1、简述泥石流的形成条件及防治措施
一、泥石流的形成必须同时具备三个基本条件,分别是:地形条件、地质条件和气象水文条件。1、地形条件。要具有利于水和物质汇集和泥石流流动的高山深沟、陡峻地势、坡降大的沟河流域等地形地貌。泥石流形成区多为地形比较开阔、周围山高坡陡、岩石破碎、植被差等利于水和碎屑物质集中的三面环山、瓢状或漏斗状地貌;流通区的地形具有能够使泥石流急泻而下的深狭谷、大陡降谷床特征;堆积区一般为能使碎屑物堆积的开阔山前平原和河谷阶地地形。2、地质条件。地质条件决定了松散固体物质来源、组成、结构、补给方式和速度等。泥石流强烈发育的山区,多是地质构造复杂、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。这样的地段,既为泥石流准备了丰富的固体物质来源,也因地形高耸陡峻,高差对比大,为泥石流活动提供了强大的动能优势。
3、气象水文条件。水既是泥石流的组成部分,又是搬运泥石流物质的基本动力。泥石流的发生与短时间内大量流水密切相关,没有大量的流水,泥石流就不可能形成。因此,就需要在短时间内有强度较大的暴雨或冰川和积雪的强烈消融,或高山湖泊、水库的突然溃决等。气温高或高低气温反复骤变,已经长时间的高温干燥,均有利于岩石的风化破碎,再加上水对山坡岩土的软化、潜蚀、侵蚀和冲刷等,使破碎物质得以迅速增加,这就有利于泥石流的产生。
4、泥石流的形成与土壤及水的酸、碱度也有很大关系,碱性土壤地区(pH>7.0),有充足的岩石风化坡积物,即泥石流的固相物质,若遇山高坡陡的有利地形地貌条件,并有特大暴雨及连续降雨,使汇集在沟谷中的坡积物在水动力和重力作用下,便发生泥石流;在酸性土壤地区(pH<7.0),当松散的酸性固体物质在碱性较大的洪水中产生絮凝,只要配合有利的地形地貌条件,也易形成泥石流。
二、防治措施:
1、工程防治措施。泥石流工程治理要因势利导,顺其自然,就地论治,因害设防和就地取材,充分发挥泥石流排、拦、固防治技术特殊作用的有效联合。工程措施可分为治水工程、治土工程、排导工程、拦蓄工程和农田工程。
2、生物措施 。在城区后山流域的水源区,采用封山护林育草,涵养水源,以减少暴雨径流,保持水土。在泥石流形成区,通过营造不同类型的森林,保护、发展灌木林和草本植被,提高地表覆盖率,辅以冲沟沟头防护,沟内建生物谷坊群,坡地改梯地,陡坡地退耕还林,发展水平埝地,打地边埂,修集水沟、排水沟等农业土壤改良措施,建立较为完善的山地农业工程与泥石流生物防御体系,既保障农业生产,又改善山区生态环境,提高防治区的经济效益(发展用材林、薪炭林、经济林等)。通过有计划、有措施的组织活动,变泥石流防治工作为群众的自觉行动,进行长期治理。
3、农业措施。农业措施有退耕还林、等高耕作、滑坡体上水田变旱地、开发利用泥石流堆积扇等。城区后山区域主要是在防治区内现有耕地中,对大量的坡耕地逐步进行改造,即陡坡退耕还林,缓坡地等高耕作。
4、危险度区划和预测预报措施。泥石流的预防和治理措施开展泥石流危险度区划和预测预报,在泥石流易发山区划分出危险区与安全区,避开在危险区建设;建立泥石流预警站(点),开展监测和预警工作;危险地段设置警示牌,提醒过往行人、车辆注意安全;建立反应快速、机动灵活、保障有力的救灾抢险系统,泥石流灾害发生后及时开展紧急救援。
2、泥石流危险度区划
地质灾害危险度区划,国内外已有许多成功的范例。这些成果的科学基础,即认为地质灾害的区域分异,都是孕灾环境和致灾因子综合作用的结果。地质灾害危险区划的方法,实际上是多因子综合分区方法,即选用多个环境背景和灾害特征因子,采用一定的逻辑和数学规则,构成一个综合指数,以此指数作为危险度分区的依据,在此基础上进行危险度分级。分区成果,通常以行政区域、网格区域和流域单元为表现形式,尤其以前两种形式为常见。
地质灾害危险度区划的这一基本思路和技术路线,体现了定性与定量相结合、在定性基础上定量的特点,是地学研究中用得较多的一套方法。这套方法的关键技术问题是如何合理地选择与地质灾害危险性相关的因子,选择多少个因子才是合理可行的,如何确定主要因子和次要因子,又如何客观地确定各因子的权重。以上问题,对不同的地质灾害类型可有不同的处理方式。因此,就某种地质灾害的危险度区划而言,只能说有某种代表性方法,而没有一成不变的方法。
