首页 地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查...

地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查...

举报
开通vip

地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查...地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查... 本文由aiwuhui1988贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 Journal of Eng in eering Geology 工程地质学报 1004- 9665 /2010 / 18( 6) 0827 10 汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调 * 查研究 余 摘 要 斌 马 煜 吴雨夫 成都 610059) ( 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保...

地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查...
地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查... 本文由aiwuhui1988贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 Journal of Eng in eering Geology 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 地质学报 1004- 9665 /2010 / 18( 6) 0827 10 汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调 * 查研究 余 摘 要 斌 马 煜 吴雨夫 成都 610059) ( 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室 在 2008年 5月 12日汶川地震后的 地震灾区暴发了许多泥石流灾害, 其中以四川省绵 竹市 清平乡文家沟泥石流最为 显著。文家沟原来不是泥石流 沟, 在汶川地震时由于滑坡 形成的 巨大的 滑坡 - 碎屑 流 堆积体 改变了 文家沟的 泥石流 形成条 件, 在此后的 3个雨季内, 文家沟先后暴发 了 5次大规模和特大规模的 泥石流灾 害, 其 中以 8 13文家沟 泥石流规模 和危害最 大。 8 13文家沟泥石流暴发时的总降雨量为 227mm, 泥石流持续时间约 2 5h, 泥石流总量约 310 104 m 3; 泥石流造成 7人死 亡, 5人失踪, 39人受伤, 479户农房被掩埋, 直接经 济 损失 4 3亿 元。 5次大规 模和特 大规模 的泥 石流以 及洪 水仅 带走了 16% 的可以很 容易形成泥石流的滑坡 - 碎屑流堆 积物, 文家沟如再遭遇较大降雨还会暴发泥石流。即使 在今后 的雨季中暴发 几次规模如 8 13泥石流 一样大的特大规模泥石流, 文家沟在较大降 雨下仍然 可能暴发泥石流灾害, 因此对文家沟泥石流的防 治工作将是一个长期 的工作。 关键词 文家沟 泥 石流 滑坡 - 碎屑流 地震 降雨 中图分类号: TU 457, P642 22 . 文献 标识码: A INVE ST IGAT ION OF SEVERE DEBR IS FLOW HAZARDS IN W EN JIA GUL LY OF SICHUAN PROV INCE AFTER THE W ENCHUAN EARTHQUAKE YU B in MA Yu WU Yufu ( S tate K ey Laboratory of Geohazard Prevention and G eoenv ironm ent P ro tection, Chengdu University of T echno logy, Chengdu 610059) Abstract M any debris flow hazards w ere trig gered recently in the epicenter area of th e 2008 W enchuan Earth quake T he severest debris flow is the debris flow in W en jia Gu lly on Aug 13 2010 W en jia Gully w as a si ply . . , . m and ord in ary gu lly and had no debr is flow at all befo re theW enchuan E arthquake T he for atio n condit io ns of debris . m flow s were to tally changed by a g iant landslid e caused by the earth quake The g iant landslide for ed a landslid e! . m debris deposit io n in the gu lly T he debris deposition had a vo lum e o f m o re than 30m illion cub ic m eters. The sedi . m ents w ere easily eroded by flash f lo od and for ed debr is flow s. In the th ree ra in ing seasons a fter the earthquake a m , tota l o f five large sca le and g iant scale debris flow w ere triggered T he largest and m ost har fu l debris flow occurred . m on Aug. 13 2010. The to ta l ra in fall durin g the debris