自然资源学.docx

自然资源学.docx

《自然资源学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自然资源学.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

自然资源学

韶关学院

课程论文（设计）

甘肃省舟曲特大泥石流灾害分析及其防治措施

课程名称

自然资源学

姓名

焦刚

班级

11地理科学

学号

11109041020

系别

地理系

专业

地理科学

方向

指导教师

罗莹华

论文评分

2013年6月19日

目录

摘要................................................................................................................3

1研究区概况....................................................................................................3

1.1研究意义................................................................................................3

1.2研究现状..................................................................................................4

1.3研究内容...................................................................................................5

2舟曲特大泥石流特征.......................................................................................6

2.1泥石流破坏性大..........................................................................................6

2.2泥石流具群发性...........................................................................................6

2.3泥石流的冲淤特征........................................................................................6

3舟曲特大泥石流的成因分析...........................................................................7

3.1地形地貌条件分析.......................................................................................7

3.2水动力条件...................................................................................................7

3.3固体松散物质补充条件.............................................................................8

4基于模糊综合评判法对舟曲泥石流灾害进行分析.....................................8

4.1模糊综合判别法........................................................................................8

4.2评判因子的选取.......................................................................................9

4.3利用灰色关联度分析法确定权重.............................................................9

4.4基本评价方法..............................................................................................10

4.5结果及影响因素分析.................................................................................12

5舟曲泥石流的防治措施........................................................................................12

5.1工程措施........................................................................................................12

5.2生物措施..........................................................................................................13

5.3增强人们防灾减灾意识.................................................................................13

参考文献...............................................................................................................9

甘肃省舟曲特大泥石流灾害分析及其防治措施

焦刚

（韶关学院11地理科学11109041020）

摘要：

泥石流是发生在山区的常见自然灾害，它是由土、石等固体物质与水相混合在重力作用下沿陡峻沟坡运动的饱和流体，其爆发突然、历时短，但造成的灾害十分严重，有时甚至是毁灭性的。

2010年8月7日甘肃舟曲特大山洪泥石流灾害所造成毁灭性灾难，伤亡人数之多，财产损失之大成为我国历史上有记录以来的泥石流灾害之最。

本文作者通过查阅大量文献资料及现有对舟曲泥石流研究成果，分析了舟曲三眼峪沟所处的环境及舟曲特大泥石流的特征，同时分析造成舟曲特大泥石流的成因，知舟曲县城位于沟口冲洪积扇上，是8.7舟曲特大泥石流损失惨重的原因之一，另基于模糊综合评判法对舟曲泥石流危险性进行分析评价，在此基础上结合舟曲泥石流灾害的实际，提出了适宜的泥石流灾害防治对策。

关键词:

舟曲特大泥石流成因分析模糊综合评判法防治措施

Debrisflowisacommonnaturaldisasterstakingplaceinamountainousarea,itiscomposedofsoil,rockandothersolidmaterialandwaterundertheactionofgravityalongthesteepslopemovementoffluidsaturated,thesudden,shorterduration,butthedisasterisveryserious,sometimesevendevastating.InAugust7,2010GansuZhouquespeciallybigflushfloodanddebrisflowdisastercausedbycatastrophic,casualtiesnumber,propertylossinthehistoryofourcountryhavesincerecordedmostofthedebrisflowdisaster.TheauthorofthisarticlethroughaccesstoalargenumberofdocumentsandtheexistingresearchresultsofdebrisflowinZhouqu,analysedZhouquthreeeyeValleylocatedenvironmentandZhouqulargedebrisflowcharacteristics,atthesametimeanalysisofthecausesofZhouqulargedebrisflowformation,Zhouqucountyislocatedatalluvialfan,Zhouqu8.7largedebrisflowlossesisoneofthereasons,theotherbasedonfuzzycomprehensiveevaluationmethodtotheZhouqudebrisflowhazardanalysisandevaluation,onthebasisofthecombinationofdebrisflowdisasterinZhouquisactual,putforwardappropriatedisasterpreventioncountermeasures.

