综遵 Ｉ 土木工程材料在泥石流自然灾害治理中的作用 Ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｃｉｖｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ ｎａｔｕｒａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｄ－ｒｏｃｋ ｆｌｏｗ 张晋平（青海省三江水电开发股份有限公司，青海西宁８１ ０００１） 摘要：舟曲特大泥石流灾害造成了巨大损失，因此有效预防泥石流灾害已成为亟待解决的问题。从客观因素、主观因 素及诱发因素３个方面分析了舟曲发生特大泥石流的原因，得出主要由当地复杂的地势地貌、自然环境的破坏及大量降雨 共同导致泥石流的发生的结论。并在此基础上，阐述了西宁市易发生的地质灾害及西宁市城市地质存在的安全隐患，根据 具体情况提出了５点保障西宁地质安全的建议，最后，阐述了土木工程材料在泥石流自然灾害治理中所起到的作用。 关键词：舟曲；泥石流成因；灾害预防；西宁地质安全；突发性地质灾害 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｈａｖｉｎｇ ｃａｕｓｅｄ ｈｕｇｅ ｌｏｓｓｅｓ ａｔ Ｚｈｏｕｑｕ，ｉｔ ｉｓ ａ ｖｅｒｙ ｕｒｇｅｎｔ ｉｓｓｕｅ ｔｏ ｈｏｗ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｍｕｄ—ｒｏｃｋ ｆｌｏｗ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｆｏｒ ｃａｕｓｉｎｇ ｈｕｇｅ ｌｏｓｓｅｓ ａｔ Ｚｈｏｕｑｕ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｓｈｏｗｎ ｉｎ ｔｈｒｅｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｔｈａｔ ｄＬｅｙ ａｒｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｂｊｅｃｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｉｎｄｕｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ａｓ ｆｏＵｏｗｓ：ｔｈｅ ｍｕｄ—ｒｏｃｋ ｆｌｏｗ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｌｏｃａｌ ｃｏｍｐｌｅｘ ｔｅｒｒａｉｎ ｌａｎｄｆｏｒｍ，ｔｈｅ ｄｉｓｒｕｐｔｉｖｅ ｎａｔｕｒａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ａ ｌｏｔ ｏｆ ｒａｉｎｆａｌ１．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｂａｓｉｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ａｎｄ Ｐｏｔｅｎｔｉｌａ ｓａｆｅｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｅａｓｉｌｙ ｂｅ ｓｅｅｎ ｉｎ Ｘｉｎｉｎｇ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｆｉｖｅ ｓｕｇｇｅｓｉｔｏｎｓ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓａｆｅｔｙ ｏｆＸｉｎｉｎｇ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｌｓｏ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｃｉｖｉｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｍａｔｅｒｉｌａｓ ｉｎ ｎａｔｕｒｌａ ｄｉｓａｓｔｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｍｕｄ—ｒｏｃｋ ｌｆｏｗ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｚｈｏｕｑｕ；ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｕｄ—ｒｏｃｋ ｆｌｏｗ；ｄｉｓａｓｔｅｒ ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｘｉｎｉｎｇ； ｕｎｅｘｐｅｃｔｅｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ 中图分类号：Ｔｕ３７文献标识码：Ｂ文章编号：１００３—８９６５（２０１５）０３一Ｏ０６１－０３ １引言 １）地质地貌因素舟曲县地处青藏高原东缘，秦岭 西翼与岷山山脉交汇地区，白龙江上游 。流域内中上 游以中、高山为主 山高坡陡，坡度一般大于４０。，局部 ６０。以上，在舟曲县城三眼峪沟与白龙江交汇一带的高程 为１３４０米，三眼峪沟山顶高３８２８米，相对高差大，且 从发源处至沟口只有６ｋｍ，距离短，相对高差大，地形陡 峭，沟壑纵横，谷道狭窄，属高山峡谷地貌，并且该地区 岩体风化严重，地质构造岩性松散、破碎，这种地貌加上 比较松散的堆积物就极易导致泥石流速度加快，流量增加， 使其具有短径流、大洪峰特点，最终形成特大泥石流。 ２）地震影响因素舟曲县的主要两条泥石流流域分 图１ 泥石流灾害遥感初步解译 布的主要岩石为中泥盆统的碳质板岩、砂岩和千枚岩夹薄 层灰岩和二叠统的灰岩和中厚层含硅质条带灰岩。受造山 ２０１０年８月７日，舟曲县城北侧三眼峪、罗家峪流 运动影响，区内断裂发育，岩体极为松动破碎。而舟曲县 域突降暴雨，两沟同时暴发特大规模的山洪泥石流…。灾 属于地震活动强烈地区，在历史上曾发生４次大地震，使 害造成数千亩良田被毁、三眼村和罗家峪村部分被毁、 当地山体稳定性遭到严重破坏，在沟内形成了许多的堆积 县城的月圆村和椿场村两村全部被冲毁、城区２０多栋楼 物，同时舟曲县也是汶川地震重灾区之一，地震导致舟曲 房被 中毁，泥石流还造成白龙江河道堵塞６５０ｍ，县城 县城周边山体松动、岩层破碎，岩体稳定至少需要３到５ 交通、电力、通讯中断。两条泥石流掩埋堆积区总面积 年的时间。这也是此次特大泥石流形成的重要因素之一。 Ｏ．５７ｋｍ ，白龙江泥石流堆积面积Ｏ．１ ６ ｋｍ ，固体堆积物 ３）气象因素２０１０年上半年，我国西南地区大旱， 总量约１ ８Ｏ万ｍ ，造成了严重的人员伤亡和经济损失 。 舟曲亦发生干旱。干旱造成山体干缩，使岩石问、山体间 的缝隙变大，导致原本已十分松散的岩体、山体更松散， ２形成原因 加重了坡角、沟道堆积物的不稳定性，遇有较大降水极易 导致泥石流的发生。 形成这次特大泥石流的因素可归纳总结为三个方面 ２．２主观因素 即客观因素、主观因素和诱发因素㈨。 １）生态环境超限破坏解放初，舟曲县县内森林覆 ２．１客观因素 盖面大，生态环境平衡，但是由于当地经济状况十分落后， 从而砍伐森林来发展经济。从１９５０年到１９９０年，当地 ６１ ｌ 堡堕 累计砍伐森林１８９．７５万亩，贡献了上百亿ｍ。的木材， 加上当地群众建筑伐木，取火采薪，全县森林面积每年以 １０万ｍ。的速度减少，特别是人类活动集中的沿江、河地 带植被破坏严重，由此导致生态环境渐趋恶化，水源涵养 能力下降，水土难固，失去植被的山体逐渐风化流失，使 舟曲成为荒山秃岭，生态难以恢复。 ２）坡地破坏地质环境舟曲县是一个典型的农业县， 耕地中ＪＩ『地仅有１．５万亩，占总耕地面积的１０．５％，如此 单一的产业结构模式迫使农民通过开垦陡坡地增加土地面 积，县内各乡４０。以下的坡地如今已被大部分开垦。开 垦坡地不仅严重破坏了植被，而且破坏了地质环境，开垦 出的土地不仅未给当地群众带来经济效益，反而造成了大 面积的水土流失，加剧了滑坡、泥石流等地质灾害的发生、 发展。 ３）城市规划建设中的错误首先，舟曲县所处的位 置是历史上的泥石流所形成的冲积扇上，处在三眼峪沟与 其它大沟的交汇处，是泥石流的高发区。另外，舟曲县的 两条发展轴规划不合理，一条沿着白龙江发展，一条由南 向北延伸 。城市的建设破坏了北边地区山坡的稳定，这 次泥石流正是在县城北面的罗家岭、三眼岭形成的，沿着 城市发展轴由北向南冲向白龙江。