我国泥石流防治研究

我国泥石流防治研究摘要:泥石流是常见于我国山区的一种地质灾害，危害性极大。总结了我国现有泥石流防治原则、防治措施、防治模式，并提出了相关建议，以供参考。关键词:泥石流;防治原则;防治措施1前言泥石流灾害是一种山区常见的地质灾害，具有爆发时间短、成灾速度快和破坏性强等特点，在半干旱山区和高原冰川区最容易发生。泥石流形成的内因包括地质构造和岩石的性质，有些岩石很容易风化破裂，为泥石流提供了大量的固体物质，直接影响泥石流的形成和发展.泥石流形成的地貌条件主要是地形倾斜度的大小，实际考察得知倾斜度必须大于15°才有可能发生泥石流，而倾斜度越大泥石流带来的灾害越严重。水源条件是泥石流发生的不可缺少的条件，主要来源于暴雨和冰雪消融造成的洪水，而洪水流量和速度越大则灾害越严重.IPCC第五次评估报告的科学要点表明，全球气候变暖，极端降水事件将很可能更剧烈更频繁。在全球变暖的大背景下，水循环加快，我国西部地区极端降水总量、极端降水强度和频数从20世纪90年代起增加明显，洪水和泥石流灾害增加显著。泥石流灾害具有暴发突然、破坏性大的特点，成为大多数山地国家和地区造成经济损失和人员伤亡巨大的灾害之一，因而受到众多国家的关注和重视。我国山区面积占国土总面积的三分之二，是个多山的国家，泥石流分布广泛，危害严重。我国西南、西北、东北和中南二十三个省区，都有泥石流发生。2010年9月发生于甘肃舟曲的特大泥石流，造成了巨大的人员伤亡和经济损失。泥石流的危害几乎涉及山区及临近地区的各个领域和部门。泥石流所到之处，山区公路、铁路、矿山、城镇、农田、风景区等无一幸免，其所产生的次生灾害对居民心理上的影响也是不容忽视的。我国早在20世纪50-60年代，已开始着手研究和防治泥石流。经过科研人员多年的工作，我国在泥石流的观测、监测和预报、泥石流的危险性评估、泥石流的模拟试验及泥石流治理等方面取得了较大的进步。2泥石流的防治2.1防治原则我国泥石流研究人员通过理论研究及实际工程治理，积累了较为丰富的泥石流防治经验，总结出“以防为主，防治结合，因地制宜，因害设防，突出重点，综合治理”的灾害防治原则，形成了“预防与治理相结合，工程措施与生物措施相结合，灾害治理与资源利用相结合”的成套减灾技术。2.2防治措施目前，我国对泥石流的防治措施主要有监测预报和预防治理两大类措施。我国自上世纪八十年代起开始对泥石流的监测预报系统进行研究。目前建有长江上游水土流失重点防治区滑坡泥石流预警系统，为全国乃至全世界规模最大的泥石流灾害监控网络。此外，多个省份(自治区、直辖市)在泥石流灾害较严重的部分区域也初步建立了群测群防网络，例如中国科学院东川泥石流观测研究站也建立了较为完整的泥石流监测预报系统。依据前人的研究成果，我国的泥石流预防治理措施可分为工程措施和生物措施两大类，根据泥石流的不同部位，防治措施的侧重点也有所不同。2.2.1工程措施泥石流防治工程措施根据治理对象的不同可分为控制水源的治水工程、控制土源的治土工程、排导工程、停淤工程等。治水工程的目的在于控制、削弱产生泥石流的水动力条件。例如可以在泥石流形成区的上游地区修建水库、水塘等蓄水形式，以调节暴雨期的洪水量;也可在泥石流形成区的上游地区修建引排水工程(排水渠、泄水隧洞等)。治土工程的目的在于控制松散固体物质的活动性以及减小其数量的增加。常见的有拦挡工程(拦沙坝、谷坊坝、格栅坝等)、护坡工程、潜坝工程等。潜坝工程是针对于由于洪水掏刷原沟床沉积物而形成的泥石流的一种防治措施，潜坝工程建于沟床中，系列化的潜坝工程预防效果较好，亦可作为拦沙坝的消能工程，减慢泥石流的流速。排导工程是为了控制泥石流的流向而设置的工程措施，可以起到保护某一特定工程设施或建筑群的作用。排导工程常见的工程形式有导流堤、排导槽、明酮等。停淤工程是人为地将泥石流引向开阔平缓地带，将泥石流停积在这一开阔带，达到保护农田及建筑物的目的。