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泥石流防治论文

华北科技学院

《灾害学》课程设计

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安全工程学院

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华北科技学院

灾害学课程总结

泥石流灾害及其防治

Debrisflowdisasteranditsprevention

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泥石流灾害及其防治

摘要：

随着经济的发展和自然环境的不断变化，无论是人类活动的影响还是极端气候的演变都容易形成一个个危险的泥石流，而泥石流的防治对保护人民的生命财产、保证交通畅通具有了重要意义。

泥石流是产生于山区的一种严重的地质灾害，它是由暴雨，冰雪融冰等水源激发的，还有大量泥沙石块的特殊洪流。

泥石流的发生发展，与山地环境的形成演化过程息息相关，是环境退化、生态失衡、地表结构破坏、水土流失、地质环境恶化的产物。

人口的增长及在山区进行的不合理的生产活动，在很大程度上加剧了泥石流的形成和发展。

本文通过对泥石流成因的分析，揭示出其成灾特点，并针对其成灾特点有的放矢地提出防治措施，从而为泥石流的防治提供了一些经验和作法。

在此基础上研究了影响泥石流发生的因素，进而分析了泥石流的成因机制。

然后对泥石流的稳定性进行了定性评价，并采用极限平衡原理和传递系数法，对泥石流预防给与可行的预防。

在全世界每年发生的泥石流造成数以亿计的经济损失和几百甚至上千人的伤亡，而我国是世界上泥石流灾情最严重的国家之一。

关键词：

泥石流；灾害；严重；破坏；形成原因；防治措施

Debrisflowdisasteranditsprevention

Abstract：

Withfastdevelopmentofeconomyandconstantchangingofnaturalenvironment,eithertheinfluenceofhumanactivitiesortheevolutionofextremeclimateshasleadtotheoccurrenceofmanycasesofdangerousmud-rockflow.Asaconsequence,theimportanceofmud-rockflowcontrollingcannotbeignored,whichismeaningfulnotonlytotheprotectionofpeople’slifeandpropertybutalsototheguaranteeofsmoothtrafficsurroundings.

Debrisflowisaseriousgeologicaldisastersproducedinthemountains,itisheavyrain,snowandicemeltingicewaterexcited,therearealargenumberofspecialfloodsedimentstones.Theoccurrenceanddevelopmentofthedebrisflow,andiscloselyrelatedtotheformationandevolutionofthemountainenvironment,environmentaldegradation,ecologicalimbalance,surfacestructuraldamage,soilerosion,thegeologicalenvironmentaldegradationproduct.Populationgrowthandunreasonableproductionactivitiesinthemountains,inlargepartexacerbatedbytheformationanddevelopmentofthedebrisflow.Throughtheanalysisofthecausesmudslidesrevealitsdisastercharacteristics,andproposedcontrolmeasuresfordisasterfeaturestargetedforthepreventionandtreatmentofthedebrisflowprovidessomeexperiencesandpractices.

thereasonswhichcausedthemud-rockflowwereanalyzedandthelandslide’sstabilitywasestimated.Accordingtotheunbalancethrusttransmissioncoefficientmethod’sprincipleandsupposition，themud-rockflow’sstabilitycoefficientwascalculated.Thenthemud-rockflow’sstabilitywasappraised.Basedontheanalysis,thetreatmentmeasurewereadvanced.Accordingtotheresultoftheslopestabilitycalculation,thedesignprinciplewasthattheprojectcostwasreasonable,timelimitfortheprojectwasmuchless,thetechniquewaspossibleandtheprojectwassimpleandeasytoconstruct.

Byhundredsofmillionsofexperiencedlossesoccurworldwideeachyearinthedebrisflowandhundredsoreventhousandsofthousandsofdeath.chinaisoneofthemostseriousdebrisflowdisastersintheworld.

