泥石流灾害及其防治ppt课件.ppt

,赵法锁,2017年 3月12日,泥石流及其防治,内 容 提 要,一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势,内 容 提 要,一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势,一、我国泥石流概况,我国山地丘陵区约占国土面积的65%，地质条件复杂，构造活动频繁，地质灾害隐患多、分布广、防范难度大，是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一，截止2015年，全国有地质灾害隐患点288525处，其中泥石流31687处，严重威胁了人类的生存和可持续发展。,一、我国泥石流概况,泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下，在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。俗称“走蛟”、“出龙”、“蛟龙”等。,我国泥石流的空间分布：1、青藏高原东南部的山地泥石流区域2、川滇山地泥石流区域3、黄土高原泥石流区域4、华北及东北山地泥石流区域,一、我国泥石流概况,1、青藏高原东南部的山地泥石流区域该区域主要是由于冰川的融化带来了大量的水，从而形成了泥石流，具有规模大、爆发频繁及猛烈特性。,一、我国泥石流概况,2、川滇山地泥石流区域该区域主要是由于大量的降雨诱发泥石流，同时也受到人类活动的影响。,一、我国泥石流概况,3、黄土高原泥石流区域该区域主要是由于暴雨激发黄土泥石流，其爆发频率和破坏程度相对较弱。,一、我国泥石流概况,4、华北及东北山地泥石流区域 该区域主要是由于暴雨或台风降雨的影响，其爆发频率较低、规模较大。,一、泥石流概况,中国泥石流和火山分布带图,中国泥石流分布图,一、我国泥石流概况,我国泥石流的时间分布：1、地质历史时期，西北地区和青藏高原与次一级阶地接触区域，泥石流发育与第四纪冰川发育存在一定的耦合程度。2、现阶段，泥石流发生时间主要集中在雨期，即每年的69月。,一、我国泥石流概况,历史上特大泥石流灾害：1、1969年8月，云南大盈江流域弄璋区南拱爆发泥石流，两个村庄被毁，97人丧生2、1987年7月辽宁东部地区爆发泥石流，死亡人数多达610余人3、2002年8月14日，云南省新平县因连降暴雨，多处发生特大滑坡型泥石流，波及三个乡镇，造成重大人员伤亡，死亡40人，失踪23人。4、1981年暴雨引起宝成铁路和陇海铁路宝天段暴发泥石流，宝成铁路线5座车站被淤埋，50余处受灾，中断行车达二个月之久，成为我国铁路史上最大规模的泥石流灾害之一5、2010年8月7日，甘肃舟曲特大泥石流，造成1434人死亡,舟曲泥石流,四川丹巴泥石流灾害,一、我国泥石流概况,我国泥石流的研究概况：1、泥石流的相关研究起步相对较晚，首先在一些山区建立观测站，对我国泥石流的分布，形成，运动，发展等特征进行监测。2、50年代，我国首先对影响经济建设较为严重的公路泥石流展开了一系列的调查研究。3、60年代末，山区泥石流广泛发育，成为研究的重点。4、70年代，中科院将泥石流研究作为学科重点，在多地建立观测站和试验室对泥石流进行观测和分析。5、80年代以来，开展了多次全国范围内的泥石流学术讨论会，出版多部泥石流专注。6、如今，随着“3S”技术的应用，泥石流预警预报获得了长足的进步。,内 容 提 要,一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势,二、泥石流特征及形成,泥石流是指在降水、溃坝或冰雪融化形成的地面流水作用下，在沟谷或山坡上产生的一种挟带大量泥砂、石块等固体物质的特殊洪流。俗称“走蛟”、“出龙”、“蛟龙”等。