山地地质灾害-泥石流应对措施分析

山地地质灾害—泥石流应对措施分析摘要泥石流灾害在我国分布广泛，其中以四川、云南、西藏、甘肃、陕西等省（市、自治区）最为严重。众多的泥石流造成了严重的灾害，特别是近两年来，暴雨频发，泥石流也发生频繁，严重威胁着人民的生命财产安全。因其对人类社会经济系统潜在危害巨大，一直受到国内外学者的广泛关注，是山区防灾减灾研究的热点问题。西南地区地形复杂，山大沟深，是泥石流灾害频发区。西南地区山区生态环境脆弱，泥石流频发，灾害严重。采取科学、有效的方法防治泥石流灾害，对于改善区域生态环境、促进社会经济发展、保护西南水源地及生态安全都具有十分重要的现实意义。地理科学专业野外实习于2012年9月2日夜间在四川盐源县城—泸沽湖镇间突遇泥石流，期间同学们经历了寒冷、饥饿、恐慌、无人援救、漫长等待、最终营救等一系列惊心动魄的过程。本文以此为案例，针对我国西南地区泥石流的特点，因地制宜地制定泥石流灾害的防治措施。关键词：泥石流；危害；防治1泥石流的基本概念1.1泥石流的定义泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑，地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。发生泥石流常常会冲毁公路铁路等交通设施甚至村镇等，造成巨大损失。1.2泥石流的危害1.2.1对聚落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。1.2.2对公路、桥梁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，造成重大的人身伤亡事故。有时泥石流汇入河道，引起河道大幅度变迁，间接毁坏公路、铁路及其它构筑物，甚至迫使道路改线，造成巨大的经济损失。1.2.3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、磨蚀坝面等。1.2.4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。1.3泥石流的形成条件泥石流形成有三个基本条件，即地质条件、地形条件和水源条件。三大条件对泥石流形成具有重要的作用，缺一不可。1.3.1地质条件地质条件集中反映在泥石流形成的松散碎屑物质方面。在山区的一个小流域内，如果没有数量足够的松散碎屑物质，是不可能形成泥石流的。岩性、构造、新构造运动、地震及火山活动等，属于内力地质作用；风化作用、各种重力地质作用、流水侵蚀搬运堆积等，则属于外力地质作用。这些相互关联、错中复杂的地质条件组合，决定着参与泥石流活动的松散碎屑物数量多少和类型特征。1.3.2地形条件决定地形条件的几个方面主要是相对高度、坡度与坡向以及流域形态和沟谷形态。相对高度对泥石流的形成起关键作用，因为相对高度决定势能的大小，相对高度越高，势能越大，形成泥石流的动力条件越充足；山坡坡度的陡缓，影响松散碎屑物的分布和聚集，凡是泥石流发育的山地，山坡坡度较陡，泥石流活动的强弱还与山坡坡向具有一定的关系，在北半球的向南坡和向西坡(阳坡)，泥石流的发育程度，爆发程度均大于向北坡和向东坡(阴坡)，这是因为受小气候的影响之故。阳坡岩石风化作用强度比阴坡剧烈，岩石易破碎，松散土石体较厚，然而土体中含水量、林草覆盖率，阳坡却低于阴坡；流域形状对雨水和暴雨径流过程有明显的影响，径流和洪峰流量大小，直接关系着各种松散碎屑物质的起动和参与泥石流活动，因此与泥石流发生关系密切，最有利于泥石流汇集的流域形态是漏斗形、栋叶形、桃叶形、柳叶形和长条形等几种形状。1.3.3降水条件泥石流形成还要有数量充足的水体(径流)，水体的来源最为普遍的是降雨，其次降雪或冰川形成的冰雪融水，它成为泥石流发生的水源；一方面水体是泥石流物质的组成部分，泥石流为固液两相流体，液相物质就是水；另一方面汇流过程中水体又是泥石流运动的动力条件，只有当雨水、冰雪融水形成强大的径流，才能挟带大量的土石运动并融合为泥石流。