摘要
泥石流是一种暴发突然、危害严重的地质灾害。随着人类社会经济活动的不断增强,人们对自然资源的过度索取和对环境的持续破坏,使得泥石流灾害更趋严重。因此必须加强对泥石流灾害的调查、研究和防治,组织实施经济有效的减灾措施,从而尽可能地防范泥石流灾害的发生,尽量减轻灾害损失。
本文的研究对象石头沟位于四川省九龙县,在2007年5月24日以前未曾暴发过泥石流,5月24日暴发的泥石流造成直接经济损失达300多万元,目前仍有600余人受到泥石流不同程度的威胁。本文从石头沟的流域背景和沟谷特征入手,分析了石头沟泥石流的三个形成条件,并按照地形与物源特征把石头沟流域划分为四个区域:清水区、形成区、流通区和堆积区。在此基础上,计算分析石头沟泥石流的容重、流速、流量、冲击力等运动特征。我们得出石头沟是一个典型的低频稀性沟谷型泥石流沟,2007年5月24日暴发的泥石流频率为50年一遇,重度为1.65g/cm~3,最大流量为143.42m~3/s,整体冲压力为93.05kP,最大单体石块冲击力达48.79×10~4N,破坏力大,严重威胁下游居民和建筑物的安全,采取治理措施是非常必要的。
本文在分析计算石头沟泥石流运动特征的基础上,结合其形成条件和危害对象的特点,综合了预防措施、防治工程措施和农田措施,按照“综合分析,合理划分,安全经济”原则,针对石头沟这类低频稀性泥石流提出了乡镇泥石流防治模式,并对石头沟泥石流防治工程措施进行了进一步研究,即:在物源相对较多较集中的支沟牛场小沟内修建一座重力拦挡坝、在石头沟主沟修建一座格栅坝和一座重力拦挡坝,拦蓄泥砂,调节规模;从石头沟出山口处修建排导槽,顺畅排出泥石流;再配合适当谷坊群和潜坝,稳沟固床,减小冲刷,抑制泥石流发育,从而达到保护石头沟堆积区上的居民、建筑物和农田的减灾目的。
Debris flow is a geo-hazard which outbreaks abruptly and causes a severe consequence. Along with development of human society, the debris flow disasters become more severe because of peope's over obtainment of natural resource and constante destruction of the environment. Thus, in order to diminish the occurrence probability of disasters and weaken the loss of it, the investigation and assessment should be strengthen and prevention meansures should be taken.
The study area of the Shitou gully is situated in the southwestern part of Jiulong country, Sichuan Province. The disaster occurred on 24~(th) May in 2007 and caused a directly economic loss of three million Yuan. In this thesis, we investagte the geological and geomorphologic settings and formation conditions of the debris flow by field investigation, study on the properties and dynamic characters of the debris flow, then propose the prevention measures. Firstly, analyze the various factors of Shitou Galley by studying the drainage background and its characteristics, divide the drainage area into four zones: the watering zone, the forming zone, the flowing zone and the deposition zone according to its loose material origin and terrain. Secondly, calculate the density, velocity, discharge and impulsive force of the debris flow, the result is that: Shitou gully is a very typical turbulent, site-specific debris flow at a low frequency. The dencity of the debris flow occurring on 24 May, 2007 is 1.65g/cm~3, its frequency is about 50years once, its peak discharge is 143.42m~3 /s, the whole impulsive force is 93.05kP, the peak individual rock impulsive force is 48.79×10~4N. All the parameters show that the destructive power of the debris flow is very large, the people and buildings on the alluvial fan are seriously threatened. It's necessary to take prevention meansures.
Based on the formation conditions, dynamic characteristics, debris flow scale at different frequency and the damaged objects, aiming at the type of turbulent and low frequency debris flow such as Shitou gully, considering preventive measures, civil control measures and farmland measures, this thesis propose a mode of township debris flow control in accordence with the principle of "comprehensive analysis, rational classification, safety and economic". A further study on civil control measures was taken: construct a gravity dam in Niuchangxiao Gully; construct a railing dam and a gravity dam in Shitou gully to barrier the debris flow and regulate its scale; build a drainage channel from the top of the alluvial fan to the Jiulong River to excretion the debris flow; construct check dams and phreatic dams to improve the stability of gully bed, reduce erosion and control the debris flow, therefore the people and structures on the alluvial fan can be protected.