另外，近５Ｏ年来，人 类生产活动增强，不仅毁林开荒、陡坡耕种，而且还有不 合理开矿、筑路、修建水电站等各种开发建设。 ２．３诱发因素 瞬时的暴雨和强降雨是诱发此次灾害形成的主 要因素。舟曲县水资源相对丰富，白龙江、拱坝河、 博峪河由西北流向东南，其在舟曲县境内流程分别为 ６７．５．７８．５，３７．５ｋｍ。这３条河及其支流多年平均径流量 ３６．９８亿ｍ 。据统计，本次形成灾害的过程降水量达 ９６．７７ｍｍ，１ ｈ降水量达７７．３ｍｍ，“５．１２”地震导致岩 土体松动破碎，又历经长时间干旱缺雨，瞬时暴雨加剧滑 坡、崩塌发生，短时间内为泥石流提供了巨量的松散物质 来源，加剧了泥石流的发生 。 ３西宁市地质灾害情况 崩塌、滑坡、泥石流和不稳定斜坡等四种突发性地 质灾害是西宁地区常见的。其中泥石流最为严重，最具破 坏性。 ３．１西宁市自然环境 西宁属于大陆性高原半干旱气候，全年降水主要集 中在夏季的６—９月份，占全年降水量的７３％左右，且分 布不均，最大降水量可以达到７４ｍｍ，降雨集中、暴雨多， 强度大。高强度且集中地降雨为泥石流的形成提供了良好 的诱发因素。 近年来由于西宁经济等方面的高速发展，不合理的 人类活动对当地自然环境产生了巨大的破坏，主要表现为 耕地大面积的开发，使得森林资源减少，很多耕地都是在 ６２ 坡地上开发出来的，这就破坏了坡体的原有的稳定性；同 时大面积开垦耕地，也使得水土流失加剧。这些都为泥石 流的形成提供了大量的物质来源。 ３．２泥石流灾害概况 自１９４９年以来，西宁一直遭受泥石流的侵袭，仅 １９７０年至１９７９年间，就遭灾８次之多，泥石流灾害已造 成２７人死亡、１３６０多间房屋被毁。 泥石流的发生需要具备３个条件：１）从地质结构上看 山坡上要存在一定的土石堆积：２）有至少为２５度斜坡的岩 石：３）有突发的强降水，所谓的强降水就是降雨量１ ｈ要到 达５Ｏｍｍ ４保障西宁城市地质安全的建议 ４．１借鉴国内外预防、整治泥石流经验 在国内，香港岩土工程研究室建立了一个预警系统， 通过连续的数据收集和周期性回顾分析，基本完善了确定 发布和取消滑坡预警系统的标准。台湾行政院农业委员会 水土保持局也建立了一个泥石流预警系统，这个系统由降 雨实时监测网络、滑坡体流动监测设施和图像监测系统组 成。２００３年，国土资源部与国家气象局合作创建了利用 滑坡泥石流发生前１ ５ｄ降雨量建立临界过程降雨量预警判 据模式图。工作实践证明，在泥石流灾害的警示方面作用 是明显的，但是预报的空间和时间准确率均有待提高 。 长江上游是我国滑坡泥石流灾害最严重的地区之一，在 ２Ｏ世纪９０年代，长江上游水土保持委员会研究决定在长 江上游建立滑坡泥石流预警系统，在２００８年５月１ ７日， “长江上游滑坡泥石流监测预警系统”及时预报甘肃省文 县关家沟泥石流灾害，挽救了数百名群众的生命 。 在国外，日本在泥石流预警系统研制和开发方面处 于国际领先地位 】。他们以发展具体一条或相邻沟的小规 模地区的泥石流预报系统为主，通过上游泥石流形成区降 雨资料的统计分析，确定临界雨量值和临界雨量报警线， 通过上游雨量实时数据采集、演算和比较判别，自动发出 报警信号。１９８５年，美国地质调查局（ＵＳＧＳ）和美国 气象服务中心（ＮＷＳ）联合在旧金山湾地区建立了滑坡 泥石流预警系统，主要是依据降雨强度、岩土体渗透能力、 含水量和气象变化做出判断，预警结果通过气象中心进行 广播。１９８６年２月１２～２１日，旧金山湾地区累计降雨 ８００ｍｍ，他们利用预警系统发布滑坡、泥石流预警，暴 雨过后，滑坡、泥石流预报时间准确率达到８０％，是到 目前为止世界上最为成功的一次地质灾害预警预报。 鉴于国外完备的泥石流监测预防系统和先进的灾害 防治工程措施，我们在预防泥石流灾害时应该借鉴其先进 的经验、方法。我国应该将科研院所与政府部门结合起来， 投入资金，成立专门的防灾减灾部门，完善管理，并积极 与国际接轨，引进先进知识、人才，设备，在全国范围内 尤其是灾害高发区建立完善的灾害预防、监测系统，提高 灾害整治的能力，预防灾害发生并尽量减少造成的损失。 ４．２西宁市防治泥石流措施 西宁市向来高度重视地质灾害的防治工作Ｉ１０］￣通过 开展区域性调查、危险住户搬迁、防治预案编制、地质灾 害气象预警、群测群防建立和应急事件处理等措施，突发 性地质灾害的减灾效果已逐步显现。但由于自然条件和不 合理的人类活动，使得突发性地质灾害不可能完全消失。 