,二、泥石流特征及形成,泥石流特征：暴发突然、历时短暂、来势猛、破坏力强。形态上：物源区、流通区和堆积区。,物源区,流通区,堆积区,二、泥石流特征及形成,泥石流的危害：1、冲刷：冲刷坡面、岸坡和河床，破坏地质环境和生态环境。2、撞击：摧毁桥梁、房屋、堤坝、道路及铁路。3、堵塞：堵塞河流，形成堰塞湖。4、淤埋：在平缓地淤积，影响通航安全。,冲刷,撞击,堵塞,淤积,泥石流的分类：1、按泥石流发生频率分类：高频率泥石流和低频率泥石流。2、按泥石流流体性质分类：黏性泥石流和稀性泥石流。3、按泥石流地貌特征分类：沟谷型泥石流和坡面型泥石流。4、按泥石流水源成因及物源成因分类：水体供给泥石流和土体供给泥石流。5、按泥石流物质组成分类：泥流、泥石流和水石流。,二、泥石流特征及形成,按泥石流发生频率的分类：,二、泥石流特征及形成,按泥石流流体性质的分类：1、黏性泥石流：泥石流密度大于1800kg/m3(泥流大于1500kg/m3),浆体富含粘性（粘土，0.3 Pas，为非牛顿体；非浆体部分的粗颗粒物质由0.01mm粉砂、砾石、块石等固体物质组成。2、稀性泥石流：泥石流密度小于1800kg/m3(泥流小于1500kg/m3)，浆体由不含或少含粘性物质组成，粘度值0.3 Pas，为牛顿体；非浆体部分的粗颗粒物质由大小块石、砾石、粗砂及少量粉砂粘土组成。,黏性泥石流（泥流、泥石流）,稀性泥石流（水石流）,二、泥石流特征及形成,按泥石流地貌特征的分类：1、沟谷型泥石流：流域呈狭长形，形成区分散在河谷的中、上游。固体物质补给远离堆积区。2、坡面型泥石流：沟小流短，沟坡与山坡基本一致，没有明显的流通区，形成区直接与堆积区相连。,沟谷型泥石流,坡面型泥石流,沟谷型泥石流,坡面型泥石流,二、泥石流特征及形成,按泥石流水源成因和物源成因分类：,冰川型泥石流,溃决型泥石流,二、泥石流特征及形成,按泥石流物质组成分类：1、泥流：所含固体物质以粘土、粉土为主（约占80%90%），仅有少量岩屑碎石，粘度大，呈不同稠度的泥浆状。2、泥石流：固体物质由粘土、粉土及石块、砂砾所组成。3、水石流：固体物质主要是一些坚硬的石块、漂砾、岩屑及砂等，粉土和粘土含量很少。,泥流,蒋家沟泥石流,水石流,二、泥石流特征及形成,泥石流的形成条件（三要素）：1、物源条件：除水外，还有大量的泥、砂和石块等固体物质，丰富的松散物质（泥、砂、石块）；地质构造、地层岩性、地震活动和新构造运动以及某些物理作用等因素，一些人类工程经济活动，如滥伐森林造成的水土流失，开山采矿、采石弃渣等2、地形地貌：形成时必须有汇水和集物场地，运动时须有运动通道，堆积时须有开阔的地形 3、水源条件：连续降雨、暴雨、冰川积雪消融、水库溃决等，水不仅是泥石流的重要物质组成，也是泥石流的重要激发条件和搬运介质,二、泥石流特征及形成,以舟曲泥石流为例（三要素）：,二、泥石流特征及形成,1物源条件：受构造运动和地震的影响，三眼峪和罗家峪内崩塌、滑坡较为发育，其堆积于沟道中，是泥石流物 质的主要来源。并且三眼峪的大峪、小峪形成了4座80280m高的堆积坝，三眼峪4条支沟共有滑坡8处，滑坡总体积约1303.9万方，发育崩塌体58个，方量约为2830.1万方，此外，沟内还发育崩塌、坍塌和沟道堆积物约1029万方，为泥石流的发生提供了充足的物源。,二、泥石流特征及形成,2地形地貌条件：三眼峪、罗家峪地形独特，其沟谷形态呈圈椅状，上游宽阔，下游束窄，其流域出山口形成卡口，在上游容易汇集水土。三眼峪山体陡峻、源区坡度普遍超过50，支沟沟道坡降14%，跌坎、堆石坝位置坡降超过50%，主沟沟床坡降9%，沟内山体基岩裸露，造成流域内地表径流极易汇流，为泥石流形成提供了有利的动力条件。