Keyword:

ZhouquLargedebrisflowCauseanalysisofFuzzycomprehensiveevaluationmethodPreventionandcontrolmeasures

舟曲县位于甘肃省东南部的白龙江中上游地带，其范围是东经103°51′~104°45′，北纬33°13′~34°1′。

地势西北高、东南低，西秦岭呈北西-东南走向贯穿全境，境内山高谷深，水土流失严重，常有泥石流、滑坡等地质灾害发生[6]。

舟曲县城多年平均降雨量434mm，最大年降雨量579.1mm，最小年降水量253mm。

降水具有强度大、暴雨多且集中的特点，5～9月降水量占全年降水量的75.8%[7]。

降水年际、年内分配不均匀，河流径流量变幅大。

2010年8月7日，甘肃南部的舟曲及其周边地区出现了一次局地性强降水天气过程，短时强降水引发了罕见的特大泥石流灾害，造成1456人死亡、309人失踪，直接经济损失逾亿元，来自三眼峪的泥石流直接冲进白龙江，堵塞白龙江，形成了堰塞湖。

此次三眼峪沟特大山洪泥石流灾害给舟曲县城造成了毁灭性灾难，伤亡人数之多，财产损失之大成为我国历史上有记录以来的泥石流灾害之最[7]。

本文在广泛收集和总结前人研究成果的基础上，对舟曲泥石流的成因进行了分析，探讨适合舟曲特大泥石流灾害的防治对策。

1研究区概况

1.1研究意义

泥石流是在山区或其他沟谷深壑、地形险峻的地区，在暴雨暴雪或其他自然灾害的诱发下，携有大量石块及泥沙的特殊洪流，它具有突发性、流速快、流量大、物质容量大和破坏力强等特点。

泥石流是常见的山地灾害，会造成巨大的经济损失和人员伤亡，同时会破坏区域生态环境平衡，加剧水土流失及荒漠化进程等[1]。

据调查分析，日本国土面积2/3的山区均为泥石流频发区，共有泥石流沟62272条，每年因泥石流造成的损失平均为2900万美元;美国约有一半国土是山区，大多有泥石流活动，每年因泥石流造成的损失达3.6亿美元[2]。

因而泥石流灾害成为被国际上广泛关注的问题，被列为国际减轻自然灾害10年活动主要的突发性自然灾害的灾害之一[3]。

我国山区、半山区面积占国土总面积的2/3，这些地区地质地貌条件复杂，其中有些地区地震频繁，新构造运动活跃，第四纪沉积物深厚，且山高坡陡、地表破碎，加上暴雨集中，植被覆盖率低，为泥石流发育提供了有利的自然条件[4]。

甘肃省泥石流分布区很广，涉及40多个县，经常埋没村庄，冲毁农田，危害城镇，威胁人民的生命财产安全，其中兰州、武都、宕昌、舟曲、文县、礼县等10余座城市遭受泥石流的直接威胁和危害。

随着我国城市化进程的加快，经济建设逐渐向山区延伸发展，人们也逐渐认识到了山区泥石流的危害，如何采取有效的措施防治泥石流所造成的灾害，已经引起了学术界和工程界的普遍关注[5]。

