泥石流灾害防治工程.ppt

一、泥石流灾害防治工程勘查规范的主要内容；,一、规范的主要内容,前言引言范围规范性引用文件术语和定义基本规定泥石流类型划分及危害性分级泥石流调查泥石流治理工程勘查,泥石流,由于降水（暴雨、冰川、积雪融化水）在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块和巨砾等固体物质的特殊洪流。其汇水、汇砂过程十分复杂，是各种自然和（或）人为因素综合作用的产物。,技术要求基本规定,泥石流勘查阶段划分泥石流调查泥石流勘查,可行性论证阶段,设计阶段,施工阶段,应急治理,（在突发或遇灾前兆过程中可采取）,调查工作,1、调查对象：暴发泥石流可能危及人民生命、财产安全的沟谷2、调查重点：形成要素、泥石流特征和危害3、调查判别,区分泥石流沟（含潜在的）和非泥石流沟（易发性判别表）,确定易发程度（易发性判别表）、危害等级（划定危险区、按险情表）,提出防治方案、建议,可行性论证阶段泥石流勘查,在调查的基础上进行对其发育的自然地理、地质环境和泥石流的形成条件进行定量勘查，查明泥石流的特征和危害，进一步论证泥石流工程治理方案的可行性，提出工程治理的建议方案、地域范围。,设计阶段泥石流勘查,初设阶段,结合可研，优化治理方案,围绕工程设计所需的参数、工程地质条件进行,论证比选治理方案，提出措施建议,重点是工程建设地段的工程地质勘查。,施工图设计阶段,对初设阶段遗留问题、设计需增补的参数的补充勘查,施工阶段泥石流勘查,在工程实施过程中进行按施工揭示的地质信息，对勘查资料加以综合，补充、修正和完善为变更设计进行补充勘查。,应急治理泥石流勘查,发现泥石流前兆,泥石流发生过程中,泥石流发生后,急需消除减轻泥石流危害，尽快恢复生产、生活秩序时,围绕应急治理工程开展、针对性很强、非常规的勘查工作,特点,应用前提,泥石流类型划分,按水源成因及物源成因按集水区地貌特征按暴发频率按泥石流物质组成按流体性质按泥石流一次性暴发规模,泥石流危险性分级,在单沟泥石流活动性定性分级的基上，结合灾情、险情对其危险性进行划分：,已发生,调查灾情并结合单沟泥石流危险性分级、危险区的划定，确定灾情。,未发生,调查单沟泥石流危险性分级、划定危险区，确定险情,未发生,危险性,根据泥石流灾害一次造成的死亡人数或直接经济损失（灾情）泥石流危险性分级表,潜在危险性分级表（险情）,泥石流调查,工作内容,资料收集,自然地理调查,地质调查,人为活动调查,冰川泥石流调查,活动性、险情、灾情调查,调查报告编写,资料收集,收集内容,调查区的气象水文,地形地貌、地层岩性、地质构造、地震活动,泥石流发生的历史记录、,前人调查研究成果,已有勘查资料和泥石流防治工程文件,与泥石流有关的人类工程活动等资料，,地形要素,.,地形要素,量测流域形状、面积,主沟长度,沟床比降,流域高差、谷坡坡度,沟谷纵横断面形状,水系结构和沟谷密度等,气象要素,.,气象要素,多年平均降水量,降水年际变率,年内降水量分配,年降水日数,降水地区变异系数和最大降水强度,暴雨日数及其出现频率,24h、60min、10min最大降水量,多年平均小时降雨量,水文要素、植被与土壤,.,水文要素,收集或推算各种流量,径流特性,主河及高一级大河水文特性等数据,植被与土壤,调查流域植被类型与覆盖程度,植被破坏情况,土地利用类型和侵