,大眼峪局部沟床纵坡降变化,二、泥石流特征及形成,3水源条件：2010年8月7日，当地强降雨持续约40min，降雨量超过90mm，强降雨迅速汇流，形成沟谷洪水，冲刷堆石坝及沟道中的固体物质，造成堆石坝及拦砂坝溃决，形成泥石流。,二、泥石流特征及形成,泥石流的引发因素：1、自然原因；岩石的风化，吸收了空气中的酸性物质而产生的对岩石的分解；2、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。不合理的弃土、弃渣、采石；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；4、次生灾害；由于地震灾害过后经过暴雨或是山洪稀释大面积的山体后发生的洪流。,二、泥石流特征及形成,陕西省几个典型的泥石流：1、宁陕县泥石流2、佛坪县大湾河黄家沟泥石流3、汉滨区泥石流4、丹凤县泥石流,2003年8月28日20时至30日中午近40小时，宁陕县境内降水量达347.8mm，为50年一遇。暴雨诱发了大面积的滑坡、泥石流灾害。,宁陕县泥石流,灾害集中分布于县城周围三个区段，分别为宁陕小学、三星后山红星电站、安运司站。全县14个乡镇不同程度受灾，全县因灾死亡1人，失踪16人，全县经济损失达10亿元，基础设施、文化教育基地遭到重创。,县城周边一片狼藉,2007年8月29日20时30日10时，佛坪县境内降水量达74.1mm，大湾和黄家沟发生泥石流灾害。黄家沟泥石流规模较大，通过学校的锅炉房边的巷道，涌入校园。大湾泥石流中有直径8m多的岩坎，当泥石流通过时，加大流速与冲击力，冲过渠道将学校围墙冲倒涌入校园内。二者水流将校园变成汪洋，大门成为排洪出口，校园淤泥厚达0.61.8m，当时正值学校放假，有500名教职工和补课学生被围困。新学期被迫推迟至9月6日开学。,黄家沟泥石流进入学校锅炉房,大湾泥石流进冲倒围墙入学校教学楼前,两个泥石流沟的堆积物在校园前汇合,2007年与2005年的推下的石头未超过历史最大。,2007年与2005年的推下的石头一般在0.31-0.92m,2010年07月16-18日，汉滨区普降暴雨，18日20时30分大竹园镇七堰村一组寨子沟发生大型滑坡灾害，造成22户12人死亡，17人失踪，直接经济损失数百万元。,七,一组,堰,沟,寨 子 沟,二组,三组,四组,汉滨区泥石流,流通区,形成区,人员伤亡,冲毁农田,毁坏房屋,冲毁道路,丹,江,竹林关镇,2010.07.23晚8:00时至次日6:00时，竹林关镇10h降雨量达259mm，属有气象资料记载以来罕见的特大暴雨。24日凌晨2:00时，镇政府南部姚沟和大柴沟两条沟谷泥沙巨石瞬间涌入竹林关镇大街小巷。灾害造成2人死亡，4人失踪，整个城镇堆积石块泥沙约12万吨，造成直接经济损失达3.6亿元。,丹凤县泥石流,二、泥石流特征及形成,泥石流的野外识别：1、地形地貌依据：上游为漏斗形，中游切割深而窄，下游比较开阔。沟底平均坡降10%以上斜坡坡面的坡度一般大于25度2、固体碎屑物源依据：沟谷处在大断裂带上、活动断裂带上或附近。沟谷内出露软弱或软硬相间的易风化地层沟谷两岸崩塌、滑坡等地质现象发育，水土流失严重，地面侵蚀强烈沟内储集有大量松散土层3、水源依据：一次降雨量、雨强超过临界雨量。沟内存在冰川或积雪，并可能融化沟谷上游存在稳定性差的各种坝体沟内地下水丰富,内 容 提 要,一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势,三、泥石流防治与施工,泥石流综合防治技术体系（三方面）：1、泥石流监测预警2、泥石流风险评估3、泥石流灾害治理技术,三、泥石流防治与施工,泥石流监测预警(监测和预警)：泥石流监测是泥石流防治的先行手段，是预警的基础，预警根据监测结果，发布泥石流可能发生的时间，地点以及规模。,三、泥石流防治与施工,泥石流监测内容：1、泥石流固体物质来源（物源）监测：泥石流固体物质来源是泥石流形成的物质基础，应对其地质环境和固体物质性质、类型、空间分布、规模进行监测。