑坡出现。

（2）滞后性。

有些滑坡发生时间稍晚于诱发作用因素的时间。

如降雨、融雪、及人类活动之后。

这种滞后性规律在降雨诱发型滑坡中表现最为明显。

一般讲滑坡体越松散、裂隙越发育、降雨量越大，则滞后时间越短。

4.6数据分析

滑坡与泥石流灾害的损失数据较少，本文使用全国滑坡和泥石流灾害损失情况进行分析研究。

（数据来源于《中国民政统计年鉴》）

首先，对以上数据进行无量纲处理，使得数据处于（0,1）之间，计算方法如下：

其次，根据滑坡与泥石流灾害的实际情况，建立只有一个隐含层的三层神经网络。

本又选取{受灾人口，死亡失踪人数，紧急转移人数}为人员类指标，{农作物受灾，成灾，绝收，房屋倒塌间数，房屋破坏间数}为居民财产损失指标，合计共8个，作为输入层计算指标，其中易见以上指标均是与泥石流损失正相关的。

再次，剔除表中个样本数据。

输入训练样本数据，进行网络训练及检验。

计算误差，并重新采用粗糙BP神经网络计算;同时与之前结果进行对比分析。

易得，在直接使用神经网络计算与使用本文建立的粗糙

神经网络计算上，本文建立的粗糙神经网络无论是在误差上，训练的次数与训练达到的目标精度均比只使用神经网络进行计算更好。

实例证明粗糙神经网络比神经网络计算效果更佳。

最后，进行结果分析。

根据粗糙神经网络计算得出的经济损失率，2009年青海，宁夏，新疆经济损失率分别为5.052‰、0.793‰、0.592‰，对比以上的等级划分标准，可以得到2009年青海省滑坡与泥石流灾害损失为1级（严重），宁夏与新疆为3级（低），与年度实际情况相符合，等级的划分方便了政府及相关部门了解灾害的危害程度，同时也为救灾与减灾提供理论依据。

同时，对比三地的灾害严重程度，由于是同年份的灾害经济损失率，经济损失率即是相对灾度值，故直接比较三地的经济损失率值得到年度青海省的滑坡与泥石流灾害损失程度大于宁夏，宁夏与新疆的滑坡与泥石流灾害损失程度相同，与实际情形相符。

五、解决方案【4】

泥石流和山体滑坡造成的损失极大，危害性不言而知，所以针对不同地区泥石流有不同的特点，应采取不同的治理措施，以期达到良好的效果。

在崩塌、滑坡强烈的泥石流发生区，应以工程措施为主，兼用非工程措施，；在以坡面侵蚀及沟谷侵蚀为主的泥石流地区，应以非工程措施为主，辅以工程措施；而在坡面侵蚀和重力侵蚀兼有的泥石流地区，则以综合治理效果最好。

5.1泥石流治理措施

5.1.1工程治理措施：

主要包括蓄水、引水工程、拦挡、排导工程和停淤工程等，它是通过在泥石流的形成区、流通区以及堆积区内兴建一系列相应的蓄水、引水工程、拦挡、排导工程和停淤工程等来削弱泥石流灾害的影响。

5.1.2非工程治理措施：

即生物措施，主要包括退耕还林、种植植被等，从水土保持、防止水土流失入手，科学合理的实行乔灌草林结合及上、中、下游结合的生物措施，滞留降水，减小地表径流，防止水土流失，从而达到减小泥石流发生的规模、减轻泥石流危害程度的目的。

5.1.3预测预报。

在典型的泥石流沟进行定点观测研究，力求解决泥石流的形成与运动参数问题；调查潜在泥石流沟的有关参数和特征；暴雨是形成泥石流的激发因素，因此应加强水文、气象的预报工作，特别是对小范围的局部暴雨的预报；建立泥石流技术档案，特别是大型泥石流沟的流域要素、形成条件、灾害情况及整治措施等资料应详细记录。

开展泥石流防灾警报器的研究及室内泥石流模型试验研究。

5.1.4自我防护。

由于泥石流的暴发具有突发性、且来势凶猛，所以遇到泥石流时要加强自我保护意识。

站至高地，离山谷越远越好，不要再谷底过多停留，当发生泥石流时，要马上与泥石流呈垂直方向向两边的山坡上走；远离源区，注意观察周围环境，要特别注意是否听到远处山谷传来打雷般声响，这是泥石流发生的前兆。

