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泥石流的成因

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泥石流的成因泥石流的成因 泥石流的形成条件、发生及与人类活动的关系 一、研究动机 滑坡和泥石流是山区常见的地质灾害。上世纪以来,人口剧增,随着科技和经济的发展,人类活动不断扩大,逐步向山区延伸,更增加了滑坡和泥石流发生的几率。由于滑坡有可能转化为泥石流, 二、研究目的 全世界共有50多个国家存在泥石流的潜在危险,其中中国、日本、瑞士、秘鲁、哥伦比亚较为严重。我国的泥石流沟多达1万条以上,全国受泥石流威胁的县城达70多座,其中绝大部分集中于四川、云南、甘肃等省。近年我国规模较大、损失较严重的是甘肃舟曲泥石流。2010年8月8日0时...
泥石流的成因
泥石流的成因 泥石流的形成条件、发生及与人类活动的关系 一、研究动机 滑坡和泥石流是山区常见的地质灾害。上世纪以来,人口剧增,随着科技和经济的发展,人类活动不断扩大,逐步向山区延伸,更增加了滑坡和泥石流发生的几率。由于滑坡有可能转化为泥石流, 二、研究目的 全世界共有50多个国家存在泥石流的潜在危险,其中中国、日本、瑞士、秘鲁、哥伦比亚较为严重。我国的泥石流沟多达1万条以上,全国受泥石流威胁的县城达70多座,其中绝大部分集中于四川、云南、甘肃等省。近年我国规模较大、损失较严重的是甘肃舟曲泥石流。2010年8月8日0时12分,甘肃省舟曲县城及上游村庄遭受特大山洪泥石流,大量泥沙流进白龙江,形成堰塞湖致使江水水位暴涨,导致舟曲县城三分之一街区被淹,大量房屋被淤埋,造成1481人死亡,284人失踪,直接和间接经济损失更是难以估量。纵观国内外因泥石流发生引起的地质灾害,会发现,近年来泥石流爆发的频率更高,破坏性更大。究其原因,发现某些泥石流的发生与人类的不合理活动有关。以我国为例,山区面积占国土面积的三分之二,随着经济的发展,城镇与交通建设不断向山区延伸,破坏了山区原有的地质地貌,给泥石流的发生提供了一定的条件,并形成恶性循环。因为泥石流的爆发不仅带来一时一地的重大经济损失与人员伤亡,而且还破坏了区域生态,带来土地沙漠化和石漠化等问,影响深远。我国要实现长久的可持续发展,实现中国梦,生态环境的保护十分重要。泥石流威胁着山区人民的生命及财产安全,制约着山区的经济发展。因此,我们研究泥石流的成因,发生及与人类活动的关系,从而掌握它的发生、发展规律,从而采取科学的防治措施,尽量减少泥石流的发生,尽量减少泥石流造成的损失,这就是本研究的目的。 三、研究方法 主要通过查寻图书,另参考网络资料。 四、研究内容 1、 泥石流的一般特征 泥石流是山区常见的一种突发性地质灾害。它是由大量泥沙、石块等固体物质与水混合组成的固液两相流。其中固体物质大多超过15%,最高可达80%,容重一般大于1.5吨每立方米,高者甚至超过2.3吨每立方米,爆发过程中,有时山谷雷鸣、地面震动;有时浓烟腾空、巨石翻滚。混浊的泥石流沿着陡峭的山涧峡谷冲到上外,短时可将千万吨沙石从山上搬到山外,把沿途的交通、道路及桥梁摧毁,掩埋农田和村镇,破坏性极大,是一种严重的突发性地质灾害。 2、 泥石流的形成条件 (1) 物源条件:地大量失稳的松散固体物质,这些堆积物容易受到雨水的侵蚀、冲刷,成为 泥石流中固体物质的来源。 (2) 水源条件:水不仅是泥石流的组成部分,也是固体物质的搬运介质。 (3) 地形地貌条件:陡峭的坡地,给泥石流的发生提供了动力条件,而且因植被难以在这里生 长,在暴雨作用下,就极易发生泥石流。 3、 泥石流的发生状况: 如果去探索一下泥石流的“源头”,会发现,那里往往是一个四壁陡峭,只有一个狭窄出口的谷地,附近山体几乎是光秃秃的,树木很少,山上的岩石终年裸露,不断风化先形成裂缝,继而崩解成大大小小的岩块,为泥石流准备了充足的物质来源,当长时间的下雨或暴雨发生时,水就像润滑油一样,使石块、泥土之间的内摩擦力和粘附力减少,泥石流夺路而下,速度越来越快,冲击力越来越大,不断挖掘掏空沟谷两壁的泥沙和石块,使泥石流的规模迅速扩大,最后形成无坚不摧、毁灭性极强的地质灾害。大量松散固体物、水、地形地貌,是泥石流发生的三个主要因素,它们属于自然因素的范畴。 (二)人类活动对泥石流的影响 人类活动对泥石流发生、发展具有积极和消极两个方面的影响。虽然泥石流的产生和发展与地质、地形和水文气候条件关系密切,但没有人为因素的参与,这一过程可以进行得非常缓慢,而且会是产生和消亡同时出现的过程,自然界自身的修复能力是很强大的,会尽量保持生机兴旺的地理环境。然而由于人类的剧增,他们的活动范围不断向山区延伸,人类在山区建设的过程中,首先是大量砍伐森林,破坏地表植被,全然忽视了,在茂密的森林里,林下的土壤可免受雨水的直接冲刷,会减少泥石流的发生几率。其次,进行山区建设时,大 规模开采矿产资源和进行基础建设,爆破与开挖过程中产生了大量的固体松散物质,为泥石流的产生提供了丰富的物源条件。由此可见,这些工程在为人类造福的同时,破坏了生态,造成环境退化,也为地质灾害埋下了隐患,从而引起泥石流的发生。研究发现,我国泥石流发育地区几乎都有森林被大量砍伐的历史,国外也不例外。十九世纪中叶,由于大量砍伐森林,破坏植被,阿尔卑斯山区泥石流曾大规模爆发;日本的泥石流也几乎都是山区建设而砍伐森林的接果,这样的例子真是不胜枚举。人类活动诱发了泥石流,破坏了沟坡的稳定性和生态环境,促使环境进一步恶化,形成恶性循环,反过来给经济建设和人民生命财产带来重大损失。如果说自然因素是泥石流形成的基础,那么人类活动则加快了泥石流的发展进程。 1、 云南小江流域的泥石流灾害 云南东川的小江流域面积为3043平方千米,发源于滇东北高原,自南向北注入金沙江。据东晋常遽著的《华阳国志》和《东川府志》记载,当时的小江两岸,森林郁郁葱葱,山清水秀,人迹罕至,气候湿热。因当地的山中含丰富的银、铜、铅,从唐朝开始就有人采铜矿,清乾隆时最盛,到现在已一千多年。历代的“政铜”、“商铜”掠夺式的开采,大批地砍伐森林,烧炭炼铜。当时炼铜50公斤需炭500公斤。最高年产800多万公斤铜,每年需用炭8000万公斤,估算每年要砍伐森林10平方公里。 解放后,这里又经历了大规模山区建设,特别是二十世纪60年代前后,大规模的伐木炼铁,使得这里的森林更是大面积毁损,很多的山变成童山秃岭,近几十年来,由于引水工程漏水,筑路切坡弃土、开矿弃渣、陡坡垦殖、乱伐乱牧等活动,进一步加剧了环境的恶化。据不完全统计,在通过小江流域86千米的两岸有123条一级支沟,其中泥石流沟占85%。,近30年泥石流成灾27次,毁坏约0.2万公顷农田,致死170人,另有60人遭受不同程度伤害,毁坏铁路、公路阻车1217天,经济损失惨重。由于泥石流的频繁发生,小江河道年淤量达4000余万吨,注入金沙江600万吨,导致环境严重破坏,山坡和河谷快速“荒漠化”和“石漠化”,昔日富遮的良田坝子,变成一片片荒芜的乱石滩,水土流失愈演愈 烈,干旱风蚀不断加剧,松散固体物质比比皆是。