防灾减灾科学与工程 课件 第5章-山洪泥石流灾害 - 副本

第5章山洪泥石流灾害目录5.1山洪泥石流成因与分类5.2山洪泥石流预警预报5.3山洪泥石流防治措施5.4山洪泥石流应急与避险2第5章山洪泥石流灾害知识目标（1） 掌握山洪泥石流的主要分类和特征（2） 掌握山洪泥石流危害、类型、形成条件、发育规律（3） 熟悉山洪泥石流灾害的工程和非工程防治措施能力目标（1） 掌握山洪泥石流形成条件和诱发因素，了解常见的山洪泥石流预测方法（2） 具备根据山洪泥石流的特征提出主要防治措施的能力【本章学习目标】3目录5.1

山洪泥石流成因与分类5.2山洪泥石流预警预报5.3山洪泥石流防治措施5.4

山洪泥石流应急与避险4认识山洪泥石流什么是山洪泥石流？定义：山洪泥石流是产生于山坡与沟谷中的含有小至黏粒、大至巨石的水沙固液两相流，当具备大量松散固体物质、陡峻的地形及一定强度的降水条件时，就有可能形成山洪泥石流特征：山洪泥石流灾害具有突然性高、流速快、流量大、破坏力强等特点第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类2020年四川丹巴山洪泥石流2017年哥伦比亚山洪泥石流2011年四川汶川山洪泥石流5第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类山洪泥石流主要危害山洪泥石流携带泥沙、块石、漂木等高速运动，可导致人员被冲走、埋压、撞击等严重伤害2022年四川彭州龙槽沟山洪灾害山区典型山洪泥石流灾害过程6第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类地形条件是山洪泥石流发生的先决条件，通过控制沟谷形态，决定物源汇集、流动与堆积过程形成条件陡峭地形松散物源水源补给2024年康定日地沟“8.03”特大山洪泥石流沟壁陡峭沟谷深切7第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类形成条件陡峭地形松散物源水源补给松散物源是山洪泥石流的核心物质基础沟岸崩塌物源坡面风化物源滑坡物源沟道松散沉积8第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类形成条件陡峭地形松散物源水源补给水不仅是山洪泥石流的重要组成部分还是形成山洪泥石流最根本的元素之一山区流域降雨汇水-径流过程局地短历时强降雨形成过程西南地区强对流气象过程9第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类诱发因素森林伐木、工程弃渣等人类活动是加剧山洪泥石流灾害的关键因素人类活动地震活动为山洪泥石流的形成提供了丰富物质条件地震持续或短历时强降雨是引发山洪泥石流灾害最直接因素短时强降雨全球气候变化导致冰川冻土消融退缩状态，为山洪泥石流的形成提供了有利条件气候变化10第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类山洪泥石流分类方法众多，按照不同的分类标准划分出不同的山洪泥石流，但目前尚无统一的分类标准和分类方法，一般都是按某一标志或特征来进行按山洪泥石流流域形态分类山洪泥石流分类坡面型山洪泥石流坡面型山洪泥石流示意图沟谷型山洪泥石流示意图沟谷型山洪泥石流河谷型山洪泥石流11第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类按含沙量分类山洪泥石流分类山洪洪水山洪水沙山洪泥石流12含沙量一般小于50kg/m3，水流形态与普通洪水类似，泥沙以悬移质形式均匀悬浮在水中含沙量介于50~500kg/m³，固液两相混合特征明显，水流黏度增大，出现“浆体化”趋势含沙量大于500kg/m³，容重高达1.3~2.3t/m³，呈现黏稠浆体或“土石流”形态第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类按山洪泥石流物质组成分类山洪泥石流分类泥质山洪泥石流泥石质山洪泥石流水石质山洪泥石流13固体组成成分以黏粒、粉粒和沙粒为主，三者可占固相物质总含量的98%粒度范围宽广，最大/最小颗粒粒径之比可达108以上，堆积物常形成连结较牢固的土石混合物其固相物质组成成分以非常不均匀的粗颗粒为主，黏土质细粒物质含量少第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类按山洪泥石流流体性质分类山洪泥石流分类稀性山洪泥石流过渡性山洪泥石流黏性山洪泥石流14流体的粘度≤0.2pa•s、密度为1.4-1.6t／m3