flow w as 227mm, and the durat io n of debris flow w as 2 5 , hours. T he vo lum e of debris flow w as 3 1 m illion cub ic m eters. T he debr is flow resulted in 7 fata lities 5 persons lis , ted asm issing, 39 persons in ju red 479 houses buried and a d irect econom ic loss o f RMB 430 m illio n About 16 , , . % sed i ents of the landslid e debris depositio n flew dow n ou t o f the gully during the f iv e large sca le debris flow s N ew m . * 收稿日期: 2010 - 11- 20 收到修改稿日期: 2010 - 11- 29 ; . 基金项目: 国家自然科学基金 ( 40871054 40772206 ) 和地质灾害防治地国家重点实验室自主研究基金 ( D ZK J 0810) . , 第一作者简介: 余斌, 主要从事泥石流形成, 运动和堆积以及浊流沉积的研究工作. Em ai:l d rbinyu gm ai. com @ l 828 J ournal of Eng ineering Geology 工程地质学报 2010 debris flow s w ill be trig gered by rainfall in the gu lly in the fu tu re. It w ill be a lo ng term effort for prevention and m itig at io n of the debris flow hazards in the gu lly . K ey w ord s W en jia Gully Debr is flow, L andslid e debris, H azardsW enchuan E arthquake Ra in fall , , 467 4? 。文家沟有 2条支沟, 其中 1号沟流域面积 1 引 言 1 57k , 沟道长 2 23km, 相对高差 1017m, 沟床平 m 均纵坡降 456 1? ; 2 号支沟流域面积 0 64k , 沟 m 道长 1 21km, 相 对 高 差 587m, 沟 床 平 均 纵 坡 降 485 1? 。文家沟主沟发育于流域的峡谷区, 岸坡陡 峻, 沟谷切割深, 沟道短, 纵坡降大, 迭水坎多, 横断 面呈 V 型, 为泥石流的暴发提供了有利的地形条件 ( 图 2)。 清平乡所属绵竹市地处四川盆地中亚热带湿润 气候区, 气候温和, 降水充沛, 四季分明。由于地形 高差大, 气候的垂 直变化和差异 很大, 年平 均气温 15 7( 。通过对绵竹市清平乡文家沟区域 1992以 来近 20a的 降雨 资料统 计分析, 最 大日 降雨量 达 496 5mm, 出现在 1995年 8月 15日; 最大 1h降雨 量为 49 8mm, 最大 10m in 降雨量 23 98mm, 均出现 在 1995 年 8 月 11 日; 5a 一 遇 的 1h 降 雨 量 为 69 3mm。降雨主要集中在 7~ 9 月, 这三个月的降 雨量占全年降雨量的 80 以上。降雨具有波动变 % 幅大、 降水集中、 雨强大和暴雨频率高的特点, 这些 特点有利于洪水灾害和泥石流等灾害的发育。绵远 河属长江流域 的沱江水系上游。该段河谷 宽窄相 间, 河面宽度 50 ~ 200m, 多年 平均总 径流 量 5 12 亿m。 文家沟在地质构造上位于龙门山中央断裂 ( 映 秀 ! 北川断裂 ) 下盘的龙门山皱褶断束带中的太平 推覆体, 与映秀 ! 北川断裂相距约 3 6km。在文家 沟流域内出露地层主要为寒武系的清平组和泥盆系 的观山雾组。泥盆系的观山雾组出露地层主要为: 上部灰 - 深灰色石灰岩夹白云质灰岩; 下部砂页岩 夹泥质灰岩夹有铁质砂岩; 底部黄褐色灰色中厚层 石英 砂 岩, 分 布 在 % 1300 平 台 & 以 上, 岩 层 产 状 320?) 32? 呈顺向坡产出。寒武系的清平 组出露 , 岩层主要为: 上部灰色薄层状长石云母石英粉砂质 板岩及钙质泥质粉砂岩; 中部暗紫 - 暗灰绿色薄层 板状钙质粉砂岩; 下部由灰绿色细粒状磷块岩、 灰 色含磷泥灰岩、 薄层硅质岩及深灰色钙质磷块岩与 磷质灰岩互层, 统称为磷矿段, 分布在 % 1300平台 & 以下, 为文家沟的主要地层, 总体倾向 N NW。 2008 年汶川地震时产生的滑坡 - 碎屑流堆积体极大地改 变了文家沟沟内泥石流的物源条件。在汶川地震过 3 2 2 2010年 8月 13日凌晨零点 30分, 在持续强降 雨作用下, 位于汶川地震重灾区的四川 省绵竹市清 平乡文家沟暴发特大泥石流灾害, 泥石流冲塌绵远 河上游幸福大桥后, 将大桥整体推移到下游并堵塞 老清平大桥, 致使绵远河堵塞、 水位抬高、 河水改道。 泥石流在绵远河河道内淤积体长约 1600m, 宽 200m 到 500m, 最大淤积厚度超过 15m, 平均淤积厚度为 4 3 7m, 泥石流总量约 310 10 m 。泥石流造成 7人死 亡, 5人失踪, 39人受伤, 479户农房被掩埋受损, 清平乡卫生院、 学校等设 施被严重掩埋, 农田被毁 300余亩, 水、 通讯全部中断, 直接经济损失 4 3 电、 亿元 (图 1) 。 在 2008年 5月 12日汶川地震前清平乡文家沟 不是泥石流沟, 但在汶川地震后的 3个雨季内, 文家 沟先后暴发了 5 次大规模和特大规 模的泥石流灾 害, 文家沟在地震的影响下演变为一条高频率泥石 流沟 。在将来 还极有可能多次暴 发大规模或特 大规模泥石流灾害。为了进一步查明泥石流的发生 原因和发展趋势, 成都理工大学地质灾害防治与地 质环境保护国家重点实验室组织调查组对文家沟在 汶川地震后发生的泥石流进行了现场调查, 分析了 泥石流的特征、 成灾原因、 成灾过程及泥石流的各重 要参数, 探讨了将来文家沟泥石流的发展趋势并提 出了针对文家沟泥石流的防治建议, 为今后泥石流 的防灾减灾提供了依据。 [ 1] 2 文家沟泥石流流域基本特征及泥石 流发生历史 文家沟位于四川省绵竹市西北部山区的清平场 镇北, 属长江流域的沱江水系上游绵远河左岸一支 沟, 沟口 坐标 N31?33#04 7? E104?06#58 5? 在地 , 。 貌上属构造侵蚀中切割陡峻低 - 中山地貌、 斜坡冲 沟地形。文家沟流域总体东西向伸展, 主沟呈 % 7& 字型, 横断面呈 % V&% U&结合, 汇水面积 7 81k , 主 m 沟全长 3 25km, 流域内最低点位于沟口海拔 883m, 2 最 高 峰 位 于东 部 分 水 岭 九 顶 山 的 顶 子 崖, 海 拔 2402m, 相 对 高 差 1519m, 沟 床 平 均 纵 坡 降 18( 6) 余 斌等: 汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查研究 829 图 1 8 13文家沟泥石流在绵远河 内淤积以及掩埋部分清平乡场镇 F ig 1 T he deposition in M ianyuan R iver by debris flow ofW enjia G ully on August 13 and the buried part o fQ ingping T own . 程中, 汶川地 震中的第 2 大滑坡 - 文家沟 滑坡将 2750 10 m 的观山雾组灰岩 岩体从 高程 1780 ~ 4 3 2340m 的山顶顺层高速下滑, 在滑动过程中 % 刮铲 & 沟道两侧坡体, 一部分停留在韩家大坪处形成了主 堆积区 ?, 方量约 2000 10 m ; 另一部分从其前缘 4 3 陡坎顶部高速抛射而出, 在与对岸山体剧烈碰撞后 随即解体转化为碎屑流, 进入 % 1300m &平台并沿 S W 方向运动, 最后大部分停留在 1400~ 985m 高程处 形成了主堆 积区 +, 方 量约 3000 3) ; 10 m 4 3 [ 2] (图 2 , 主堆积区 ? 分布高程 1599~ 1890m, 与滑坡前 地势平缓 (坡度约 10?) 的韩家大坪基本重合。该区 现今滑坡堆积物 ( Q4 ) 成分为灰岩及白云质灰岩 块碎石, 直径大于 1m 的块石含量超 过了 30 , 20 % ~ 40cm 的占 40 。块碎石均为棱角状, 大小混杂, % 无分选, 表 面结构松散, 但经过一年来流水所携带的 砂性土填埋, 砂土固结度程度好, 密实程度为中密至 密实 [ 2] d el 图 2 文家沟流域图 F ig 2 Ca tchm ent ofW enjia G u lly . 1. 泥盆系关雾山组; 2. 寒 武系 清平 组; 3. 滑 坡碎屑 物堆 积区; 4. 顶子崖逆掩断层; 5 滑坡滑源区边界; 6 拦挡坝 . . 物主要为块碎石土, 石质成分为灰白色棱角 - 次棱 角状灰岩, 土质成分为褐色黏土。堆积物表层结构 松散, 向下随厚度增加而逐渐密实。堆积物中直径 小于 10mm 的 占 30% , 1 ~ 20c 的 占 60 , 大 于 m % [ 2] 20cm 的占 10 , 其中最大的超过了 160cm 。由于 % 该区块石粒径较小, 密实程度一般, 坡度较陡, 上游 汇水面积较大, 该区滑坡 - 碎屑流堆积体很容易被 洪水起动形成泥石流, 且堆积体体积巨大, 在持续较 。由于 该区块石粒径 较大, 密 实程度较好, 坡度较缓, 上游汇水面积较小, 在洪水作用下被起动 形成泥石流的可能性很小。 主堆积区 +分布高程 1400~ 985m, 是文家沟滑 坡的土体部分, 也是地震后次生泥石流发生的主要 物源区, 堆积区的最大淤积厚度约 150m。该区堆积 830 J ournal of Eng ineering Geology 工程地质学报 2010 不是泥石流沟, 但在汶川地震后的 3个雨季内, 文家 沟先后暴发了 5次大规模和特大规模的泥石流灾害, 文家沟在地震的影响下演变为一条高频率泥石流沟。 这 5次泥石流灾害暴发的时间和过程分别为: ( 1) 2008年 9 24泥石流: 2008年 9月 24日四 川西北部发生强降雨, 总降雨量达到 88mm, 导致文 家沟 暴 发 特大 规 模 泥 石流, 泥 石流 总 量 约 50 4 3 10 m , 冲毁沟口公路并堵塞了绵远河河道, 形成堰 塞湖 [ 1 2] , 。 ( 2) 2010年 7 31泥石流: 2010年 7月 31日绵 竹市发生强降雨, 3h降雨量达到 92 6mm ( 距文家 沟约 6km 的楠木沟降雨资料 ), 导致文家沟暴发大 规模泥石流, 泥石流总量约 10 [ 1] 10 m , 沟内部分谷 4 3 坊溃决失效 。 ( 3) 2010年 8 13泥石流: 2010年 8月 12日四 川绵竹市清平乡发生局地大暴雨, 从下午 18时开始 降雨, 在 22时之前雨量较小, 22 30! 13日 1 30 : : 降雨演变为大到暴雨, 随后逐渐减小至 3时左右降 雨停止, 总降 雨量 227mm。泥 石流 的暴发 是在 13 日 0时 30分左右, 由于强大的洪水挟带大量的泥沙 冲溃文家沟最后一道拦砂坝, 形成溃决型特大规模 泥石流。泥石流冲入绵远河, 冲塌绵远河上游幸福 大桥后, 将大桥整体推移到下游并堵塞老清平大桥, 图 3 汶川地震时文家沟滑坡及滑坡 - 碎屑 流堆积 F ig 3 The g iant landslide in W en jia Gu lly trigg ered . by W enchuan Earthquake and the deposition o f landslide debr is 致使绵远河堵塞、 水位抬高、 河水改道。泥石流持续 时间约 2 5h 在形成区冲刷形成新的沟道, 在文家 , 沟最后一道拦砂坝下游 150m 处开始淤积。泥石流 进入绵 远 河后, 在河 道内 大 量淤 积, 淤 积 体长 约 1600m, 宽 200m 到 500m, 平均宽 300 最大淤积 厚 m, 度超过 15m, 平均淤积厚度为 7m, 泥石流总量约 310 4 3 10 m 。泥石流造成 7人死亡, 5人失踪, 39人受 伤, 479户农房被掩埋受损, 清平乡卫生院、 学校、 场 镇、 加油站、 部分汶川地震安 置房等设施被 严重掩 埋, 农田被毁 300余亩, 水、 通讯全部中断, 直接 电、 经济损失 4 3亿元。 ( 4) 2010年 8 19泥石流: 2010年 8月 18日 22 时开始降雨, 在 19日的 2 - 6 时降雨量增大, 到 19 日上午 11 时总降雨量为 172 6mm ( 楠木沟降雨资 料 ); 19日凌晨暴发大规模泥石流, 又有一部分民 房被泥石流掩埋, 泥石流总量约 30 10 m ; ( 5) 2010年 9 18泥石流: 2010年 9月 18日上 午 9时开始降雨, 根据文家沟泥石流的清水汇流区 和泥石流形成区交界的 % 1300平台 &降雨资料, 最大 5m in 降雨量 5 5mm ( 发生时间 9: 40! 9 45) , 最大 : 30m in 降雨量 16 5mm ( 发生时间 9 30! 10 00), , : : 4 3[ 1 ] 大降雨条件下, 堆积体可以源源不断地被洪水起动 形成规模巨大的泥石流灾害。 根据查阅绵竹县志和现场访问调查, 绵远河清 平段分别于 1934 1964 1992 1995和 1998年发生 、 、 、 了较大的洪水, 其中 1934年暴发的洪水最大, 根据 统计相当于 150! 200a一遇的洪水。在所有这些绵 远河暴发洪水时, 绵远河流域都有较大降雨发生, 而 紧靠清平乡场镇的文 家沟都没有发生 泥石流。在 1933年 叠 溪 地 震 中, 清 平 乡 为 该 地 震 的 轻 破 坏 区 [ 3] , 但在随后的绵远河 流域暴发大洪水, 绵远河 流域均有较大降雨的 1934年, 文家沟也没有发生泥 石流, 因此可以判断文家沟在汶川地震前不是泥石 流沟。 3 汶川地震后文家沟泥石流暴发过程 及成因 在 2008年 5月 12日汶川地震前清平乡文家沟 18( 6) 余 斌等: 汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查研究 831 总降雨量 51 5mm。在降雨过程中滑坡 - 碎屑流堆 积体出现了一大块的垮塌堆积在沟道中, 形成了堵 塞坝; 在 10 05堵塞坝溃决形成大规模泥石流, 泥 : 石流洪峰流量约 220m s ( 图 4); 泥石流为黏性 - 3 泥石流, 容重为 2 1~ 2 3 g cm ; 泥石流的淤积位 置上移, 在文 家沟最后一道拦砂坝上游 150m 处就 开始淤积, 相比 8 13泥石流的淤积起始点, 淤积起 始点位置上移了约 300m。泥石流掩埋一部分沟口 民房, 淤埋了在沟道内施工的钻机 2台, 泥石流总量 约 17 10 m (四川省地质工程集团公司提供了 2010 年 9月 18日文家沟泥石流的降雨、 泥石流容重、 泥石 流流量和泥石流总量的泥石流现场观测资料 )。 流暴发前后的文家沟 % 1300平台 &和距文家沟约 6km 的楠木沟降雨量图。文家沟 9 18泥石流暴发前的 30 in降雨量达到 16 5 m mm, 正是这样集中的高强度 降雨引起了滑坡 - 碎屑流堆积体的局部垮塌并堵塞 沟道形成堰塞坝, 在后来的强大洪水冲刷下溃决并形 成泥石流。从图 6可以看出尽管文家沟和楠木沟两 个地方的降雨量有一些差别, 但在没有降雨资料时楠 木沟降雨资料可以作为文家沟降雨量的参考值。 4 3 3 - 1 图 5 文家沟泥石流形成区 F ig 5 T he for ation area of debr is flo in W enjia G ully . m w a. 泥石流形成区源头; b 泥石流形成区中部 . 图 4 文家沟 9 18泥石流龙头 F ig. 4 The head of debr is flow on Septe be r 18, 2010 in W en jia Gu lly m 文家沟在 2008年汶川地震后的 3 个雨季连续 暴发 5次大规模和特大规模泥石流的原因是汶川地 震为泥石流提供了非常丰富的松散固体物源。汶川 地震前文家沟沟内松散固体物质来源主要是崩塌产 生的零星块石, 大多被洪水带走, 很难形成具有一定 规模并可以参与泥石流的松散固体物质积累, 因此 即使在 1934年的大降雨情况下也没有泥石流发生。 4 3 汶川地震后有 3000 10 m 滑坡 - 碎屑流堆积体在 % 1300平台 &下游, 这些松散堆积物颗粒细小, 堆积 在文家沟沟道内并淤埋了原来的水流通道, 在有小 降雨时就会被流水冲刷形成高含沙水流, 在较大降 雨作用下就会形成泥石 流 ( 图 5), 如 2008年 9 24 和 2010年 8 19及 9 18泥石流。在 2008年 9 24 泥石流后, 在文家沟泥石流形成区和堆积区修建了 多道谷坊和拦砂坝, 但强大的洪水挟带大量的泥沙 冲毁了谷坊和拦砂坝, 形成了 2010年 7 31和 8 13 泥石流。 在具备了非常丰富且很容易被洪水起动的固体 物质和陡峻的地形条件后, 降雨量就是文家沟泥石流 暴发的诱发因素。图 6为文家沟 2010年 9 18泥石 图 6 文家沟 9 18泥石流暴发前降雨量及日降雨量 F ig 6 Da ily ra infa ll and R a infa ll be fo re debr is flo . w o fW en jia G u lly on Sep. 18, 2010 图 7为 2010年 7 31, 8 13和 8 19泥石流暴发 前后楠木沟累积降雨量。从这三次降雨过程与泥石 流的形成条件分析这三次泥石流的暴发过程如下: ( 1) 7月 31 日的降雨 主要发生 在 3~ 4 时和 4~ 5 时, 小时降雨量分别为 39 1mm 和 50 4mm, 泥石流 的暴发是在较大降雨强度形成的洪水冲溃沟内部分 谷坊后形成的, 随着降雨的结束泥石流也随之结束; ( 2) 8 月 12 日 19 ~ 23 时 最 大 小 时 降 雨 量 为 16 6mm, 此后的 23~ 24时降雨量为 37 4mm, 此时 洪水冲刷滑坡 - 碎屑流堆积体并将沟内最后一道拦 砂坝淤 满, 13 日 0 ~ 3 时 的 小 时 降 雨 量 分 别 为 16 3mm, 38 7mm, 24 8mm, 此时强大的洪 水冲溃 拦砂坝并形成泥石流, 泥石流持续到降雨结束; ( 3) 8月 19日 1 ~ 5时降雨量增大, 小时降雨量为 16 1 ~ 21 9mm, 此时因 8 13泥石流将堆积体新冲刷出 1 832 J ournal of Eng ineering Geology 工程地质学报 -3 2010 条沟道, 沟道坡度变缓, 沟道宽度展宽, 洪水单宽流 量变小, 流速降低, 洪水冲刷能力降低, 没有达到足 够的洪 水流 量形 成 泥石 流; 5 ~ 6 时的 降雨 量达 31 9mm, 洪水流量增大从而形成泥石流; 6~ 7时降 雨量为 21 7mm, 泥石流流量减小直到完全停止。 ~ 2 3 g c 。通过对文家沟的 2010年 8 13和 9 18 m 泥石流在堆积区的沉积物调查得出: 泥石流的沉积特 征均为混杂沉积, 有明显的反粒径分布, 说明两次泥 石流同样都是性质相近的黏性泥石流。根据在 8 13 泥石流堆积区的取样 ( 小样 ) , 由颗粒分析曲线 (如图 8) 可以计算出黏性泥石流的容重 D [ 4] : V -3 = 0 + P 2P 0 35 05 ( 1) ); V 式中: D = 黏性泥石流容重 ( g c m - 3 = 黏性 泥石流最小容重 ( = 2 0 g cm 容重 ( = 1 5 g cm - 3 ); 0 = 泥石流最小 ) ; P 2 = > 2mm 的粗颗粒百分含 量 ( 小数表示, = 0 663) ; P 05 = < 0 05mm 的粗颗粒 百分含量 ( 小数表示, = 0 172 )。计算结果为 8 13 泥石流容重为 2 22 g cm , 这与 9 18泥石流的现 图 7 文家沟 7 31、 13和 8 19泥石流暴 发前后 8 降雨过程 (楠木沟资料 ) F ig 7 R ainfall before and a fter debris flow s ofW en jia Gu lly . on Ju ly 31, A ug 13and A ug 19, 2010( D ata o f N anm u G u lly ) . . , 为泥石流 暴发 时间; ? 为泥 石流 结束 时间, 其中 7 31 8 19 , 为推测时间; 楠木沟降雨量资料由成都高原气象所提供 - 3 场取样结果一致, 可以作为这两次泥石流的容重值, 同样 2008年 9 24泥石流, 2010年 7 31和 8 19泥 石流暴发在同一小流域, 形成机理也相同, 因此也可 以将 2 22 g cm 作为这几次泥石流的容重值。 -3 从 8 19泥石流暴发的激发降雨量是 1h降雨量 31 9mm, 到 9 18泥石流暴发的激发降雨量是 30m in 降雨量 16 5mm, 说明这两次泥石流 暴发的激发降 雨条件基本一致。汶川地震后文家沟这 5次大规模 和特大规模泥石流的暴发除了 8 13泥石流的量特 别 大以 外, 其 他几 次 泥石 流 暴发 的 量不 是很 大, 8 19和 9 18泥石流的总量分别为 30 10 m , 相对于 3000 4 3 4 3 10 m 和 17 图 8 泥石流堆积物和泥石流形成区表面颗粒分布曲线 F ig 8 Pa rtic le d istr ibu tion o f the sedi ent . m in debris flow and channels 堆积区曲线为泥石流堆积物小样颗分重量百分比曲线; 形成区曲线为 占形成区 60% 以上 颗粒 中径 的颗 粒个 数百 分 比; % 1300 平 台 &曲 线 为占 80 以上颗粒中径的颗粒个数百分比 % 4 3 10 m 的滑坡 - 碎屑流堆积 体这两次泥石流带走的泥沙微不足道, 对文家沟现 在泥石流形成区的改变也很有限, 因此 9 18泥石流 和 8 19 泥石流的触发条件基本一致, 今后的文家 沟泥石流的诱发降雨条件也与 8 19及 9 18泥石流 的诱发降雨条件一样: 以 h降雨量为标准, 在 20mm 时接近泥石流暴发的临界值, 30mm 时泥石流暴发。 由于文家沟 5a一遇的 1h降雨量为 69 3mm, 因此在 2010年文家沟多次暴发泥石流灾害, 在今后的雨季 中也可能一年多次暴发泥石流灾害。 泥石流中的泥沙体积浓度可以根据泥石流容重 计算得到 [ 5] : C = D s ); w w s ( 2) = 泥石流中固 4 文家沟泥 石流的静力学和动力学 特征 泥石流的静力学和动力学特征是泥石流的重要 特征参数。四川省地质工程集团公司在 2010年 9月 18日文家沟泥石流暴发现场通过观测和取样获得了 泥石流的重要参数: 泥石流为黏性泥石流, 容重为 2 1 式中: C = 泥石流的泥沙体积浓度; 体颗粒比重 ( = 2 7 g c m - 3 -3 w = 水的比重 ( = 1 0 g cm ); 计算结果泥石流泥沙的体积浓度为 0 72 。 - 3 泥石流容重为 2 22 g cm , 表明文家沟泥石流 是高 容 重 泥 石 流, 泥 石 流 的 泥沙 体 积 浓 度 C 为 0 72 即泥石流体中 72 都是泥沙。泥石流体中的 , % 黏粒占泥沙的 5 5 。 % 18( 6) 余 斌等: 汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查研究 833 泥石流的屈服应力是反映泥石流, 特别是黏性 泥石流的重要参数, 根据在 8 13泥石流的堆积物调 查可以得到文家沟黏性泥石流的屈服应力 式中, = # in ghs = 泥石流体屈服应力 ( Pa) ; B - 3 [ 6] 量约 220m 3 s , 泥石流暴发持续时间约 1h 由公式 , 10 m 与现场测量的 4 3 -1 ( 5) 计算的泥石流总量为 16 泥石流总量 17 4 3 : ( 3) - 0 ), 10 m 非常接近, 因此, 用公式 ( 5) B #= ( C 由洪峰流量和持续时间计算溃决型泥石流的总量比 较准确。用瞬时溃决洪水洪峰流量计算代替泥石流 洪峰流量计算, 进而用溃决泥石流洪峰流量和泥石 流暴 发 时 间 计 算 8 13 的 泥 石 流 总 量 为 275 4 3 4 3 10 m , 与现场调查的泥石流总量为 310 10 m 非 常接近, 因此用公式 ( 4) 计算的 8 13泥石流洪峰流 量比较准确, 1530m 3 泥石 流 相 对 容 重 ( kg m ( 2220kg m 水中 - 2 0 -3 ); C = 泥石流容重 0 ), 0 = 环境容重, 在空气中 -3 . 0在 , = 1000( kg m ); g = 重力加速度 ( = 9 81 m s ); = 坡度 ( = 3 3?), h = 泥石流的最大堆积 厚度 ( = 8m )。得到 B = 10029 P a 。文家沟泥石流 具有很大的屈服应力, 有很强的抵御洪水冲刷能力, 这也是泥石流能堵塞绵远河的原因之一。此外, 具 有 10029Pa的屈服应力可以使泥石流在绵远河内堆 积厚度很大, 如绵远河河底 坡降为 1? 在河道内的 , 堆积厚度可以达到 26m, 这也是 8 13特大泥石流能 够在绵远河河道内淤积超过 15m 的原因之一。 