图1研究区域和泥石流沟分布图

1．2研究现状

国内外对泥石流的研究历史已经很久远，对其研究极为重视，多年以前就泥石流的研究已开展。

1977年，日本足立胜治等进行了泥石流发生危险度的判定研究，从地貌条件、泥石流形态和降雨等三方面判定泥石流发生率。

1981年，美国地质工程师Kovacs以及Hollingsworth运用打分法，研究出了泥石流危险度评价框架。

我国对泥石流的有关研究最早是由1986年谭炳炎的泥石流严重程度的综合评判发展起来的。

这一问题主要有两方面目的：

一是怎样判别一条自然沟是洪水沟还是泥石流沟；二是如果是泥石流沟，其活动的严重程度根据哪些条件来评判，即试图解决泥石流调查勘测中的错判、漏判和轻判问题[8]。

此论题在后来得到了进一步的发展，谭炳炎的“泥石流沟的判别方法和数量化综合评判”的科研成果已在铁路部门得到了推广和应用。

此后，国内外的众多专家学者利用不同的研究方法，针对各种不同类型的泥石流进行研究。

所采用的方法多数是继承地理学的评价方法，主要是主导因素法、多因素的单因子逐项叠置法、地理相关分析法、理论推倒分析法等。

在泥石流灾害防治方面人类同泥石流灾害斗争由来已久，如意大利在300多年前就开始了泥石流的防治工作，俄罗斯、日本等国也有200多年的防治历史，前苏联是泥石流防治工程开展较早的，早在1859-895年间就发表了论述格鲁吉亚军用公路泥石流防治的文章，并设计了许多的防护工程，主要以修建高拦挡坝为主[5]。

关于泥石流的防治，主要有欧洲型、亚洲型和美洲型三类措施。

欧洲型措施主要以植树造林和防护工程相结合为特点;亚洲型措施（日本）以恢复森林植被和防冲、拦蓄工程相结合为特点;美洲型措施（美国）主要以采取工程措施为特点[5]。

我国对泥石流防治工程的系统研究主要开始于20世纪50年代，我国在兴建公路、铁路和矿山建设遇到了不少泥石流、滑坡问题，不同专业的土木工程师、水利工程师和水土保持工程师根据泥石流的一些特点，实施了一些保护路基、矿山、桥梁、厂房等对象的泥石流防治措施[5]。

1963年甘肃省交通科学研究所为了解决甘川公路泥石流防治工作，设立了泥石流研究组，并在武都的柳湾沟组织了定位观测站，同时进行了工程治理的试验工作，连续18年来做了大量的试验工程。

综上所述，泥石流灾害防治虽然取得了一些成绩，但是大型泥石流降临时人们还是束手无策。

1.3研究内容

本文在前人工作基础上，分析舟曲泥石流的冲淤特征，对舟曲泥石流的成因进行分析，并给出防治对策。

查阅相关文献，收集舟曲的区域地质资料，分析8.7舟曲特大泥石流的特征，参考国内刘希林、宫雪、陈伟等的相关文献共选择了于泥石流产生的必备条件及相关因素组成有关的泥石流沟谷纵比降、流域相对高差、松散固体物质储量、山坡坡度、流域面积、泥沙沿程长度补给比、冲淤变幅、植被覆盖率等8个因素作为泥石流危险性评判因子对舟曲特大泥石流的成因进行分析。

研究泥石流的防治对策，提出泥

石流灾害防治建议。

2舟曲特大泥石流特征

2.1泥石流破坏性强

此次泥石流从三眼峪沟口到大眼峪共7座和小眼峪沟口的1座拦挡坝被毁，其中①③⑤号坝基本全部被毁，⑦⑧号坝处于弯道外侧的部分被毁成倒梯形缺口，⑥号坝处于弯道外侧部分被毁成倒三角形缺口，②④号坝残留长度仅为原长的1/5，大多都是人工砌石坝，少数坝内可见少量的混凝土[9]，毁坏原排洪沟被夷平。

舟曲“8·7”特大泥石流灾害遇难1436人,401人失踪,冲毁平房和楼房220余栋,其中三眼峪冲毁200栋,罗家峪20栋;泥石流毁路近2km,掩埋、冲毁耕地13.33hm2,毁坏公路桥、人行桥共8座,白龙江上1座大型公路桥被埋。

[10]

