地質(zhì)災(zāi)害防治工程——泥石流

1、課程設(shè)計課程名稱：地質(zhì)災(zāi)害防治工程課程設(shè)計題目：泥石流的主要防治措施及防治措施實例學生姓名：學生班級：學生學號：指導(dǎo)老師：目錄一、泥石流的危害3二、泥石流防治32.1 防治目的32.2 防治原則3三、泥石流防治具體措施33.1 預(yù)防措施33.2 預(yù)警報措施33.3 土建工程措施33.4 生物工程措施3四、泥石流綜合治理方案34.1 全面進行的綜合治理方案34.2 以治水為主的綜合治理方案34.3 以治土為主的綜合治理方案34.4 以排導(dǎo)為主的綜合治理方案34.5 以生態(tài)工程措施為主的綜合治理方案3五、泥石流防治措施實例3下岸溪泥石流3工程簡介35.1.2 防治措施3廬山療養(yǎng)院山坡型泥石流災(zāi)害3

2、工程簡介3防治措施3參考文獻:3一、泥石流的危害泥石流是一種危害性極大的地質(zhì)災(zāi)害,根據(jù)不同的規(guī)模、性質(zhì)、地形條件和受害對象表現(xiàn)為多種形式。由于泥石流中泥、沙、石塊等土粒物質(zhì)含量高,流體濃稠,粘性強,因而致使泥石流具有結(jié)構(gòu)性、慣性強、搬運力大、破壞力強和分選性差等特征。根據(jù)泥石流規(guī)模、性質(zhì)、地形條件和受害對象不同,泥石流危害表現(xiàn)主要有以下幾種形式。1 淤埋。在泥石流活動區(qū)內(nèi)的平緩地帶,泥石流停止運動,大量泥沙淤埋各種目標。泥石流規(guī)模愈大,淤埋愈嚴重。2 沖刷。泥石流發(fā)生和流通區(qū)域內(nèi),大量坡面土體和溝床泥沙被帶走,山坡土層被沖刷減薄甚至被剝光,成為難以利用的荒坡;河床被沖刷,岸坡垮塌,使沿岸設(shè)施、

3、交通和水利工程等遭破壞。3 撞擊?？焖龠\動的泥石流,尤其是其中的巨石具有很大的動能,能撞毀橋梁、堤壩、房屋、車輛、電桿等與之遭遇的固定設(shè)施和活動目標。4 堵塞。泥石流堵塞自身流路或匯入的主河,形成堵塞壩,上游水位增高,使沿河兩岸各種目標遭淹沒;一旦堵塞壩潰決,又形成大規(guī)模泥石流或洪水,對下游造成危害。5 漫流改道。泥石流中的固體物質(zhì)堵塞其流路,造成漫流改道,沖毀或淹沒下游各種設(shè)施。6 磨蝕。泥石流含有大量泥沙,在運動中對各種保護目標及其防治工程的表面造成嚴重的磨蝕。7 彎道超高與爬高。高重度泥石流運動的直進性很強,在彎道處流動或遇阻時其超高或爬高的能力大,有時甚至能爬脊越岸淤埋各種目標。8 擠

4、壓主河道。泥石流沖出的大量泥砂使堆積扇不斷擴大,形成通航河道的險灘,有礙通航,并將主河逼向?qū)Π?使對岸遭受嚴重沖刷,造成山坡失穩(wěn),危害各種目標,而且由于流路改變,使沿岸各種設(shè)施遭受危害。二、泥石流防治2.1 防治目的泥石流的發(fā)生、發(fā)展及危害與特定的地質(zhì)地理環(huán)境有關(guān),也與人類不合理的經(jīng)濟活動關(guān)系十分密切。泥石流防治是根據(jù)泥石流的發(fā)生條件、基本性質(zhì)、發(fā)展趨勢和治理需要,從全局的角度采取切實可行的、相互關(guān)聯(lián)的工程措施、預(yù)警報措施及有效的行政管理措施等,對泥石流流域或區(qū)域統(tǒng)一規(guī)劃,治坡、治溝、治灘相結(jié)合,山水林田綜合治理,并根據(jù)國家及地方的經(jīng)濟實力按輕重緩急次序安排實施. 其目的是控制泥石流發(fā)生和發(fā)展