引文
[1]段永候等,中国地质灾害[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
[2]赵玉光,对我国西部防灾减灾建设与可持续发展的思考[J].世界科技研究与发展,21(3).84-88.
[3]段永候等,中国地质灾害[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
[4]谢洪.西部开发中的泥石流问题[J].自然灾害学报,2001:10(3).44-50.
[5]康志成,李悼芬,马蔼乃等,中国泥石流研究[M].北京:科学出版社,2004:16-22.
[6]崔久之.泥石流减灾沉积与环境[M].北京:海洋出版社,1996,1-301
[7]田连权,吴积善.论泥石流学[J].山地研究,1996.(2).
[8]刘希林,莫多闻.论泥石流及其学科性质[J].自然灾害学报,2001,10(3).1-6
[9]吴积善,田连权,康志成等,泥石流及其综合治理[M].北京科学出版社,1993.
[10]田连全,张宝兴,吴积善.试论泥石流的的形成过程[C],泥石流论文集(1).重庆:科学技术文献出版社重庆分社,1981年:54-57.
[11]曾思伟,王得楷.泥石流研究与展望[J].甘肃科学学报,2003.8 15(专辑):10-14
[12]姚德基,商向朝.七十年代的国外泥石流研究[C].中国科学院成都地理研究所泥石流论文集(1)。重庆:科学技术文献出版社重庆分社.1981:150-158.
[13]商向朝,郝勇.日本泥石流研究现状[C].中国科学院成都山地研究所,泥石流(3)[C]重庆:科学技术文献出版社重庆分社.1981:150-158.
[14]姚一江.日本的滑坡、泥石流防治[J].铁道建筑,1990.6(2)
[15]Hiroshi Ikeya(朱桂芳,王生译),日本泥石流及其防治措施[J].世界地质,1992:11(2).78-90.
[16]Takahashi T.Debris Flow[M].Rotterdam:A.A.Ralkema.1991,1-165
[17]刘江,奥地利泥石流防治简介[C].中国科学院成都山地研究所泥石流(3),重庆:科学技术文献出版社重庆分社,1981.
[18]章书成.泥石流研究评述[[J].力学进展,1989:365-375
[19]唐邦兴,杜榕桓,康志成,章书成.我国泥石流研究[[J].地理学报,1980,35(3):259-264
[20]中国科学院水利部成都地灾害与环境研究所.中国泥石流研究[M].北京:商务印书馆,2000,1-10
[21]吴积善,康志成,田连权等.云南东川蒋家沟泥石流观测研究[M].北京:科学出版社,1993.
[22]康志成,章书成,陈景武.云南东川蒋家沟泥石流观测实验研究概论[C].全国泥石流防治经验交流会议论文集.重庆:科学技术文献出版社重庆分社.1982:140-153.
[23]吴积善.泥石流流态及流速计算[C].中国科学院成都地理研究所,泥石流论文集(1)重庆:科学技术文献出版社重庆分社.1981:79-86.
[24]康志成.我国泥石流流速研究及计算方法[J].山地研究,1987.
[25]杜榕桓,康志成,章书成.试论我国泥石流分类[C].中国科学院成都地理研究所,全国泥石流防治经验交流会议论文集[C].重庆:科学文献出版社重庆分社1982:126-131.
[26]倪晋仁,王光谦.泥石流的结构两相流模型:Ⅰ应用[J]。地理学报,1998:53(1).67-75.
[27]廖谦,倪晋仁.阵性泥石流运动与堆积的欧拉一拉格朗日模型-Ⅱ.应用[J].自然灾害学报,2000:9(4):53-58.
[28]吴积善.泥石流体结构[C].中国科学院成都地理研究所,泥石流论文集(1).重庆:科学技术文献出版社重庆分社,1981:58-56.
[29]余斌,赵惠林.粘性泥石流运动模型的实验研究[J].自然灾害学报,1999:8(2).81-87.
[30]唐邦兴,吴积善.山地自然灾害(以泥石流为主)及其防治[J].地理学报,1990:45(2).
[31]李德基.我国西南泥石流灾害防治现状与最新进展[J].中国地质灾害与防治学报,1996.