2、气象水文条件（水源）监测：水源既是泥石流形成的必要条件，又是其主要的动力来源之一。对大气降水，主要监测降雨量、降雨强度和降雨历时，主要采用点雨量监测（自计雨量计观测）、气象雨量监测和雷达雨量监测。；对冰雪融水，主要监测其消融水量和历时；当泥石流源区分布有湖泊、水库等，还应评估其渗漏、溃决的危险性。,三、泥石流防治与施工,泥石流预警指标：1、基于泥石流灾害临界雨量2、基于泥石流形成机理,三、泥石流防治与施工,基于泥石流灾害临界雨量的预警：,充足的水源（往往由降雨补给）是泥石流形成的必要条件，更是泥石流激发的决定因素。基于此，国内外研究者试图找到适用于某一地区的降雨量临界值/阈值以便对泥石流的发生进行预警。例如，唐邦兴通过对1981年四川凉山南部和松潘-平武等山区暴雨泥石流的调查分析后，得出暴雨泥石流是10min雨强（10.5mm）和1h雨强（31.2mm）共同作用的结果；临界雨量大多是对历史泥石流和降雨数据的统计分析，其结果反映某一区域在多大降雨条件下可能爆发泥石流，应用于区域性泥石流的监测预警。,三、泥石流防治与施工,基于泥石流形成机理预警：,从泥石流起动的临界条件出发，探索不同起动临界条件下的预警指标，确定指标的阈值，进而建立预警模型和方法。通过土力学角度出发建立固体物源的临界判别式以及依据泥石流原型试验结果而选择预警指标。例如，郭仲三等采用有限元法建立了预警泥石流发生的动力学模型，依据该模型，蒋家沟坡地泥石流的始发日降雨为17mm，启动土层厚度为617cm，临界坡度为12。,三、泥石流防治与施工,泥石流监测预警技术方法：,针对降雨型泥石流预警，其方法主要是通过感应器获取暴雨、泥位、孔隙水压力等突变信息后，利用现有的传输手段（手机网络、互联网等）进行信息发布。根据监测仪器是否与泥石流接触，将监测仪器划分为接触式预警仪和非接触式预警仪。接触式预警仪：通过预警仪器与泥石流直接接触时触动感应装置而发出警报，主要有高精度GPS位移监测仪、地下水位计、断面钢索监测仪及冲击力监测器等。非接触式预警仪：监测仪在不与泥石流直接接触的情况下获取泥石流影响、声音、泥位等信息，对泥石流是否发生进行判别后发布不同级别预警，主要有天气雷达、红外视频监测仪、超声波泥位计等。,三、泥石流防治与施工,泥石流监测预警手段：,泥石流监测预警手段分为人工监测预警和自动监测预警。人工监测预警：在已查明的不同规模泥石流流域内，安排监测员定点、不定时对泥石流流域沟道内固体物源、水源分布、坡体堆积物的移动性进行观测，发现险情，立即发出警报。该预警手段直观、可信，但耗费大量人力、物力，且监测员需具有较高的临灾判别能力。自动监测预警：通过综控中心（控制台）、雨量遥测、GPS位移、地声遥测、泥/水位遥测等子系统共同作用对泥石流活动进行监测。,三、泥石流防治与施工,泥石流监测预警手段：,目前，我国除了传统的人工监测预警手段外，GPS位移计、孔隙水压力计、TDR土体水分计、自计雨量计以及视频监测等专业仪器逐渐成为泥石流监测的常规设备。,三、泥石流防治与施工,泥石流风险评估：,泥石流风险评估是降低泥石流损失的非工程性手段，是区域发展规划、建设用地适宜性评估、制定应急措施及防灾减灾的重要参考。泥石流风险评估是在既定范围既定时间内，判定泥石流对人类生命财产和经济活动产生损失的可能性大小或期望值。,三、泥石流防治与施工,泥石流风险评估的内容：,泥石流风险评估的内容包括泥石流的危险性（自然属性）和泥石流的危害性（社会属性）。泥石流危险性评估：对已有泥石流，评估其规模、活动频次及密度；对潜在泥石流，评估其工程地质条件、植被条件、人类工程活动和运动特征。泥石流危害性评估：评估承灾体的抗灾能力。,三、泥石流防治与施工,泥石流风险评估的方法：,区域泥石流风险评估方法：色预测评价法、人工神经网络评价法、模糊综合评判法、遥感与GIS评价法，层次分析法等。