在探讨地质灾害危险度区划方法时,采用不同的定量化数学方法来构成一个危险度分区的综合指数,近年来是许多青年学者追逐的热点。主要有,神经网络法、投影寻踪法、信息熵法、关联度分析法、模糊数学法、可拓法、粗糙集法、层次分析法、正反负矩阵权重分析法,各种数理统计方法层出不穷。近期的许多方法,虽在因子赋权和综合指数的表达上有所翻新,但多疏于考虑一个基础性问题,即如何针对某种地质灾害,合理地选择相应的区划因子并合理量化,这往往是决定区划成功的关键所在。
本书第一作者,在最早有关泥石流危险度区划的探讨时提出了一种推论,如果已知一个区域内每条泥石流沟的危险度,那么,该区域的泥石流危险度就是所有单沟泥石流危险度的平均值。这是一种在已知单沟泥石流危险度基础上,求算区域泥石流危险度的直接方法,再用区域泥石流危险度作为综合指数,进行泥石流危险度区划。但在当时,考虑到计算每一条泥石流沟危险度的难度,提出了用泥石流沟分布密度(灾害特性的代替因子)和环境背景因子分别作为区域泥石流危险度评价的主要因子和次要因子。采用这一间接方法,建立了区域泥石流危险度多因子综合评价模型及其计算公式,后经改进,沿用至今,已入编普通高等教育 “十五” 国家级规划教材《地貌学原理》(2005年修订本)。
“山地灾害预测及对西线南水北调一期工程安全性影响评价” 项目为检验早期的推论提供了实践的机会。在野外考察和室内工作并计算出研究区103条泥石流沟危险度基础上,以网格为评价单元,用单沟泥石流危险度面积加权平均方法,得出了南水北调西线一期工程区泥石流危险度分区成果,填补了该区这一领域的空白,这也是地质灾害危险度区划理论和方法上的一次有重要意义的新尝试。
一、区划方法
基于单沟泥石流危险度评价结果,采用网格划分基本评价单元,用单沟泥石流危险度面积加权平均法,得出每个方格的区域泥石流危险度,以此作为分区指标,对研究区内7个流域分别进行泥石流危险度区划。这种区划方法,仍然属于多因子综合评价方法,因为单沟泥石流危险度也是由7个评价因子综合评价得出的。
泥石流规模和泥石流发生频率是泥石流危险度评价的主要因子,这是在20世纪90年代初由全国近百位泥石流专家学者通过通讯方式认定的,已得到学界的认可。其他5个次要因子选取的原则和方法是:从单沟泥石流危险度评价的14个候选因子中,采用双系列关联度分析方法,将14个候选因子分别与泥石流规模和发生频率进行关联度分析,再根据每个候选因子与泥石流规模和发生频率得出的两个关联度的平均值来确定是否与主要因子关系密切,从而决定其取舍。该项研究,选取相关关系好,即平均关联度大于0.85的环境因子作为泥石流危险度评价的次要因子,由此得到式(4-2)中单沟泥石流危险度评价的5个次要因子。
权重系数确定的原则和方法是:从平均关联度最小的次要因子开始,给定其起始权数为一个基本单位10n(n可为任意整数,在此取n=0),以此基本单位为公差,依次呈等差级数向关联度增大的方向递增次要因子的权数。为突出次要因子与主要因子从量变到质变的区别,主要因子的权数以最大的次要因子的权数为基数,以2为公比,呈等比级数继续递增,两个主要因子泥石流规模和发生频率赋予相等的权重。由此得到式(4-2)中单沟泥石流危险度评价的7个因子的权重系数。
具体操作方法为,在Arcview GIS3.3平台上,将研究区以0.5km×0.5km作网格划分,得到2361个方格,叠加上103条泥石流沟的流域界限,认定每条泥石流沟内具有的泥石流危险度值相同。如果某个方格为具有某一危险度值的泥石流流域完全覆盖,那么,该方格的危险度值就是该泥石流沟的危险度值;如果未能完全覆盖,那么未覆盖部分认为是泥石流危险度值为零,再以覆盖部分所占面积百分比乘以该部分的泥石流危险度值,以此作为整个方格的泥石流危险度值;如果一个方格为两条或多条泥石流流域所覆盖,则分别以其流域面积百分比为权重,进行危险度值加权平均,得出该方格的泥石流危险度值。用计算公式表示为
南水北调西线工程地质灾害研究
式中:H方格为每个方格的泥石流危险度;pi为每个方格内各泥石流沟所占的面积百分比;Hi为对应的每条泥石流沟的危险度;n为方格内泥石流沟的数量。
二、区划结果
