泥石流知识

泥石流

泥石流经常发生在峡谷地区和地震火山多发区，在暴雨期具有群发性。它是一股泥石洪流，瞬间爆发，是山区最严重的自然灾害。

多发地带：环太平洋褶皱带（山系）、阿尔卑斯--喜马拉雅褶皱带、欧亚大陆内部的一些褶皱山区。世界上有近50多个国家存在泥石流的潜在威胁。其中比较严重的有哥伦比亚、秘鲁、瑞士、中国、日本。中国，有泥石流沟1万多条，其中的大多数分布在西藏、四川、云南、甘肃。四川、云南多是雨水泥石流，青藏高原则多是冰雪泥石流。中国有70多座县城受到泥石流的潜在威胁。日本，竟然有泥石流沟62000多条，在春季、雨季经常爆发。1970年，秘鲁的瓦斯卡兰山爆发泥石流，500多万立方米的雪水夹带泥石，以100公里每小时的速度冲向秘鲁的容加依城，造成2.3万人死亡，灾难景象惨不忍睹。1985年，哥伦比亚的鲁伊斯火山泥石流，以50公里每小时的速度冲击了近3万平方公里的土地，其中包括城镇、农村、田地，哥伦比亚的阿美罗城成为废墟，造成2.5万人死亡，15万家畜死亡，13万人无家可归，经济损失高达50亿美元。人们记忆犹新的泥石流灾难：在1998年，5月6日，意大利南部那不勒斯等地区突然遭到建国以来非常罕见的泥石流灾难。造成100多人死亡，200多人失踪，2000多人无家可归。萨尔诺村56岁的福尔斯勒在睡梦中被怪声惊醒，想打开门看看究竟。他的太太帮他打开电灯，就在福尔斯勒开门的一刹那，一股巨大的泥流将他掀翻在地，他的太太在惊恐万分中伸手试图拉起她的丈夫，但更多的泥流不断涌入，泥流上涨，她只好跳上桌面避难，眼睁睁看着自己的丈夫被泥流吞没。就象这样，许多人被泥流无声无息的淹没、冲走，甚至连呼救的机会都没有。由于我们的生态环境日益遭到严重的破坏，进入20世纪后，全球泥石流爆发频率急剧增加，发生逾百次。

l、现象

泥石流有多种类型，这里主要指暴雨型泥石流。在山区由于暴雨，使山谷中积存的松散岩土体向下游开阔地带倾泻的一种突发性洪流，又称山洪泥流。泥石流中固体物质的体积含量一般超过15％最多可达70—80％，是碎屑与水组成的高容重两相混合体。泥石流具有爆发突然，历时短暂，冲击力大等特点，往往直接危害着工农业生产和人们的生活。

2、原因

泥石流形成的因素可分自然因素和人为因素。自然因素如地形地貌、地质构造、水文气象、暴雨激发等；人为因素如乱砍滥伐森林、不当的开挖、堆积等活动，会促进泥石流的发生和发展。在具备泥石流发生的地质和地形相同条件时，降雨的特征往是决定因素。人为活动往往为泥石流的形成起了扩大和加快的作用，有时也会变为主导作用。

3、防治措施

泥石流防治，应以防为主，开展预防监测，宣传普及泥石流的知识，重视制止诱发泥石流的人为活动，保护山地生态环境，防患于未然。开展坡面治理，搞好水土保持，实行合理耕作活动，从根本上解决泥石流的灾害。对易发生泥石流地区的工程防护措施主要是：

①稳：用排水、拦挡、护坡等稳住松散物质、滑塌体及坡面残积物； ②拦：在中上游设置谷坊或拦挡坝，拦截泥石流固体物；

③排：在泥石流流通段采取排导渠(槽)，使泥石流顺畅下排；

④停：在泥石流出口有条件的地方设置停淤场，避免堵塞河道； ⑤封：即封山育林，退耕还林。造林增加植被复盖率。

二、泥石流灾害防治的基本措施

泥石流有不同的特点，相应的治理措施也应有所不同。在以坡面侵蚀及沟谷侵蚀为主的泥石流地区、应以生物措施为主、辅以工程措施；在崩塌、滑坡强烈活动的泥石流发生(形成)区，应以工程措施为主，兼用生物措施，而在坡面侵蚀和重力侵蚀兼有的泥石流地区，则以综合治理效果最佳。