,三、泥石流防治与施工,泥石流风险评估的方法：,灰色预测评价法：通过对原始数据变动规律分析并形成数据序列，以此建立微分方程模型，对不确定因素预测泥石流未来发生可能性。人工神经网络评价法：原始数据经过非线性的数学转发预测未来泥石流发生可能性。模糊综合评判法：运用模糊分析的评估方法，可以定性或定量评估泥石流风险。遥感与GIS评价法：通过遥感与GIS技术在空间信息的获取、空间数据分析与生成等并以GIS平台为基础进行泥石流风险评估。层次分析法：基于专家经验的定性和定量相结合分析的决策方法。,三、泥石流防治与施工,泥石流风险评估的方法：,单点泥石流风险评估方法：1、1992年，联合国人道主义事业部（UNDHA）提出泥石流等自然灾害风险的风险表达为：风险()=危险性(H)易损性(V)2、目前国内对泥石流危险性评估主要采用危险度：危险性(H)=频率(F)规模(M)从公式1和公式2可知，单点泥石流风险评估的内容主要是频率、规模和易损性。,三、泥石流防治与施工,泥石流风险评估的方法：,单点泥石流风险评估方法：1、1992年，联合国人道主义事业部（UNDHA）提出泥石流等自然灾害风险的风险表达为：风险()=危险性(H)易损性(V)2、目前国内对泥石流危险性评估主要采用危险度：危险性(H)=频率(F)规模(M)从公式1和公式2可知，单点泥石流风险评估的内容主要是频率、规模和易损性。,三、泥石流防治与施工,泥石流灾害治理技术：,泥石流灾害治理技术,山坡整治技术,堆积区整治技术,沟谷整治技术,三、泥石流防治与施工,泥石流灾害治理技术：,山坡整治技术：主要布置在泥石流流域水土流失严重的上游形成区，包括生态修复措施和截流措施。生态修复措施：主要在上游清水区营建水源涵养林、在裸露坡面进行生态修复、在侵蚀性沟道种植沟道防护林，起到调节汇流、保护坡面、控制沟道侵蚀、稳定山坡的作用。截流措施：适宜修建在泥石流形成区和清水区的小型截流引水工程，可以汇集暴雨径流，然后导入稳定的沟谷，以减轻形成区的侵蚀作用。谷坊工程：修建在泥石流形成区内支毛小沟中的小型拦沙坝群（1-3m高），起到抬高侵蚀基准面，保护坡脚免受冲刷，稳定沟坡的作用。,排导工程,生态修复措施,谷坊坝群,三、泥石流防治与施工,泥石流灾害治理技术：,沟谷整治技术：在泥石流流通段的各种类型的拦沙坝，防止下切，稳定沟床和岸坡。,拦挡工程,拦挡工程,三、泥石流防治与施工,泥石流灾害治理技术：,堆积区整治技术：改造和利用冲积扇的重要工程措施，修建在泥石流下游的堆积区、其目的是将泥石流按照人为的意愿进行排泄、导流和停淤。排导槽：控制泥石流流路导流堤：把泥石流导向一定的地段而保护需要利用和开发地段的工程措施。停淤场：在冲积扇上修建的停淤泥石流物质的场地,排导槽,导流堤,三、泥石流防治与施工,泥石流工程治理实例：,丹凤县大柴沟泥石流,丹,江,竹林关镇,2010.07.23晚8:00时至次日6:00时，竹林关镇10h降雨量达259mm，属有气象资料记载以来罕见的特大暴雨。24日凌晨2:00时，镇政府南部姚沟和大柴沟两条沟谷泥沙巨石瞬间涌入竹林关镇大街小巷。灾害造成2人死亡，4人失踪，整个城镇堆积石块泥沙约12万吨，造成直接经济损失达3.6亿元。,丹凤县大柴沟泥石流,内 容 提 要,一、我国泥石流概况二、泥石流特征及形成三、泥石流防治与施工四、举例（潼关为例）五、今后趋势,潼关泥石流治理工程,潼关泥石流概况治理工程措施,五、展望,1、加强泥石流基础理论研究，深入认识泥石流形成、运动和成灾机制，为发展新的减灾技术提供理论基础；2、发展基于泥石流形成理论的机制预报模式，提高泥石流预报精度，健全灾害监测预防体系。3、集成泥石流减灾技术，不断完善技术指南和技术规范，促进减灾工程的规范化和标准化。,赵法锁二一七年三月十二日,