区划结果为,在研究区2361个方格中,高度危险区共292个方格,总面积73km2;中度危险区共459个方格,总面积114.75km2;低度危险区共627个方格,总面积156.75km2,极低危险区共983个方格,总面积245.75km2(表4-6)。单沟泥石流危险度评价中没有极高危险的泥石流沟,因此,泥石流危险区划中也没有极高危险的区域,两者结果是一致的。需要说明的是,极低危险的方格数和总面积是没有绝对意义的。首先,每个流域所在研究区边界的确定具有较大的不确定性,因为它是由研究者主观划定的;其次,无泥石流沟分布和虽有泥石流沟分布,但其加权平均后的泥石流危险度值小于0.2,这两种情形没有加以区分,在此均作为极低危险区归为一类。这种分级归类的处理虽有所简化,但并不影响区划效果,从某种意义上讲,将无危险区并入极低危险区更具有合理性,因为在研究区内,无危险区并不具有绝对的含义。
表4-6 各流域不同泥石流危险度等级的方格数量
仍然按泥石流危险度的5级划分标准,将高度危险区(0.6~0.8)填充红色,中度危险区(0.4~0.6)填充粉红色,低度危险区(0.2~0.4)填充黄色,极低危险区(0~0.2)填充绿色,由此得到南水北调西线一期工程泥石流危险区划系列成果(图4-2~4-7)。
泥石流高度危险区内,原则上不宜兴建大型水利枢纽,防治对策上以 “防为主、治为辅” 为基本原则。如调水工程确需经过高危险区,则必须对坝址和水库库区内关键点的泥石流沟实施工程治理。泥石流中度危险区是主体,面积较广,不可能完全绕避,但应精选精建,同时配以适当的防护工程,防治对策是“防、治并重”。泥石流低度危险区是可以进行开发和建设的,但对受泥石流严重威胁的场所,应建有适当的防护工程。防治对策是“治为主、防为辅”,因为该区泥石流危险程度轻微,实施一定的土木工程和生物工程,即可基本上抑制区域内泥石流灾害的发生。极低危险区是安全建设区,基本上没有泥石流危害或泥石流危害极其轻微。
图4-2 达曲流域泥石流危险度区划图
图4-3 泥曲流域泥石流危险度区划图
图4-4 色曲流域泥石流危险度区划图
图4-5 杜柯河流域泥石流危险度区划图
图4-6 麻尔曲流域泥石流危险度区划图
图4-7 阿柯河流域及若果郎渡槽泥石流危险度区划图
研究结果表明,工程区103条泥石流沟中,没有极高危险的泥石流沟,其中高度危险的泥石流沟4条,占总数的4%;中度危险的泥石流沟42条,占总数的41%;低度危险的泥石流沟44条,占总数的43%;极低危险的泥石流沟13条,占总数的12%。
研究区内没有极高危险区,高度危险区总面积为73km2,主要集中在杜柯河流域,达曲和泥曲流域有零星分布;中度危险区总面积114.75km2,各流域均有分布,其中杜柯河和达曲流域分布较多;低度危险区是分布最广的区域,总面积156.75km2,各流域均有分布,以杜柯河流域分布略多。
泥石流极低危险区是指那些危险度值小于0.2或未发现有泥石流沟分布的区域。考察中发现,属于极低危险度的泥石流沟很少,因此,极低危险区的面积很大。但不能排除在划归为极低危险的区域内,尚有未调查到的泥石流沟。因此,极低危险区这一等级的可靠性不如其他危险区的高。
用单沟泥石流危险度值作为综合指标,以泥石流沟流域面积作为权重的加权平均方法,采用网格作为泥石流危险度区划的基本单元,能够直接获得泥石流危险度区划的结果。如果能够在前期对地质灾害达到详查的程度并计算出每条泥石流沟的危险度,那么,用本书提出的方法来进行地质灾害的危险度区划,无疑比用间接方法和替代指标得出的危险度区划成果具有更高的可靠性。
3、泥石流防治的历史和现状
随着我国社会、经济的高速发展及防灾减灾科学的进步,国家加强了对泥石流防治的统一管理,增大了资金的投入,泥石流防治技术日益成熟。泥石流防治已由点上的局部治理,发展到面上的全面治理;由单一的简易工程防治,发展到了对泥石流小流域进行全面的综合治理。在城镇、厂矿、铁路与公路交通、水利电力等建设中积累了许多泥石流治理方面的成功经验。
城镇泥石流防治已有几百年的历史,如甘肃的陇南市武都区、四川的西昌市和盐源县早在200多年前就修建了排导槽或导流挡墙等工程,对泥石流进行了有效防治。近年来,国家每年对城镇泥石流防治的资金投入达8000万元,若加上地方匹配的资金,总额可达2.4亿元以上。防治成功的范例有四川省南坪县城泥石流、云南省昆明市东川区泥石流、甘肃省天水市泥石流、北京市怀柔区泥石流等。
铁路与公路交通的泥石流防治始于20世纪50年代初期,在宝(鸡)—成(都)铁路、成(都)—昆(明)铁路、东川铁路支线及青藏铁路等的泥石流防治中,采用了明硐、隧道、渡槽、急流槽、重力拦挡坝及钢轨格栅坝等工程。到60年代,在甘川公路武都地区白龙江沿岸路段,结合当地泥石流的活动特点,对公路经过的17条泥石流沟都采取了类型各异的治理工程,如武都区湾沟修建的泥石流停淤场、宕昌县沙湾清水子沟修建的泥石流排导渡槽、武都区黄家坝桑园子沟修建的泥石流拦挡工程等均是十分成功的范例。