泥石流的流量和总量是衡量泥石流的危险程度 和防治泥石流的重要参数。四川省地质工程集团公 司在 2010年 9月 18日文家沟泥石流暴发现场观测 泥石流的洪峰流量约 220m 3 s 可以 作为 8 13 文家沟泥 - 1 石流的洪峰流量。 文家沟泥石流的固体物质来源都来自汶川地震 形成的滑坡 - 碎屑流堆积体, 通过调查自汶川地震 以来到 9 18泥石流后, 文家沟沟内的滑坡 - 碎屑流 4 3 堆积体的 减少量为 476 10 m , 因堆积 体中 有间 隙, 因此实际的固体物质量还应去除堆积物中的间 隙。由于堆积物的固结程度在地震后增长了很多, 颗粒组成也很广泛 , 因 此参照现行 /地基与基础 设计规范 0 ( JT J024 85) 中的碎石 ( 砂土 ) 密实度, 选 [ 2] s , 泥石流暴发持续 4 3 -1 取中等密实程度的上限 0 66作为现在文家沟滑坡 - 碎屑流 堆积体的密实度 [ 9] 时间约 1h 泥石流总量约 17 10 m 。文家沟泥石 , 流的暴发主要由于溃坝形成 (如 7 31 8 13和 9 18 , 均为溃坝形成泥石流 ), 因此对 8 13泥石流可以用 瞬时溃决洪水洪峰流量计算代替泥石流洪峰流量计 算, 进而用溃决泥石流洪峰流量和泥石流暴发时间 [ 7 8] , 计算泥石流总量 : Q = 8 g B 27 b 1 /4 。因此实际固 体物质 4 3 仅有 66% , 实际减少固体物质总量为 314 10 m 。 4 3 汶川地震后 5次泥石流的总量为 417 10 m , 泥石 流体中泥沙体积浓度为 0 72 除去泥石流 中的水, , 实际泥沙总量为 300 10 m ( 表 2) , 与滑坡 - 碎屑 4 3 流堆积体实际减少量 314 10 m 非常接近, 由于没 有发生泥石流时的水流也会挟带走一部分堆积体泥 沙, 因此对文家沟 5次泥石流的总量和 泥沙总量调 查比较准确。 4 3 b H 2 /3 ( 4) ( 5) ( 6) W = 0 2* QT W S = WC 3 -1 式中: Q = 泥石流流量 ( m s ); B = 溃决坝体总长 度 ( m ) ; b = 溃决坝溃口长度 ( m ) ; H = 溃决坝溃口 深度 ( m ); W = 泥石流总量 ( m ) ; T = 泥石流持续 时间 ( s) ; W S = 泥石流中泥沙总量 ( m ) 。计算结果 见表 1 。 根据四川省地质工程集团公司在 2010年 9月 18日文家沟泥石流暴发现场观测泥石流的洪峰流 3 3 5 文家沟泥石流的发展趋势 文家沟在汶川地震后多次暴发大规模和特大规 模泥石流的主要原因是在沟道内有汶川地震产生的 滑坡 - 碎屑流堆积体: 其中可以形成泥石流的堆积 物总 量 在 % 1300 平 台 &以 下 的沟 内 约 有 3000 4 3 10 m , 经过 3个雨季和 5次大规模与特大规模的泥 834 J ournal of Eng ineering Geology 工程地质学报 2010 石流共消耗了 476 10 m , 占这部分滑坡 - 碎屑流 图 9 文家沟沟道内滑坡 - 碎屑流堆积体 F ig 9 The deposition of L andslide debr is . in the channel ofW enjia G ully 4 3 堆积体总量的 16 , 因此现在文家沟沟道内仍然有 % 大量的可以形成泥石流的滑坡 - 碎屑流堆积体。 在现在的文家沟 % 1300 平台 &以下到滑坡 - 碎 屑流堆积体的前缘沟道中, 沟道狭窄, 大多都在 20m 以内, 最狭窄处仅 13m; 泥石流形成区域的沟道坡 度较大, 沟道内还有多处跌坎, 沟道纵坡坡度上游较 大, 约 20? 到下游最小约 10? 沟道内的堆积物表 , ; 层泥沙颗 粒 粒 径较 小, 粒径 有 60 以 上 在 20 ~ % 85mm 之间 (图 8) ; 沟道两岸边坡陡峻, 处于非常不 稳定的状态, 边坡坡度达 35?~ 50? 。在边坡上附近 的堆积体也非常松散, 在降雨的作用下极易垮塌进 入沟道, 造成沟道堵塞 ( 图 9) 。因此文家沟在将来 的雨季有较大降雨时 ( 如 1h降雨量达到 30mm ) 还 会暴发泥石流, 有大暴雨发生时还会形成大规模甚 至特大规模泥石流。 由于文家沟沟内可以形成泥石流的滑坡 - 碎屑 流堆积体体积巨大, 即使在今后的雨季中暴发几次 规模如 8 13泥石流一样大的特大规模泥石流, 这些 滑坡 - 碎屑流堆积体仍然会很多, 仍然需要防范泥 石流灾害, 因此对文家沟泥石流的防治工作将是一 个长期的工作。 可以源源不断地被洪水起动形成规模巨大的泥石流 灾害。 ( 2)在汶川地震时的滑坡 - 碎屑流堆积体改变 了文家沟的泥石流形成条件, 文家沟演变为一条高 频率泥石流沟。从汶川地震后的 2008年 9月 24日 到 2010年 9月 18 日不到两年的时间内, 文家沟先 后暴发了 5次大规模和特大规模的泥石流灾害, 其 中以 8 13文家沟泥石流规模和危害最大。 ( 3) 2010 年 8 月 13 日 持续 的强 降雨 诱发 了 8 13 文家沟泥石流, 强大的洪水挟带大量的泥沙冲 溃文家沟最后一道拦砂坝, 形成溃决型特大规模泥 石流, 泥石流持续时间约 2 5h 泥石流总量约 310 , 10 m 。泥石流造成 7人死亡, 5 人失踪, 39 人受 伤, 479户 农 房 被掩 埋, 直接 经济 损失 4 3 亿 元。 8 13文家 沟 泥石 流 暴发 过程 前 后的 总 降雨 量 为 227mm。 ( 4)文家沟泥石流为高容重黏性泥石流, 容重 为 2 22 g cm , 泥沙体积占泥石流体积的 72 , 泥 % 石流的屈服应力为 10029Pa 文家沟 8 13泥石流的 ; 洪峰流量为 1530m 3 - 3 4 3 6 结论和建议 6 1 结 论 ( 1) 汶川地震前文家沟沟内松散固体物质来源 主要是崩塌产生的零星块石, 很难形成具有一定规 模并可以参与泥石流的松散固体物质积累, 文家沟 不是泥石流沟。汶川地震中的第 2大滑坡 - 文家沟 滑坡将 3000 10 m 滑坡 - 碎屑流堆积在文家沟沟 内, 由于该堆积体很容易被洪水起动形成泥石流, 且 堆积体体积巨大, 在持续的较大降雨条件下, 堆积体 4 3 s 。 