河谷型泥石流成因及治理措施

河谷型泥石流成因及治理措施张国平【期刊名称】《《矿产勘查》》【年(卷)，期】2019(010)005【总页数】5页(P1243-1247)【关键词】河谷型泥石流;泥石流流域划分;泥石流成因;治理措施【作者】张国平【作者单位】甘肃省水利水电学校兰州730021【正文语种】中文【中图分类】P642.230引言我国是泥石流灾害频发的国家。据不完全统计，长江上游及西南诸省区共有泥石流沟万余条，每年给人民生命财产造成巨大损失。近50年来我国造成超过百人丧生的恶性泥石流事件就有10多起，其中发生在2010年8月8日的舟曲泥特大泥石流灾害致使1364人遇难，401人失踪，72人受伤，是新中国成立以来破坏性最强死亡人数最多的一次泥石流灾害(谢洪，2011)。虽然近年来泥石流防治工作越来越受到全社会的重视。但是当前基层治理人员对泥石流成因并不是特别熟悉，在泥石流防治规划设计及施工过程中常常不能对症下药，这导致很多泥石流防治工程完工后效果不甚理想。同时，当前国内多数相关研究偏重典型案例分析，很少有文章从共性上就沟谷型泥石流流域形态及流域地质地形特点方面系统分析过泥石流的成因。这不利于引导从业人员弄清楚泥石流成因和治理措施之间的关系，也限制了从业者治理思想和治理水平的提高。本文创新点主要是依次按（1）泥石流流域区段地质地形特点；（2）这些地质地形特点引起的问题；（3）基于这些问题的反向思考；（4）由反向思考得到治理思想；（5）具体治理措施及意见这5个方面的递进顺序，深入分析了河谷型泥石流形成区、流通区、沉积区3个区段存在的地质地形及水文问题，并对照这些问题找到了相对应的治理思想及措施，揭示问题与措施两者之间的因果关联，有利于指导从业者更透彻的弄懂泥石流，提高从业者治理泥石流的思想和水平，从而更好地服务国家泥石流防治工作。1河谷型泥石流特点泥石流通常按照流域形态分为3种，分别是标准型泥石流、河谷型泥石流和山坡型泥石流（盛海洋，2012）。其中河谷型泥石流在我国造成的后果及损失最为严重，这种泥石流其流域特点为沿流域纵向呈狭长条形，自上游往下依次可分为形成区、流通去和沉积区3个部分（王进，2015）（图1）。作为最典型的泥石流，河谷型泥石流它的发生往往需要同时满足泥石流形成的地形、气象水文及固体物质这3个条件（倪宏革等，2013），即三面环山一面开口陡立汇水的后部形成区、两侧收窄纵向大坡降的中部流通区及开阔平缓的前部沉积区的地形条件；沿途风化裸露的地表和滑坡崩塌岩堆等大量发育提供的固体物质条件；骤降暴雨、冰川融化、水库溃决等这样的突发来水条件。这3个条件同时满足则必然形成泥石流灾害。图1泥石流流域划分图本文主要阐述骤降暴雨原因形成的河谷型泥石流的治理方法，对冰川融化和水库决堤两种情况形成的泥石流不做深入探讨和分析。但后两者同样属于突发水源引起的泥石流，其在流通区和沉积区的治理思想和方法仍然可以借鉴骤降暴雨引起的泥石流的治理思想和方法。2河谷型泥石流治理措施为了更进一步按流域划分说明河谷型泥石流成因及治理措施，本文将泥石流流域沿纵向按形成区后部汇水动力区、形成区前部物质提供区、流通区以及沉积区等4个区段（倪宏革等，2013）来进行分析。2.1形成区后部汇水动力区2.1.1区段地质地形特点该区段位于河谷上游，多属于四周合围局部开口的瓢状地形，其后部斜坡形态如椅子靠背，被小型放射状冲沟大量切割，地形多在30。~60。之间（倪宏革等，2013），地形纵向坡度大。2.1.2地质地形条件引起的问题骤降暴雨加上陡峻的地形，这会导致雨水下渗率小，流失率大，快速汇集的雨水会使本区段发生一定程度的水土流失。2.1.3反向思考雨水能否就近拦蓄下来从而控制地表水流失量？陡峻的地形能否变平以增加雨水下渗率减少雨水流失率？2.1.4治理思想在汇水动力区让陡峻的地形变平缓，增大雨水下渗率，减少雨水流失率，修建控蓄水工程，同时用生物措施改善形成区后部山体涵养水源的能力，控制和减少水土流失（钱培青等，2016）。2.1.5具体治理措施及意见兴修梯田以改变汇水坡度，从而增加暴雨雨水下渗率减小雨水流失率。修建引蓄水工程，将部分雨水用截排水沟截流引排至修建的蓄水池供旱季山体绿化使用。用喷播植草、退耕还林、设定禁牧区、禁止开荒等方法增加陡坡植被覆盖率，以期减少水土流失稳固土体（赵健，2007）。