5、,減輕或消除對被防護對象的危害,使被治理流域恢復(fù)或建立起新的良性生態(tài)平衡,改善環(huán)境。2.2 防治原則泥石流的發(fā)生過程和危害狀況,均有其自身的特點,而且區(qū)域差異性很大,各地經(jīng)濟社會情況千差萬別,加之治理經(jīng)費較多,見效過程又比較長,根據(jù)已有的經(jīng)驗,泥石流防治應(yīng)遵循以下原則: 根據(jù)泥石流形成條件和危害狀況,全面規(guī)劃、突出重點; 根據(jù)泥石流發(fā)生規(guī)律、發(fā)展趨勢,遠近兼顧、土建工程措施與生態(tài)工程措施相結(jié)合; 根據(jù)泥石流形成機理和人為作用,綜合治理、主次分明; 根據(jù)泥石流危害情況和治理目的,因害設(shè)防、講求實效; 根據(jù)泥石流的基本性質(zhì)、運動規(guī)律,因地制宜、合理設(shè)計。上面的依據(jù),在設(shè)計時應(yīng)盡量遵循,但對于不同泥

6、石流流域來說,側(cè)重的依據(jù)不盡相同。依據(jù)是在對泥石流溝的詳細調(diào)查、現(xiàn)場觀測、實驗分析和模型實驗中獲得的。因此,欲治理某條泥石流溝,首先須詳細調(diào)查研究,只有這樣,才能尋求到客觀依據(jù),按照上述的正確原則,確定合理的方案和進行可行的設(shè)計。三、泥石流防治具體措施泥石流的防治措施主要有3種:預(yù)防、預(yù)警報和治理措施。預(yù)防措施是在預(yù)測的基礎(chǔ)上,采用繞避和預(yù)防性措施,保護生態(tài)環(huán)境,避免泥石流對保護對象造成災(zāi)害。預(yù)警報措施是通過對降雨監(jiān)測,在泥石流發(fā)生前或發(fā)生時做出預(yù)報或警報,通過各種通訊手段,通知泥石流危險區(qū)內(nèi)的居民及時疏散。該措施是減少人員傷亡最有效的措施。3.1 預(yù)防措施1 鐵路、公路選線時應(yīng)盡量避開泥石流

7、多發(fā)區(qū)。在線路必須通過的泥石流易發(fā)地段, 必須考慮預(yù)防性的工程。對如隧道出口或車站附近的坡面進行整治, 改涵洞為小橋等。2 居民點的建設(shè)應(yīng)避開泥石流的易發(fā)點。如山坡上原有沖溝的兩岸及下游、凹型坡面和棄土場的下方、坡面水流易于匯集處或人工泄水口的下方等。3 保護森林, 尤其是要保護好斜坡上、中部的森林, 防止森林火災(zāi), 禁止亂砍亂伐、開荒種地等破壞生態(tài)環(huán)境造成水土流失的人類活動。4 對開挖形成的人工邊坡、棄土場和人工形成的泄水口應(yīng)進行預(yù)防性治理。如在人工邊坡和棄土場下部建支擋建筑物, 在坡面上建排水系統(tǒng), 用生物工程固定和覆蓋表層土;在泄水孔下方建排水系統(tǒng),將水流排入安全的地方。3.2 預(yù)警報措

8、施開展泥石流預(yù)警報工作, 是減少泥石流災(zāi)害人員傷亡最有效的措施。1 在山區(qū)居民中普及預(yù)防泥石流滑坡等山地災(zāi)害的基本知識,使居民牢固地樹立防災(zāi)意識。要求居民對自己居住點附近山地環(huán)境進行觀察,確定自己的住所是否在上述易發(fā)山坡型泥石流的地段。要求居民了解在特大暴雨發(fā)生時應(yīng)采取的行動,正確地選擇避難撤離路線和避難場所。2 建立山區(qū)區(qū)域性泥石流災(zāi)害的預(yù)警報系統(tǒng)。通過氣象雷達和氣象衛(wèi)星監(jiān)測降雨情況,根據(jù)事先確定的泥石流警戒雨量,通過電視、廣播和電話等設(shè)施及時發(fā)布泥石流即將發(fā)生的預(yù)報和警報, 要求居民采取相應(yīng)的避難措施。預(yù)警報措施主要是依據(jù)對降雨、山坡等易于發(fā)生泥石流的區(qū)域進行監(jiān)測，通過所監(jiān)測的信息，綜合考