Keywords:

causes;preventionandcontrolmeasures;mud-rockflow;damage;destroy

content

1.泥石流形成的条件

地形条件制约着泥石流形成、运动、规模等特征。

主要包括泥石流的沟谷形态、集水面积、沟坡坡度与坡向和沟床纵坡降等。

（一）沟谷形态

典型泥石流分为形成、流通、堆积等三个区，沟谷也相应具备三种不同形态。

上游形成区多三面环山、一面出口的状、漏斗状或树叶状，地势比较开阔，周围山高坡陡，植被生长不良，有利于水和碎屑固体物质聚集；中游流通区的地形多为狭窄陡深的狭谷，沟床纵坡降大，使泥石流能够迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或较宽阔的河谷，使碎屑固体物质有堆积场地。

1.沟床纵坡降

沟床纵坡降是影响泥石流形成、运动特征的主要因素。

一般来讲，沟床纵坡降越大，越有利于泥石流的发生，但比降在10%-30%的发生频率最高，5%-10%和30%-40%的其次，其余发生频率较低。

2.沟坡坡度

坡面地形是泥石流固体物质的主要源地一，其作用是为泥石流直接供固体物质。

沟坡坡度是影响泥石流的固体物质的补给方式、数量和泥石流规模的主要因素。

一般有利于提供固体物质的沟谷坡度，在我国东部中低山区为10-30度，固体物质的补给方式主要是滑坡和坡洪堆积土层，在西部高中山区多为30-70度，固体物质和补给方式主要是滑坡、崩塌和岩屑流。

3.集水面积

泥石流多形成在集水面积较小的沟谷，面积为0.5-10平方公里者最易产生，小于0.5-平方公里和10-50平方公里其次，发生在汇水面积大于50平方公里以上者较少。

4.斜坡坡向

斜坡坡向对泥石流的形成、分布和活动强度也有一定影响。

阳坡和阴坡比较，阳坡上有降水量较多，冰雪消融快，植被生长茂盛，岩石风化速度快、程度高等有利条件，故一般比阴坡发育。

如我国东西走向的秦岭和喜马拉雅山的南坡上产生的泥石流比北坡要多得多。

（二）碎屑固体物源条件

某一山区能作为泥石流中固体物质的松散土层的多少，与地区的地质构造、地层岩性、地震活动强度、山坡高陡程度、滑坡、崩塌等地质现象发育程度以及人类工程活动强度等有直接关系。

