泥石流专题知识专业知识讲座课件.ppt

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1、第一节 概述,泥石流(debris flow，mudflow)是发生在山区的一种含有大量泥砂、石块的暂时性急水流。典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透山坡或沟床中的固体堆积物质，使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。它的活动特点是：在一个地段上往往突然暴发，能量巨大，来势凶猛，历时短暂，且复发频繁，因此破坏力强大。泥石流现象几乎在世界上所有的山区都有可能发生，尤以最新隆起山系最为活跃，遍及全球50多个国家，如日本、美国、俄罗斯、奥地利等我国山区面积广大，山地约占全国总面积的70%，又多处于

2、季风气候区，降水集中，晚近代地壳运动剧烈、地震频繁、地形陡峭而切割破碎，泥石流现象普遍,泥石流作为一种地质灾害现象，同时具有水文学、流变学、水土保持学、地貌学、工程学、环境学及灾害学等属性。水文学者认为，泥石流是比洪水密度大得多的特殊洪流；流变学者认为，泥石流是一种多相流体；水土保持学者认为，泥石流是水土流失的一种特殊形式；地貌学者认为，泥石流是塑造地表形态的一种造貌过程；工程学者认为，泥石流是一种不良物理地质现象；环境学者认为，泥石流是一种破坏环境的因素；灾害学者认为，泥石流是一种山地地质洪流灾害。,我国泥石流分布,全国大部分地区都有泥石流分布。26个省(区)分布有几万条泥石流沟。大致以大兴

3、安岭燕山太行山巫山雪峰山一线为界分为两部分，西部的高原、高山、极高山是泥石流最发育、分布最集中、灾害频繁而又严重的地区；东部的平原、低山、丘陵，除辽东南山地泥石流密集外，广大地区泥石流分布零散，灾害较少。规模比较大的地区是西南、西北和中南地区。,我国地貌第一、二级阶梯，包括广阔的高原、深 切割的极高山、高山和中山区，是泥石流最发育最集中的地区，泥石流沟群常呈带状或片状分布。其中成片的集中在青藏高原东南缘山地、四川盆地周边，以及陇东-陕南、晋西、冀北等以及黄土高原东缘为主的地区。,据初步统计全国有29个省、自治区、直辖市，771个县（市）有泥石流活动，泥石流分布区的面积约占国土总面积的18.6，

4、有灾害性泥石流沟8500余条，一般泥石流沟则更多，每年因为泥石流造成的损失约3亿元。,泥石流的危害,城镇全国有94个县（市）级以上的城镇有泥石流危害，其中以四川最多，约占40。仅川滇两省坐落在泥石流堆积扇上的县城就多达50余个。仅四川攀西地区就有11个县、市城镇受到泥石流危害，占城市总数的52%，近期丧生于泥石流的在2000人以上 1967年6月四川喜德红莫区所在地几乎全部被泥石流掩埋，死亡80人，区镇被迫搬迁。1979年，四川雅安146人丧生于泥石流,铁路据统计，我国铁路沿线泥石流沟多达1400余条，轻则断道阻车，重则颠覆列车，车毁人亡。例如，成昆铁路北段建成运营15年中，有78条泥石流沟先

5、后暴发了149次泥石流，7次掩埋车站，2次冲毁桥梁，3次颠覆列车。其中1981年四川甘洛利子依达沟的一次泥石流，将一列正从隧道中驶出的客车机车和前两节车厢，连同桥梁冲入大渡河，另两节车厢颠覆于桥下，死亡275人，成为我国铁路史上最惨重的泥石流灾难。,公路我国山区公路，尤其西部地区的公路，每年雨季经常因泥石流冲毁或淤埋桥涵、路基而断道阻车。川藏、川滇、甘川、川青、中尼、川黔等山区公路断道均为泥石流、山洪、滑坡所致，其中泥石流成灾的约占一半。仅长江上游地区的公路交通，泥石流毁坏大小桥梁1850 余座，堵塞桥涵2060座，冲毁公路达1300公里左右，断道时间累计达19875天，造成直接经济损失3.3

6、1亿元左右1985年川藏公路培龙沟特大泥石流冲毁汽车80余辆，断道阻车长达半年以上。,山区内河航道直接影响；泥石流汇入，泥沙石块堵塞航道或形成险滩间接影响：泥石流注入江河，增加江河含沙量，加速航道淤积，致使江面展宽，水深变浅，直至无法通航。例如金沙江下游至今无法通航，便与360个险滩难以处理有关，其中85的险滩均为泥石流构成的溪口滩。由于泥石流不断补给泥沙石块，致使险滩的险情日益加剧。,矿山把矿山布设于间歇性或潜在泥石流沟道内或其堆积扇上，一旦泥石流爆发，就会给矿山带来深重灾害。1984年5月27日凌晨，云南东川地区黑山沟泥石流给东川矿务局因民铜矿矿区带来严重灾害，淤埋厂房等建筑面积达4.5万