；水是主要成分，固相占10%-40%流体的黏度≥0.5pa•s、密度≥2.0t／m3；含有大量细粒粘土物质，固相占40％~60％粘度和密度介于黏性和稀性山洪泥石流之间，具有很大的冲击、碰撞和爬高能力及冲刷/淤埋能力第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类按山洪泥石流触发因素分类山洪泥石流分类15降雨型山洪泥石流暴雨诱发，为山洪泥石流主要类型冰川/融雪型山洪泥石流高寒高海拔冰川区常见类型溃决型山洪泥石流暴雨诱发，为山洪泥石流主要类型人类活动诱发山洪泥石流采矿、筑路等破坏地质稳定诱发第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类山洪泥石流暴发分布特征山洪泥石流特征山洪泥石流灾害主要集中在汛期，特别是主汛期。对于四川省来说，80%以上都发生在6-8月份季节性强，频率高位于暴雨中心区的山丘区，暴雨时极易形成具有冲击力的地表径流，导致山洪暴发并引发灾害，四川省盆周山区、川西高原属于山洪泥石流灾害极高易发区区域性明显，易发性强山丘区因山高坡陡、溪河密集，降雨迅速转化为径流，且汇流快、流速大，降雨后几个小时即成灾受损，防不胜防来势凶猛，成灾快山洪泥石流灾害发生时往往伴生滑坡、堰塞湖等地质灾害，极易造成河流改道、道路中断、耕地冲淹、房倒人亡等损失破坏性强，危害严重16第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类山洪泥石流特征17山洪泥石流物源特征山洪泥石流是容重达1.4-2.2g/cm³的固液两相流，其固体物质主要来源于形成区原生物质及沟道冲淤堆积物山洪泥石流运动特征山洪泥石流的流态具有高度不均匀与不稳定性，表现为连续流和周期性间断的阵流两种形式山洪泥石流物源及运动特征山洪泥石流的搬运特征山洪泥石流特征山洪泥石流具有强大的搬运能力第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类带出大量沟谷沉积搬运大块石水沙输移过程18能量大、输移能力强短时完成碎屑物跨区域搬运搬运能力蠕动/滑动流等形式运移泥浆为介质、大块石为载体，紊流运移搬运形态黏性泥石流：一相流体，整体搬运稀性泥石流：固液两相流体体，散体搬运搬运方式第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类山洪泥石流的侵蚀特性山洪泥石流特征2017年宁乡县山洪泥石流19发育于地质差、残坡积物发育的陡坡经暴雨径流触发崩塌滑塌坡面侵蚀沟谷侵蚀型山洪泥石流沟床堆积物受暴雨带动径流裹挟物质下泄造成沟谷强烈下切沟谷侵蚀多见于狭窄多弯道或宽缓曲流沟谷由沟蚀水动力与坡面残坡积物重力共同作用复合侵蚀第5章山洪泥石流灾害5.1山洪泥石流成因与分类山洪泥石流的堆积特性山洪泥石流特征20沟口地形展宽、纵坡减缓、输沙能力减弱泥石流流速减缓沉积，形成扇状沉积体堆积扇发育于沟谷中、下游两侧淤积后受洪水冲刷局部下切拉槽，在沟床两岸留下沉积堆积阶地山洪泥石流边缘流程较薄，且边缘阻力较大山洪泥石流边缘处流速减缓，松散物质在边缘产生淤积侧积在由陡变缓的宽阔沟槽内黏性泥石流沉积后期水流切割及新来的粗颗粒堆积，形成“心滩”心滩堆积典型山洪泥石流堆积扇山洪泥石流堆积阶地目录5.1