4 3 - 1 ( 5)汶川地震后的 3个雨季和 5次大规模与特 大规模的泥石流共消耗了 476 10 m 固体物质, 仅 占汶川地震后可以形成泥石流的滑坡 - 碎屑流堆积 体总量的 16% , 因此现在文家沟仍然具有再次暴发 特大规模泥石流的物源条件。现在文家沟泥石流形 成区的沟道地形条件也有利于泥石流的形成。 ( 6)文家沟如再遭遇较大降雨 ( 如 1h 降雨量达 到 30mm )还会暴发泥石流。由于 文家沟沟内依然 18( 6) 余 斌等: 汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查研究 835 有大量的可以形成泥石流的滑坡 - 碎屑流堆积体, 即使在今后的雨季中暴发几次规模如 8 13 泥石流 一样大的特大规模泥石流, 文家沟在较大降雨下仍 然可能暴发泥石流灾害, 因此对文家沟泥石流的防 治工作将是一个长期的工作。 6 2 建议 四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流与其它受地 震影响的泥石流沟有显著的不同特点: 汶川地震产 生的巨大的滑坡 - 碎屑流堆积体使文家沟沟内拥有 大量可以较容易形成泥石流的松散固体物质, 只要 遭遇较大降雨, 文家沟 就可能会暴发 泥石流灾害。 由于文家沟内可以形成泥石流的松散固体物质体积 非常巨大, 只要能形成泥石流的降雨过程持续较长 时间, 泥石流的暴发也会有较长的持续时间, 泥石流 的冲出量就会非常巨大。文家沟的下游不远就是清 平乡场镇和汶川地震安置点与重建学校等, 对文家 沟的泥石流防治需要采取更加慎重而有效的 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 , 对此本文提出针对文家沟泥石流的防治建议: ( 1) 对文家沟的泥石流防治的重点是防止泥石 流的暴发, 在泥石流形成区上游 % 1300平台 &处修建 集水区, 将 % 1300平台 &及上游因降雨产生的洪水汇 集并排导到其它区域, 减少形成泥石流的水源, 从而 达到防止泥石流发生或减小泥石流规模的目的。 ( 2) 在泥石流的形成区清 理沟道, 排除边坡隐 患, 降低边坡坡度, 并采取护坡和护底工程, 防止降 雨在形成区形成的洪水冲刷沟道和边坡坡脚形成泥 石流。 ( 3) 尽管采取了截水和护坡护底工程后可以起 到一部分防止泥石流发生的作用, 但在泥石流形成 区的堆积物仍然可能在较大降雨时垮塌进入沟道并 堵塞沟道最终形成泥石流, 因此还需要在形成区的 下游修建拦挡工程, 拦挡工程以拦挡较大规模泥石 流及其巨石为主要目的, 使洪水或小规模泥石流暴 发时泥沙不会淤积在拦档工程内, 这样就能保证在 暴发较大的泥石流时能起到拦挡的作用。由于拦挡 工程位置处于堆积扇, 地势比较开阔, 对拦挡工程的 设计和施工中应考虑泥石流对拦挡工程的冲击并采 取相应措施, 避免 8 13泥石流冲毁 拦砂坝的事件再 次发生。 ( 4) 在采取拦挡工程措施 后, 对通过拦挡工程 的泥石流或因拦 挡工程失效而流出的泥石流还应该 采取排导工程的方法将泥石流排导到绵远河内, 排 导工 程在进入绵远河时与绵远河河道的交汇角应该 成锐角, 最好成 30? 夹角, 这样经排导工程排导的泥 石流就不会堵塞绵远河, 排导出 的泥沙可以通过绵 远河水流冲刷自然排导到下游, 不会影响清平乡在 文家沟上下游居民的 安全。 ( 5)所有防护治理工程在雨季前都必须进行检 查、 维护和清淤工作, 在每一次降雨 后也要采取相同 的措施确保防护治理工程能起到相应的作用。同时 在雨季前和每次降雨后 都要检查沟道两边的边坡的 稳定性, 在发现有较大的不稳定边坡时应采取相应 措施排除险 情, 尽可能减小泥石流暴发的可能性。 ( 6)在泥石 流形成区及上游 % 1300 平台 &建立 降 雨监测及泥石流预报系统, 在有较大降雨时 ( 如 1h降雨量为 30mm ) 发出泥石流警报。在 截水通道 上下游, 泥石流形成区, 泥石流拦挡工程及排导工程 处设立全天候摄像监控系统, 在降雨时监控各防护 治理工程的运行状态, 一旦有异常情况发生, 立即采 取报警措施, 确 保人员的安全。 ( 7)在每个雨季到来前组织文家沟沟口居民及 有可能受到文家沟泥石流威 胁的清平乡居民进行泥 石流防灾演习, 划分安全区域和避难场所, 保证所有 有关居民在泥 石流警报发出后可以迅速撤退到安全 的避难场所。 致谢 本文的现场调查工作得到了四川省 地质工程 集团公司的大力支持, 四川省地质工程集团公司, 成 都高原气象所刘兴华副研究员为 本文提供了许多宝 贵资料, 成都理工大学黄润秋教授、 唐川教授安排和 指导了本文的现场 调查工作并对本文的撰写提出了 许多宝贵意见, 在此一一表示感谢! 参 [ 1] 考 文 献 许强. 四川省 8 13特 大泥石流 灾害、 成因 与启示 [ J ]. 工程地 质学报, 2010 18 ( 5) : 596~ 608 , . X u Q iang. The 13 A ugu st 2010 catastroph ic debris flow s in S i chuan Provin ce : ch aracteristics genet ic m echan ism and sugges , t ion s Jou rnal of Engin eering G eology, 2010 18 ( 5) : 596~ 608 . , . [ 2] 许强, 裴向军, 黄润秋, 等. 汶川地震大型滑坡 研究 [ M ] . 北京: 科学出版社, 2009 381~ 406. , X u Q iang, Pei X iang jun H uang R unq iu et a. Large scale land , , l s lides induced by th e W en chuan E arthquak e B eijing: . Press 2009 381~ 406. , , [ 3] 钱洪, 周荣军, 马声浩, 等. 岷江断 裂南端与 1933年 叠溪地震 研究 [ J] . 中国 地震, 1999, 15( 4) : 333~ 338. Q ian H ong, Zhou R ongjun, M a Shenghao, et a. South segm ent of l M in jiang fau lt and D iexi earthquake in 1933. E arth quake research S cien ce 836 in Ch ina, 1999, 15 ( 4) : 333~ 338. [ 4] 余斌. 