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舟曲特大泥石流成因分析、危险性评估与减灾对策崔鹏（pengcui@imde.ac.cn）中国科学院山地灾害与地表过程实验室中国科学院成都山地灾害与环境研究所2011年11月2日中国科协十二届年会第8分会场提纲一、舟曲特大泥石流灾害概况二、泥石流及其灾害成因分析三、泥石流发展趋势与潜在危险性分析四、泥石流防治对策五、减灾建议一、舟曲特大泥石流灾害概况2010年8月8日0时12分，甘肃省舟曲县城区及上游村庄遭受特大山洪泥石流灾害，造成1481人死亡、284人失踪，毁坏房屋4321间，22,667无家可归，人民生命财产遭受了重大损失。这是被泥石流搬运至三眼峪出山口以外的巨石，泥石流堆积扇和沟道中200~500m3.的巨石还有很多。2010年舟曲泥石流危害区1,765死亡和失踪泥石流堵塞白龙江，形成高8-10米的堰塞体，回水达2km,水位上涨8-10米，主城区被淹没达1个月之久，造成新的损失，给灾后重建带来巨大困难。舟曲主城区被淹没学校的建筑和操场毁坏面积：70.8hm2(三眼峪:50hm2;罗家峪:20.8hm2)三眼峪毁坏城区面积:3hm2三眼峪毁坏农田:47hm2泥石流淤埋和毁坏大量优良耕地二、泥石流及其灾害成因分析1.泥石流成因分析成灾流域遥感影像QuickBirdon15thAugust2010大眼峪泥石流形成区小眼峪泥石流形成区罗家峪泥石流形成区三个主要成因丰富的固体物质;较陡的地形坡度;激发因素(暴雨）堵溃流量放大作用1）公元前186年武都地震和1879年文县地震产生的岩体崩塌堆积体（堰塞坝）；2）松散沟床质；3）流域上游物理风化形成的倒石锥。丰富的物源三眼峪沟中形成5个高达数十米至280米的堰塞体，堆积方量约200万方，目前泥石流侵蚀只是很少部分罗家峪平均侵蚀3m，目前沟床松散砾石土厚20～30m，还有松散固体物源近400万方三眼峪沟上游倒石锥及其上面发育的泥石流冲沟足够的沟床纵比降三眼峪和罗家峪的沟床平均纵比降分别为：24.2%和25.8%，非常陡峻，沟谷中多跌水分布。激发条件——暴雨2010年8月7日23时许，舟曲县城北部山区突降特大暴雨，舟曲县城东南部的东山镇站实测1小时最大降雨量达77.3mm。堵溃级联与规模放大演化过程三眼峪沟内有高度从40米到280米不等的5个堰塞体，堵断沟道。在强降雨作用形成的洪水冲刷下，堰塞体溃决，形成溃决洪水，溃决洪水冲蚀沟道松散物质，形成泥石流。泥石流规模如果足够大，则会冲垮下一个堰塞体，是泥石流规模进一步增大。洪水溃坝泥石流溃坝更大规模泥石流2.第一个堰塞体溃决，形成泥石流1.洪水过坝3.第二个堰塞体溃决，泥石流规模增大4.第三个堰塞体溃决，泥石流规模急剧增加堰塞体溃决与泥石流形成演化过程植被退化严重，调节能力较低流量的计算糙率取0.094，比降为10%，平均流深5m，流速为9.84m/s。峰值流量1476m3/s2010年8月11日，三眼峪主沟二号坝。作为流量计算断面灾前断面形态灾后断面形态流域名称流域面积(km2)主沟长度(m)最高海拔(m)出口海拔(m)相对高差(m)主沟比降百年一遇洪峰流量(m3/s)百年一遇泥石流流量(m3/s)三眼峪沟21.83510369.703825.201317.502507.700.242196.831434.05罗家峪沟16.1399546.203780.201317.802462.400.258192.27941.86注：这里三眼峪不包含龙庙沟。泥石流特征参数2、泥石流灾害成因分析灾前的舟曲县城灾后的舟曲县城泥石流规模大城市房屋建筑占据泥石流排泄通道泥石流暴发时间特殊——午夜预警机制与体系不健全，防灾意识不强排泄通道被严重压缩，排导槽断面只有50m2，排泄能力只有250m³/s。但是，泥石流流量约是1,500m³/s，远远超出排泄能力。三、泥石流发展趋势与潜在危险性分析1、泥石流发展趋势分析1823191619041961194319891978198820101994year历史上，舟曲县城及周边区域数条沟谷曾数次暴发泥石流给县城和村庄造成灾难，最为频繁的是三眼峪沟、寨子沟、罗家峪沟。