1、与地质构造和地震活动强度的关系

地区地质构造越复杂，褶皱断层变动越强烈，特别是规模大，现今活动性强的断层带，岩体破碎十分发育，宽度可达数十条数百米，常成为泥石流丰富的固体物源。

如我国西部的安宁河断裂带、小江断裂带、波密断裂带、白龙江断裂带、怒江断裂带、澜沧江断裂带、金沙江断裂带等，成为我国泥石流分布密度最高、规模最大的地带。

在地震力的作用下，不仅使岩体结构疏松，而且直接触发大量滑坡、崩塌发生，特别是在Ⅶ度以上的地震烈度区。

对岩体结构和斜坡的稳定性破坏尤为明显，可为泥石流发生提供丰富物源，这也是地震→滑坡、崩塌→泥石流灾害连环形成的根本原因。

如1973年四川炉霍地震（7.9级）和1976年四川平武—松潘地震（7.2级）破坏山体，产生大量崩塌、滑坡，促使众多沟谷发生泥石流。

2、与地层岩性的关系

地层岩性与泥石流固体物源的关系，主要反映在岩石的抗风化和抗侵蚀能力的强弱上。

一般软弱岩性层、胶结成岩作用差的岩性层和软硬相间的岩性层比岩性均一和坚硬的岩性层易遭受破坏，提供的松散物质也多，反之迹然。

如长江三峡地区的中三迭统巴东组，为泥岩类和灰炭类互层，是巴东组分布区泥石流相对发育的重要原因。

安宁河谷侏罗纪砂岩、泥岩地层是该流域泥石流中固体物质的主要来源。

花岗岩类，由于结构构造和矿物成分的特点，物理和化学风化作用强烈，导致岩体崩解，形成块石、碎屑和砂粒，形成大厚度的风化残积层，当其它条件具备时可形成泥石流。

石灰岩分布地区，炭岩只有经物理风化和经淋溶的残积红土以及经地质构造作用的破碎带，才可能成为泥石流的固体物源。

由于石灰岩具可溶性，溶蚀现象发育，塌陷、漏斗等岩溶堆积松散土多见，难以成为泥石流的固体物源，再加上岩溶地区地表水易流入地下，故灰岩地区泥石流现象少见。

除上述地质构造和地层岩性与泥石流固体物源的丰度有直接关系外，当山高坡陡时，斜坡岩体卸荷裂隙发育，坡脚多有崩坡积土层分布；地区滑坡、崩塌、倒石锥、冰川堆积等现象越发育，松散土层也就越多；人类工程活动越强烈，人工堆积的松散层也就越多，如采矿弃渣、基本建设开挖弃土、砍伐森林造成严重水土流失等。

这些均可为泥石流发育提供丰富的固体物源。

（三）水源条件

水既是泥石流的重要组成成分，又是泥石流的激发条件和搬运介质。

泥石流水源提供有降雨、冰雪融水和水库（堰塞湖）溃决溢水等方式。

1、降雨

降雨是我国大部分泥石流形成的水源，遍及全国的20多个省、市、自治区，主要有云南、四川、重庆、西藏、陕西、青海、新疆、北京、河北、辽宁等，我国大部分地区降水充沛，并且具有降雨集中，多暴雨和特别大暴雨的特点，这对激发泥石流的形成起了重要作用。

特大暴雨是促使泥石流暴发的主要动力条件。

处于停歇期的泥石流沟，在特大暴雨激发下，甚至有重新复活的可能性。

1963年9月18日，云南东川的老干沟，一小时内降雨552毫米，暴发了50年一遇的泥石流。

连续降雨后的暴雨，是触发泥石流又一重要动力条件，因为泥石流发生与前期降水造成松散土含水饱和程度与1小时、10分钟的短历时强降雨（雨强）所提供的激发水量有十分密切的关系。

据有关资料，在日本，激发泥石流的小时雨强，一般在30mm以上，10分钟雨强在7mm—9mm以上，甸西部地区激发泥石流的小时雨强30mm左右，10分钟则在10mm以上。

2、冰雪融水

冰雪融水是青藏高原现代冰川和季节性积雪地区泥石流形成的主要水源。

特别是受海洋性气候影响的喜马拉雅山、唐古拉山和横断山等地的冰川，活动性强，年积累量和消融量大，冰川前进速度快、下达海拔低，冰温接近融点，消融后为泥石流提供充足水源。

当夏季冰川融水过多，涌入冰湖，造成冰湖溃决溢水而形成泥石流或水石流更为常见。

3、水库（堰塞湖）溃决溢水

当水库溃决，大量库水倾泄。

而且下游又存在丰富松散堆积土时，常形成泥石流或水石流。

特别是由泥石流、滑坡在河谷中堆积，形成的堰塞湖溃决时，更易形成泥石流或水石流。

2.泥石流的危害

引言：

泥石流是山区常见的一种自然灾害。

泥石流中大量的泥沙和石块混合成一股泥浆，沿陡坡奔腾而下，来势凶猛，暴发突然，有巨大的破坏力。

一般其中泥沙石块的体积含量大于10%，最高达80%，流速一般为5-7米/秒，最高可达70-80米/秒，在短短几分钟内可将数千万立方米土石搬出沟口，摧毁或掩埋沿途房屋、农田、道路及工程设施，造成重大地质灾害。