9、慮泥石流發(fā)生的可能性，從而在泥石流發(fā)生前或發(fā)生時做出預(yù)報或警報。該措施可以有效地疏散危險區(qū)的居民，減少人員的傷亡。對線狀交通干線和點狀重要工程、基礎(chǔ)設(shè)施以及城鎮(zhèn)居民點影響較大的災(zāi)害泥石流進行監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報,是費省效宏的防御措施。較典型的有長江上游水土流失重點防治區(qū)滑坡泥石流預(yù)警系統(tǒng)。長江上游是我國泥石流災(zāi)害分布集中、危害最為嚴重的地區(qū), 長江上游水土保持委員會自1990年起建立了長江上游水土流失重點防治區(qū)滑坡泥石流預(yù)警系統(tǒng),初步形成了一個以預(yù)警站點為依托,以群測群防為發(fā)展方向,以防災(zāi)減災(zāi)為目標的多種監(jiān)測預(yù)警手段并舉的網(wǎng)絡(luò)體系。已建有1個中心站(長江委水土保持局),3個一級站(宜賓、武都、重慶)

10、,9個二級站,59個監(jiān)測預(yù)警點和20余個群測群防重點縣,擁有專業(yè)監(jiān)測預(yù)警人員300多名。該監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)范圍涉及到長江上游水土流失重點防治區(qū)的云、貴、川、甘、陜、鄂、渝等6 省1市、15個地(州、市)、42個縣(區(qū)),監(jiān)控面積達萬km2。保護著30萬人和數(shù)十億元固定資金的安全,成為全國乃至全世界覆蓋面最廣、規(guī)模最大的泥石流災(zāi)害監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。此外,部分省(自治區(qū)、直轄市) 在泥石流災(zāi)害較嚴重的部分區(qū)域也初步建立了群測群防網(wǎng)絡(luò)。如云南省建立了災(zāi)害群測群防網(wǎng)絡(luò)和省級災(zāi)害防治資料數(shù)據(jù)庫。2004年5月,四川省第一個泥石流災(zāi)害監(jiān)控預(yù)報系統(tǒng)正式啟用,監(jiān)控范圍包括攀西地區(qū)、成昆鐵路沿線、金沙江等泥石流災(zāi)害頻發(fā)地帶

11、,該系統(tǒng)每年可為該省泥石流頻發(fā)地區(qū)減少數(shù)千萬元的災(zāi)害損失。3.3 土建工程措施1. 谷坊及谷坊群。谷坊是用于泥石流溝道治理的低矮攔擋建筑物,具有類似擋土墻形式的梯形橫斷面。谷坊的功能是:攔砂節(jié)流;抬高局部溝段的侵蝕基準,護床古坡;減緩回淤段溝床縱坡,減少沖刷,抑制泥石流發(fā)育。谷坊一般沿溝道成群布置,谷坊之間相互銜接,沿溝道形成梯級。2. 攔砂壩。攔砂壩是泥石流防治中的一種骨干工程,修建在泥石流形成區(qū)中下游或流通區(qū)內(nèi)的永久性工程。攔砂壩的功能是:攔蓄泥砂,調(diào)節(jié)下瀉泥石流的流速、流量和規(guī)模,降低其危害作用,抬高局部溝床,控制溝道侵蝕基準,形成大范圍回淤,穩(wěn)定溝岸及崩滑體。3. 排導(dǎo)槽。排導(dǎo)槽是由人

12、工構(gòu)筑的槽形建筑物,其作用是將泥石流順利地排泄到指定的區(qū)域,使保護對象免受破壞。排導(dǎo)槽結(jié)構(gòu)簡單、實用,功能可靠,效益明顯,施工及維護方便,壽命長,造價低,是泥石流防治中應(yīng)用廣泛的工程結(jié)構(gòu)。3.4 生物工程措施1. 林業(yè)措施。根據(jù)當?shù)氐淖匀粭l件、社會經(jīng)濟條件、植被狀況、水土流失現(xiàn)狀及泥石流發(fā)生發(fā)展趨勢而分別采取不同的造林育林措施,如封山育林、飛播造林、人工造林等,恢復(fù)和增加森林覆蓋率,達到制止水土流失、消除或削弱泥石流活動的目的。2. 農(nóng)業(yè)措施。通過合理利用土地,改良農(nóng)作物的種植方式,改善耕作條件,調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)等,達到減輕水土流失,遏制泥石流發(fā)生的目的。3. 種草措施。保護或種植坡地草被,在裸露

13、地帶增加草類覆蓋面積,以減輕土壤侵蝕,控制沖溝的發(fā)生和發(fā)展,從而達到防治泥石流的目的。四、泥石流綜合治理方案總結(jié)我國近幾十年來泥石流綜合防治經(jīng)驗,常用的綜合治理有全面的、以治水為主的、以治土為主的、以排導(dǎo)為主的和以生態(tài)措施為主的等5類。4.1 全面進行的綜合治理方案該方案是在整個泥石流流域內(nèi),采用蓄水、攔擋、固土、排導(dǎo)和造林等多種措施,全面地進行山、水、林、田綜合治理,以制止泥石流的形成,控制泥石流危害。方案適用于全流域泥石流活動頻繁,形成條件復(fù)雜,居民點多,耕地分布廣,又有重要建筑物(鐵路、工廠、礦山等) 的地區(qū)。在這樣的流域,不采取治土、治水和攔擋、排導(dǎo)等相結(jié)合的措施,不足以控制泥石流和消