7、平方米，伤亡120余人，毁坏矿区管道长26.7公里，全矿停产14天，损失1100万元，通往东川矿区的公路、铁路，屡遭小江沿岸泥石流危害，致使矿山生产成本不断提高，丧失了国内外投资者的兴趣。,云南新平县泥石流（2002年8月14日）造成40人死亡,23人失踪,直接经济损失达2.28亿元,2003年7月11日 被称为“美人谷”的四川省丹巴县发生特大泥石流灾害，致使51人死亡和失踪。,9.24泥石流后的北川县城,造成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、形成堰塞湖。舟曲县内三分之二区域被水淹没。遇难1435人，失踪330人,第二节 泥石流形成条件,地形条件地质条件 气象水文,地形条件,地貌条件是形成泥石

8、流的内因和必要条件，制约着泥石流的形成和运动，影响泥石流的规模和特性。泥石流总是发生在陡峻的山岳地区，一般是顺着纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，可以是干涸的嶂谷、冲沟，也可以是有水流的河谷。泥石流形成的地貌条件：主要是泥石流沟沟床比降、沟坡坡度、坡向、集水区面积和沟谷形态等 每一处泥石流自成一个流域。典型的泥石流流域可划分为形成区、流通区和堆积区三个区段：,典型泥石流流域示意图,泥石流形成区；泥石流流通区；泥石流堆积区；泥石流堵塞河流形成的湖泊；1峡谷；2有水沟床；3无水沟床；4分区界线；5流域界线,地形条件,(一)形成区 多为三面环山、一面出口的宽阔地段，周围山坡陡峻，地形坡度多为3060，沟床

9、纵坡降可达30以上。(二)流通区 该区是泥石流搬运通过的地段，多系狭窄而深切的峡谷或冲沟，谷壁陡峻而纵坡降较大，且多陡坎和跌水。当纵坡陡而顺直时，泥石流流途通畅，可直泻下游，能量大。反之则易堵塞停积或改道，削弱能量。(三)堆积区 一般位于出山口或山间盆地边缘，地形坡度通常小于5。由于地形豁然开阔平坦，泥石流动能急剧降低，最终停积下来，形成扇形、锥形或带形堆积滩。,舟曲地形,根据地形情况，将三眼峪分为3段，其中A-B段沟道比降为92.4，B-E段沟道比降为279，B-F段沟道比降为267；罗家峪分为2段，其中A-C段沟道比降67，C-G段沟道比降214.5。,地形比降示意图,地质背景条件,地质条

10、件主要决定了松散固体物质的来源。泥石流强烈发育的山区，都是地质构造复杂、岩石风化破碎、新构造运动活跃、地震频发、崩滑灾害多发的地段。地质构造地层岩性地震,地质构造,我国构造运动表现十分强烈，断裂非常发育，特别是以纵向构造和歹字型构造最突出，这些断裂规模大、活动性强，是影响区域地壳稳定性的主要因素。大断裂分布地区，也是区域地震活动最为频繁地区;断裂对地形的影响和斜坡岩体的破坏作用也很明显，它们不仅控制着我国现代地貌的发育，而且也基本控制了我国泥石流发育和区域的分布特征。大断裂构造的破碎带可长达几公里至数十公里，沿断裂带上软弱构造面发育，岩石破碎，形成了糜棱岩、破裂岩和角砾岩等动力变质岩，成为滋生

11、泥石流的温床，是泥石流发生发展的控制性因素。我国活动断裂带，诸如安宁河断裂带、绿汁江断裂带、小江断裂带和波密-易贡断裂带以及白龙江断裂带等，成为我国泥石流最发育地区（数量、规模、活动强度）。活动断裂构造有利于泥石流的发育和形成，但不是所有断裂构造 都能发育和形成泥石流。,舟曲在大地构造位置上处于松潘故孜地槽褶皱系和西秦岭地槽褶皱系两大构造单元的接壤部位,主要构造线呈NWW向。,地层岩性,在地质构造控制下，一个地区的地层岩性与泥石流发育和形成也有密切的关系。由于风化速度的差异，岩性软弱的岩层或软硬相间的岩层比岩性均一的坚硬岩层易遭破坏，提供松散物质也就越易，对于形成泥石流就越有利。,我国易发育和

