自然灾害 第八讲 泥石流.ppt

1 第八讲地质灾害 泥石流 2 一 泥石流1 泥石流定义泥石流是山区常见的一种自然地质灾害 大都形成于沟谷和坡地 由于暴雨或冰湖 水库等溃决而在沟谷或坡面产生的一种携带有大量泥砂 石块等固体物质的特殊洪流 是一种危害性极强的地质灾害 3 3 4 泥石流 是山区介于沙水流和滑坡之间的泥沙 石块 水 气混合在一起流动的特殊洪流 具有突发性 流速快 流量大 物质容量大和破坏力强的特点 5 在约占中国国土2 3的山区都有泥石流活动 其中尤以青藏高原周边山地 秦岭山脉 太行山区 燕山山脉等地最为严重 中国是受泥石流危害最为严重的国家之一 每年由泥石流造成的直接经济损失达20亿元 死亡300 600人 6 我国的泥石流工作开始于20世纪50年代 近年来 应用多种新技术 3S 使我国的泥石流防治工作取得了巨大进步 7 泥石流示意图 8 指山区沟谷中 由暴雨 冰雪融水或库塘溃坝等水源激发 形成的一种挟带大量泥砂 石块等固体物质的特殊洪流 往往突然爆发 山谷如雷鸣 浑浊的流体在很短时间内将大量泥沙石块冲出沟外 在宽阔的堆积区横冲直撞 漫流堆积 常常给人类生命财产造成很大危害 按流域的沟谷地貌形态可分为沟谷型泥石流 坡面型泥石流 9 坡面型泥石流示意图 10 2005年9月3日晚19 23时冲毁民房132间 死亡9人 11 临安市昌化镇后葛村 后营村泥石流 12 坡面型泥石流 13 沟谷型泥石流示意图 14 沟谷型泥石流 15 庆元县荷地镇石磨下村泥石流灾害 2006年 月11日凌晨受 号超强台风带来的强降雨影响 石磨下村附近山体多处发生浅表层土质滑坡 并由这些滑坡作为起动条件形成了泥石流 共造成 人死亡 经济损失达158万元 16 乐清市北部山区 8 13 泥石流 2004年8月13日 受14号云娜台风带来的强降雨影响 乐清北部山区发生泥石流 共37人死亡 5人失踪 17 年8月28日温家宝总理视察乐清龙西泥石流现场 18 二 泥石流分类1 按其物质成分可分为3类 泥石流由大量粘性土和粒径不等的砂粒 石块组成 泥流以粘性土为主 含少量砂 石块 粘度大 呈稠泥状 水石流由水和大小不等的砂粒 石块组成 19 2 泥石流按其物质状态可分为两类 粘性泥石流含大量粘性土的泥石流或泥流 其特征是 粘性大 固体物质占40 60 最高达80 其中的水不是搬运介质 而是组成物质 稠度大 石块呈悬浮状态 暴发突然 持续时间亦短 破坏力大 稀性泥石流 以水为主要成分 粘性土含量少 固体物质占10 40 有很大分散性 水为搬运介质 石块以滚动或跃移方式前进 具有强烈的下切作用 其堆积物在堆积区呈扇状散流 停积后似 石海 20 3 按泥石流的成因分类有 冰川型泥石流 降雨型泥石流 4 按泥石流流域大小分类有 大型泥石流 中型泥石流和小型泥石流 5 按泥石流发展阶段分类有 发展期泥石流 旺盛期泥石流和衰退期泥石流 21 2 泥石流的形成条件泥石流的形成通常需要具备以下三个条件 物源条件 水源条件和特定的地貌条件 1 物源条件 系指物源区固体松散物的分布 类型 储备量以及补给距离等 能提供大量的固体松散物 固体松散物的来源决定于地层岩性 风化作用和气候条件等因素 22 2 地形地貌条件 地形地貌条件是形成泥石流的内因和必要条件 它制约着泥石流的形成和运动 影响着泥石流的规模和特性 在泥石流的形成条件中 地形地貌条件是相对稳定的 其变化是缓慢的 同时在泥石流的活动过程中 也被再塑造 23 泥石流活动的过程形成 运移 堆积就是地表一次破坏和塑造过程 平面呈一不对称的哑铃形成区和堆积区的形态极不稳定 形成区由条带状向树枝状发展 流通区在发展过程中相对稳定 堆积区由于流域内来沙量的增长而不断扩展 进逼下游大河变形 导致河流改道 3 水源条件 水不仅是泥石流的组成部分 同时也是固体物质的搬运介质 降雨历程 降雨量以及降雨强度等对泥石流形成具有明显的影响 24 三 可能诱发泥石流的人类工程经济活动当人类活动违反自然规律时 必然引起大自然的报复 1 不合理开挖 修建铁路 公里 