厂矿泥石流防治始于20世纪60年代,前期因对泥石流的危害及活动特点认识不足,缺乏防治经验,造成了许多厂矿损失惨重。到60年代中期,泥石流防治工程技术大大地向前推进了一步。如天水红山试验机械厂,从1966~1969年用了三年时间对厂区内的何家堡沟泥石流进行了有效治理。首先采取单一的排导措施效果不佳,后来采取了拦挡、排导及生物工程措施相结合的综合防治方案,工程实施后,泥石流的活动得到了控制,达到了预期的目的。值得指出的是:这是我国在泥石流防治中,对非基岩地区首次采用钢筋混凝土箱式平板支墩坝(高7.5m)拦挡泥石流。
4、泥石流勘查的基本规定
1.工程地质测绘
1)遥感解译:从卫片和航片解译泥石流区域性宏观分布、地貌和地质条件;有条件时可用不同时相的影像图解译、对比泥石流发展状态,编制遥感图像解译图,航片比例尺宜为1∶~1∶34000。
2)填图要求:所划分的填图单元在图上标注的尺寸最小为2mm。对于小于2mm的重要单元,可采用扩大比例尺或符号的方法表示。在1∶500或1∶2000的地形图上可能修建拦挡工程和排导工程地段,其地质界线的地质点误差不应超过3mm,其他地段不应超过5mm。
3)地质地貌测绘:对全流域及沟口以下可能受泥石流影响的地段,调绘与泥石流形成和活动有关的地质地貌要素,编制相应的地貌图与地质图,填绘纵剖面图与横剖面图。流域平面填图比例尺宜为1∶10000或1∶50000,分区平面填图比例尺宜为1∶500~1∶5000;纵剖面图比例尺横向宜为1∶500~1∶2000,竖向宜为1∶100~1∶500;横剖面图比例尺横向宜为1∶200或1∶500。测绘方法以沿沟追索、实测和填绘剖面为主。
2.水文调查
1)暴雨洪水调查:泥石流小流域一般无实测洪水资料,可根据较长的实测暴雨资料推求某一频率的设计洪峰流量。对缺乏实测暴雨资料的流域,可采用理论公式和该地区的经验公式计算不同频率的洪峰流量。有关计算公式见水文计算手册。
2)溃决洪水调查:包括水库溃决洪水、冰湖溃决洪水和堵河(沟)溃决洪水。溃决洪水流量据溃决前水头、决口宽度、坝体长度、溃决类型(全溃决或局部溃决,一溃到底或不到底)采用理论公式计算或据经验公式估算,并结合实际进行校核。有关计算公式见溃坝水力学。
3.泥石流体勘查
1)泥痕测绘:选择代表性沟道,量测沟谷弯曲处泥石流爬高泥痕、狭窄处最高泥痕及较稳定沟道处泥痕。据泥痕高度及沟道断面计算过流断面面积,据上、下断面泥痕点计算泥位纵坡,作为计算泥石流流速、流量的基础数据。
2)泥石流流体试验:
·浆体重度测定:泥石流流体重度可根据泥石流样品采用称重法测定。泥石流体样品一般难以采到,可了解目击者回忆,根据泥痕和堆积物特征进行配制,采用体积比法测定。
·粒度分析:对泥石流体样品中大于2mm的粗颗粒进行筛分,粒径小于2mm的细颗粒用比重计法或吸管法测定颗粒成分。对泥石流体中固体物质的颗粒成分,从堆积体中取样测定。取样数量应结合粒径来确定。
·黏度和静切力测定:必要时进行黏度和静切力测定,用泥石流浆体或人工配制的泥浆样品模拟泥石流浆体,其黏度可采用标准漏斗1006型黏度计或同轴圆心旋转式黏度计测定;其静切力可采用1007型静切力计量测。
3)泥石流动力学参数计算:
·流速:据调查所得泥石流流体水力半径、纵坡、沟床糙率及重度等参数计算;也可按泥石流的性质和所在地域,选择合适的地区性经验公式计算。
·流量:泥石流流量可采用形态调查法(据泥痕勘测所得的过流断面面积乘以流速)或雨洪法(按暴雨洪水流量乘以泥石流修正系数)确定。暴雨小径流的地区性经验公式较多,暴雨洪水流量应采用适用的经验公式计算。
·冲击力:泥石流冲击力是泥石流防治工程设计的重要参数,分为流体整体冲压力和个别石块的冲击力两种。具体计算方法参照本节“六、泥石流特征值的确定”部分内容,除此之外还可采用其他公式加以印证。
·弯道超高与冲高:参照泥石流特征值的确定。
4)堆积物试验:通过调查、实验,按《土工试验方法标准》(GB/T50123—1999)确定泥石流堆积物的固体颗粒比重、土体重度、颗粒级配、天然含水量、界限含水量、天然孔隙比、压缩系数、抗剪强度和抗压强度等参数,供治理工程比选和设计使用。
5)泥石流的形成区、流通区和堆积区测绘:①工程治理区实测剖面至少应按一纵三横控制;②重点区应有1~3个探槽或探坑(井)控制;③各区测绘内容参见表56所列诸影响因素。
