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1、中国科学院成都山地灾害与环境研究所 王士革,坡面型泥石流的特征与防治,王士革 工作单位：中国科学院-水利部成都山地灾害与环境研究所 通讯地址：成都市人民南路四段九号 邮 编：610041 电 话：028 85221893 传 真：028 85221893 手 机：13980900767,一、山坡型泥石流的定义 二、山坡型泥石流的特征 三、山坡型泥石流泥石流与碎屑流的区别 四、山坡型泥石流的危害 五、山坡型泥石流的防治 六、山坡型泥石流防治实例,主要内容,泥石流： 泥石流是发生在山区由泥沙石块等松散固体物质和水体混合构成的一种特殊洪流。,一、山坡型泥石流的定义,泥石流的分类,固体物质组成成分 泥
2、石质泥石流（泥石流） 泥质泥石流（泥流） 规模 特大规模 大规模 中等规模 小规模,流体性质 粘性泥石流 稀性泥石流 过渡性泥石流 活动的地貌部位 沟谷泥石流 山坡泥石流,山坡型泥石流 一般指发育在尚未形成明显沟谷的山体上的小型或微型泥石流。,1 残坡积层 2 崩塌后壁 3 崩塌及泥石流形成区 4 泥石流流通区 5 泥石流堆积区 6 基岩,山坡型泥石流形态图,山坡型泥石流发的现场调查 在大暴雨或特大暴雨的激发下, 凹型坡面内的土体饱水后突然起动, 沿着基岩表面向下快速运动, 猛烈地冲击下面的山体, 发出巨大的响声。塌滑体启动后立即转化为泥石流继续向下流动, 强烈地冲刷坡面, 在山坡上留下长条状
3、的侵蚀凹槽, 最后泥砂停积在斜坡脚, 形成倒石堆状的堆积体或直接进入支沟转化为沟谷型泥石流。,典型的山坡型泥石流,典型沟谷型泥石流流域示意图 -形成区 -流通区 -堆积区 -堰塞湖 1- 流域界线 2- 分区界线 3- 有水沟床 4- 无水沟床 5- 峡谷,沟谷型泥石流 汶川水磨沟泥石流,堆积区,流通区,形成区,清水区,两种泥石流的区别,山坡型泥石流,Debris flow on slope in Yunna , China,Debris flow in Gongga Mountain in the southwest of China,Sudden burst,江西庐山泥石流,泰国原始森林中
4、的泥石流,二、山坡型泥石流的特征,山坡型泥石流的分布 在全世界分布广泛, 如日本的滨海地带、欧洲的阿尔卑斯山区、美国加州旧金山海湾地带、喜马拉雅山南坡地区。 在中国, 山坡型泥石流主要分布在处于季风气候区内的辽宁东部丘陵、燕山山脉、秦岭山地、西南山区、青藏高原东南部和江南丘陵。,山坡型泥石流形成特征,山坡型泥石流通常发育在坡度陡峻(20 40) ,坡面较长, 较为平整, 坡积层较薄( 3m ) , 下伏基岩透水性较差的斜坡上。,山坡型泥石流发育特征,泥石流形成区发育在斜坡的中、上部有一定汇水条件的凹型坡面,没有明显的流通区。,山坡型泥石流发育特征,山坡型泥石流规模较小, 流域面积一般0.4km
5、 2, 堆积物多为一次性搬运, 泥砂输移量为数10m 2至数1000 m 3 。,山坡型泥石流的规模,三、山坡型泥石流泥石流与碎屑流的区别,形态 堆积体 堆积物 山坡型泥石流 流体 堆积扇 沉积物 碎屑流 松散体 倒石堆 松散体,碎屑流,2004年云南德宏州 山坡型泥石流,汶川地震引发的崩塌 碎屑流,山坡型泥石流,碎屑流,1.对山区居民点的危害 山坡型泥石流对居民点的危害主要形式是, 直接冲毁和淤埋房屋及其它建筑物, 强烈冲刷沟道引起岸坡崩塌而危及居民点。,四、山坡型泥石流的危害,1972-2-06, 香港地区3 d 连续降水量达652mm , 18 日九龙观塘秀茂坪一个40 m 高的填塞斜坡