水渠以及其他工程建筑的不合理开挖 2 不合理的弃土 弃渣 采石 不合理的弃土 弃渣及采石等形成的泥石流事例很多 3 滥伐乱垦 滥伐乱垦会使植被消失 山坡失去保护 土体疏松 冲沟发育 大大加重水土流失 进而山坡稳定性破坏 滑坡 崩塌等不良地质现象发育 结果就很容易产生泥石流 25 四 泥石流发生时间规律 1 季节性 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 2 周期性 泥石流的发生和发展具有一定的周期性 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 26 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 27 五 泥石流分布特点1 多分布在地质构造复杂 新构造运动强烈 地震活动频繁 岩石破碎 植被稀少的山区 松散物质 2 多分布在温带和半干旱山区 特别是干湿季节分明 降水集中的山区 物质和水源条件 28 六 泥石流的危害泥石流对人类的危害具体表现在如下四个方面 1 对居民点的危害 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 29 2006年2月17日菲律宾暴发严重泥石流 这张2月17日拍摄的电视照片显示菲律宾莱特省被泥石流冲毁的房屋 当日 菲律宾中东部莱特省因连日暴雨引发泥石流 据菲律宾红十字会初步估计 泥石流已经导致约200人丧生 1500人失踪 30 2006年2月18日 在菲律宾南莱特省泥石流引发山体滑坡的村庄 人们站在一栋倒塌的房屋旁 31 泥石流救灾场面 凄厉悲痛的场面催人泪下 32 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 33 如甘川公路394公里处对岸的石门沟 1978年7月暴发泥石流 堵塞白龙江 白龙江改道使长约两公里的路基变成了主河道 公路 护岸及渡槽全部被毁 该段线路自1962年以来 由于受对岸泥石流的影响己3次被迫改线 建国以来 泥石流给我国铁路和公路造成了无法估计的巨大损失 34 川藏公路国道318线脚巴山段 泥石流阻断道路 35 川藏公路国道318线脚巴山段因泥石流引发塌方 道路被阻断 36 因为选址不当 有的村民用含辛茹苦挣来的钱把房屋建到了不稳定的滑坡体上 建在了易发生崩塌的危岩脚下 或者依泥石流沟谷而建 暴雨来时 被地质灾害恶魔吞咽 37 泥石流 六 泥石流的危害 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 38 39 40 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 41 泥石流发生时 不要沿泥石流沟跑 应向沟岸两侧山坡跑 42 七 人类活动诱发泥石流近年来 因为人为因素诱发的泥石流数量正在不断增加 可能诱发泥石流的人类工程经济活动主要有以下几个方面 1 不合理开挖 修建铁路 公路 水渠以及其它工程建筑的不合理开挖 43 如云南省东川至昆明公路的老干沟 因修公路及水渠 使山体破坏 加之1966年犀牛山地震又形成崩塌 滑坡 致使泥石流更加严重 又如香港多年来修建了许多大型工程和地面建筑 几乎每个工程都要劈山填海或填方 才能获得合适的建筑场地 1972年一次暴雨 使正在施工的挖掘工程现场120人死于滑坡造成的泥石流 44 2 不合理的弃土 弃渣 采石 如四川省冕宁县泸沽铁矿汉罗沟 因不合理堆放弃土 矿渣 1972年一场大雨暴发了矿山泥石流 冲出松散固体物质约10万立方米 淤埋成昆铁路300米和喜 德 西 昌 公路250米 中断行车 给交通运输带来严重损失 45 3 滥伐乱垦 滥伐乱垦会使植被消失 山坡失去保护 土体疏松 冲沟发育 大大加重水土流失 进而山坡的稳定性被破坏 崩塌 滑坡等不良地质现象发育 结果就很容易产生泥石流 46 例如甘肃省白龙江中游现在是我国著名的泥石流多发区 而在一千多年前 那里树木茂密 