地质灾害防治工程泥石流课程设计.docx
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地质灾害防治工程泥石流课程设计
地质灾害防治工程
课程设计
课程名称：
《地质灾害防治工程》
课程设计题目：
泥石流的主要防治措施及防治措施实例
学生姓名：
吴耀广
学生班级：
013425111101班
学生学号：
2113013301004317220
指导老师：
汪洋
目录
一、泥石流的危害3
二、泥石流防治3
2.1 防治目的3
2.2 防治原则3
三、泥石流防治具体措施3
3.1 预防措施3
3.2 预警报措施3
3.3 土建工程措施3
3.4 生物工程措施3
四、泥石流综合治理方案3
4.1 全面进行的综合治理方案3
4.2 以治水为主的综合治理方案3
4.3 以治土为主的综合治理方案3
4.4 以排导为主的综合治理方案3
4.5 以生态工程措施为主的综合治理方案3
五、泥石流防治措施实例3
5.1 下岸溪泥石流3
5.1.1工程简介3
5.1.2 防治措施3
5.2 庐山疗养院山坡型泥石流灾害3
5.2.1工程简介3
5.2.2防治措施3
参考文献:
3
一、泥石流的危害
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。
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,泥石流危害表现主要有以下几种形式。
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。
二、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。
三、泥石流防治具体措施
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。
3.1 预防措施
1．铁路、公路选线时应尽量避开泥石流多发区。
在线路必须通过的泥石流易发地段,必须考虑预防性的工程。
对如隧道出口或车站附近的坡面进行整治,改涵洞为小桥等。
2．居民点的建设应避开泥石流的易发点。
如山坡上原有冲沟的两岸及下游、凹型坡面和弃土场的下方、坡面水流易于汇集处或人工泄水口的下方等。
3．保护森林,尤其是要保护好斜坡上、中部的森林,防止森林火灾,禁止乱砍乱伐、开荒种地等破坏生态环境造成水土流失的人类活动。
4．对开挖形成的人工边坡、弃土场和人工形成的泄水口应进行预防性治理。
如在人工边坡和弃土场下部建支挡建筑物,在坡面上建排水系统,用生物工程固定和覆盖表层土;在泄水孔下方建排水系统,将水流排入安全的地方。
3.2 预警报措施
开展泥石流预警报工作,是减少泥石流灾害人员伤亡最有效的措施。
1．在山区居民中普及预防泥石流滑坡等山地灾害的基本知识,使居民牢固地树立防灾意识。
要求居民对自己居住点附近山地环境进行观察,确定自己的住所是否在上述易发山坡型泥石流的地段。
要求居民了解在特大暴雨发生时应采取的行动,正确地选择避难撤离路线和避难场所。
2．建立山区区域性泥石流灾害的预警报系统。
通过气象雷达和气象卫星监测降雨情况,根据事先确定的泥石流警戒雨量,通过电视、广播和电话等设施及时发布泥石流即将发生的预报和警报,要求居民采取相应的避难措施。
预警报措施主要是依据对降雨、山坡等易于发生泥石流的区域进行监测，通过所监测的信息，综合考虑泥石流发生的可能性，从而在泥石流发生前或发生时做出预报或警报。
该措施可以有效地疏散危险区的居民，减少人员的伤亡。
对线状交通干线和点状重要工程、基础设施以及城镇居民点影响较大的灾害泥石流进行监测、预警预报,是费省效宏的防御措施。
较典型的有长江上游水土流失重点防治区滑坡泥石流预警系统。
长江上游是我国泥石流灾害分布集中、危害最为严重的地区,长江上游水土保持委员会自1990年起建立了长江上游水土流失重点防治区滑坡泥石流预警系统,初步形成了一个以预警站点为依托,以群测群防为发展方向,以防灾减灾为目标的多种监测预警手段并举的网络体系。
已建有1个中心站（长江委水土保持局）,3个一级站（宜宾、武都、重庆）,9个二级站,59个监测预警点和20余个群测群防重点县,拥有专业监测预警人员300多名。
该监测预警系统范围涉及到长江上游水土流失重点防治区的云、贵、川、甘、陕、鄂、渝等6省1市、15个地（州、市）、42个县（区）,监控面积达1.34万km2。
保护着30万人和数十亿元固定资金的安全,成为全国乃至全世界覆盖面最广、规模最大的泥石流灾害监控网络。
此外,部分省（自治区、直辖市）在泥石流灾害较严重的部分区域也初步建立了群测群防网络。
如云南省建立了灾害群测群防网络和省级灾害防治资料数据库。
2004年5月,四川省第一个泥石流灾害监控预报系统正式启用,监控范围包括攀西地区、成昆铁路沿线、金沙江等泥石流灾害频发地带,该系统每年可为该省泥石流频发地区减少数千万元的灾害损失。
3.3 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。