蚀程度等,不良地质体与松散固体物质、水文地质条件,.,不良地质体松散固体物质,位置、储量和补给形式（尤其应注意堵溃的滑坡、崩塌、泥石流的调查）,水文地质条件,地下水、第四系潜水出露情况岩溶负地形及消水能力,值得重视的几种溃决方式,地震堰塞湖溃决滑坡、崩塌堵沟溃决深切沟谷滑塌溃决拦挡坝渗透变形、坝基被冲刷溃决,对固体物源的分布、类型、进入方式的调查十分重要；溃决式进入；几种重要方式滑塌堵沟溃决；深切滑塌堵沟溃决；已成为物源调查、泥石流类型判别，甚至成为能否应用建立在“雨洪法”为基础的泥石流勘查规范的前提条件。,人为活动调查,调查内容,人居环境,水土流失,弃土弃碴,水利工程,活动范围内、沟口、泥石流扇上居民点相关基础设施沟槽挤占情况,植被破坏、毁林开荒、陡坡垦殖过度放牧等,可能溃决形成泥石流的病险水库输水线路的安全性,筑路弃土工厂矿业弃碴挡碴措施,发生原因、条件、危害性溃决条件应进行详细调查,二、应用于“建设用地地质灾害危险性评估”要点；,是否是泥石流的判别,1、泥石流易发性判别表的应用2、地形地貌、固体物源、水源三条件分析3、泥石流发育历史调查,泥石流沟易发程度数量化综合评判等级标准表,泥石流易发性判别表中，己包括了地形地貌、固体物源、泥石流发育历史调查等内容。评估中，宜以表中15项内容为纲，结合建设用地评估区内泥石流沟逐项内容具体化和细化，阐述评价泥石流特征。,可能发生泥石流的H24（D）、H1（D）、H1/6（D）的界线值表,暴雨强度指标R计算及应用,R的计算式：R=K（H24/H24（D）+H1/H1（D）+H1/6/H1/6（D）.（B.1）式中：无前期降雨时：K=1；前期降雨量修正系数K有前期降雨时：K1；尚无可信的成果可暂时假定：K=1.1R1.2；H2424h最大降雨量mm；特征降雨量H11h最大降雨量mm；H1/610min最大降雨量mmR3.1可能发生泥石流的雨情R=3.14.2发生机率0.2R=4.210发生机率0.20.8R10发生机率0.8,用R值判别泥石流发生的可能性,可能发生泥石流的H24（D）、H1（D）、H1/6（D）的界线值表暴雨强度指标R计算及应用：仅适用可暴雨型、雨洪型泥石流。对溃决型泥石流上述特征值仅能作参考；要从降雨过程与暴发泥石流的时间、沟口断流时段、可能堵溃的崩塌、滑坡的分布及地质环境条件进行资料收集、调查、综合分析判断。,危险区划定,危险区确定,确定危险区注意事项及作用,注意事项：1、泥位调查、降雨特征值调查确定发生频率。2、缺泥位、堆积扇等时，可根据设防频率的雨强资料计算洪水流量、泥石流峰值流量。再利用评价段纵坡、沟谷断面等反演最高泥位，按“泥石流能直接到达的地区”和危险区确定表相关要求，划定危险区。3、宜将规范中“极危险区”、“危险区”均纳入评估中的“危险区”。作用：确定危险区内的危害对象、危害性，为危险性分级（对照险情表、灾情表）提供依据。两个概念：1、危险区（极危险区、危险区、影响区、安全区）2、危险性分级（大、中、小）,泥石流发育历史调查,是进行危险区划分的重要依据（见后）。是判別泥石流类型、发育、频率等特征，固体物源分布、地形地貌地质构造条件等相关资料获取的重要途径。是为提出进一步开展泥石流调查、工程勘查方案、治理方案的形成及实现各阶段勘查目标的重要方面。不能停留在打听老人“发生过没有”完事的状态。