2.2泥石流具群发性

舟曲县城东北部属典型的高山峡谷地形且大小沟谷纵横交错，在短历时强降雨的作用下极易形成群发泥石流，且都是沟与沟交汇发生。

此次泥石流就是四沟并发，害范围极大。

2.3泥石流的冲淤特征

舟曲“8.7”特大泥石流过程约20分钟，具有流速快、粘性大、破坏力强的特点，大眼峪沟泥石流流速为10.8m/s。

[11]根据三眼峪沟流域各沟的沟谷形态、固体松散物质的分布规律，可将泥石流沟划分为清水汇集区、形成区（固体松散物质补给区）、流通区和堆积区四部分。

流域清水汇集区为高程2800-3000m以上的区域，沟床比降35%，沟坡坡度500以上。

植被发育，覆盖率50%以上，沟坡重力侵蚀及面状侵蚀作用很弱，固体松散物质少，坡形、沟形极利于水流汇集。

流域中、上游为泥石流形成区，沟床平均纵比降30%，沟坡坡度大于45。

，该段植被覆盖率较低，岩体破碎，滑坡、崩塌、滑塌、坍塌成群分布，固体松散物质储量占总储量的64.5%。

峪门口沟段为泥石流流通区，长550m，沟道平均比降18%，较形成区沟床比降明显减缓。

沟谷地形呈窄“U”型，宽20-36m，沟道顺直。

流通区以过流为主，间有侵蚀搬运与堆积，其固体松散物质储量占总储量的8.6%。

堆积区呈扇状展布，长2050m，中前部宽437m，平均纵坡降9.8%。

为长期泥石流堆积形成，现已基本上被人为开发利用。

沟道上游冲刷强烈，冲刷、切蚀深度在2-5m，可见泥位2.5-6m，沟床上可见到10m以上的下切深度，沟道拐弯处存在大于10m超高现象，大眼峪沟和小眼峪沟内都有一90多米高的天然堰塞坝。

本次泥石流堆积厚度1.5-4.5m，三眼峪沟出山口处堆积物呈规律分布，中间50m以块石为主，一般直径20-40cm，最大8x7x6.5m，几乎不含泥土;两侧以3-10cm碎石为主，含大量块石，沟口外500m范围内堆积扇上有众多的巨石分布，离沟口更远处也有零星的巨石，含泥土。

3舟曲特大泥石流的成因分析

3.1地形地貌条件分析

舟曲地势由西北向东南倾斜,山地沟谷纵横，谷峰高差多在1000m以上,个别地区高差大于3000m,如青山梁的海拔为4514m,而其河谷高程仅为1300m[12]。

该区地貌受地表水的侵蚀、切割十分严重,形成以自西向东延展的白龙江为主干、两侧支沟密集发育的河谷、沟谷地貌。

白龙江河谷时宽时窄，以板岩为主，多处地段呈“U”字型，这种开阔地段一般发育有一、二级冲洪积阶地，两侧阶地不对称，且相邻阶地面高差大。

舟曲境内白龙江河谷中一级阶地距河床约2～5m，阶面较窄，沿河床比较连续；二级阶地距河床高约30～50m，基岩表面为冲洪积层和黄土，分布不连续。

山体的隆升造成河流的大量下切，使位于阶地上的早期大量冲洪积物失稳，容易顺基岩壁崩塌、滑落。

白龙江支流河谷上游窄，下游宽，纵比降大，尤其是灰岩发育区切割强烈，呈“V”字型。

在支流与干流交汇处一般发育有扇形、锥形泥石流堆积体。

舟曲地形整体沟坡坡度较大,有利于降雨的迅速汇集流通,为滑坡、泥石流的发生提供了有利的地形条件。

3.2水动力条件

8月7日22~24时降雨达96.3mm,主要降水集中在7日23~24时,1h雨量达77.3mm,使县城北面的罗家峪、三眼峪泥石流下泄,由北向南冲向县城,造成沿河房屋被冲毁,泥石流阻断白龙江,形成堰塞湖。

[13]三眼峪沟泥石流属典型的降雨型泥石流，降雨是该沟流域泥石流形成的唯一水源和激发因素。

下表所示资料表明，三眼峪沟泥石流的形成、发生与大雨、暴雨密切相关，8月7日晚11时，三眼峪、罗家峪流域突降暴雨，12时两沟同时爆发泥石流。

本次形成灾害的小时降水量达96.77mm，半小时瞬时降水量达77.3mm。

[10]