(一)生物措施

泥石流防治的生物措施是包括恢复植被和合理耕牧。一般采用乔、灌、草等植物进行科学地配置营造，充分发挥其滞留降水，保持水土，调节径流等功能，从而达到预防和制止泥石流发生或减小泥石流规模，减轻其危害程度的目的。生物措施一般需要在泥石流沟的全流域实施，对宜林荒坡更需采取此种措施。但要正确地解决好农、林、牧、薪之间的矛盾，如果管理不善，很难收到预期的效果。

与泥石流工程防治措施相比较，生物防治措施具有应用范围广，投资省、风险小，能促进生态平稳，改善自然环境条件，具有生产效益，以及防治作用持续时间长的特点。生物措施初期效益一般不够显著，需三五年或更长一些时间才可发挥明显作用，在一些滑坡、崩塌等重力侵蚀现象严重地段，单独依靠生物措施不能解决问题，还需与工程措施相结合才能产生明显的防治效能，生物措施包括林业措施、农业措施和牧业措施等各种措施，通常在同一流域内随地形、坡度、土层厚度及其他条件的变化而因地制宜的进行具体布置。

(二)工程措施

泥石流防治的工程措施是在泥石流的形成、流通、堆积区内，相应采取蓄水、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治理工程，以控制泥石流的发生和危害，泥石流防治的工程措施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、一次性解决问题等情况。

跨越工程

跨越工程是指修建桥梁、涵洞从泥石流上方凌空跨越，让泥石流在其下方排泄。根据1977年的考察资料，成昆铁路沿线249条泥石流沟共修建桥梁157座，涵洞48座，占全部221项工程的90．2％，可见桥涵跨越是通过泥石流地区的主要工程形式。

穿过工程

穿过工程是指修建隧道、明洞从泥石流下方穿过，泥石流在其上方排泄。这是通过泥石流地区的又一种主要工程形式。据统计，成昆线穿过泥石流共修建隧道、明洞和渡槽16座，占全部221项工程的9．8％。对于隧道、明洞和渡槽设计的选择，总的原则是因地制宜。

防护工程

防护工程是指对泥石流地区的桥梁、隧道、路基，泥石流集中的山区变迁型河流的沿河线路或其他重要工程设施，作一定的防护建筑物，用以抵御或消除泥石流对主体建筑物的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。防护工程主要有护坡、挡墙、顺坝和丁坝等。

排导工程

排导工程的作用是改善泥石流流势，增大桥梁等建筑物的泄洪能力，使泥石流按设计意图顺利排泄。

泥石流排导工程包括导流堤、急流槽和束流堤三种类型。导流堤的作用，主要是在于改善泥石流的流向，同时也改善流速。急流槽的作用，主要是改善流速，也改善流向。束流堤作用，主要是改善流向，防止漫流。导流堤和急流槽组合成排导槽，以改善泥石流在堆积扇上的流势和流向，让泥石流循着指定的道路排泄，不让淤积。导流堤和束流堤组合成束导堤，可以防止泥石流漫流改道为害。

对于导流堤的布置，堤尾方向与大河流向应力求成锐角相交。泥石流与大河汇流，洪水互相搏击，动能会有很大损失，交角越小，动能损失越小，越容易将泥石流带走，一般地说，交角宜小于45。

拦挡工程

拦挡工程是用以控制组成泥石流的固体物质和雨洪径流，削弱泥石流的流量、下泄总量和能量，减少泥石流对下游经济建设工程冲刷、撞击和淤积等危害的工程设施。拦挡工程包括拦碴坝、储淤场、支挡工程、截洪工程四类。前三类起拦碴、滞流、固坡作用，控制泥石流的固体物质供给。截洪工程的作用在于控制雨洪径流。总的目的是削弱泥石流。