也不能简单将2030年没发生过，定为“中频泥石泥”了事。,三、应用于地质灾害预案编制、群测群防、避让搬迁，城乡集镇选址等要点；1、泥石流时代划分2、危险区与安全区判别3、发生频率确定4、震区溃决性泥石流,时代划分,当代（新）泥石流：当今发生、正在活动的泥石流。老泥石流：全新世以来形成、地貌特征清晰的泥石流。古泥石流：无历史记载、发生于上更生世末的（冰水）泥石流，地貌特征已被后期泥石流侵蚀，堆积扇地貌特征、堆积物与二级阶地同期异相。,危险区与安全区判别（不能将古泥石流、老泥石流扇划入危险区）,泥石流活动区（形成区、流通区、堆积区）危及人民生命的范围才能划定为危险区。泥石流主要危害区在堆积区。应注意堆积扇沟道的宽度、深度、平面弯曲形态以判定沟道的自然排导能力和爬（壅）高的位置，确定危险区。沟口泥石流扇是预案编制最应关注的地方。,单沟泥石流堆积区危险区预测（只有参考价值，并无多大实际意义）,预测泥石流堆积区的最大危险范围s（km2）：经验公式：s=0.6667LB0.0833B2sinR/(1cosR)（D.1）式中：L为泥石流最大堆积长度(km),L=0.8061+0.0015A+0.000033W；B为泥石流最大堆积宽度(km),B=0.5452+0.0034D+0.000031W；R为泥石流堆积幅角（度）,R=47.82961.3085D+8.8876H；A流域面积（km2）；W松散固体物质储量（104m3）；D主沟长度（km）；H流域最大高差（m）。,危害性调查与判别,危害作用方式,危险区的划定：,灾害损失,侵蚀的部位、方式、范围和强度，淤埋的部位、规模、范围和速率，淤堵主沟的原因、部位，堵塞或部分堵塞主河原因、现状、历史，断流和溃决情况溃决洪水对下游的水毁灾害。,确定泥石流危险区范围，可参考表5,调查泥石流危害的对象，造成的人员伤亡、财产损失，估算间接经济损失，评估对当地社会、经济的影响；预测今后可能造成的危害。估计受潜在泥石流威胁的对象、范围和程度；按预测危险区评估其危害性。,发生频率确定,1、以发生泥石流的暴雨频率；2、设计参数要求洪水频率；（多数情况下，需采用暴雨频率计算洪水流量、泥石流洪峰流量）3、溃决型泥石流不能用上述两种频率作为评价的依据；4、访问发生泥石流时暴雨量、沟谷洪水流量及发生频率作为泥石流发生频率。,形态调查法（不忘调查发生时降雨或洪水频率）,求泥石流断面峰值流量QC。QCWCVC（I.1）式中：WC泥石流过流断面面积（m2）；VC泥石流断面平均流速（ms）。,雨洪法（QC为P频率暴雨洪水设计流量计算而得）,在泥石流与暴雨同频率同步发生，计算断面的暴雨洪水设计流量全部转变成泥石流流量的计算方法。计算步骤：按水文方法计算出断面不同频率下的小流域暴雨洪峰流量(查阅水文手册)，选用堵塞系数，按式I-2计算泥石流流量。QC=（1十）QPDC.（I.2）式中：QC频率为P的泥石流洪峰值流量（m3s）；QP频率为P的暴雨洪水设计流量（m3s）；（1十）-查表G.2泥石流泥沙修正系数。（C-W）/（Hc）（I.3）C泥石流重度（tm3）；W清水的重度（tm3）；H泥石流中固体物质比重（tm3）；DC泥石流堵塞系数，可查经验表I.1；有实测资料时，也可按式I.4、I.5估算：DC=0.87t0.24（I.4）DC=58/QC0.21.（I.5）t堵塞时间（s）。