2西南地区泥石流的发生特点2.1时间特点2.1.1季节性西南地区泥石流的暴发主要是受连续降雨、暴雨，尤其是特大暴雨集中降雨的激发。因此，泥石流发生的时间规律是与集中降雨时间规律相一致，具有明显的季节性。一般发生在多雨的夏秋季节。因集中降雨的时间的差异而有所不同。四川、云南等西南地区的降雨多集中在6-9月，因此、西南地区的泥石流多发生在6-9月；这三个月降雨集中，暴雨强度大。据不完全统计，发生在这三个月的泥石流灾害约占该地区全部泥石流灾害的90％以上。2.1.2周期性泥石流的发生受暴雨、洪水、地震的影响，而暴雨、洪水、地震总是周期性地出现。因此，泥石流的发生和发展也具有一定的周期性，且其活动周期与暴雨、洪水、地震的活动周期大体相一致。当暴雨、洪水两者的活动周期相叠加时，常常形成泥石流活动的一个高潮。如云南省东川地区在1966年是近十几年的强震期，使东川泥石流的发展加剧。仅东川铁路在1970-1981年的11年中就发生泥石流灾害250余次。又如1981年，东川达德线泥石流，成昆铁路利子伊达泥石流、宝成铁路、宝天铁路的泥石流，都是在大周期暴雨的情况下发生的。2.2地貌地质地貌特点西南地区地质基岩主要为太古代变质岩系及震旦纪中下部地层分布，褶皱断裂较发育。山地岩石组成有花岗岩、片麻岩、硅质石灰岩、石灰岩、砂岩、砾岩、白云岩、长石岩、石英岩、闪长岩等，这些岩石在漫长的历史年代里，由于生物、气候等自然因素作用，经过化学风化、物理风化形成疏松散碎的物质，构成疏松的坡积物、泥积物等。西南地区切割强烈的特殊丘陵地貌，地质构造复杂、断裂褶皱发育、新构造活动强烈的地层岩性以及降雨高度集中的气候条件是导致西南地区泥石流灾害频发的主要原因。2.3其他有关特点2.3.1暴发突然灾害性泥石流往往突然暴发，从暴雨开始到泥石流暴发的间隔时间仅十数分钟至几十分钟。故一般高频泥石流流域暴发泥石流尚能预测、预报；而中、低频泥石流就不易预测，更难预报。比如，四川雅安的陆王沟、干溪沟和云南东川的黑山沟，均是100余年末暴发的泥石流，故被误认为山区一般洪水沟，但泥石流一旦暴发，造成了惨重损失，使上百人丧生。有些泥石流沟均是几十年内未发生泥石流，但在大暴雨的激发下，突然暴发泥石流，分别使上百人丧生，酿成惨重灾祸。2.3.2冲击力强泥石流体浓稠，容重可达2.3t/m3，挟带着粗大石块(粒径可达22m)，流速又快(超过l0m/s)，故流体的整体冲击力、大石块的撞击力均十分可观。比如，四川盐源县城—泸沽湖镇的冲击力可达3.9×10^7Pa。成昆铁路利子依达沟和新基古沟铁路桥和东川铁路支线达德沟铁路桥均被泥石流强大冲击力所剪断。2.3.3主流摆动速度快、幅度大泥石流不仅冲淤变幅大，速度快，主流线左右摆动的幅度亦大，稀性泥石流尤为明显，四川凉山黑沙河泥石流到下游摆动幅度宽达3km，计有7条支汉，迫使成昆铁路设置7座大桥过境。与稀性泥石流对比，粘性泥石流主槽摆动频次较少，可是一旦发生，其幅度颇大。比如，云南盈江浑水沟主槽曾在1974年发生一摆动，最大幅度达280m；东川蒋家沟泥石流了出导流堤外，形成一个新堆积扇，在新堆积扇上亦摆动过两次。3国内外有关泥石流灾害应对措施的研究现状3.1国内有关泥石流灾害应对措施的研究现状我国对泥石流的研究己有40多年的历史，但研究的起点较高，发展较快，综合性强。我国在泥石流区域发育规律、成灾特点、运动力学、预测预报和综合防灾减灾等方面的研究及实践，取得了举世注目的成果，并跻身十世界先进行列。我国泥石流防治对策研究经过了19世纪60，70、80、90年代4个阶段的发展，现阶段泥石流研究侧重十应用性泥石流研究，其目的在十防灾、开发资源、改善和提高环境质量。因此，应用性泥石流研究思路方面的研究便成为一迫切需要的研究课题。目前，已有泥石流的研究侧重十现行泥石流的描述、启动动力学以及防治工程等方面的研究。但是，在当今的工程建设中不仅存在现行泥石流的直接危害，而且还存在历史上曾经有过的泥石流的潜在威胁，以及历史上不曾发生过泥石流却由十长期的地质作用可能发生泥石流的威胁。