2.2.2生物措施生物措施包括林业措施、农业措施和种植措施3个方面，其主要是通过保护现有的森林、植被，在荒山、荒坡上营造水源涵养林、护坡林等措施，从而恢复泥石流治理流域的植被，形成良好的生态环境，进而有效地控制泥石流的形成曰。林业措施主要是通过植树一造林等措施使得荒山、荒坡等裸露地表得到恢复，同时对已有的防护林、涵养林等进行科学化的管理，保护及促进其生长，从而使得其充分地发挥保持水土、涵养水源等作用。目前主要种植的林业包括水源涵养林、水土保持林、护堤林、护滩林。水源涵养林主要是通过种植高大乔木树一种为主，兼种植一定的地方树一种，从而力求形成复层林，起到削弱水动力条件、滞留降水、调节径流等功能。而水土保持林则依据不同的环境，选择种植相适宜的乔灌木或草类，从而达到保持水土等效果。其中，水土保持林主要包括有护坡林、沟头保护林、沟底防冲林等。护堤林、护坡林则主要是削减泥石流破坏作用、阻滞洪流、拦蓄泥砂等，从而达到保护堤防、滩地上农田、果园等设施的目的。农业措施主要包括梯田工程、农田水利和灌溉工程及退耕还林等措施。其中，梯田工程主要是将泥石流治理流域内，坡度25。的坡地进行沿等高线修筑梯田，并且改变原有的顺坡耕作方式，从而有益于水土的保持。农田水利和灌溉工程主要是指我国干旱地区坡地上修筑梯田时，也要同时修筑相配套的蓄水池、灌溉引水渠等。同时，针对南方比较湿润的山区修筑梯田和相适应的农田水利和灌溉工程时，也需做好防渗防漏等措施，避免因漏水而导致滑坡、泥石流等不良现象的产生。退耕还林政策主要是针对坡度25。以上的坡地需要进行退耕还林，其主要是防止人类毁林开荒，进而减小泥石流发生的机率。种植措施主要是通过针对由于泥石流危害而缺少燃料之地的山区和经济落后的山区分别种植薪炭林、经济林等，从而解决山区人民燃材、经济困难等问题，达到控制滥砍、滥伐，提高人民生活水平等目的曰。生物措施与土建工程措施相比，其具有应用范围广、投资小、风险小、促进生态平衡、改善自然环境、防治作用持续时间长等优点。但是其也具有一定的不足之处。其中包括:由于植物生长速度有限，通常生物措施初期的效益不明显，其需要3-5年或更久的时间才能充分地发挥作用；对于一些侵蚀严重的区域地段，仅依靠生物措施是不能达到很好的防治效果。2.3防治模式2.3.1全面进行的综合治理模式该治理模式是在整个泥石流流域内，采用蓄水、拦挡、排导、植被等多种措施，全面进行综合治理，以遏制泥石流的形成，减少泥石流的危害。此模式适用于全流域泥石流活动频繁，形成条件复杂，居民点多，耕地分布广，又有重要建筑物的地区。例如云南东川大桥河、四川凉山黑沙河等泥石流的治理就采用的此种模式，效果较明显，经受了泥石流的考验。2.3.2以治水为主的综合治理模式水是形成泥石流的重要动力条件。此治理模式主要是采用引水、蓄水、截水等工程措施，减少地表径流，引排洪水，制止或减轻泥石流灾害。例如甘肃郭家沟、云南菜园河泥石流的治理属此类。此模式适用于水动力起主导作用的稀性泥石流沟和小型粘性泥石流沟。2.3.3以治土为主的综合治理模式该治理模式主要以拦沙坝、谷坊坝、潜坝等拦挡和固沟工程为主，拦蓄泥沙，固定沟床，控制或削减松散土体补给量，并辅以排导工程，以进一步减轻泥石流灾害。该模式主要适用于土力类粘性泥石流沟。例如云南浑水沟、四川狮子沟等就是采用此类治理模式。岩土工程措施的直接效益是拦蓄泥沙，减少泥沙下泄量，调节泥石流固体物质总量，起到削弱泥石流的作用。2.3.4以排导为主的综合治理模式该治理模式以排导沟、导流堤等排导工程为主，畅排泥石流，暂时控制或消除泥石流对下游地区的危害。适用于中上游修建工程难度较大，而下游受害对象分布较集中的泥石流流域。例如四川喜德东沟、甘肃火烧沟等流域泥石流的治理均属此类。在工程实践中多种工程的综合运用比较常见，相比单一措施效果好。而关于此方而的流域泥石流防治工程系统配置优化研究欠缺，仅有的研究主要集中在单项工程优化，因此，今后应把流域与防治系统作为一个整体，研究防治工程与流域系统互馈机制，实现整体内部优化，达到投资最省、系统可靠性最高的最大减灾效益。