2.1对居民的危害

泥石流最常见的危害之一是冲进乡村、城镇。

摧毁房屋、工厂、企事业单位及其他场所、设施。

淹没人畜，毁坏土地，甚至造成村毁人亡的灾难。

例如，1969年8月，云南大盈江流弄璋区南拱泥石流，使新章金，老章金两村被毁，97人丧生，经济损失近百万。

2.2对公路、铁路的危害

泥石流可直接埋没车站、铁路、公路、摧毁路基、桥涵等设施，致使交通中断，还可引起正在运行的火车、汽车颠覆，造成重大人身伤亡事故。

有时泥石流汇入江河，引起河道大幅度变迁，直接毁坏公路、铁路及其他构筑物，甚至迫使道路改线，造成巨大经济损失。

具体情况如下：

①据铁路部门资料，铁路是受泥石流危害最严重的部门之一。

目前全国有铁路营业里程为52000公里，其中有32000公里在山区，铁路沿线约有泥石流沟1386条，威胁3000公里长度的铁路线的安全。

从1949-1985年这几十年里，累计发生泥石流灾难1200起，其中造成铁路被毁、中断行车的重大泥石流灾难300起，列车出轨和颠覆的严重事故100起，100人伤亡的特大事故2起，车长被淤埋41起（共33个），每年仅用于复旧和改建工程的费用就高达7000万元。

泥石流冲毁路基，淤埋车场，切断桥梁，堵塞隧道，甚至造成火车颠覆和人员伤亡。

②泥石流对公路的危害更为严重，诸如川藏公路、滇藏公路、川滇公路、甘川公路、川陕公路以及中尼公路和中巴公路等，均穿越泥石流发生的山区，常因泥石流灾害而断道停车。

川藏公路是内地通往西藏的交通干道，沿线有泥石流沟近千条，全线长2400公里，几乎1/3以上的路段以泥石流灾害为主，尤以凶猛而巨大的冰川型泥石流为特色。

每年5-9月间，冰川泥石流、暴雨泥石流以及由山崩、滑坡、冰崩、冰湖溃决等形成的各类泥石流倾巢而出，全线侵袭，公路严重受阻，是影响公路畅通和西藏建设的一大灾祸。

2.3泥石流对农田村寨的危害

泥石流或直接吞没农田村寨，或因断江河而壅水，淹没沿江两岸的农田村寨和城镇。

填塞溃坝后，又以溃决洪水侵袭农田村寨，进而吞没两岸土地和村镇，或冲蚀沟谷，吞食坡地，导致沟谷扩大，耕地锐减，水土流失。

我国甘肃的白龙江两岸泥石流沟密布，两岸大片农田和村舍，一直饱受泥石流的侵袭之灾。

云南省西南隅的大盈江流域，也是泥石流的重灾区，演讲两岸大片农田和村寨经常受灾，损失严重。

2.4对水利、水电工程的危害

主要是冲毁水电站，引水渠道及过沟建筑物，淤埋水电站尾水渠，并淤积水库，腐蚀坝面等。

例如：

1981年7月9日凌晨1时30分，发生在四川省凉山彝族自治州甘洛县泥石流灾害，当泥石流冲出山口，毁桥覆车后，再冲过大渡河，直捣对岸。

在几分钟之内就将宽达120m、最深处达13m的汹涌澎湃的大渡河拦腰截断，断流达4小时之久。

堵河坝体约为29万立方米，最大坝高达26m，上游回水5km，淹没沿河低地及工矿设施，冲毁沿河公路830m，阻断公路交通半年之久。

由于大量沙石侵入大渡河，造成下游河道阻塞，形成险滩，并使下游电站蓄水库产生淤积。

2.5对矿山的危害

主要是摧毁矿山及其设施，淤埋矿山坑道、伤害矿山人员、造成停工停产，甚至使矿山报废。

1997年7月3日，广东省清远市大麦山铜矿暴雨引发的泥石流，充填巷道2处，掩埋原矿3500吨，经济损失205万元。

3.泥石流的类型及发育特点

3.1泥石流的类型

泥石流分类的方案很多。

以下为我国最常见的几种分类方案。

3.1.1按物质成分分类

①水石流型泥石流

这类泥石流的固体物质数量不多，主要由非常不均匀的石块和砂砾组成如块石、漂砾、碎石、岩屑及砂等，黏土质细粒物质含量少（<10%），且它们在泥石流运动过程中极易被冲洗掉，所以堆积物常常是粗大碎屑物质。