对这些类型泥石流的形成条件与启动、运动的相关性研究对泥石流的形成演化过程以及评价预测都有着重要的实际意义，并对整个泥石流的研究有着一定的推动作用。目前，我国泥石流防治的几项措施主要有：(1)生物治理目前的范围较大，从南到北的水土流失治理都在进行，如黄土沟壑区，川西，辽东，华南部分山区都在进行不同程度的植树种草，已取得许多成功的经验。(2)综合治理一般指岩土工程和生物相结合的治理措施，目前多用十厂矿、城镇泥石流的防治。(3)工程治理目前铁路、公路交通部门使用的较多，血目_大部分为排导工程。3.2国外有关泥石流灾害应对措施的研究现状对于泥石流防治系统的研究，欧美国家起步较早。欧洲阿尔卑斯山区的法国、奥地利、意大利、瑞士等国家，以及俄罗斯等国家的泥石流防治研究则始于19世纪，奥地利是阿尔卑斯山区研究最活跃的国家之一，其三分之二的国土为山地，差不多均有泥石流分布，全国约有4200条泥石流。蒂罗尔省是奥地利最有名的泥石流地区。在19世纪70年代，奥地利就颁发了森林法，并建立了泥石流防治部门，一直延续至今。奥地利拥有37个泥石流防治部门，当今奥地利学者研究了泥石流泥沙运动理论，泥石流预报和泥石流防治方法，特别是工程建筑物结构和森林土壤改良措施等。日本对泥石流防治虽然起步较晚(1966)，但进度较快，提出了全国泥石流沟道总数、受灾总人数，解释了某些泥石流运动模式，研制成泥石流遥测装置，设计和建造了泥石流防治工程建筑物的新型结构(网格坝、缝隙坝等)，在国外研究中占有显要地位。美国泥石流防治的内容有：泥石流形成和运动过程，侵蚀和输沙能力、流态、海底(水下)泥石流，古泥石流堆积物、泥石流预报、泥石流整治和“泥石流堆积过程的力学机理”等研究。美国的Majar还根据俄勒岗州大型水槽试验，利用堆积形态比(w/L)来判别流体饱和度，为泥石流危险区范围的制定、堆积扇形地的合理开发利用和泥石流防治工程设计提供了有科学依据的参数。4西南地区泥石流的防治措施4.1加强科学研究，查明该区域泥石流发生规律泥石流研究虽然己取得了一定的进展，但还远远不能满足大自然千变万化的变化特征。目前，泥石流的勘察设计的计算公式和参数的选取只能依靠科技人员的经验给定。对潜在泥石流的判别，异常灾害的预测和预报也是迫切需要解决的课题。必须对研究区泥石流灾害进行全面调查，掌握第一手资料，研究区域活动规律，收集详实的泥石流灾害信息，以泥石流活动、人类活动及其相互作用为研究对象，充分运用现代高新科学技术，如计算机技术、地理信息系统技术、遥感技术、全球定位系统技术，融自然科学技术和社会科学技术于一体，建立定量、标准、完备和高效的数据库，并通过网格实现信息共享，在此基础上建立、细化和完善泥石流灾害形成和损失评估的数学物理模型。进而通过动态监测，进行泥石流的预测、预报、临报，在泥石流灾害发生前，进行主动防灾减灾，把泥石流灾害损失减小到最低限度，以达到区域防灾减灾目的，该系统的建立将为区域防灾减灾工作及其研究提供有力的手段。4.2政府建立泥石流观测机构，群众监测和政府监测相结合在泥石流活动频繁的地区，政府应建立泥石流动态监测站(网)，随时掌握泥石流的发展趋势和规律。特别是在雨季应增派巡逻队昼夜值班，遇险情时应发出警报。确定自然因素和人为因素对泥石流扩展速度和范围的影响，为泥石流防治工程设计提供依据。开展泥石流成灾前预警，保护国家财产和人民生命的安全。4.2.1监测手段我国对泥石流地质灾害建立了专门的研究机构。1998年初，在云南东川蒋家沟设置了第一个半自动化泥石流观测研究站，这个站由7个观测系统组成，能够进行暴雨泥石流的预报。在勘查阶段，监测手段以简便的常规手段为主体。4.2.2监测内容和要求目前，泥石流预测预报采用的途径是在泥石流沟进行定点观测研究，取得有关泥石流形成动态参数或调查潜在泥石流沟有关资料；加强水文、气象预报工作；建立有记录泥石流沟流域要素、形成条件、灾害情况及整治措施等技术资料档案；据地质和地形地貌环境、松散固体物质分析，圈划未来泥石流危险区、潜在区；建立泥石流防灾警报系统。