2.2形成区前部物质提供区2.2.1区段地质地形特点该区域植被稀少，大量沟壑发育切割斜坡，滑坡崩塌岩堆普遍发育，甚至有人为造成的开矿弃渣、修路切坡等，有数量巨大的碎散土石，是泥石流固体物质的重要来源地（魏新功等，2011）。2.2.2地质地形条件引起的问题此处承接后部汇水后地表径流明显增加，汇水已经具有了较大的冲刷携带能力，冲沟有明显向源侵蚀特征，地表土石裸露且风化严重，滑坡崩塌岩堆发育以及地震等原因等，碎散固体物质极其丰富（李根等，2013）。人工造成的地形变化时常存在，水土流失严重。2.2.3反向思考此区段能否减少地表土石裸露风化发生？能否减少区域内的碎散固体物质？能否减少水土流失？2.2.4治理思想做好植物防护，利用植物叶片的缓冲作用大大降低空中降落雨滴对裸露地表的冲刷以缓解该区域水土流失。利用植物根系的加筋作用减少地表径流造成的水土的流失。利用树干的拦阻作用减少及控制崩塌落石的规模（杨春，2006）。监管好人类活动对天然地形的破环。结合生物措施在不易做植物防护的地段做好工程防护，封闭裸露易风化山岩，控制土石（固体物质）流失。2.2.5具体治理措施及意见山体绿化做到多种植物共同栽植，要草木并重乔灌结合，最好能形成绿林实体，这样可以大幅度减小暴雨雨滴跌至地表的体积和速度，减小其冲刷地表土的能力。选择根系发达且耐旱的植物栽植，充分利用植物根系的加筋作用加固地表土以减少水土流失。在不适宜做植物防护的区域用喷射混凝土、浆砌片石等方法进行裸露风化面封闭防护，以减轻风化作用的影响。在滑坡崩塌体下边缘修挡土墙或矮挡墙以防冲刷。对滑坡崩塌进行综合治理，减小其提供给泥石流固体物质的数量。2.3流通区2.3.1区段地质地形特点该区域地形多为狭窄而深切的峡谷或冲沟，其特点是纵向坡降大且河谷狭窄，两侧山形陡立过流断面小，下切作用明显，沿河谷纵向有大量滑坡、崩塌、落石及岩堆发育，固体物质非常丰富。2.3.2地质地形条件引起的问题承接上游来水水量大、受过水断面收缩及纵向坡降大的影响，洪流流速急剧增大，携带的固体物质使洪流具有很强的冲刷和下切能力，沟床沟壁土石被冲刷下切携走。沿途滑坡、崩塌、岩堆等地质灾害再次补充了固体物质，支沟多次汇流进一步加大了洪流规模，至此泥石流破坏力直线上升。2.3.3反向思考能否减小洪水流速？能否控制及减少固体碎散物质的量？能否降低水体携带固体物质的能力从而降低洪流冲刷及下切能力？2.3.4治理思想该区域应力图减小流通区纵向坡降，降低泥石流速度，从而降低了泥石流携带固体物质的能力，这样固体物质就会沉淤下来从而减小泥石流规模。同时在流通区各支干沟对滑坡、崩塌、落石、岩堆等地质灾害进行综合治理以减小提供给泥石流固体物质的规模（陈继华等，2011）。泥石流规模减小，则其冲刷下切能力降低，实现流通区反向淤积抬高，泥石流规模减小破坏力降低的目标。2.3.5具体治理措施及意见沿河谷修建多级拦挡坝和谷坊坝拦蓄沉积固体物质（于海峰，2012），如图2拦挡坝图所示，使流通区原来的纵坡形地形变成台阶形地形，从而减缓局部纵向坡降，降低泥石流速度。结合拦挡坝的使用在拦挡坝下游修筑消力池如图3所示，泥石流越过拦挡坝跌进消力池对其能量进行再次消耗，进一步减缓泥石流速度，降低其携带固体物质的能力。在增设防冲蚀护坦、护岸堤、束流堤及固床肋等设施，有效控制了泥石流对流通区的冲刷和下切作用，进一步控制泥石流规模。用处理地表地下水、改善滑带土性质、上部减载下部反压、修建支挡建筑物等方法治理滑坡。用喷浆封闭、支顶、预应力锚索、主动网及被动网防护治理崩塌落石。用注浆固结，坡脚修建矮挡墙等方法治理岩堆等。总体上在流通区做到固体物质滞留，沟床反向抬高并趋于稳定，泥石流降速减量，最终实现其规模减小破坏力降低的目标。图2拦挡坝图3消力池2.4沉积区2.4.1区段地质地形特点该区多位于河谷口平原、盆地边缘或支流汇入干流的河口位置，此处地形由狭窄突然变得开阔，纵向坡降变缓，出现洪积扇地形。2.4.2地质地形条件引起的问题地形突然变得开阔，过流面积增大，大量冲出沟谷的泥石流由于速度降低使固体物质落沉堆积（吴定川，2003），甚至淤塞途径桥孔乃至掩埋公路铁路设施。如果泥石流规模大，含泥石比重大，冲进干流河道还会淤塞航道影响通航甚至形成堰塞湖，这会使干流河道上游水位急剧抬高，严重时淹没上游城市乡村同时又威胁下游安全。