14、除泥石流的危害。四川黑沙河,云南東川大橋河,甘肅南小河、呂二溝等流域泥石流的治理即屬此類。4.2 以治水為主的綜合治理方案該方案主要是采取引水、蓄水、截水等工程措施,用以減小地表徑流,引排洪水,調(diào)節(jié)水量,削減洪峰,控制形成泥石流的水動力,制止或減輕泥石流災(zāi)害;其次是修建少量攔排工程和大面積營造森林,用來穩(wěn)定部分土體,減小地表產(chǎn)流,更好地發(fā)揮各種治水工程的作用。方案主要適用于水動力起主導(dǎo)作用的稀性泥石流溝和某些小型粘性泥石流溝。甘肅武都郭家溝泥石流和云南易門菜園溝泥石流治理屬此類。4.3 以治土為主的綜合治理方案該方案主要以谷坊、攔砂壩、擋土墻、護岸和潛壩等攔擋和固床固溝工程為主,攔蓄泥沙,穩(wěn)定

15、滑坡,固定溝床,保護岸坡,控制或削減松散土體補給量;并輔以排導(dǎo)工程,引、蓄水工程和植樹造林,以進一步控制泥石流或減輕泥石流災(zāi)害。方案主要適用于土力類粘性泥石流溝,其次也適用于某些無條件引水、蓄水工程的水力類稀性泥石流溝和土體由少量滑坡提供的稀性泥石流溝。云南盈江的渾水溝、梁河的三家村溝和永安寨溝、四川漢源的獅子溝等流域泥石流治理均屬此類方案。4.4 以排導(dǎo)為主的綜合治理方案方案以排導(dǎo)溝、導(dǎo)流堤、急流槽、明酮渡槽等排導(dǎo)工程為主,暢排泥石流,控制泥石流對流通區(qū)或堆積區(qū)農(nóng)田和各種建筑物(包括路、橋、房屋、渠道等) 的危害;同時在中上游修建攔擋工程,進行植樹造林,以減小泥石流的規(guī)模和發(fā)生頻率。方案主要

16、適用于中上游修建工程難度大或效果不明顯,而下游受害對象分布較集中的泥石流流域,通過排導(dǎo)消除泥石流的主要危害。由于排導(dǎo)工程僅僅是一種消極的措施,它既不能控制泥石流的形成,又不能削減排入主河的泥石流體數(shù)量,故僅能暫時消除或減輕災(zāi)害。四川喜德的東溝、甘肅武都的火燒溝和云南東川的蔣家溝等流域泥石流治理均采用此方案。4.5 以生態(tài)工程措施為主的綜合治理方案該方案采用恢復(fù)草被和植樹造林等生態(tài)措施,以恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)功能,調(diào)節(jié)地表徑流,減小水土流失,逐漸控制泥石流的發(fā)生或削減泥石流規(guī)模。方案適用于坡度較為平緩,崩塌、滑坡相對較少,以片蝕為主,局部溝蝕提供泥石流土源的水力類泥石流以及一般的坡面泥石流。如云南南澗縣

17、城后山泥石流治理和云南梁河的壘杏山泥石流治理均采用此類方案。五、泥石流防治措施實例下岸溪泥石流工程簡介下岸溪泥石流實指下岸溪左岸5條級支溝,由北向南依次為:陳家灣溝、新田灣溝、八字墳溝、無名溝及江家灣溝,見圖1。位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)樂天溪鎮(zhèn)下岸村,地處長江三峽水利樞紐工程下游的左岸,距三峽大壩約10km,屬湖北省三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程應(yīng)急搶險緊急實施項目。該區(qū)多年平均降雨量1192.70mm,年最大降雨量1638.1mm(1983年),年最小降雨量694.8mm(1966年),降雨量分配不均,多集中在59月份,占全年降雨量的70%,尤以68月降雨最多,暴雨時有發(fā)生,日最大降雨量6319