（1）降雨观测根据流域大小，在流域内的控制点中设置1~3个自记式雨量观测点，便于掌握整个流域内的雨量分布情况与降雨的不均匀性。观测点不要设在风力影响较强和周围有高大树木的地方，定时观测巡视。（2）泥位观测观测站应尽可能设在两岸稳定、顺直的泥石流流通河床段。观测断面可设置2个或2个以上。用简便的断面法观测泥位的涨落过程，精度要求到0.1m。条件许可时，泥位也可采用有线或无线传感器及探头遥测(如超声水位计、泥位检知网、泥位检知线等)。（3）流速观测泥石流流速观测必须和泥位观测同时进行，数值记录要和泥位相对应。一般采用水面浮标测速法。同时，政府应当设置信箱或者相关机构，方便与群众取得联系，以便第一时间得到群众对泥石流检测的意见或者发现，实现政府监测与群众监测相结合。在我国，各类民间组织不断发展壮大，第三部门作为一种独立的力量，形成了一种和政府相对独立、分工负责的新型治理中的重要一元。随着群众社会组织在社会管理中的作用日益加强，他们在自然灾变应对管理中可以和政府部门形成优势互补，特别是在灾害事件处理时起到了很大的作用。群众组织可以充分发挥桥梁纽带作用，可以广泛动员企业、群众参与泥石流监测，而且群众社会运转灵活，可以充分利用自身拥有的丰富的人力、物力、财力，开展有针对性的服务，填补政府在财政、组织、人力等资源和技术方面的不足。群众社会是政府进行泥石流监测应对管理中的坚强后盾和必要补充，因此，加强政府和群众组织的合作，广泛吸纳群众组织参与泥石流监测是做好现代政府治理的重要举措。4.2.3监测资料整理分析除对泥石流监测原始记录进行整理编目外，还应将监测数据进行重新编号，形成泥石流监测的正式项目。如条件具备，应建立成果数据库，把全部编目资料存入计算机，以供有关人员查阅。4.3政府组建灾害救援中心泥石流的发生影响广泛，会影响到整个社会的方方面面，自然环境和社会环境是一个有机联系的整体，在很多情况下，一种自然灾害的发生往往会诱导其他自然灾害的发生，因此如何有效及时地应对泥石流是一项系统工程。社会各部门要统一协调对预防和减轻泥石流展开行动，政府在泥石流防治中起着管理决策的指导性作用。针对我国目前尚未有规范化完善的泥石流应对一管理体系的状况，建立规范化的泥石流灾害救援中心十分必要。4.4个人应对泥石流的措施（如保持冷静，首先远离泥石流发生地，尽快联系政府救援等）个人面对泥石流灾害时，首先要保持冷静的头脑，远离泥石流发生地，同时要尽快去外界取得联系，以便第一时间取得外界的援助。当处在泥石流区时：4.4.1处在泥石流区时，应迅速向泥石流的横向(两侧)逃离，切不可顺泥石流沟向上游或下游跑动。4．4.2处于泥石流上游的，应立即通知下游可能波及的乡村、城镇和工矿单位做好撤离工作，同时，密切注视泥石流的发展动态，对可能毁坏或引起次生灾害的生命线工程进行保护措施。在泥石流的流经区和堆积区的群众听到泥石流的声响或泥石危险警报时，应立即往主河道两岸高山区的安全地带逃离，注意：在泥石流流通区两岸和泥石流注入主河道的对岸处应跑到一定的高度才安全。4.5其他相关措施在勘查阶段，应通过详细的调查访问，正确评价和判断泥石流与非泥石流沟，以及泥石流类型、性质、规模和灾害范围。查清流域内的不良地质现象、松散固体物质储量及沟床特征。实践证明，只要判定正确、措施处理得当的沟谷，很少发生重大灾害。一般高频泥石流沟极易判断，而那些低频的泥石流，在自然状态下十几年、几十年甚至上百年才暴发一次，准确判断的难度很大，极易漏判和错判。而那些漏判或者错判的泥石流，一旦暴发，往往出其不意地造成重大灾害。对于泥石流特别发育的地区，勘查工作要以长远的、发展的眼光总揽全局，不仅要考虑一沟一点的影响，还要估计到上、下游沟谷对岸的影响，对道路通过地段的地形变化趋势做出综合评价和预测。此外，还要注意查清泥石流沟发育阶段，对活跃期的泥石流沟除了注意发生异常规模的泥石流可能性外，要估计到衰退期后发生冲刷的可能。对于间