6、发生泥崩, 进而形成泥石流, 淤埋了坡下的多座房屋, 致使71 人死亡 。,2.对山区铁路和公路的危害 山坡型泥石流对山区铁路、公路的危害主要形式是, 堵塞桥涵, 冲毁和淤埋线路、车站及附属建筑物。多数山坡型泥石流模型较小, 但线路沿线灾害点众多, 它们对铁路、公路处处阻拦, 形成节节分割, 累计危害十分严重。1993-2-08 日本九州鹿儿岛地区1 d 降雨量达269 mm , 鹿儿岛到都城的铁路沿线6km 范围发生50 处山坡型泥石流, 泥石流冲毁铁路和车站, 淤埋了公路, 将2500 人和800辆汽车围困在公路上, 并造成20 人死亡。成(都) 昆(明) 铁路是受泥石流灾害最严重的铁路之
7、一, 山坡型泥石流占全线泥石流沟总数的27%。在四川境内成昆线北段的重大泥石流灾害中, 山坡型泥石流占14%。如1998-5-20, 成昆线永郎车站附近五里牌暴发山坡型泥石流。泥石流堵死了涵洞, 漫上道床, 淤埋线路近100 m , 造成290 次货车颠覆, 中断行车10h 57 min。(四) 川(西) 藏公路深受山坡型泥石流危害, 在西藏怒江支流冷曲河谷K3893 K3913 的20 km 线路内, 山坡型泥石流沟多达100 处。,车辆、行人经过沟口时，泥石流突然发生,泥石流,车辆经过处,车辆落水,3. 对生态环境的破坏 山坡型泥石流一旦成群发生, 对生态环境破坏非常严重, 泥石流凹型侵蚀
8、槽内及下方的泥石流堆积区内一切植物都被毁灭。特别是凹型槽内, 土层被冲光, 基岩裸露, 水土流失剧烈, 地表保持水分的能力大大减弱, 在自然条件下植被很难恢复。成带发生山坡型泥石流的地区, 森林植被破坏严重, 土地退化, 以至出现荒漠化现象。如成昆铁路凉红 埃岱区间, 由于山坡型泥石流的活动, 水土流失严重, 生态环境极度退化, 植被覆盖率仅为10% , 植被的重建非常困难。,4. 为沟谷泥石流形成提供了充分的物质条件 特大暴雨后, 多数山坡型泥石流直接进入支沟形成支沟泥石流, 支沟泥石流沿沟道而下, 将沟床物质席卷其中, 再汇入主沟形成规模更大的沟谷泥石流。如1982-09-2, 云南省祥云
9、县金旦河流域连续降水128 mm , 9-12 在5 h 50 m in 内降水160mm , 流域内发生了数百处山坡型泥石流, 这些山坡型泥石流经支沟汇入主沟后形成大规模沟谷泥石流。主沟泥石流将2 座小型水库冲毁, 形成规模巨大的溃坝泥石流, 给金旦河及楚场河沿岸40 多km 河谷两岸造成巨大的破坏, 形成毁灭性的泥石流灾害 。,五、山坡型泥石流的防治,1 .预防措施 2. 预警报措施 3. 治理措施,1 .预防措施 (1) 铁路、公路选线时应尽量避开山坡型泥石流多发区。在线路必须通过的山坡型泥石流易发地段, 必须考虑预防性的工程。对如隧道出口或车站附近的坡面进行整治, 改涵洞为小桥等。 (
10、2) 居民点的建设应避开山坡型泥石流的易发点。如山坡上原有冲沟的两岸及下游、凹型坡面和弃土场的下方、坡面水流易于汇集处或人工泄水口的下方等。 (3) 保护森林, 尤其是要保护好斜坡上、中部的森林, 防止森林火灾, 禁止乱砍乱伐、开荒种地等破坏生态环境造成水土流失的人类活动。 (4) 对开挖形成的人工边坡、弃土场和人工形成的泄水口应进行预防性治理。如在人工边坡和弃土场下部建支挡建筑物, 在坡面上建排水系统, 用生物工程固定和覆盖表层土;在泄水孔下方建排水系统, 将水流排入安全的地方。,2. 预警报措施 在山区开展泥石流预警报工作, 是减少泥石流灾害人员伤亡最有效的措施。 在山区居民中普及预防泥石
11、流滑坡等山地灾害的基本知识, 使居民牢固地树立防灾意识。要求居民对自己居住点附近山地环境进行观察, 确定自己的住所是否在上述易发山坡型泥石流的地段。要求居民了解在特大暴雨发生时应采取的行动, 正确地选择避难撤离路线和避难场所。 (2) 建立山区区域性泥石流灾害的预警报系统。通过气象雷达和气象卫星监测降雨情况, 根据事先确定的泥石流警戒雨量, 通过电视、广播和电话等设施及时发布泥石流即将发生的预报和警报, 要求居民采取相应的避难措施。,3. 治理措施 对已形成的山坡型泥石流沟或重要建筑物的上方的泥石流易发点进行治理。 (1) 截水沟 在山坡型泥石流沟或凹型坡面上方稳定的山坡上建截水沟, 将坡面产