这类泥石流多发生在石灰岩，大理岩和部分花岗岩分布地区。

我国陕西华山，山西太行山，北京西山和辽东山地的泥石流多属此类。

②泥石流型泥石流

这类泥石流的固体物质有不均匀的粗碎屑物质如块石、漂砾、碎石、砾石、砂砾等，又含有相当多的黏土质细粒物质，因黏土有一定的粗结性，所以堆积物质常形成为粘结较牢固的土石混合物。

这是一类较典型的泥石流，多见于花岗岩，片麻岩，板岩，千枚岩以及页岩分布的山区。

我国西南和西北地区，如西藏波密、云南东川和甘肃武都等地的泥石流多属此类。

③泥流型泥石流

这类泥石流的固体物质基本上由细碎屑和黏土物质所组成（80%-90%），仅含少量岩屑和碎石，黏度比较大，多呈不同稠度的泥浆状，有时可能还有大量“泥球”。

我国黄土高原地区和黄河的各大支流，如甘肃武都桑园子沟，天水罗山谷沟和兰州黄山谷沟等地泥石流多属此类。

3.1.2按物质状态分类

①黏性泥石流

此类泥石流的固体物质占40%-60%，最高达80%。

密度大，浮托力强。

水不是搬运介质，而是组成物质，水、泥砂和石块聚集成一个粘稠的整体，具有很大的黏性。

当它在流途上流经弯道时，有明显的外侧超高，爬高和截弯取值现象。

在沟槽转弯处，并非顺沟床运动，而是经常直冲沟岸，甚至爬越高达5-10m的阶地，陡坎或导流堤坝，夺路向外奔泄。

②稀性泥石流

该类泥石流是水和固体物质的混合物。

以水为主要成分，固体物质含量少（10%-40%），不能形成粘稠的整体，具有很大的分散性。

水为搬运介质，石块以滚动或跃移方式前进，具有强烈的下切足有，常在短时间内将原先填满堆积物的沟床下切成几米至十几米的深槽，其堆积物在堆积区呈扇状散流，层次不明显，沿流途的停积物有一定的分选性。

3.1.3按成因分类

①暴雨型泥石流

以暴雨形成的地表径流为主要水源的泥石流。

其疏松物质通常来源于坡残积，崩塌滑坡堆积及黄土等第四纪堆积物，是有人为排放的各类废渣。

暴雨型泥石流是我国分布最广泛，数量最多，活动也最频繁的泥石流类型。

主要分布在我国东部和中部，即我国人口较集中，经济较发达的地区，因而造成的危害最大。

暴雨型泥石流的规模相差悬殊，最大的一次冲出土石数百万至上千万立方米，小的仅数到数十立方米，而小于1万立方米的占80%以上。

暴雨型泥石流一次持续时间一般数十分钟至一两个小时，具有突然爆发，来势凶猛，破坏力强的特点

②冰川型泥石流

指以冰川积雪消融为主要水源的泥石流。

其疏松物质来源主要是古今冰川堆积物，主要分布在我国西部高原、高山地区，如青藏高原、昆仑山、天山、祁连山等地。

冰川型泥石流大多为典型的沟谷泥石流，固体物质储蓄十分丰富，暴发猛烈而频繁，一次泥石流过程可以持续很长时间，冲出沟口的堆积物数量多，颗粒粗大。

冰湖溃决产生洪水引起的泥石流是冰川型泥石流的一种特殊种类，主要分布在喜马拉雅山北坡及藏东海洋性冰川与大陆性冰川的过渡带，规模一般都很大，泥石流和洪水可以威胁到下游几十公里到上百公里的居民区。