山清水秀 后因伐木烧炭 烧山开荒 森林被破环 才造成泥石流泛滥 又如甘川公路石坳子沟山上大耳头 原是森林区 因毁林开荒 1976年发生泥石流毁坏了下游村庄 公路 造成人民生命财产的严重损失 当地群众说 山上开亩荒 山下冲个光 47 为什么低频率泥石流造成的损失严重 人们对这种泥石流警惕性不高 往往把它发育的沟谷作为一般洪水沟看待 因而在沟谷堆积扇上建大量的房屋及其他设施 为了获得更多的土地 甚至将沟槽压缩 靠紧沟边进行建设 这样沟口堆积扇上就集中了大量的人口和财富 一旦大规模的泥石流发生 就会造成巨大的损失 48 例如1999年12月 南美洲委内瑞拉北部沿海由热带飓风带来的暴雨 引发了一次毁灭性的泥石流灾害 在沿海岸带40km长范围内 泥石流造成20000 30000人死亡 直接经济损失达100亿美元 泥石流灾害使当地社会经济发展水平倒退了20年 49 四 滑坡 崩塌和泥石流之间关系1 滑坡与崩塌的关系滑坡和崩塌如同孪生姐妹 甚至有着无法分割的联系 它们常常相伴而生 产生于相同的地质构造环境中和相同的地层岩性构造条件下 且有着相同的触发因素 容易产生滑坡的地带也是崩塌的易发区 崩塌 滑坡在一定条件下可互相诱发 互相转化滑坡和崩塌也有着相同的次生灾害和相似的发生前兆 50 2 滑坡 崩塌与泥石流的关系滑坡 崩塌与泥石流的关系也十分密切 易发生滑坡 崩塌的区域也易发生泥石流 只不过泥石流的暴发多了一项必不可少的水源条件 崩塌和滑坡的物质经常是泥石流的重要固体物质来源 51 滑坡 崩塌还常常在运动过程中直接转化为泥石流 或者滑坡 崩塌发生一段时间后 其堆积物在一定的水源条件下生成泥石流 即泥石流是滑坡和崩塌的次生灾害 泥石流与滑坡 崩塌有着许多相同的促发因素 52 三 泥石流临灾前兆识别 一 泥石流形成条件判别1 固体物源 1 沟谷处在大断裂 活动断裂带或附近 断层带 断层破碎带的岩体裂隙密集发育 岩体破碎 2 沟内出露软弱或软硬相间的风化地层 如泥岩 页岩 千枚岩 胶结差的疏松岩层 风化花岗岩类等及松散土层分布广 厚度大的沟谷 53 3 沟谷两岸崩塌 滑坡等地质现象发育 分布集中 水土流失 坡面侵蚀强烈 4 沟内贮集有大量松散土层 包括崩滑堆积 崩坡积 过去形成的泥石堆积 冲洪积或冰川堆积土层等 54 2 地形条件 1 沟谷上游是漏斗姿态 勺状 树叶状 中游切割深而窄 下游比较开阔 沟谷上 下游相对高差一般在300m以上 坡面泥石流的相对高差一般200m以上 2 沟底平均纵坡降一般在10 以上 泥石流初始起动段沟底坡降一般大于25 部分段沟底坡降比较缓 但其中存在有陡坎和跌水 在横向上多为峡谷 3 斜坡面的坡度一般大于25 55 3 水源条件 1 收集地区最长连续降雨时间和连续最大降雨量 以及日 小时 10分钟的最大降雨量 不同地区进到泥石流形成的激发水量所需的降雨量 称为临界雨量 是不同的 结合地区降雨特征 可判断地区降雨激发泥石流发生的可能性 56 2 沟内存在冰川或积雪 5 8月日平均气温可达摄氏9 10 以上时 会产生大量冰雪融水 若降雨在沟内同时出现 更易激发泥石流 3 沟谷上游存在稳定性差的各种坝体 如已有病害现象的水库和堰塘 滑坡 崩塌 泥石流形成 堆石坝 冰川堰塞湖等 4 沟内地下水丰富 有大量泉水出露 沟底水位埋藏浅 57 1 泥石流沟谷下游洪水突然断流泥石流的危险 上游行洪区次级滑坡在洪水冲刷 淘蚀下发生滑动 并堵沟断流 这是溃决型泥石流即将发生的前兆 在泥石流区设置观测点 发现上游形成泥石流后 及时向下游发出预警信号 暴雨期间沟谷堵塞时 随意去疏通是非常注意行洪区次级滑坡堵塞沟谷引发溃决型危险的 58 2 泥石流沟谷上游突然传来异常轰鸣声声音明显不同于机车 风雨 雷电 爆破等声音 可能是泥石流携带的巨石撞击产生的 3 泥石流沟谷崩塌 滑坡频发已发生泥石流的沟谷内崩塌 滑坡出现频度较高 为泥石流的形成提供了充足的物源 一旦降雨量达到或接近临界值 即可能引发泥石流 59 4 长时间降雨或短时间内强降雨对降雨型泥石流沟谷 根据已有泥石流暴发前的降雨量观测值 