表1三眼峪沟近年来泥石流发生时间及当时降雨特征

泥石流发生时间

降雨量（mm）

降雨时段

1978年7月

1982年6月18日23时

1989年5月10日21时

1992年6月4日18时

1994年8月7日19时

2010年8月7日23时

37.4

46.8

47

38.4

63.3

96.77

1小时

1小时

1小时

45分钟

2小时

1小时

3.3固体松散物质补充条件

固体松散物质是泥石流的主要组成部分，固体松散物质的补给条件及其储量大小直接控制着泥石流的性质和规模。

舟曲属地震强烈活动区，地震烈度为训度，古地震使沟内形成了4座80-283m高的巨型堆石坝，为泥石流的发生提供了充分的物源，其中三眼峪沟的物源量共计5163万m3，可直接补给泥石流的固体物质达2510万m3。

三眼峪沟内并无最新的崩塌滑坡体，大量的松散物质主要是巨型的古堰塞体和沟道内两侧长期风化作用下形成的崩积锥和坡积物，因此，此次特大泥石流的发生从物源的角度看与5.12汉川地震的关系不大。

沟道两侧分布有小型的崩塌堆积体，提供了一定的物源，但相对于天然堆石坝和沟道堆积物提供的物源量甚少。

两条沟历史上就是泥石流沟，因此沟道内堆积了大量的松散堆积物。

4基于模糊综合评判法对舟曲泥石流灾害进行分析

4.1模糊综合判别法

由于泥石流所处的地质环境和条件的多样性、变异性、复杂性，泥石流沟谷从形成、发展至消亡受到了很多因素的影响，它们相互作用并形成了一个复杂的“模糊”巨系统，从而使得对其进行危险性评价的因素也存在大量的不确定性，这种不确定性既具有随机性又具有模糊性，因而不少学者将模糊数学理论引入泥石流危险度的评价研究中，模糊数学为研究和处理这类具有不确定性的事物提供了新的思路。

模糊综合判别法是一种以模糊推理为主的定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评判方法，它对受多种因素影响的现象或事物进行总的评价，即根据所给的条件，对评判对象的全体、每个因素都赋于一个评判指标，然后择优选择，最后运用模糊变换原理的最大隶属原则确定灾害的危险度等级，从而能够得到更切合实际的结果，在各个学科领域中得到了越来越广泛的应用。

4.2评判因子的选取[14]

泥石流危险性评价是通过对泥石流活动历史及其暴发频率、规模的纪录及泥石流暴发区赋存环境条件的分析，依据一定的危险性评价单元，采用一定的评价模型，计算出划分单元泥石流危害等级，并评估对人类和财产可能造成的灾害严重程度的技术方法。

在进行危险性指标选择时，主要遵循泥石流的发生学原则，指标综合性原则和主导性原则，强调评价方法的可操作性。

根据舟曲泥石流的成因及发育特征，在野外广泛调查和室内综合分析的基础上，参考国内刘希林、宫雪、陈伟等的相关文献共选择了于泥石流产生的必备条件及相关因素组成有关的泥石流沟谷纵比降u1、流域相对高差u2、松散固体物质储量u3、山坡坡度u4、流域面积u5、泥沙沿程长度补给比u6、冲淤变幅u7、植被覆盖率u8等8个因素作为泥石流危险性评判因子。

其中泥石流危险性评价研究纵比降为主导因子，是泥石流暴发的主要因素之一，决定着泥石流形成和发生过程的快慢，沟床纵比降越大，越有利于泥石流的形成，泥石流形成后越不易消亡。

泥石流功能越大，其破坏性也越大。

4.3利用灰色关联度分析法确定权重[15]

灰色系统理论是由我国学者邓聚龙教授于20世纪80年代前期提出的用于控制和预测的新理论，目前已广泛应用于农业