3.4 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。
四、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。
4.1 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。
4.2 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。
4.3 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。
4.4 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。
4.5 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。
五、泥石流防治措施实例
5.1 下岸溪泥石流
5.1.1工程简介
下岸溪泥石流实指下岸溪左岸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10km,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1192.70mm,年最大降雨量1638.1mm（1983年）,年最小降雨量694.8mm（1966年）,降雨量分配不均,多集中在5～9月份,占全年降雨量的70%,尤以6～8月降雨最多,暴雨时有发生,日最大降雨量63193.3mm;地势自长江向北东逐渐升高,地面高程70～350m,沟床平均纵坡20°～40°,标高300m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,降雨后入渗量小,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。
图1 下岸溪泥石流流域分布图
5.1.2 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184m沟床段,八字坟沟设在标高175m沟床段,无名沟设在标高160m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230m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12.7%,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。
5.2 庐山疗养院山坡型泥石流灾害
5.2.1工程简介
中国科学院庐山疗养院位于江西省九江市庐山风景区芦林地区,地处犁头尖～九奇峰北坡。
疗养院所处位置北低南高,面对芦林湖,海拔1040～1068m之间,后山最高点为犁头尖（海拔1300.8m）。
旅游公路（含鄱路）由西向东从疗养院南面穿过,公路以上山坡相对高度164～232m。
1995.08.15,芦林地区4h内降雨246.3mm。
在强暴雨的激发下,后山山顶附近的两处凹型坡面内发生崩塌,崩塌体向下滑动过程中翻滚搅拌演化成山坡型泥石流。
泥石流在山坡上强烈侵蚀形成两条长条状凹型槽,简称为西沟和东沟。
东、西沟泥石流淤塞公路涵洞,堵塞公路,冲毁疗养院南侧铁栅栏,大量泥石流涌入院内,部分泥沙下泄到芦林湖,造成严重灾害,直接威胁疗养院人员的生命安全,并对芦山风景区景观造成了较大的破坏。
疗养院后山泥石流为暴雨激发形成的山坡型泥石流。
东沟流域面积仅0.025km2,西沟也只有0.021km2,但泥石流来势凶猛,容重大,冲淤强烈,流体中大块石多,破坏力大。
5.2.2防治措施
本防治工程由土木工程和生物工程两部分组成（图2）。
1.
在后山东沟和西沟分别布置11座和13座谷坊,固定沟床,稳定岸坡,减少泥沙来源,控制泥石流发生和发展。
2.在疗养院南的含鄱路上,沿公路上边坡脚布置355m挡墙,稳定边坡,稳定坡面固体物质,防止坡面物质在重力和水流的作用下崩滑堵塞排水沟、涵洞和公路。
3.改造现有公路边沟和涵洞,使之能排泄设计山洪。
在山洪暴发时,能迅速将坡面和沟道洪水导入下游排洪沟,防止洪水溢出路面,漫入疗养院。
4.
在疗养院南缘布置块石混凝土桩防冲墩,形成一条防线。
当超标准泥石流暴发时,利用墩前的公路作缓冲区,将大砾石和漂砾拦截在墩前,消除和减轻超标准泥石流对疗养院的危害。
5.在疗养院内改建现有3条排洪沟,使之具有排泄设计山洪的能力,消除山洪可能产生的淹没和冲淤危害。
6.在后山东、西沟两岸和挡墙后种草植树,减少水土流失,恢复后山的自然景观庐山疗养院后山泥石流防治工程按设计于1997210开始施工,到1998206工程已基本峻工。
1998206～10江西省普降特大暴雨,全省受到100年不遇的洪涝灾害,庐山风景区内多处暴发泥石流,造成严重的灾害。
该泥石流防治工程充分发挥了其防灾、减灾作用,庐山疗养院安然无恙。
参考文献:
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