4.勘探试验
(1)勘探
勘探工程主要布置在泥石流堆积区和采取防治工程的地段。勘探工程以钻探为主,辅以物探和坑探等轻型山地工程。受交通、环境条件的限制,在泥石流形成区一般不采用钻探工程;当存在可能成为固体物源的滑坡或潜在不稳定斜坡必须钻探时,勘探线及钻孔布置参照“滑坡勘查”有关规定执行。
(2)钻探
泥石流防治工程场址主勘探线钻孔,宜在工程地质测绘和地球物理成果的指导下布设,孔距应能控制沟槽起伏和基岩构造线,间距一般30~50m。30m宽的沟谷应有1个钻孔控制,30~50m宽的沟谷应有2个钻孔控制,宽50m以上的沟谷应以30~50m间距布孔。当松散堆积层深厚不必揭穿其厚度时,孔深应是设计建筑物最大高度的0.5~1.5倍;基岩埋藏浅时,孔深应进入基岩弱风化层5~10m。
钻孔的布置应尽可能采用一孔多用,互相结合,使得钻探工程在勘查中发挥最好的效益。
孔径的选择,在松散岩层中,考虑其泥石流物质组成的特点,孔径一般要求在Φ145mm以上;在基岩钻进中,钻孔孔径可适当缩小,但终孔孔径不得小于Φ91mm。
钻孔的记录和编录:①钻进中的班报表记录应真实、及时,按钻进回次逐段填写,严禁事后追记;②钻探现场编录可采用肉眼鉴定、手触方法,对岩土描述除按规范外,可采用标准化、定量化的方法(孟塞尔色标、砂土粒样、点荷载仪、袖珍贯入仪),应计算岩心采取率和岩石质量RQD值;③钻探成果要有钻孔柱状图、岩心编录及野外现场试验记录。
(3)物探
物探工作除作为钻探工程的补充和验证外,在施工条件差、难以布置或不必布置钻探工程的泥石流形成区,可布置1~2条物探剖面,对松散堆积层的岩性、厚度、分层、基岩面深度及起伏进行推断。物探的比例尺应大于地质测绘的比例尺,一般采用1∶25000,1∶10000,1∶50000,1∶2000或1∶100。井中测定可采用更大的比例尺。适宜使用的方法:浅层地震、电阻率法、地质雷达及声波探测。
物探勘测的范围:①在泥石流形成区,其测线一般不超过测区单面坡的坡长,深度在20~30m范围之内;②在泥石流堆积区,测线应能控制住泥石流的分布,深度上也能控制堆积的厚度;③在工程勘测中,物探测线顺勘探线布置,其范围应能达到其所需物探数据;④在孔中垂直测定范围能控制两孔之间和孔深范围。成果报告应按各种物探方法的要求进行编制,最终统一到一种解译。
(4)坑槽探
结合钻探和物探工程,在重点地段布置一定数量的探坑或探槽,揭露泥石流在形成区、流通区、堆积区不同部位的物质沉积规律和粒度级配变化,了解松散层岩性、结构、厚度和基岩岩性、结构、风化程度及节理裂隙发育状况;现场采集具有代表性的原状岩土样。
探槽的规格:长度以需要为准,深度不超过3m,底宽不小于0.6m,其两壁的坡度按土质和探槽的深浅合理放坡:①深1m的浅槽中,两壁坡度为90°;②深1~3m的槽中,密实土层为70°~80°,松散土层为60°~70°,在潮湿、松土层中不应大于55°。
掘进中的技术要求:①人工掘进,禁止使用掘空底部、使之自然塌落的方法;②禁止采用爆破法;③槽壁应保持平整,松石及时清除,严禁在悬石下作业,槽口两边0.5m以内不得有堆放的土石和工具;④槽内有两人以上工作时,要保持3m以上的安全距离;⑤在松散易坍塌的地层中掘进,两壁应及时支护;⑥凡影响人畜安全的探槽,在取得地质成果后,必须及时回填。
探坑、探井的技术要求:①在泥石流的形成区、流通区及堆积区需要进行现场试验的探坑(试坑),其开口的规格,圆形直径一般为Φ500mm,方形为50cm×50cm,深度要求在剥去表层之后不小于0.5m;②泥石流勘查中,探井的规格尺寸:探井深一般不超过10m,开口为圆形的直径为0.8~1.0m,深5m~10m,断面尺寸长×宽为1.2m×0.8m或1.2m×1.0m,考虑到泥石流物质组成颗粒大小差异大,其开口可适当放大,也可采用梯级开挖;③探井掘进技术参数参看《地质勘查坑探规程》。
探槽、探井地质成果:①在开挖掘进时分别对不同单元体岩、土层的岩性、结构、颗粒级配等进行描述、编录,图文应尽量规格化;②探槽要有槽底、两壁的展示图,探井要有展示图,能直观地反映岩、土体的结构及展布,比例尺:1∶25,1∶50或1∶100;③为防治工程提供设计所需的其他资料。
(5)试验