山洪泥石流成因与分类5.2

山洪泥石流预警预报5.3山洪泥石流防治措施5.4

山洪泥石流应急与避险21第5章山洪泥石流灾害5.2山洪泥石流预警预报预警预报技术美国中国预警指标动态临界雨量、水位、流量临界雨量、水位、流量及动态临界雨量、水位、流量预报预警模型常用基于水文模型的动态临界雨量法，典型代表为山洪预警指南系统常用基于归纳统计的临界雨量法，分布式水文模型和动态临界雨量法灾害风险分析基于GIS的多因子分级区划临界雨量系数法、基于GIS的多因子分级区划从表中可发现，临界雨量是至关重要的一项预警指标，现阶段，我国山洪泥石流预警指标多采用《国家防办山洪防御预案编制大纲》提出的基于“统计归纳法”的临界雨量该方法在国内应用较为广泛，指导思想是：利用历史资料进行统计分析得出该地区发生山洪的降雨临界条件，通过天气预报和降水实际情况，以临界雨量为依据，确定灾害发生的可能性预警预报关键技术22第5章山洪泥石流灾害5.2山洪泥石流预警预报现阶段，国内外常用的山洪预警预报方法有3种，即临界雨量法、基于预报模型的预警预报方法、经验预报法常用预警预报方法23通过实际降雨量或者预报降雨量是否超过临界雨量判断山洪泥石流发生的可能性临界雨量法通过分布式水文模型、统计回归模型、人工神经网络模型等模型进行预警预测基于预报模型的预警预报方法根据实测或调查的降雨量和灾害点上游实测或调查的流量资料建立流域降雨与灾害点上游的流量相关关系经验预报法预警指标的分类分级分类：山洪泥石流灾害预警指标不同的种类可分为临界雨量、临界水位、临界流量分级：根据灾害预警等级，预警指标可以分为准备转移预警指标和立即转移预警指标两级第5章山洪泥石流灾害5.2山洪泥石流预警预报山洪泥石流灾害预警指标确定指一个流域或地区发生山溪洪水可能致灾时，降雨达到或超过的量级或强度从预警指标具体内容来看，临界雨量预警指标包括降雨频率、累积雨量、有效雨量和前期降雨量等要素，以及通过降雨要素二维或三维组合形成的雨量复合指标不同地域、不同地形地貌，其临界雨量指标是不同的，临界雨量的准确性取决于对山洪泥石流灾害形成机理和汇流规律研究的深化程度临界雨量24第5章山洪泥石流灾害5.2山洪泥石流预警预报预警指标的分类分级山洪泥石流灾害预警指标确定临界水位是指当发生山洪泥石流灾害时，流域内主要水库、水塘以及河道等具有代表性和指标性地点的特征水位临界水位：临界流量是指当发生山洪泥石流灾害时，流域内具有代表性和指示性河道断面处的流量值。通常情况下，基于地形及河道断面特征等要素，临界水位与临界流量间可以相互转换在基于流域水文模型的山洪灾害预警等方法或系统中，需要利用临界流量或临界水位临界流量：25第5章山洪泥石流灾害5.2山洪泥石流预警预报预警指标确定原则山洪泥石流灾害预警指标确定原则主要包括以下3个方面：山洪泥石流灾害预警指标确定成灾因素和灾害类型相结合原则以人为本，人与自然协调共处原则因地制宜原则26第5章山洪泥石流灾害5.2山洪泥石流预警预报山洪泥石流灾害预警指标确定

指标种类指标组成定义或描述指标分级响应行动选择原则确定方法备注预警指标临界雨量①降雨强度②时段累积雨量③降雨驱动因子在设计雨型和前期降雨条件下，洪峰到达警戒水位情况下的降雨强度、时段累积雨量、降雨驱动因子警戒雨量准备转移流域内雨量站达到一定数量，且在地形地貌、预警地点的设置上具有较好的代表性分布式流域模型法、设计暴雨洪水分析法、降雨分析法等①根据水位流量关系，基于河道断面地形，将特征流量转化为相对应的警戒、紧急等特征水位；②临界水位的确定方法，主要参考常见水文学专业书籍即可①降雨强度②时段累积雨量③降雨驱动因子在设计雨型和前期降雨条件下，洪峰到达危险水位的降雨强度、时段累积雨量、降雨驱动因子紧急雨量立即转移临界水位①水位②洪峰传播时间③洪峰衰减程度有水库、堤防闸门等工程的河道，指工程的警戒水位；无工程的河道，参考危险性评价技术要求规定警戒水位准备转移流域内有中小型水库、山塘、水闸以及河道等具有代表性和指示性的地点，且便于识别特征水位；指示点位于居民集中居住地、工矿企业和基础设施等预警对象的上游设计暴雨洪水分析法、相关分析法、经验法等①水位②洪峰传播时间③洪峰衰减程度有水库、堤防闸门等工程的河道，指工程的紧急水位；无工程的河道，参考危险性评价技术要求规定紧急水位立即转移山洪泥石流预警指标体系27目录5.1