如在清道光三年（1823年）、清光绪三十年（1904年），县城就发生过泥石流灾害。而民国以来大的灾害就有8次，分别在1916年、1943年、1961年、1978年、1988年、1989年、1992年和1994年暴发泥石流，造成城区大量人员伤亡，并毁坏县城的房屋和基础设施。特别是2010年8月8日，三眼峪和罗家峪沟发生的这次特大泥石流灾害，几乎使半个县城被毁，死亡和失踪人数达1700多人。三眼峪仍然有5000万M3的松散物质，其中有2000万M3易于侵蚀搬运形成泥石流.本次搬运的松散固体物质仅有不到200万M3，仅占可搬运物质的10%。1）岩体崩塌堆积体；2）松散沟床质；3）流域上游倒石锥。泥石流沟内仍然存在许多堵塞体未来暴雨大规模泥石流激发在未来10年内中小规模泥石流将会频发，在特大暴雨激发下，有发生类似本次泥石流的可能性。三眼峪内灾前有松散固体物质约5000万方，可直接补给泥石流约2500万方，而本次泥石流冲出仅110万方。未来地震激发在灾前1:1万的DEM上，给定出口的峰值流量为1476m3/s，历时2400s，总方量近180万方，计算得到的泥石流泛滥范围。并与实际的泛滥范围进行比较。1:1万的DEM不能反映细小的地形变化，也反映不了建筑物，而1～2m的障碍物或地形变化就可能影响泥石流的流动。具有定性的指导意义。定量上还需进一步精细化。2、三眼峪泥石流危险性定量评价如果今后发生类似规模泥石流，其危害范围将由以下方法预估危险性分析泥石流破坏力危险区影响区其它建筑物二维运动模型成灾对象边界条件破坏力等作用线危险性评估容重颗粒级配速度流量地形控制工程动量分布动能分布流速分布泥深分布四、泥石流防治对策1、总体指导思想8月22日温家宝总理在“舟曲泥石流灾害抢险救灾工作会议上”指出：灾后重建工作必须以人为本、尊重自然、科学规划、合理布局，政策扶持、合力推进；要与促进民族和谐、团结相结合，与改善民众生活相结合，与提高防灾能力和生态建设相结合。温总理的指示精神就是舟曲特大山洪泥石流灾害治理的总体指导思想。2、防治目标3、防治原则建立舟曲县城及其周边地域的泥石流防治体系，包括工程防治体系、监测预警体系和灾害管理体系，全面提升县城的防灾抗灾能力。因地制宜、全面规划、综合治理；以稳为主、构建稳-拦-排-停有机结合的泥石流形成与运动控制体系；土木工程措施与生态工程措施有机结合；同时考虑工程治理、监测预警与灾害管理，构建城镇泥石流减灾体系。4、防治标准目前的泥石流灾害治理均参照防洪规范，对于舟曲这样的县级城镇，其泥石流的防治标准一般20年一遇作为设防标准。本次特大泥石流灾害的暴发频率极低，规模巨大，危害极大。县城的降雨和水文观测资料也仅50年。因此，我们根据国内外相关山洪泥石流灾害治理的经验，提出以历史上出现的最大规模灾害，即本次泥石流规模作为三眼峪、罗家峪泥石流的设防标准，对其余的寨子沟、老鸦沟、硝水沟和龙庙沟采取100年一遇的设防标准。5、防治工程设计思路以泥石流物质平衡为主线，进行过程调控：1）按照主河的输移能力确定泥石流排导槽流量和总量；2）按照泥石流起动临界坡度、自然沟床比降、拦沙坝和谷坊高度，计算稳-拦固体物质量；3）停淤物质量＝最大起动固体物质量－稳拦固体物质量－排导固体物质量从上游往下游的土木工程布设：1）梯级谷坊2）梯级拦砂坝（从上至下排泄孔径递减）3）梳齿坝4）骨干控流拦砂坝5）停淤场7）复式断面排导槽1）稳床固沟2）分级拦挡3）土石分离4）容重递减5）逐级消能6）削峰减速7）安全排泄土木工程布置示意图6、监测预警体系监测：全天候摄像监测雨量实时监测泥石流发生次生监测；泥石流泥位监测。预警：分级警戒雨量指标；预警信号；临灾预案。超声波泥位计7、灾害管理体系专门管理机构和专业管理人员；制定应急预案；减灾责任制度建设；防灾宣传与演练；减灾工程日常维护。五、减灾建议2010年8月7日特大泥石流灾害前后的舟曲尽快对受泥石流威胁的城镇进行危险性评估和风险分析；建立健全城镇泥石流监测预警体系，逐步实施重要居民点的泥石流治理工程；把防灾需求作为山区城镇建设的限制条件，确保山洪泥石流行洪空间，严禁城镇盲目无序扩展，侵占行洪通道；把生态修复与泥石流防治工程相结合，改变泥石流形成条件，减少群发性泥石流灾害。敬请各位专家指导！