因此，要从灾害的源头和经受灾害的主体两个方面来进行 具体的防范。 １）加强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。工程治理措施通常是综合治理的先导工程和局部防 治的有效措施，工期短、见效快、效益明显。 ２）对全市进行突发性地质灾害系统调查和评价对矿 工集体居住地、中小学校、重要交通沿线、旅游开发沟谷 景点、度假区等热点开发地段和重要文物保护单位以及城 镇开发区和新农村规划地区的突发性地质灾害隐患进行重 点排查，及时更新我市突发性地质灾害调查数据，填补突 发性地质灾害相关工作的空白，并对其发展趋势及潜在危 害程度进行评价。 ３）建立健全西宁市突发性地质灾害预警预报系统 在突发性地质灾害调查评价工作的基础上，全面进行突发 性地质灾害预警区划，根据不同区域各自灾害特点、潜在 危害程度，开展分区域、分级别，有针对性的，有效地突 发性地质灾害预警预报系统。通过构建群测群防、专群结 合，领导重视的“三结合”地质灾害预警工程，将有助于 提升灾害预警能力，实现精准、快速、有效的地质灾害预警。 ４）突发性地质灾害综合治理工程是最根本、最重要 的手段应将生物治理与工程治理相结合、生物治理与农 业生产相结合、监测避让与工程治理相结合的方法进行综 合治理。根据突发性地质灾害的发展趋势及潜在威胁程度， 按轻重缓急和治理的必要性综合安排治理工程。逐步退耕 还林，恢复植被，采用生物治理方案是地质灾害治本的重 要措施。 ５）加强科普工作，提高全民的防灾减灾意识和知识 建立公益性地质灾害咨询机构和面向大众的地质灾害信息 平台，为社会和公众提供减灾安全咨询和信息服务。大力 加强科学普及工作，以提高全民的防灾、减灾意识和知识， 是做好地质灾害群防群治工作的基础。 ５土木工程材料的作用 西宁地区处于泥石流自然灾害的高频发生地区，土 木工程材料作为土木工程建设的物质基础和技术先导，对 于泥石流自然灾害治理具有十分重要的意义。就建筑结构 而言，尤其是结构设计的新构思及施工的新工艺、新技术 与新型土木工程材料的关系日益密切。为了治理泥石流自 然灾害而发展的新型土木工程材料，对于提高工程建设的 可靠性、减少灾害带来的破坏等起到至关重要的作用。 ６结语 西宁市地质灾害具有分布上的广泛性与地域性，爆 发上的群发性、隐蔽性和高突发性，危害上的多隐患性和 难以预见性等特点。 “保地质安全，促城市发展”已成为 西宁地质界的首要任务，在原有的地质勘察的基础上，对 突发性灾害易发区进行详勘，完善预警系统，提高预警精 确性；加大治理工程，从根本上改善生态环境；加强科普 教育，提升全民的灾害防范意识 加强土木工程材料的研 发，突出土木工程材料在泥石流自然灾害治理中的作用。 为保证城市建设的可持续发展，提高对地质安全的要求是 非常有必要的。 参考文献 【１】《舟曲县“８．７”特大山洪泥石流灾害应急排查报告》 ［Ｒ］．甘肃省国土资源系统前方工作组，２０１０－８－１２． ［２］杨先碧，泥石流之痛［Ｊ］．生命与灾害， ２Ｏ１Ｏ（９）：２４—２７． ［３】赵映东，舟曲特大山洪泥石流灾害成因分析卟 水文，２０１２，（１）：８８－９１． ［４］余斌，甘肃省舟曲８．７特大泥石流调查研究卟工 程地质学报，２０１０，１８（４）：４３７—４４４． 【５】史正涛，刘新有，城市水安全的概念、内涵与特 征辨析卟水文，２００８，２８（５）：２４—２７． ［６］范宏喜，舟曲特大山洪泥石流灾害带来的思考 访中国地质调查局殷跃平博士［Ｎ］． 国土资源报， ２Ｏ１０－０９－３０． ［７１张旺锋，从舟曲泥石流反思城市地质灾害防治Ｕ】 ＿甘肃科技，２０１１，（１０）：５３—５６． 【８］Ｋｙｏｊｉ Ｓａｓｓａ，Ｓａｔｏｓｈｉ Ｔｓｕｃｈｉｙａ，Ｋｅｉｚｏ Ｕｇａｉ， ｅｔ ａ１．Ｌａｎｄｓｌｉｄｅｓ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ５ ｙｅａｒｓ（２００４－２００９）［Ｊ］．Ｌａｎｄｓｈｄｅｓ，２００９，６（４）：２７５—２８６． ［９］王鑫，日本泥石流‘滑坡的监测和预报研究 安徽农业科学杂志，２００９，３７（１４）：６５０３—６５０５，６５４５． 【１０】黄文胜，《浅析甘肃舟曲县泥石流地质灾害形成 原因及防治措施》 水利水电快报，２０１１，３２（７）：３８－４１．