12、生的水流拦截, 排入安全地点, 减少进入沟内或凹型坡面内的水体, 防止新的山坡型泥石流的发生。 (2) 小型谷坊 在山坡型泥石流沟内建小型谷坊, 固沟稳坡, 防止溯源侵蚀和侧向侵蚀。在大、中型山坡型泥石流沟内可建浆砌石谷坊, 在小、微型沟内可建生物谷坊。 (3) 排导沟 在山坡型泥石流沟下游建排导沟, 将山洪泥石流排泄到安全地带, 保护线路和居民点的安全。在排导沟设计时, 可适当加大排导沟的排导能力, 使之能顺利地排泄山洪泥石流。 (4) 加固斜坡上部的建筑物 对位于大型居民点和特别重要的建筑物上方斜坡上的挡土墙、灌溉渠道和公路、铁路的下边坡应进定期巡查, 可采用地质地雷、电子图像等方法, 对
13、建筑物进行检测和校核计算。若确认这些建筑物在特大暴雨下可能失稳下滑, 引起山坡型泥石流发生, 应对这些建筑进行加固, 以防不测。,(5) 生物工程 在山坡型泥石流沟内和坡面上采用植树种草及生物篱、生物谷坊等生物工程, 尽快覆盖和固定裸露的土体, 减少水土流失, 抑制泥石流发生。,六、山坡型泥石流防治实例 -庐山疗养院山坡型泥石流灾害治理,庐山疗养院流灾害 中国科学院庐山疗养院位于江西省九江市庐山风景区芦林地区, 地处犁头尖 九奇峰北坡。疗养院所处位置北低南高, 面对芦林湖, 海拔1040 1068m 之间, 后山最高点为犁头尖(海拔130018m )。1995-08-15, 芦林地区4 h 内
14、降雨246 mm。在强暴雨的激发下, 后山山顶附近的两处凹型坡面内发生崩塌, 崩塌体向下滑动过程中翻滚搅拌演化成山坡型泥石流。泥石流在山坡上强烈侵蚀形成两条长条状凹型槽, 简称为西沟和东沟。东、西沟泥石流淤塞公路涵洞, 堵塞公路, 冲毁疗养院南侧铁栅栏, 大量泥石流涌入院内, 部分泥沙下泄到芦林湖, 造成严重灾害, 直接威胁疗养院人员的生命安全, 并对芦山风景区景观造成了较大的破坏。,泥石流的特征,暴雨激发形成的山坡型泥石流。 东沟流域面积 0.025 km 2, 西沟 0.021 km 2, 泥石流来势凶猛, 容重大, 冲淤强烈, 流体中大块石多, 破坏力大。 暴雨型 山坡型 形成特点 ：源
15、头土体饱水后突然启动 冲刷与堆积,泥石流的危害,破坏生态环境和自然景观 阻塞破坏公路 淤埋山麓旅游点 泥沙进入庐林湖,泥石流综合防治方案及防治措施,防治目标和原则 (1) 目标 恢复后山生态环境和自然景观, 削弱泥石流形成条件, 消除或减轻泥石流危害, 确保疗养院安全, 减少进入芦林湖泥沙, 保护庐山自然景观和水。 (2) 原则 防治结合, 综合治理, 多重设防, 确保安全; 固沟稳坡, 减少泥沙; 排导山洪, 消除水患; 防冲停淤, 抵御大灾; 植树种草, 恢复景观。,2. 设计方案 本防治工程由土木工程和生物工程两部分组成 (1) 在后山东沟和西沟分别布置11 座和13 座谷坊, 固定沟床
16、, 稳定岸坡, 减少泥沙来源, 控制泥石流发生和发展。 ( 2) 在疗养院南的含鄱路上, 沿公路上边坡脚布置355m挡墙, 稳定边坡, 稳定坡面固体物质, 防止坡面物质在重力和水流的作用下崩滑堵塞排水沟、涵洞和公路。 ( 3) 改造现有公路边沟和涵洞, 使之能排泄设计山洪。在山洪暴发时, 能迅速将坡面和沟道洪水导入下游排洪沟, 防止洪水溢出路面, 漫入疗养院。,( 4) 在疗养院南缘布置块石混凝土桩防冲墩, 形成一条防线。当超标准泥石流暴发时,利用墩前的公路作缓冲区, 将大砾石和漂砾拦截在墩前, 消除和减轻超标准泥石流对疗养院的危害。 (5) 在疗养院内改建现有3 条排洪沟, 使之具有排泄设计山洪的能力, 消除山洪可能产生的淹没和冲淤危害。 (6) 在后山东、西沟两岸和挡墙后种草植树, 减少水土流失, 恢复后山的自然景观。,工程平面布置图,谷坊 24座 挡土墙 355m 排水系统 防