对于防治泥石流的工程措施，常须采取多种措施结合应用。最常见的有拦碴坝与急流槽相结合的拦排工程，导流堤、拦碴坝和急流槽相结合的拦排工程，拦碴坝、急流槽和渡槽相结合的明洞(或渡槽)工程等。防护工程也常与其他工

程配合应用。多种工程措施配合使用，比单纯采用某一种工程措施要更为有效，也更为经济合理。

(三)全流域综合治理

泥石流的全流域综合治理，目的是按照泥石流的基本性质，采用多种工程措施和生物措施相结合，上、中、下游统一规划，山、水、林、田综合整治，以制止泥石流形成或控制泥石流危害。这是大规模、长时期、多方面协调一致的统一行动。综合治理措施主要包括以下三个方面：

稳 主要是在泥石流形成区植树造林，在支、毛、冲沟中修建谷场，其目的在于增加地表植被、涵养水分、减缓暴雨径流对坡面的冲刷，增强坡体稳定性，抑制冲沟发展。

拦 主要是在沟谷中修建挡坝，用以拦截泥石流下泄的固体物质，防止沟床继续下切，抬高局部侵蚀基准面，加快淤积速度，以稳住山坡坡脚，减缓沟床纵坡降，抑制泥石流的进一步发展。

排 主要是修建排导建筑物，防止泥石流对下游居民区、道路和农田的危害。这是改造和利用堆积扇，发展农业生产的重要工程措施。

一、泥石流的形成条件

泥石流的形成，必须同时具备三个基本条件：

1、有利于贮集、运动和停淤的地形地貌条件；

2、有丰富的松散土石碎屑固体物质来源；

3、短时间内可提供充足的水源和适当的激发因素。

（一）地形地貌条件

地形条件制约着泥石流形成、运动、规模等特征。主要包括泥石流的沟谷形态、集水面积、沟坡坡度与坡向和沟床纵坡降等。

1、 沟谷形态

2、 典型泥石流分为形成、流通、堆积等三个区，沟谷也相应具备三种不同形态。上游形成区多三面环山、一面出口的状、漏斗状或树叶状，地势比较开阔，周围山高坡陡，植被生长不良，有利于水和碎屑固体物质聚集；中游流通区的地形多为狭窄陡深的狭谷，沟床纵坡降大，使泥石流能够迅猛直泻；下游堆积区的地形为开阔平坦的山前平原或较宽阔的河谷，使碎屑固体物质有堆积场地。

2、沟床纵坡降

沟床纵坡降是影响泥石流形成、运动特征的主要因素。一般来讲，沟床纵坡降越大，越有利于泥石流的发生，但比降在10%-30%的发生频率最高，5%-10%和30%-40%的其次，其余发生频率较低。

3、沟坡坡度

坡面地形是泥石流固体物质的主要源地一，其作用是为泥石流直接供固体物质。沟坡坡度是影响泥石流的固体物质的补给方式、数量和泥石流规模的主要因素。一般有利于提供固体物质的沟谷坡度，在我国东部中低山区为10-30度，固体物质的补给方式主要是滑坡和坡洪堆积土层，在西部高中山区多为30-70度，固体物质和补给方式主要是滑坡、崩塌和岩屑流。

4、集水面积

泥石流多形成在集水面积较小的沟谷，面积为0.5-10平方公里者最易产生，小于0.5-平方公里和10-50平方公里其次，发生在汇水面积大于50平方公里以上者较少。

5、斜坡坡向

斜坡坡向对泥石流的形成、分布和活动强度也有一定影响。阳坡和阴坡比较，阳坡上有降水量较多，冰雪消融快，植被生长茂盛，岩石风化速度快、程度高等有利条件，故一般比阴坡发育。如我国东西走向的秦岭和喜马拉雅山的南坡上产生的泥石流比北坡要多得多。

（二）碎屑固体物源条件

某一山区能作为泥石流中固体物质的松散土层的多少，与地区的地质构造、地层岩性、地震活动强度、山坡高陡程度、滑坡、崩塌等地质现象发育程度以及人类工程活动强度等有直接关系。