,一、固体物源及数量确定：1、揭底侵蚀（如何确定侵蚀段、深度、进入方式揭底、向源、侧蚀、滑塌堵溃等，固体物源量已难于简单用静、动储量来表征了）；2、滑塌、崩滑（总量、一次进入量、进入方式溜滑、滑塌、滑塌堵溃等）；3、动储量与暴雨频率的关系：不同暴雨频率形成的径流深度、侵蚀方式、堵溃程度均有差异；在固体物源总量、动储量的基础上，应调查分析典型或设计频率条件下的一次进入泥石流的固体物源量。,五、泥石流灾害防治工程勘查及防治工程应用的系统性、可靠性、可行性初探。,1、系统性对多支沟、多工程措施的泥石流治理工程尤为重要；2、是对建立在按单沟泥石流“形成区、流通区、堆积区”划分体系的完善；和适应“多支沟、多工程”任务的需要；3、系统性包括对全域和从源头至“支沟汇入、工程设置处”的水源、固体物源因自然、工程设置而产生的变化，进行系统性分析。4、只有经过上述系统性分析的工程，可靠性、可行性才经受得住检验。,单沟泥石流活动性调查判别（突出以下重点）,。,调查范围,调查的主要内容,以小流域周界为调查单元，主河可能堵塞时，扩大到淹没和下游溃坝波及地区,诱发的外动力：暴雨、地震、冰雪融化、堤坝溃决,实测或量取纵坡、产沙区和流通区沟槽横断面、泥沙沿程补给长度比、区段运动的巨石最大粒径和巨石平均粒径现场调查沟谷堵塞程度、两岸残留泥痕。,按附录G泥石流沟易发程度和流域环境态因数综合分级评判表中的要求实调查核实。现场调查划分：软岩、黄土、硬岩、软硬岩互层、风化节理发育的硬岩等五类。,调查崩坍、滑坡、水土流失的发育程度，不稳定松散堆积体的处数、体积、位置、静储量、动储量、平均厚度，弃碴类型及堆放形式等。,发生年代、受灾对象、灾害形式、灾害损失、雨情、沟口堆积扇活动程度及挤压大河程度，并分析泥石流发育阶段）,防治建筑物的类型、年代、效果及损毁情况。,沟槽输移特性,地质环境,泥石流活动史：,松散物源,防治措施现状,工程治理与预防的关系加强坝址工程地质评价,1、研究常态水流（非泥石流发生时水流）的输砂与排导不够；2、工程治理考虑常态水流与泥石流发生时水流、泥石流的搬运泥砂功能结合不够；3、以“拦为主”在“库容动储量”时，存在工程有效性差问题；4、过流坝（常态水流输砂库容储备）5、松散堆积体筑坝防冲刷基础与抗倾伏等稳定性等问题；6、813泥石流扇（不宜作建设用地、作林地、农地和停淤场）,关于拦挡坝的渗透变形,一、泥石流拦挡坝运行特征：1、泥石流一次或多次满库（已注意）2、洪水满库（未注意）3、水动力条件满库（未注意）二、勘查设计存在隐患：1、渗透变形未考虑2、不均匀沉降未重视3、溢流冲刷对坝体稳定性双重影响（倾伏、渗透变形）4、坝址工程地质条件不全,有关渗透变形分析,2b,H1,H2,临界水力梯度：I临rf0.81.2,允許水力梯度：0.270.4,平均水力梯度：（H1H2）/2b,渗透变形的确定,1、i平均i临就会产生渗透变形2、不均粒系数（）：d60/d1010流土2010菅涌20菅涌、流土3、渗透系数：K临0.3m/d时会产生,解决方法灌浆,1、参照水工坝，解决渗透变形问题2、结合迭水冲刷、抗倾伏稳定优选方法3、比选桩基与帷幕注浆防渗透变形,2b,H,L,2Li设计,H2L2b2,Lh/（0.520.8）（1.931.25）h,HL2b2（1.931.25）2h2b2,砂及砂砾灌浆扩散半径公式（马格）,rL=3,3Kh1r0t,p.n