冰川型泥石流是大雨、暴雨天气或无雨高温的晴天都可以暴发，它比暴雨型泥石流更具突发性。

由于冰川型泥石流分布区大多人烟稀少，除局部地区外，其危害状况远比暴雨型泥石流轻。

③冰融型泥石流

主要分布在青藏高原腹地和东北大兴安岭北段的多年冻土地区，是坡地冻土表层在消融过程中形成的塑性流体，规模小，流动缓慢，危害较轻。

以上分类是我国最常见的三种分类。

除此之外还有多种分类方法，如按泥石流沟的形态分为沟谷型泥石流，山坡型泥石流；按泥石流流域大小分为大型泥石流、中型泥石流和小型泥石流；按泥石流发展阶段分为发展期泥石流，旺盛期泥石流和衰退期泥石流等等。

3.2泥石流发育特点

泥石流多分布于海拔800m~2500m高度的山坡和沟谷，坡面泥石流在25°~33°的坡面最常见，沟谷泥石流沟床比降多在100‰~400‰之间；泥石流沟谷集水面积大都在0.6km²~50km²之间。

气候特点与泥石流分布：

冰川型泥石流分布于海拔很高的青藏高原及其周缘的高山和极高山区。

暴雨型泥石流的分布深受季风气候影响，可以认为季风气候控制了我国泥石流分布的格局，在季风气候的山地区域，泥石流具片状和带状分布特点。

而季风影响不到的西北、北部地区，仅在一定坡向和高度上，才有利于泥石流的发育。

4.泥石流的分布

我国泥石流的分布，大体上以大兴安岭——燕山山脉——太行山脉——巫山山脉——雪峰山山脉一线为界。

该线以东，即我国地貌最低一级阶梯的低山，丘陵和平原，泥石流分布零星（仅辽东南山地较密集）。

该线以西，即我国地貌第一，二级阶梯，包括广阔的高原，深切割的极高山、高山和中山区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。

其中成片的几种在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边以及陇东——陕南、晋西、冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。

从泥石流成因类型看，冰川泥石流主要分布在中国西南山地，并大部分几种于西藏东南部地区；暴雨泥石流主要分布于西南地区，其次西北、华北和东北也有呈带状或零星分布。

从泥石流物质组成看，泥石流分布遍及西南、西北和东北的基岩山区；水石流分布于华北地区，而泥流则分布于松散易蚀的黄土分布区。

5.泥石流的形成条件

5.1泥石流形成的客观条件

泥石流的形成必须同时具备以下三个条件：

陡峻的便于集水的、堆积物的地形地貌；丰富的松散物质；短时间内有大量的水源。

①地形地貌条件。

在地形上具备山高沟深，地势陡峻，沟床纵坡降大，流域形状便于水流汇集。

在地貌上，泥石流的地貌一般可分为形成区、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，地形比较开阔，周围山高坡陡，山体破坏，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峡谷，谷床纵坡降大，使泥石流能够迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或河谷阶地，使碎屑物有堆积场所，

②松散物质来源条件。

泥石流常发生于地址构造复杂，断裂褶皱发育、新构造活动强烈、地震烈度较高的地区。

地表岩层破碎、滑坡、崩塌、错落等不良地质现象发育，为泥石流的形成提供了丰富的固体物质来源；另外，岩层结构疏松软弱，易于风化，节理发育，或软硬相间成层地区，因易受破坏，也能为泥石流提供丰富的碎屑物来源；一些人类工程经济活动，如滥发森林造成水土流失，开山采矿、采石弃渣等，往往也为泥石流提供大量的物质来源。

③水源条件。

水既是泥石流的重要组成部分，又是泥石流的重要激发条件和搬运介质（动力来源）。

泥石流的水源有暴雨，冰雪融水库（池）溃决水体等形式。

我国泥石流的水源主要是暴雨，长时间的连续降雨等。

5.2诱发泥石流的人为因素

①毁林。

毁林的原因很多，包括取用木材、薪柴、药材，扩展耕地，牧地以及军事活动等。