山洪泥石流成因与分类5.2山洪泥石流预警预报5.3

山洪泥石流防治措施5.4

山洪泥石流应急与避险28第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施工程措施重力式拦砂坝格栅式拦砂坝柔性拦砂坝缝隙坝土木工程减灾措施是指根据山洪泥石流发生、发展、成灾规律，在泥石流流域内采用工程构筑物，如拦砂坝、谷坊、排导槽、明洞渡槽等，用来消除、控制和减轻灾害影响的工程措施拦挡工程：拦砂坝有拦截泥沙、排泄水体、分离水土、消减山洪泥石流峰值流量、提高沟道侵蚀基准面、稳定岸坡、减缓沟道纵坡、防治侵蚀等多种功能29土木工程减灾措施第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施土木工程减灾措施工程措施排导工程：排导槽是由人工开挖、填筑过流断面，或利用自然沟道，砌筑具有规则平面形状和横断面的一种开敞式槽型过流建筑物，排导设施可以让山洪泥石流顺畅地宣泄到主河或指定区域，使受害对象免遭危害东川式V型槽成昆铁路山洪泥石流排导渡槽30第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施工程措施水源涵养林水土保持林护坡防冲林护堤固滩林林业措施坡度大于25度：实施退耕还林还草措施坡度小于25度：尽量采用阶梯式开发坡地农田、耕地农业措施防止型措施:

防止土壤侵蚀、分散地表径流、防护型措施:

堤岸防护林、护滩林、农田防护林防御型措施:综合防控牧业措施生物治理一般采用乔木、灌木、草类等植物进行科学配置营造，充分利用植物保水固土、涵养水源、改善流域气候水文状况、调节洪峰流量等功能，在一定程度上削弱山洪泥石流形成所必须具备的某些基本条件，从而达到减小山洪泥石流规模、减轻危害和改善环境的目的31生物工程减灾措施第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施非工程措施我国山洪泥石流灾害具有分布广、损失大、防御困难的特点，目前在防御过程中尚存在预警范围低，设备落后等问题，而单从大规模的修建高标准的防御工程不仅耗资大，而且不可行，因此，从长远来看，山洪泥石流灾害防御应以非工程防御措施为主四川省山洪泥石流易发区划分图山洪泥石流流域危险区划分，主要是依据山洪泥石流孕育的自然环境背景条件、性质、活动特征和可能爆发的规模等来确定，从而在宏观上指导区域内的经济建设和山洪泥石流减灾。山洪泥石流的形成源地、流通通道和堆积区及受影响的地区，都应确定为危险区，其余地区为安全区或较安全区山洪泥石流危险性分区与风险管理32第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施山洪泥石流监测和预警报非工程措施水文量测预警预报雷达测雨预警预报体系气象预报雨量监测设备33监测预警是山洪泥石流灾害防御的一项重要非工程措施，也是最为经济有效的减灾手段之一，科学精准的监测预警可以避免重大人员伤亡，传统技术一般通过雨量、水位、气象观测、结合无线语音广播（高音喇叭）、手摇报警器、锣鼓、口哨等进行预警预报第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施山洪泥石流监测和预警报非工程措施34水利测雨雷达空天地融合监测体系新型监测预警设备新型测雨雷达、激光扫描、振动传感器等进一步提升了山洪泥石流监测预警精度与及时性，在临灾监测预警工作中可快速获取灾害特性并预警，快速回答“哪条沟道、何时、以什么类型/速度/规模”爆发山洪泥石流的监测预警挑战”第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施综合减灾体系非工程措施山洪泥石流现场监测体系冷木沟山洪泥石流多级多类治理体系35主沟排导槽拦砂坝对于具有重要保护对象的山洪泥石流沟，如山区城镇和重要基础设施，在进行山洪泥石流工程防治和监测预警的同时，还应当建立综合减灾体系第5章山洪泥石流灾害5.3山洪泥石流防治措施群防群策体系非工程措施36建立和完善县、乡（镇）、村、组、户五级山洪泥石流灾害防御责任制体系，组织指挥机构主要在县、乡（镇）、村建立强化山洪灾害防御责任制体系预案是防御山洪灾害实施指挥决策、调度和抢险救灾的依据，是基层组织和人民群众防灾、救灾各项工作的行动指南完善防御预案利用会议、广播、电视等方式宣传山洪灾害防御知识，做到进村、入户、到人，增强人们的自救意识和自救能力宣传防御山洪知识组织居民熟悉转移路线及安置方