12、形成泥石流的岩层主要有以下几类：(1)新生界地层：为固结较差的粘土岩类和各种成因的松散堆积物，如西南成都粘土、昔格达粘土，西北地区的黄土及含盐地层。(2)中生界陆相地层(特别是含膏盐红层)：此类岩层岩石固结性差，抗剪强度低，易软化和泥化，在干湿度变化下胀缩作用明显，岩石表层崩解迅速，常形成较厚的碎屑层;该地层常含膏盐，在水的长期作用下，固结力会降低甚至失去;由于软化性大，当其处于边坡位置，特别是当产状与坡向一致时，坡面易于失稳，产生滑坡，成为泥石流的物质补给来源。(3)煤系地层。该地层为砂泥质岩系，粘土岩类强度低，遇水易软化。(4)含凝灰岩夹层的玄武岩,(5)变质岩类：此类岩层时代古老，节理、

13、裂隙发育，常有较厚的风化带，特别是在水浸作用下，其中变质矿物如绢云母、绿泥石易重新分解为粘土矿物而发生泥化，极易产生滑坡，形成泥石流。(6)碳酸盐岩层。该岩层具有可溶性，在石灰岩分布地区只有机械风化或寒冻风化所形成的岩块碎屑或经淋溶残积红土，成为泥石流流域固体物质补给源时，才有可能参与泥 石流活动。(7)强烈风化的花岗岩。花岗岩在炎热多雨的气候条件下，易形成深厚的风化壳，厚度达到50-100米，强风化带厚5-30米，呈砂土状，强度低，易于泥石流发育和形成。在高 寒地区以寒冻风化为主，岩体机械破碎，形成岩屑型风化壳，也利于泥石流发育。,舟曲区内主要出露一套志留系至三叠系浅变质岩系。此类岩层时代古

14、老，节理、裂隙发育，常有较厚的风化带，特别是在水浸作用下，其中变质矿物如绢云母、绿泥石易重新分解为粘土矿物而发生泥化，极易产生滑坡，形成泥石流。,地 震,地震是释放地壳应力和地壳应变能量的重要方式之一。地震特别是强震可显著降低表层的强度，破坏自然斜坡的稳定性。地震所激发的滑坡等，是地震力对斜坡变形的直接效应，7级以上的强震还可产生大量地震断层，这些都直接增加了泥石流固体物质来源。地震对泥石流发育和分布的影响大小主要受地震烈度的控制。一般在7度以上的地区，地震对泥石流发育和分布影响显著。舟曲处在汶川地震活跃带上，是地震重灾区之一，地震导致舟曲的山体松动，极易垮塌,气象水文,气象水文是激发泥石流发

15、生的决定性因素，泥石流形成必须有强烈的地表径流，地表径流是暴发泥石流的动力条件。泥石流的地表径流来源于暴雨、高山冰雪强烈融化和水体溃决等。连续的强降雨是舟曲泥石流的主要触发因素,第三节 泥石流的分类,按泥石流流域形态分类 按泥石流的物质组成分类 按泥石流的流体性质分类,按泥石流流域形态分类,标准型泥石流：流域呈扇形，其面积较大，有十几至几十平方公里，能明显地划分出形成区、流通区和堆积区河谷型泥石流：流域呈狭长条形，形成区多为河流上游的沟谷，固体物质来源于沟谷中分散的坍滑体。沟谷中一般常年有水，故水源较丰富。流通区与堆积区往往不能明显分开，在流通区内既有冲刷，又有堆积。山坡型泥石流：流域面积较小

16、，一般小于1km2。流域呈斗状，无明显流通区，形成区与堆积区直接相连。,按泥石流的物质组成分类,水石流型泥石流：这种类型泥石流一般含有非常不均匀的石块和砂砾，粘土质细粒物质含量少，而且在泥石流运动过程中极易被冲洗掉。所以水石流型泥石流的堆积物常常是很大的粗碎屑物质。泥石流型泥石流：这类泥石流既含有很不均一的粗碎屑成分，又含有相当多的粘土质细粒物质。因具有一定的粘结性，泥石流型泥石流的堆积物常形成为粘结较牢固的土石混合物。泥水流型泥石流：固体物质基本上由细碎屑和粘土物质所组成，粗碎屑物含量很少，甚至没有。我国黄土高原地区分布有此类泥石流。,按泥石流的流体性质分类,粘性泥石流：这类泥石流含有大量的

17、细粒粘土物质，固体物质含量占4060，最高可达80。水和泥砂、石块凝聚成一个粘稠的整体，粘性很大。它的密度大，浮托力强。当它在流途上经过弯道或遇障碍物时，有明显的爬高和截弯取直作用，并不一定循沟床运动。粘性泥石流在堆积区不发生散流，而是以狭窄条带状如长舌一样向下奔泄和堆积。堆积物地面坎坷不平，停积时堆积物无分选性；且结构往往与运动时相同，较密实。稀性泥石流：这类泥石流水是主要成分，固体物质占l040，且细粒物质少，因而不能形成粘稠的整体。在运动过程中，水泥浆速度远远大于石块的运动速度；石块以滚动或跃移方式下泄。它具有极强的冲刷力，常在短时间内将原先填满堆积物的沟床下切成几米至十几米的深槽。稀性