[32]王裕宜等,泥石流堆积模式的试验研究[J].自然灾害学报,2000:9(2).81-86.
[33]杜榕桓,李鸿琏,唐邦兴.章书成.三十年来的中国泥石流研究[J].自然灾害学报,1995:4(1).63-73.
[34]张杰坤.泥石流研究综述[J].中国地质灾害与防治学报,1994.12(4):1-8.
[35]唐兴邦等主编.中国泥石流[M].北京:商务印书馆.2000:192-212,246-295.
[36]李德基.泥石流减灾理论与实践[M].科学出版社,1997
[37]周必凡,杨庆溪.四川省汉源县流沙河流域泥石流的分类及防治原则[C],泥石流论文集(1).科学技术文献出版社重庆分社,1981:94-98.
[38]周必凡,李德基,罗德富.泥石流防治指南[M].科学出版社,1991.
[39]唐晓春,《泥石流防治模式的构想》[J],中国减灾,2002,2(2),40-43
[40]唐晓春,刘会平,唐川.云南省泥石流防治模式研究[J].自然灾害学报,2001(4),94-99
[41]唐晓春,中国西南山区的泥石流防治及展望[J].海洋地质与第四纪地质,1995.15(3):105-112.
[42]唐晓春.泥石流防治棋式初探[J].水土保持学报,1991,5(4):8-17.
[43]潘长庆,等.云南省滑坡泥石流灾害及防治对策研究[C].首届全国泥石流滑坡防治学术会议论文集,昆明:云南科技出版社.1993,298-303
[44]BeautyC.B.Debris Flow,alluvial fans,and a revitallied catastrophism[J].Zeitschrftrur Geomorphologie,1974,21(supplement):39-51.
[45]陈光曦等.泥石流防治[M].北京:中国铁道出版社,1983.
[46]唐川,朱静.云南滑坡、泥石流研究[M].北京:商务印书馆.2003.
[47]赵鸿琏,赵尚学,李爱弟.泥石流发育的气候[C].第四界全国泥石流学术会议论文集,甘肃文化出版社,1994:1-9.
[48]郑达,黄润秋,邓辉.栗子坪水电站南娅村沟泥石流运动特征研究[J].地质灾害与环境保护,2003.12(4),16-20.
[49]敖浩翔,刘晶,况明生等.不同频率下的泥石流体特征数值计算方法研究[J].水土保持研究,2006.13(4),93-95.
[50]Coussot P Mudflow Rheology and Dynamics[M].Rotterdam:A.A.Balkema,1997,1-255.
[51]程尊兰.泥石流设计流量中容重的计算方法[C].泥石流(4).1995:95-97.
[52]洪正修.泥石流流速公式探讨[J].中国地质灾害与防治学报,1996:1,26-33.
[53]刘江,成尊兰.云南盈江浑水沟泥石流流速计算[A].工中国科学院成都地理研究所泥石流论文集(1)[C]。重庆:科学技术文献出版社重庆分社,1981:87-89.
[54]张远瞩.金沙江白鹤滩水电站库区大寨沟、海子沟流域泥石流形成环境与流量研究.硕士学位论文,2004.7.
[55]C.M.弗莱施曼(姚德基译),泥石流[M].北京:科学出版社.1986:36-251.
[56]四川省水文手册.
[57]小流域暴雨径流研究组小流域暴雨洪峰流量计算[M].北京:科学出版社.1978,5-20
[58]江苏省扬州水利学校.水文预报与计算[M],水利电力出版社.1982.
[59]王继康,黄荣鉴,丁秀燕.泥石流防治工程技术[M].北京:中国铁道出版社,1996.
[60]魏鸿.泥石流龙头对坝体冲击力实验研究[J].中国铁道科学,1996:17(3).50-62.
[61]刘雷激,魏华.泥石流冲击力研究[J].四川联合大学学报(工程科学版).1997:1(2).99-102.
[62]杜榕桓,康志成等.云南小江泥石流综合考察与防治规划研究[M].重庆:科学技术文献出版社重庆分社.1997.
[63]柳金峰,欧国强.泥石流危险性评价的新思路[J].地质灾害与环境保护,2004.3,15(1):5-8