对坝高超过10m以上实体拦挡工程宜进行抽水或注水试验,获取相关水文地质参数;在孔(坑)内采取岩样、土样和水样,进行分析测试,获取岩土体的物理力学性质参数;水样一般只做简分析,拟建的防治工程应增加侵蚀性CO2测定内容。
采集的岩石要能满足表5-11制样的要求,测试数据能够反映岩石的实际性状。
表5-11 室内测试岩样规格表
土样的样品数量及测试要求:①泥石流勘查中,泥石流堆积物的颗粒分级及容重是重要参数,根据泥石流堆积物常含有大颗粒的特点,现场测试采样一般要求500kg左右;②在坝址土体中,每层稳定土层中试样组数一般不少于6组,扰动土样的数量可适当减少;③原状土样的大小,钻孔取样尺寸为直径10cm,高20cm,在坑槽中采样,每组样品尺寸为15cm×15cm×15cm;④泥石流堆积物的颗粒分析,应将≥2cm以上的颗粒在野外筛分,<2cm颗粒送实验室进行颗分。详见表512。
表5-12 室内测试土样规格
水试样的室内要求:泥石流灾害勘查中,对水样一般只要求作常规项目的分析:在防治工程中,由于大部分工程的基础置于地下水位之下,要求增加CO2的测定。一般简分析样品数量500~1000mL;全分析样品数量200~300mL;侵蚀性CO2样品数量250~300mL,加2~3g大理石粉。
5.对各类防治工程提供以下主要设计参数
1)各类拦挡坝:对各类拦挡坝提供主要设计参数是覆盖层和基岩的重度、预载力布置值、抗剪强度,基面摩擦系数,泥石流性质与类型、发生频次,泥石流体的重度和物质组成,泥石流体的速度、流量和设计暴雨洪水频率,泥石流回淤坡度和固体物质颗粒成分,沟床清水冲刷线。
2)其他工程:桩林着重于桩锚固段基岩的深度、风化程度、力学性质,排导槽、渡槽着重于泥石流运动的最小坡度、冲击力、弯道超高和冲高;导流堤、护岸堤和墩着重于基岩的埋藏深度和性质、泥石流冲击力和弯道超高、墙背摩擦角;停淤场着重于淤积总量、淤积总高度和分期淤积高度。
6.施工条件调查
结合可能采取的泥石流防治工程技术,调绘施工场地、工地临时建筑和施工道路的地形地貌,并进行地质灾害危险性评估,测图范围和精度视现场情况而定。
了解泥石流防治工程周围所需天然建筑材料的分布状况,对沙石料质量和储量进行评价。如天然骨料缺少或不符合工程质量要求,须对就近料场的人工料源进行初查。
了解泥石流防治工程周围的水源状况并采样分析,对防治工程生活用水的水质水量进行评价,提出供水方案建议。
7.监测
泥石流监测内容,分为泥石流形成条件(固体物质来源、气象水文条件等)监测、运动特征(流动动态要素、动力要素、输移冲淤等)监测和流体特征(物质组成及其物理化学性质等)监测。
1)勘查阶段:只要求进行简便的常规监测。
2)降雨观测:必要时,根据流域大小,在流域内设置1~3个控制性自记式雨量观测点,定时巡视观测。观测点的设置要避免风力影响和高大树木的遮掩。
3)泥位、流速观测:有条件时,可进行泥位和流速观测。
·泥位观测,观测站应尽可能设在两岸稳定、顺直的泥石流流通河床段。观测断面可设置2个或2个以上。用简便的断面索法观测泥位的涨落过程,精度要求到0.1m。条件许可时,泥位也可采用有线或无线传感器及探头遥测(如超声水位计、泥位检知网、泥位检知线等)。
·泥石流流速观测必须和泥位观测同时进行,数值记录要和泥位相对应。一般采用水面浮标测速法。
4)预警预报:出现泥石流临灾征兆时,应及时报告有关部门进行预警预报。泥石流警报,首先要确定预警预报参数临界值,如泥位观测报警的泥位临界值、地声报警的地声临界值、暴雨报警的雨强临界值。
·断面泥位观测法:当监测断面泥位达到警戒值时,立即发出预警信号;当监测断面泥位达到避难泥位时,则发出警报信号。
·传感法:将泥石流传感器、地震传感器、地声传感器、超声泥位计、泥位高度检知线等安装在沟谷适当地点(超声探头必须安装在流域中、下游的主河床内),这样可以保证泥石流流量处在一个较稳定的范围内,减少泥石流规模报警的误差。当泥石流发生时,传感器接受信息,进行预警或报警。
5)监测资料整理分析:除对泥石流监测原始记录进行整理编目外,还应将监测数据进行重新编号,形成泥石流监测的正式项目。如条件具备,应建立成果数据库,把全部编目资料存入计算机,以供有关人员查阅。
5、什么样的自然条件容易产生山洪泥石流
泥石流通常发生在土质比较复疏松、地形比较陡峭、某一时段降水比较丰富的地区。比如四川制、贵州、云南的一些山区,在夏天下暴雨的时候容易引发山洪,山洪下泻时带知动山顶一些由于风道化而比较疏松的石块滚下来,就形成了泥石流
6、泥石流的防治措施有哪些?