确定激发泥石流发生的降雨临界值 根据地区气象预报的降雨量与临界降雨量进行对比 一旦预报的降雨量接近临界降雨量 则要提高泥石流发生的防范意识 60 二 泥石流防治措施 一 防治的目的区域统一规划 并根据国家及地方经济实力按轻 重 缓 急安排实施 以达到控制泥石流发生和发展 减轻或消除对被防护目标的危害 使治理流域恢复或建立的新的良性生态平衡 改善人类生存环境的目的 61 二 防治原则和指导思想1 根据泥石流的发生条件 活动特点及危害状况 全流域统一规划 针对重点 因害设防 2 以防为主 防治结合 分阶段实施 近期防灾 远期逐步根治 62 3 因地制宜 讲求实效 以技术成熟 经济节省的中小型工程为主 4 以社会和环境效益为主 坚持走开发性治理的路子 发挥最大经济效益 63 三 防治方案1 以抑制泥石流发生为主的方案采取蓄 引水工程 植树造林等控制形成泥石流的水源和松散固体物质的聚积和启动 以行政管理 法令措施消除激发泥石流的人为因素 从而抑制泥石流的发生 64 2 以疏导泥石流过境为主的方案采取拦挡 排导 疏浚等河道改造工程 调节泥石流流量 消减龙头能量 促使泥石流分流或解体 从而控制通过保护区河道的泥石流流量 流速 使其顺利过境不至危及两岸保护目标的安全 3 以避让泥石流危害为主的方案在泥石流发生前采取预防措施 发生过程中采取警报措施 并对危害区内保护对象采取临时加固 撤离等措施 使泥石流过境时灾害损失减至最低 65 4 综合防治方案针对被保护目标的性质和重要性 采取工程 生物 预警 行政等措施对泥石流进行抑制 疏导 局部避让等综合措施 以求达到最佳治理效 66 67 泥石流防治措施 68 四 工程措施通过在泥石流沟域兴建不同结构形式的工程建筑物 对形成泥石流的水源进行调节和分流 对形成泥石流的固体物源 滑坡 崩塌 剥落 水土流失等地带 进行稳固 对泥石流在沟道中的运动进行控制和消能 69 1 蓄引水工程在泥石流形成区依照地形地质条件修建一系列的塘 池 坑 中小型水库蓄集地表径流 减少沟道洪水流量 2 固坡工程在泥石流沟域松散固体物质分布区 如滑坡 崩塌分布密集的沟谷段 修建梯级谷坊工程 利用系列坝逐级回淤稳固滑坡脚 同时调节沟道纵比降以削减泥石流能量 70 3 拦挡工程在泥石流流经的沟道上 利用峡谷 窄口等形成的具有一定库容的地形修建拦砂坝 拦截泥石流携带的固体物质 过滤大颗粒物质 以减少泥石流对下游防护工程的撞击 磨蚀 增加下游工程的安全度 71 4 停淤工程在泥石流出山口冲积扇等地形较宽缓处 可修建停淤场用于调节泥石流流量 不能用作永久拦砂场 必须适时清淤 以确保有足够的调节库容 5 排导工程在泥石流通过城市等重要保护目标区河道段 加高加固两岸河道 减小河道弯度 疏掏拓宽河道 设置潜坝防止河床下切等 以利于泥石流安全通过 输入到下游河道中 72 五 生物措施1 生物措施是利用农业 林牧业技术 对沟域内泥石流的产生提供大量固体物质 土壤 石块 的陡坡耕地 荒地 荒坡 进行人工改造 以控制其面蚀作用和水土流失强度 减少泥石流的固体物质来源 73 2 农业上重点是对沟域坡度小于25 的成片缓坡耕地 在退耕还林 还草困难较大时 采取改田改土 如修建水平梯田 地 等高线水平截水沟 渠 鱼鳞坑 蓄水塘等工程 截引地表径流 增大入渗量 减小土壤侵蚀强度 3 林牧业方面以营造水源涵养林 防护林和经济林为主 在泥石流主要物源区的荒坡 滑坡区采用速生 易成活 抗病虫害的针 阔叶林混交营造水源涵养林 覆盖率应在80 以上 在沟岸塘 库 岸 道路和田坝边营造防护林 74 六 行政管理措施1 通过制定政策 法规 民约等 并认真贯彻执行 使触发泥石流形成的人为因素被控制和消除 2 在行政区调整规划时 建议有关部门尽可能将泥石流沟域完整划归受灾城市直辖 为泥石流沟域综合治理创造条件 75 3 泥石流防治涉及不同利益的部门较多 实施中资金来源渠道不一 施工点分散 工期较长 工种较多 必须建立一个强有力的防治指挥系统 可由地方政府主管领导负责 城市规划 河道管理 防洪 农业 林业