根据泥石流沉积物计算 泥石流容 重的 方法研究 [ J] . 沉 积学报, 2008, 26( 5) : 789~ 796. Y u B in. R esearch on the ca lcu lat ing dens ity by the depos it of d eb ris f low s ACTA Sed i en tological S I I . m N CA, 2008 26 ( 5 ) : 789 ~ , 796 . [ 5] 中华人民共和 国国土资 源部. 泥 石 流灾害防 治工 程勘查 规范 (报批稿 ) [ M ] . 2006, 2 . M in istry of Land and R esources of the Peop le s R epub lic of Ch ina. Specification of geological invest igat ion for deb ris flow s stab iliza tion 2006 2. . , [ 6] 余斌. 不同容重 的泥 石流 淤积厚度 计算方法 研究 [ J] . 防 灾减 灾工程学报, 2010, 23 ( 2) : 78~ 92. Y u B in Study on th e m ethod for depos it ion depth calcu lation of . d ebris flow w ith d ifferen t dens it ies Journal of D isaster Prevent ion . and M it igat ion E ngineering, 2010 23 ( 2) : 78 ~ 92. , [ 9] [ 8] [ 7] J ournal of Eng ineering Geology 工程地质学报 2010 曾向荣, 郝红星, 孙博良. 唐家山堰塞湖泄洪问题研究 [ J] . 数 学的实践与认识, 2009 39 ( 16) : 37~ 49 , . Zeng X iangrong, H ao H ongxing, Theory, 2009 39( 16 ): 37 ~ 49 , . 张健楠, 马煜, 张惠惠, 等. 四川都江堰市虹口乡大干沟地震泥 石流灾害研究 [ J] . 山地学报, 2010 28( 5 ) : 624 ~ 627 , . Zhang J iannan, M a Y u, Zh ang Hu ihu , i et a. S tudy on earth l quake deb ris f low in D angan G u lly, H ongkou, D uj iangyan, S ichuan Province. Jou rnal ofM ountain Science, 2010, 28( 5) : 624 ~ 627 . 东南 大学, 浙江大学, 湖南大学, 等. 土力学 [ M ]. 北京: 中国建 筑工业出版社, 2005 41~ 42 , . Sou theast U n iversity, Zhej iang U n iversity, Hunan U n iversity, et a.l Soil M echan ics B eijing: Ch ina A rch itecture and Bu ild ing Press . , 2005, 41~ 42. Sun B oliang Th e research of . Tang jiash an Barrier Lake sp ill ay. M athem at ics in Pract ice and w /工程地质学报 0编委会扩大会议在福州召开 /工程地质学报 0编辑委员会扩大会议于 2010年 11月 18日晚在福州怡山大厦召开。 会议由主编王思 敬院士主持, 参加会议的同志有: 张苏民, 李广诚, 胡瑞林, 许强, 王清, 李文平, 隋旺华, 简文彬, 叶为民, 张永 双, 兰恒星, 张茂省, 汪稔, 彭建兵, 伍法权, 宋玉环, 李志清, 马凤山等 19人。 会议听取了宋玉环同志作的编辑部工作报告, 与会同志 对学报近年来取得的成绩给予了充分的肯定, 并 就如下议题展开了热烈讨论: 一、 学报的 学术定位 与会编委一致认为, /工程地质学报 0的论文应当充分体现科学性、 实用性和时 效性, 反映本领域的最高 学术水平, 学报要办出自己的学术特色。促进和引导工程地质学科 基础理论研究是学报的一项基本任务。 要积极跟踪国内外相关学术会议动态, 追踪国家各类 重大项目好重大理论问题研究进展, 主动地有针对性地 组织稿源。 为了满足产业部门广大 读者群的实用需求, 学报应适当加大重大工程实录类论文的比重, 提高论文水 平。对于重大 突发事件要及时组织论文, 尽快在第 1时间发表最新的研究报告。 进入 E I检索系统是 / 工程地质学报 0面临的紧迫问题。要努力提高论文学术水平, 严把编辑质量。 二、 进一步 提升学报审稿与编辑水平 与会编委提出, 应以 SC I的办刊标准要求本刊。要提高评审专家 工作水平, 规范论文评审工作。杜绝人 情稿, 关系稿。增强编辑的判断能力, 加强责任主编 的作用, 每期论文稿件应由责任主编终审。 三、 统一论文的 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 要求 编委们提出, 学报应 进一步规范论文投稿格式要求, 对摘要长度与写作格式, 参考文献的数量, 结论的写 法等 要有统一规定。 本TXT由“文库宝”下载:
本文档为【地震灾害论文:汶川地震后四川省绵竹市清平乡文家沟泥石流灾害调查&#46;&#46;&#46;】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑, 图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
该文档来自用户分享,如有侵权行为请发邮件ishare@vip.sina.com联系网站客服,我们会及时删除。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
下载需要: 免费 已有0 人下载
最新资料
资料动态
专题动态
is_321575
暂无简介~
格式:doc
大小:60KB
软件:Word
页数:29
分类:生活休闲
上传时间:2017-12-08
浏览量:107