18、泥石流在堆积区呈扇状散流，将原来的堆积扇切割制成条条深沟。堆积后水泥浆逐渐流失。堆积物地面较平坦，结构较松散，层次不明显。沿流途的停积物有一定的分选性。,舟曲泥石流基本特征,泥石流灾害发生在舟曲县北山的三眼峪沟和罗家峪沟，属粘性泥石流。泥石流灾害分为流通区、掩埋堆积区、白龙江堆积区。碎屑堆积总体积约为169万m3。,第四节 泥石流防治,防治原则：坚持以防为主、防治结合、除害兴利的原则因地制宜、综合治理的原则全面规划、突出重点的原则坚持投资省、效益高、技术可行的原则防治工程应遵循泥石流自身的特点和规律具体防治措施有治理措施和预防措施预防措施：空间预测时间预报危险度判别,泥石流治理,泥石流灾害的治

19、理是在泥石流的形成、流通、堆积区内，采取相应的治理工程（如蓄水、引水工程，拦挡、支护工程，排导、引渡工程，停淤工程及改土护坡工程等），以控制泥石流的发生和危害。泥石流的治理工程通常适用于泥石流规模大，暴发不很频繁、松散固体物质补给及水动力条件相对集中，保护对象重要，要求防治标准高、见效快、一次性解决问题的情况。,治理工程主要有治水、治土和排导等为主的方案。1）治水为主的方案：利用蓄水、引水和截水等工程控制地表洪水径流，削减水动力条件，使水土分离，稳定山坡。辅之少量拦挡、排导工程稳定部分土体，适用于水力类泥石流沟的治理。2）治土为主的方案：利用拦挡、支护工程，拦蓄泥石流固体物质，稳定沟岸崩塌及滑

20、坡；同时辅以排导、截水工程等。适用于土力类崩塌滑坡型泥石流沟的治理。3）排导为主的方案：利用排洪道、渡槽等工程，排泄泥石流，控制泥石流的危害。4）综合治理方案：在具体实施泥石流的防治时，宜采取坡面、沟道兼顾，上下游统筹的综合治理方案。一般在沟谷上游以治水为主，中游以治土为主，下游以排导为主。,治理措施,生物措施 工程措施 蓄水、引水工程 支挡工程 拦挡工程 排导工程 储淤工程,生物工程,通过对现有森林植被的保护、荒山荒坡营造水源涵林、水流调节林、护坡林、沟道防冲林、治理工程的防护林等，使泥石流治理的流域内恢复植被，形成良好的生态环境。,工程措施,蓄水、引水工程：包括调洪水库、截水沟和引水渠等。

21、工程建于形成区内，其作用是拦截部分或大部分洪水、削减洪峰，以控制暴发泥石流的水动力条件。避免经过崩滑地段而应在它的后缘外侧通过，并严防渗漏、溃决和失排。支挡工程：挡土墙、护坡等。在形成区内崩塌、滑坡严重地段，可在坡脚处修建挡墙和护坡，以稳定斜坡。,拦挡工程 这类工程多布置在流通区内，修建拦挡泥石流的坝体，也称谷坊坝。它的作用，主要是拦泥滞流和护床固坡,排导工程 包括排导沟、渡槽、急流槽、导流堤等，多数建在流通区和堆积区。最常见的排导工程是设有导流堤的排导沟(泄洪道)。它们的作用是凋整流向，防止漫流，以保护附近的居民点、工矿点和交通线路。,1坝-坝堤；2导流堤,储淤工程储淤工程的主要作用是在一定

22、期限内、一定程度上将泥石流固体物质在指定地段停淤，从而削减下泄的固体物质总量及洪峰流量，包括拦淤库和储淤场。拦淤库设置于流通区内，就是修筑拦挡坝，形成泥石流库。储淤场一般设置于堆积区的后缘，工程通常由导流堤、拦淤堤和溢流堰组成。,1设计第一期拦碴坝2设计第二期拦碴坝3设计第三期拦碴坝4导流堤5已竣工水库,综合治理西昌黑沙河泥石流,防止泥石流用的护路明洞,用于在路堤上方排放泥石流的钢筋凝土护路廊道,用隧道从泥石流沟床下面通过,用渡槽引导泥石流越过道路上空,道孚县泥石流谷坊坝,道孚县泥石流排导槽,云南东川老干沟泥石流,成昆铁路上最大的勒古洛夺泥石流导槽,仅此工程若按2005的工程造价约可拉动数亿元的GDP,格栅坝,格栅坝最适合于拦蓄含巨石、大漂砾的水石流、稀性泥石流和挟带大量推移质的高含沙洪水，也可布置在粘性泥石流与洪水相间出现的沟道；而不适用于拦蓄崩滑体和间发性粘性泥石流。,