2.3.5以生物措施为主的综合治理模式此治理模式主要采用恢复植被和植树造林等生物措施，调节地表径流，减少水土流失，控制泥石流的发生或削减泥石流规模，适用于坡度较为平缓，崩塌、滑坡较少的坡面泥石流。如四川西昌东、西河和云南杏山泥石流治理均采用此类治理模式，当地的生态环境得到改善，对根治泥石流起到了重要作用。生物工程措施增加植被覆盖率、减少地表径流、降低径流的侵蚀、改善土壤结构，间接实现拦沙减沙效益。3泥石流防治发展趋势与对策3.1我国泥石流防治的需求泥石流广泛发育于占我国陆地面积约2/3的山地，分布广泛，活动频繁，每年暴发数百处以上，直接成灾的泥石流至少数十处，造成巨大的人员伤亡和财产损失，严重影响了山区居民的生命财产安全、山区资源开发与可持续发展、以及山区工程建设及其安全运行。科学、有效、经济、适时地防治泥石流灾害是国家减灾和山区发展的战略需求。随着山区社会经济的发展，人口密度和经济密度急剧增加，山区人类活动范围不断扩展；全球变暖导致的气温升高和极端降雨增多，加之人为扰动的增加，将会使环境条件向着易于发生泥石流的方向发展，增大泥石流的活动性;与此同时，社会各界对环境和减灾的关注程度在不断增加:因此，中国泥石流防治的任务将会愈加繁重。今后，我国泥石流防治的需求主要表现在：进一步加强山区城镇泥石流监测预警、灾害治理和风险管理，有效减轻人员伤亡和财产损失，提高山区城镇这一区域发展中心的安全保障；加强水电、道路、管线、矿山等重大工程建设的减灾防灾工作，针对工程安全需求，有针对性地发展减灾技术，制订相应的技术规范和减灾标准，更加有效地开展重大工程减灾；进一步加强民众的减灾知识和科学普及，建立和完善灾害群策群防体系，扩大减灾实效和范围;加强泥石流风险分析、风险评估和风险管理理论方法的研究，开展泥石流风险分区和风险制图，服务区域发展和工程建设。3.2存在问题与今后任务我国泥石流研究具有较高的水平，已经针对不同危害对象的特点建立了相应的适合欠发达地区特点的泥石流综合防治模式和配套技术；然而，泥石流形成条件、运动规律和成灾机制复杂，泥石流研究历史较短，对其物理性质和基本规律的认识还有待进一步深入，这就使得泥石流防治还处于半经验阶段，不能满足国家减灾的需求。目前，存在于泥石流防治工作中的主要问题有：实验数据支持不足。在对泥石流特征分析时，虽然进行了一定的实验，取得了一定实验数据，但实验数据还略显不足，今后还需进一步实验支持；泥石流防治工程设计参数计算方法具有一定的经验性，不同科技人员计算结果差异较大，需要不断总结经验，逐步完善；泥石流灾害风险分析和风险管理近期才得到重视，需要进一步加强这方面的工作，建立完善的灾害风险分析和风险管理理论和方法；尽管已经在泥石流滩地开发利用方面做了一定的探索，但这方面的工作还只是刚刚起步，需要进一步加强泥石流灾害资源化利用的技术研发，充分利用灾害的资源属性。深入认识泥石流形成发育与运动成灾规律，是研发减灾新技术的基础。我国泥石流类型多样，暴发频繁，研究案例和素材丰富。今后应加强泥石流基础性研究，深入认识泥石流形成机制、运动规律和成灾机制，在新理论和新认识的基础上开发出适合中国需求、具有中国特色的泥石流减灾技术体系，提出泥石流资源化利用的技术方法，实现泥石流灾害的科学管理，既有效地减轻灾害，又开发利用泥石流资源性特质，达到科学管理和利用灾害，做到人与自然的科学与和谐发展，服务国家山区建设与发展，进一步提升中国泥石流研究和防治水平。今后应具体抓好以下几方面的工作：1）加强泥石流基础理论研究，深入认识泥石流形成、运动和成灾机制，为发展新的减灾技术提供理论基础；2）发展基于泥石流形成理论的机制预报模式，提高泥石流预报精度，健全灾害监测预防体系；3）改进完善泥石流防治工程设计参数，完善灾害防治技术规程，发展灾害治理优化设计技术，提高灾害治理技术水平；4）加强灾害风险分析理论与方法研究，注重地震区泥石流风险预测，提高灾害风险管理水平；5）认识泥石流资源化属性，开发资源利用