18、3.3mm;地勢自長江向北東逐漸升高,地面高程70350m,溝床平均縱坡20°40°,標高300m以上為三峽石料場人工開采形成的寬緩平臺。沖溝上游的大量的人工松散堆積物、溝床松散堆積物及溝坡大面積分布的全強風化花崗閃長巖松散物為泥石流產(chǎn)生提供了豐富的固體物質(zhì)來源;由于地面植被稀少、地層為不透水層,加上沖溝坡降大,降雨后入滲量小,多數(shù)雨水順溝坡迅速匯集于溝床,為泥石流發(fā)生創(chuàng)造了較好的水動力條件;在大強度降雨下誘發(fā)泥石流。泥石流以砂土為主,狀如稀玉米糊,大塊石主要是隨山洪滾動跳越。泥石流爆發(fā)時直接威脅下岸溪小學師生和其他移民的生命財產(chǎn)安全,嚴重影響三峽移民的正常生產(chǎn)生活,同時也

19、影響到三峽專用公路的通行安全。圖1 下岸溪泥石流流域分布圖5.1.2 防治措施根據(jù)對下岸溪泥石流易發(fā)程度及發(fā)生機率的分析,僅對中間3 條溝采用以排導(dǎo)為主的綜合治理方案。新田灣溝設(shè)在標高184 m 溝床段,八字墳溝設(shè)在標高175 m 溝床段,無名溝設(shè)在標高160 m 溝床段。排導(dǎo)槽布在3 條溝的攔砂壩以下溝段。根據(jù)下岸溪植被、土壤分布情況,擬在高程230 m 以下,3 條溝的坡腳至分水嶺廣大坡面植入根莖性強的芭茅、地瓜藤等草木灌叢,適應(yīng)性強的喬木和經(jīng)濟樹種柑橘樹護坡。采取上述治理措施,治理工程費僅占直接經(jīng)濟損失的12. 7 %,經(jīng)濟效益明顯。確保了三峽工程專用公路暢通,民房及校舍和其他重要設(shè)施的

20、安全,起到安定民心維持社會安定的作用。同時通過生物治理措施,可以改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境與移民生活條件,其社會效益明顯。廬山療養(yǎng)院山坡型泥石流災(zāi)害工程簡介中國科學院廬山療養(yǎng)院位于江西省九江市廬山風景區(qū)蘆林地區(qū),地處犁頭尖九奇峰北坡。療養(yǎng)院所處位置北低南高, 面對蘆林湖, 海拔10401068m 之間, 后山最高點為犁頭尖(海拔1300.8 m )。旅游公路(含鄱路) 由西向東從療養(yǎng)院南面穿過, 公路以上山坡相對高度164232 m。1995.08.15, 蘆林地區(qū)4 h內(nèi)降雨246.3 mm。在強暴雨的激發(fā)下, 后山山頂附近的兩處凹型坡面內(nèi)發(fā)生崩塌, 崩塌體向下滑動過程中翻滾攪拌演化成山坡型泥石流。泥

21、石流在山坡上強烈侵蝕形成兩條長條狀凹型槽, 簡稱為西溝和東溝。東、西溝泥石流淤塞公路涵洞, 堵塞公路, 沖毀療養(yǎng)院南側(cè)鐵柵欄, 大量泥石流涌入院內(nèi), 部分泥沙下泄到蘆林湖, 造成嚴重災(zāi)害,直接威脅療養(yǎng)院人員的生命安全,并對蘆山風景區(qū)景觀造成了較大的破壞。療養(yǎng)院后山泥石流為暴雨激發(fā)形成的山坡型泥石流。東溝流域面積僅0.025km2,西溝也只有0.021km2,但泥石流來勢兇猛,容重大,沖淤強烈,流體中大塊石多,破壞力大。防治措施本防治工程由土木工程和生物工程兩部分組成(圖2)。1. 在后山東溝和西溝分別布置11 座和13 座谷坊, 固定溝床, 穩(wěn)定岸坡, 減少泥沙來源, 控制泥石流發(fā)生和發(fā)展。2. 在療養(yǎng)院南的含鄱路上, 沿公路上邊坡腳布置355m擋墻, 穩(wěn)定邊坡, 穩(wěn)定坡面固體物質(zhì), 防止坡面物質(zhì)在重力和水流的作用下崩滑堵塞排水溝、涵洞和公路。3. 改造現(xiàn)有公路邊溝和涵洞, 使之能排泄設(shè)計山洪。在山洪暴發(fā)時, 能迅速將坡面和溝道洪水導(dǎo)入下游排洪溝, 防止洪水溢出路面, 漫入療養(yǎng)院。4. 在療養(yǎng)院南緣布置塊石混凝土樁防沖墩, 形成一條防線。當超標準泥石流暴發(fā)時,利用墩前的公路作緩沖區(qū), 將大礫石和漂礫攔截在墩前, 消除和減輕超標準泥石流對療養(yǎng)院的危害。5. 在