5.1.5减少人为的破坏植被，乱砍乱伐，加强人们的环保意识，使人与自然和谐相处。

此外，还要加强政府部门的救援力度，成立紧急救援站，当发生泥石流时能第一时间赶去救援，使灾害损失达到最小。

5.2山体滑坡的防治措施

滑坡的防治要贯彻“及早发现，预防为主；查明情况，综合治理；力求根治，不留后患”的原则结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件，应当采取以下防治措施。

5.2.1削减水害。

水和滑坡密切相关，往往是引起滑坡的主要因素，因此削减水对边坡的危害极其重要。

常用方法有：

水平钻孔疏干、垂直孔排水、竖井抽水、隧洞疏干、支撑盲沟。

5.2.2改善边坡。

通过一定的工程措施，改善边坡岩土体的力学强度，提高其抗滑力。

常用方法有：

削减源载、边坡人工加固、修筑挡土墙、固结灌浆以及鑲补沟缝等方法。

5.2.3建立地质灾害监测预警系统工程、建立山区地质灾害专家分析制度、确定预警信息的发布部门规范预警信息的发布形式、建立联动机制。

5.2.4制止人们破坏自然平衡的自然活动，如开挖坡脚，劈山开矿等行为来减少一些诱发因素。

5.2.5加强政府部门的救援力度以及应急措施，做到第一时间能赶到救援现场。

六、结语与启示

泥石流和山体滑坡是山地沟谷中相互伴生的具有很强破坏力的自然灾害，是水土流失反展到最严重的标志。

泥石流和山体滑坡作为自然灾害，一直对国民经济及人们生命财产安全存在巨大威胁。

尤其多山地区的经济环境和人们的生命财产，而我国的山地面积占全国土地面积的66%。

随着经济的发展，人类越来越多的工程活动破坏了自然破体，近年来泥石流及山体滑坡的发生越来越频繁。

虽然泥石流和山体滑坡的危害性很大，但只要我们深入了解其成因，并因地制宜的采取适当的措施进行防治，可降低自然对人类社会造成的损失。

我们在应对自然灾害时要更新我们的理念与时俱进、优化设计；加强泥石流和山体滑坡的理论研究，做好预警工作，同时应加强工程措施和非工程措施的预防以及灾害发生时的紧急应对方案，做到防治结合，使损失达到最小化。

七、谢辞

此次调研准备仓促，从我们接到课题到我们完成报告仅仅10多天的时间，然而意义非凡。

此次对中国的泥石流和山体滑坡自然灾害的调研，我们了解到中国是世界上遭受自然灾害严重的国家之一。

要想减少自然灾害对国家造成的损失还有很长一段路要走，但是我们会继续努力做我们能做的事，相信在不久后的将来随着科技的进步和人们意识的提高，我们会成功降低自然灾害的发生率。

这次调研虽已结束，但它带给我们的深远影响远远没有结束，这次调研让我们明白了任何一件美好的事情必须通过大家努力来完成。

在我们三个准备这次复赛时，我们仔细分析问题，各抒己见，有时会为一个小观点不一致而辩解的难分难解，最后通过讨论找到最合适的答案。

在准备过程中不可避免的会遇到难题，然而正是这些难题和激烈的辩论，进一步锻炼了我们的团队合作能力。

与其将其称之为困难，不如说它是一次检验我们的机会。

最后，在这里感谢我们的队员无私的付出，承受与担当，我们所走过的路，洒下的汗水，都会是我们最宝贵的财富。

同时也要感谢建工学院领导的大力支持以及建工学院的院科协组织的无私付出和悉心准备！

八、参考文献

【1】吉晓玲.滑坡与泥石流灾害经济损失的粗糙BP神经网络分析·硕士学位论文·西南财经大学·2012年3月·10页，11页

【2】陈琛.泥石流成因与危害分析及防治对策.河南水利与南水北调.2012-02-20

【3】赵源.刘希林.人工神经网络在泥石流风险评价中的应用.地质灾害与环境保护.2005年第16卷第2期.

【4】许强.四川省8.13特大泥石流灾害特点、成因与启示.工程地质学报.2010-10-15

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