7、发生泥石流,我们该如何自救互救
逃生自救脱险逃生方法泥石流以极快的速度,发出隆隆巨响穿过狭窄的山谷,倾泻而下。它所到之处,墙倒屋塌下,一切物体都会被厚重粘稠的泥石所覆盖。山坡、斜坡的岩石或土体在重力作用下,失去原有的稳定性而整体下滑坡。遇到泥石流或山体滑坡灾害,采取脱险逃生的办法有:沿山谷徒步行走时,一旦遭遇大雨,发现山谷有异常的声音或听到警报时,要立即向坚固的高地或泥石流的旁侧山坡跑去,不要在谷地停留。一定要设法从房屋里跑出来,到开阔地带,尽可能防止被埋压。发现泥石流后,要马上与泥石流成垂直方向一边的山坡上面爬,爬得越高越好,跑得越快越好,绝对不能向泥石流的流动方向走。发生山体滑坡时,同样要向垂直于滑坡的方向逃生。要选择平整的高地作为营地,尽可能避开有滚石和大量堆积物的山坡下面,不要在山谷和河沟底部扎营。自救互救方法一、滑坡来临前山坡有何变化专家提示1.土质滑坡张开的裂缝延伸方向往往与斜坡延伸方向平行,弧形特征较为明显,其水平扭动的裂缝走向常与斜坡走向直接相交,并较为平直。2.岩质滑坡裂缝的展布方向往往受到岩层面和节理面的控制。3.当地面裂缝出现时,有可能发生滑坡。一定不要:1.认为山坡出现裂缝为正常现象。2.根本不在乎。二、滑坡到来前周围事物有哪些变化专家提示1.当斜坡局部沉陷,而且该沉陷与地下存在的洞室以及地面较厚的人工填土无关时,将有可能发生滑坡。2.山坡上建筑物变形,而且变形构筑物在空间展布上具有一定的规律,将有可能发生滑坡。3.泉水、井水的水质浑浊,原本干燥的地方突然渗水或出现泉水蓄水池大量漏水时,将有可能发生滑坡。4.地下发生异常响声,同时家禽、家畜有异常反应,将有可能发生滑坡。一定不要:1.不作出正确的判断,便惊慌失措。2.将其他因素干扰带来的异常视为滑坡来临的前兆。三、如何选择临时避灾场地专家提示提前搬迁到安全场地是防御滑坡灾害的最佳办法。自救互救要领1.应在滑坡隐患区附近提前选择几处安全的避难场地。2.避灾场地应选择在易滑坡两侧边界外围。在确保安全的情况下,离原居住处越近越好,交通、水、电越方便越好。一定不要:1.将避灾场地选择在滑坡的上坡或下坡。2.不经全面考察,从一个危险区搬迁到另一个危险区。四、滑坡过后,如何面对矗立的房屋专家提示仔细检查房屋各种设施是否遭到损坏。自救互救要领在重新入住之前,应注意检查屋内水、电、煤气等设施是否损坏,管道、电线等是否发生破裂和折断,如发现故障,应立刻修理。一定不要:没有仔细进行水、电、煤气安全检查便进入房屋内生活。五、滑坡发生时,身处非滑坡山体区怎么办专家提示及时报告对减轻灾害损失非常重要。自救互救要领1.不要慌张,尽可能将灾害发生的详细情况迅速报告相关政府部门和单位。2.做好自身的安全防护工作。一定不要:1.认为与自己无关,不予报告。2.只身前去抢险救灾。六、正处在滑坡的山体上怎么办专家提示沉着冷静,不要慌乱。自救互救要领1.向滑坡方向的两侧逃离,并尽快在周围寻找安全地带。2.当无法继续逃离时,应迅速抱住身边的树木等固定物体。一定不要:1.逃离时朝着滑坡方向跑。2.不知所措。七、驱车从发生滑坡地区经过时应怎么办专家提示严密观察,注意安全行驶。自救互救要领1.注意路上随时可能出现的各种危险,如掉落的石头、树枝等。2.查看清楚前方道路是否存有塌方、沟壑等,以免发生危险。一定不要:1.不探明情况,便驱车通过。2.刚刚发生滑坡,便通过此地区。八、 发生滑坡后应该怎样做专家提示不要再闯入已经发生滑坡的地区找寻损失的财物。自救互救要领1.可以马上参与营救其他遇险者。2.不要在滑坡危险期未过就回发生滑坡的地区居住,以免再次滑坡发生带来危险。3.