1、与地质构造和地震活动强度的关系

地区地质构造越复杂，褶皱断层变动越强烈，特别是规模大，现今活动性强的断层带，岩体破碎十分发育，宽度可达数十条数百米，常成为泥石流丰富的固体物源。如我国西部的安宁河断裂带、小江断裂带、波密断裂带、白龙江断裂带、怒江断裂带、澜沧江断裂带、金沙江断裂带等，成为我国泥石流分布密度最高、规模最大的地带。在地震力的作用下，不仅使岩体结构疏松，而且直接触发大量滑坡、崩塌发生，特别是在Ⅶ度以上的地震烈度区。对岩体结构和斜坡的稳定性破坏尤为明显，可为泥石流发生提供丰富物源，这也是地震→滑坡、崩塌→泥石流灾害连环形成的根本原因。如1973年四川炉霍地震（7.9

级）和1976年四川平武—松潘地震（7.2级）破坏山体，产生大量崩塌、滑坡，促使众多沟谷发生泥石流。

2、与地层岩性的关系

地层岩性与泥石流固体物源的关系，主要反映在岩石的抗风化和抗侵蚀能力的强弱上。一般软弱岩性层、胶结成岩作用差的岩性层和软硬相间的岩性层比岩性均一和坚硬的岩性层易遭受破坏，提供的松散物质也多，反之迹然。如长江三峡地区的中三迭统巴东组，为泥岩类和灰炭类互层，是巴东组分布区泥石流相对发育的重要原因。安宁河谷侏罗纪砂岩、泥岩地层是该流域泥石流中固体物质的主要来源。

花岗岩类，由于结构构造和矿物成分的特点，物理和化学风化作用强烈，导致岩体崩解，形成块石、碎屑和砂粒，形成大厚度的风化残积层，当其它条件具备时可形成泥石流。

石灰岩分布地区，炭岩只有经物理风化和经淋溶的残积红土以及经地质构造作用的破碎带，才可能成为泥石流的固体物源。由于石灰岩具可溶性，溶蚀现象发育，塌陷、漏斗等岩溶堆积松散土多见，难以成为泥石流的固体物源，再加上岩溶地区地表水易流入地下，故灰岩地区泥石流现象少见。

除上述地质构造和地层岩性与泥石流固体物源的丰度有直接关系外，当山高坡陡时，斜坡岩体卸荷裂隙发育，坡脚多有崩坡积土层分布；地区滑坡、崩塌、倒石锥、冰川堆积等现象越发育，松散土层也就越多；人类工程活动越强烈，人工堆积的松散层也就越多，如采矿弃渣、基本建设开挖弃土、砍伐森林造成严重水土流失等。这些均可为泥石流发育提供丰富的固体物源。

（三）水源条件

水既是泥石流的重要组成成分，又是泥石流的激发条件和搬运介质。泥石流水源提供有降雨、冰雪融水和水库（堰塞湖）溃决溢水等方式。

1、降雨

降雨是我国大部分泥石流形成的水源，遍及全国的20多个省、市、自治区，主要有云南、四川、重庆、西藏、陕西、青海、新疆、北京、河北、辽宁等，我国大部分地区降水充沛，并且具有降雨集中，多暴雨和特别大暴雨的特点，这对激发泥石流的形成起了重要作用。特大暴雨是促使泥石流暴发的主要动力条件。处于停歇期的泥石流沟，在特大暴雨激发下，甚至有重新复活的可能性。1963年9月18日，云南东川的老干沟，一小时内降雨552毫米，暴发了50年一遇的泥石流。连续降雨后的暴雨，是触发泥石流又一重要动力条件，因为泥石流发生与前期降水造成松散土含水饱和程度与1小时、10分钟的短历时强降雨（雨强）所提供的激发水量有十分密切的关系。据有关资料，在日本，激发泥石流的小时雨强，一般在30mm以上，10分钟雨强在7mm—9mm以上，甸西部地区激发泥石流的小时雨强30mm左右，10分钟则在10mm以上。