2.4.3反向思考当沉积区离干流河道远且泥石流固体物质含量大时，可否人为导流泥石流停淤？当沉积区离大流量干流水体较近且此时泥石流固体物质含量小时，可否保证泥石流流速不降低从而让固体物质不沉积顺畅排泄被大流量干流带走？可否增大干流河水在泥石流汇入口部位的流速使泥石顺利被干流河水带走，从而不产生淤堵河道甚至出现堰塞湖的问题？2.4.4治理思想过流断面的突然变大弓1起了水流速度降低，水体携带固体物质的能力降低，从而引起沉积淤塞等问题，因此，如果泥石流到达这里后泥石含量不大，这里应该保证过流断面不要突然变大导致泥石流减，速固体物质淤塞排泄不畅。同时应确保泥石流有一个流畅顺直的排泄路线。为了使冲入干流河道的泥石不至于对干流河道形成淤堵，应加大该河段干流河道水流速度，入口预留一定高度，让主河道水流能轻松将冲入的泥石带走（谢修齐等，1998）。如果泥石流尾端地形开阔有空地，同时泥石流含泥石量大时，可以考虑修停淤场，引导泥石流至停淤场停淤。2.4.5具体治理措施及意见如果离干流河道较远，泥石流固体物质含量大，应修建位置合适的停淤场（莫继鸿，2004），相反应修建排洪沟导流槽等收窄过流断面保证泥石流流速不降低，保证泥石流携带固体物质的能力不降低，从而不出现谷口沉积淤埋问题。为了保证泥石流顺畅排泄，排洪沟纵向线型应该顺直，最好少转向或取直，不得已转向处应该做到小偏角大半径通过。加大干流河道在泥石流汇入口处的流速，可以在泥石流汇入—侧加大干流河道疏浚工作，定期疏通干流河道，或者在泥石流汇入口河道对岸偏上一定距离修建丁坝挑水，引导干流河道大流速水流向泥石流汇入口一侧靠近，从而方便干流水流带走泥石流尾端进入到干流河道的固体物质，避免淤塞航道乃至形成堰塞湖，从而保护干流河道通航及上下游安全。泥石流治理是个复杂的系统工程，除了以上这些措施以外，还应该：（1）加强泥石流防治方面的立法执法来规范人们的生产行为，避免工矿企业〃采完赚够就走人”的情况发生，对随意弃渣、修路切坡、砍伐森林、陡坡开荒及过度放牧等造成水土流失的行为加强监管，做到预防和治理并重。（2） 当拟建工程场地或其附近有发生泥石流的条件并对工程安全有影响时，应进行专门的泥石流勘察（中华人民共和国建设部，2009）。多利用遥感等新兴技术对易发生泥石流地域进行监测和预警，为制定区域防灾减灾规划、建设用地选址以及防灾减灾预报等工作提供依据。（3） 建立完善的通讯预警系统，健全以县、乡、村为基础的群防群测体系，重要泥石流沟建立泥石流预警点，设置泥石流警示牌，加强泥石流科普教育，提高全民防灾减灾意识。（4） 探索泥石流发生的发生的时间空间规律，多做经验总结提高泥石流治理水平和能力。（5） 完善泥石流防治经费投入机制，高度重视泥石流经费保障工作。（6） 高度重视泥石流治理工程的工程质量，确保建设一处治理一处。3结语泥石流灾害防治是关系到人民生命财产安全的大事，工程从业人员必须高度重视。本文对河谷型泥石流各个区段从流域划分、流域地质地形特点出发，分析了引起的问题并做了反思、从而递推得到了正确合理的治理思想和治理措施以及意见，找到了成因与措施之间的内在联系，可以让从业人员对泥石流有一个更为深入的认识，有利于提高从业者治理泥石流的思想和水平，对现场泥石流灾害防治工作具有指导意义。参考文献【相关文献】GB50021-2001.2002.岩土工程勘察规范［S］（2009年版）.陈继华，王秋军，张彦林.2011.泥石流防治研究［J］.科技广场，2:20-22.李根，许飞地，杨成斌.2013.四川绵竹清平乡山洪泥石流防治与思考［J］.中国防汛抗旱,2:23-25.莫继鸿.2004.泥石流防治浅析［J］.甘肃科技纵横，1:49-50.倪宏革，周建波.2013.工程地质（第2版）［M］.北京：北京大学出版社，128-128.钱培青，唐娟，马雪.大寨沟泥石流防治工程措施研究［J］.甘肃水利水电技术，8:23-25.盛海洋.2012.工程地质［M］.北京：北京邮电大学出版社，140-140.王进.铁路工程施工（修订版）［M］.北京：中国铁道出版社，72-72.魏新功，包红霞.2011.舟曲8.8特大山洪泥石流灾难原因分析及山洪泥石流防治对策［J］.甘肃科技,27