滑坡已经过去,在确认自家的房屋远离滑坡区域、完好安全后,方可进入生活。一定不要:1.滑坡停止后,立刻回家检查情况。2.忽视滑坡会连续发生的危险性。九、抢救被滑坡掩埋的人和物时应注意什么专家提示应从滑坡体的侧面进行挖掘。自救互救要领1.将滑坡体后缘的水排干。2.从滑坡体的侧面开始挖掘。3.先救人,后救物。一定不要:1.从滑坡体下缘开挖,这会使滑坡加快。2.只顾自家,不顾他人。十、野外露宿时怎样避免遭遇滑坡专家提示野外露宿时应避开沟壑和陡峭的悬崖。自救互救要领1.野外露宿时避开陡峭的悬崖和沟壑。2.野外露宿时避开植被稀少的山坡。3.非常潮湿的山坡也是滑坡的可能发生地区。一定不要:1.在已出现裂缝的山坡宿营。2.在余震多发时期进入滑坡多发区。十一、当山体崩滑时如何逃生自救互救要领1.遇到山体崩滑时,可躲避在结实的遮蔽物下,或蹲在地坎、地沟里。2.应注意保护好头部,可利用身边的衣物裹住头部。一定不要:1.顺着滚石方向往山下跑。2.没有保护头部。十二、外出时如何避免遭遇滑坡专家提示尽量避免在震后前往滑坡多发地区。自救互救要领非要外出时,一定要远离滑坡多发区。一定不要:1.余震未停便随意外出。2.不在意滑坡的前兆。十三、在易发生滑坡地区如何选择房屋专家提示检查房屋及周围物体的变化非常重要。自救互救要领1.检查房屋地下室的墙上是否存有裂缝、裂纹。2.观察房屋周围的电线杆是否有朝向一方倾斜的现象。3.房屋附近的柏油马路是否已发生变形。一定不要:1.住进房屋前不做任何检查。2.错把人为原因造成的门、墙裂缝以及电线杆倾斜当做滑坡前兆。十四、 如何选择撤离路线专家提示必须经过实地勘察,确定正确的撤离路线。自救互救要领由地质专家实地进行考察勘测后再行撤离。一定不要:1.慌不择路,进入危险区。2.不听从统一安排,自择路线。十五、泥石流到来前有何征兆专家提示1.连续长时间降雨后,可能会发生泥石流。2.暴雨过后山谷中若出现雷鸣般的声响,预示将会有泥石流发生。自救互救要领1.发现河谷里已有泥石流形成,应及时通知大家转移。2.在逃离过程中,应照顾好老弱病残者。一定不要:1.暴雨时在山谷中行走。2.听到山谷中有声响而不在乎。十六、野外露宿时如何避免遭遇泥石流专家提示千万不要在山谷和河沟底部露宿。自救互救要领1.露宿时避开有滚石和大量堆积物的山坡下面。2.可露宿在平整的高地。一定不要:1.在山谷中露宿。2.在有大量堆积物的山坡下避风、休息。3.在河滩上露宿。灾后防病常见疾病发生泥石流以后,灾区的卫生条件差,特别是饮用水的卫生难以得到保障,首先要预防的是肠道传染病,如霍乱、伤寒、痢疾、甲型肝炎等。另外,人畜共患疾病和自然疫源性疾病也是洪涝期间极易发生的,如鼠媒传染病:钩端曼旋体病、流行性出血热;寄生虫病:血吸虫病;虫媒传染病:疟疾、流行性乙型脑炎、登革热等。灾害期间还常见皮肤病:浸渍性皮炎(“烂脚丫”、“烂裤裆”)、虫咬性皮炎、尾蚴性皮炎。意外伤害有:溺水、触电、中暑、外伤、毒虫咬螫伤、毒蛇咬伤、食物中毒、农药中毒等。注意事项专家提醒,泥石流和水灾后易出现疫情,灾区群众应注意预防传染病。注意饮食和饮水卫生,养成良好的生活习惯是预防传染病的关键。灾区群众要把好“病从口入”关,不要喝生水,饭前便后要洗手,不用脏水漱口或洗瓜果蔬菜,不要食用发霉、腐烂的食物,淹死、病死的家禽家畜要深埋,掌握“勤洗手、喝开水、吃熟食、趁热吃”防病口诀。同时要注意搞好环境卫生,不要随地大小便,及时清理粪便和垃圾,不能直接用手接触死鼠及其排泄物;此外,室外活动时要尽量穿长衣裤,扎紧裤腿和袖口,防止蚊虫叮咬,暴露在外的皮肤可涂抹驱蚊剂。灾区群众要积极配合卫生防疫人员的消毒工作,在外劳动时应注意防止皮肤受伤。