每逢暴雨,条条泥石流破山而出,倾入小江,给当地城镇、矿山、道路、农田等造成严重损失,迫使沿江两岸的村民离乡背井。 2、 九寨沟的泥石流灾害 以前人们对生态的保护意识十分薄弱,即使是著名的旅游景区九寨沟, 在我国, 也受到了人类不合理的经济活动的影响,其流域内曾因森林采伐、放牧和毁林开荒,以及过度索取生物质燃料等,造成了一些山坡裸露,使冲沟、崩塌和浅层滑坡发育,导致泥石流的发生和 发展。研究发现,这里的许多坡面泥石流就是沿山坡集材道发育而成。虽然九寨沟泥石流活动已有100余年历史,但以前间隔时间长。后来,由于旅游热的兴起,人类的活动日趋频繁,九寨沟的泥石流也日趋活跃。1981年有3处发生泥石流,82年5处,84年增加到10处,85年又新增4处。泥石流的发生导致大量的泥沙石块进入海子,缩小了湖泊容积、冲毁森林,破坏了自然景观,同时还威胁游人和当地居民的安全,制约了景观资源保护和旅游业的发展,成为九寨沟生态和景观资源保护的一大祸害。 以上两个例子仅仅是众多人类活动特别是工程经济活动引发或加重泥石流的缩影。 3、 人类工程经济活动是怎样诱发泥石流的, 随着人口增长,人与土地的矛盾日益突出,由此引发的地质灾害也越来越多。 第一:不合理的弃土、弃渣、采石导致的泥石流事例很多。如四川省冕宁县泸沽铁矿汉罗沟,由于弃土、矿渣的不合理堆放,1972年一场大雨爆发了矿山泥石流,冲出约10万立方米的松散固体物,淤埋成昆铁路300米,喜德—西昌公路250米,行车被迫中断,给交通运输造成严重损失。 第二:修建公路、铁路、水渠等工程建筑的不合理开挖,破坏了山坡表面而引起泥石流,如云南省东川至昆明公路的老干沟,因修水渠及公路,使山体破坏,引发泥石流。据铁路部门统计,全国铁路沿线由于人类不合理开发活动造成的泥石流灾害占三分之一。成昆铁路因泥石流中断而造成的行车事故中,有65%产生于不合理的人类活动。 第三:滥伐乱垦。如甘川公路石坳子沟山,原是森林区,因毁林开荒,1976年发生泥石流毁坏了下游公路、村庄,给人民生命财产造成重大损失,造成“山上开亩荒,山下冲个光”的荒凉景象。 4、 人类的反思 频繁发生的泥石流,让人们遭受了重大的损失,也让人们惊醒,为什么泥石流这类地质灾害发生的频率和程度现在都增加了,人类开始意识到:自身的活动直接影响到了环境,不合理的活动会加剧泥石流灾害的发生;合理的活动则可以保护和优化环境,减轻泥石流灾害。 还是以小江流域为例,自然环境的恶化,泥石流的不断发生,人们开始意识到如果再不注意保护自然,这里就可能要被泥石流毁灭。1985年当地人们终于意识到要想安居乐业,发展经济就必须全面治理泥石流,从而制定了比较全面的治理措施。经过20几年的治理,现在小江流域的环境明显好转,泥石流的发生频率也降低了。 5、 泥石流的防治措施 泥石流的发生、发展和危害与特定的地理环境密切相关,所以其防治措施也是漫长而复 杂的过程。通常可采取以下几种防治措施: (1) 避让措施:进行工程建设时,在泥石流发育区,查明泥石流沟谷及其危害状况,然后 才对工矿、村镇、公路等进行选址;对旅游区进行开发时,尽可能避开造成直接危害的区域和地段。 (2) 工程措施:以顺坝、挡墙、护坡、丁坝来取得防护、排导、拦挡及跨越等功效的工程 建设,以免保护对象遭到破坏。同时将山坡上出现的裂缝填埋、夯实,减少滑坡机会;在山坡上修建排水渠,把水引到沟谷中;修建排导槽,将泥石流引向别的地方,保护人们居住的区域。 (3) 生物措施:植树造林,优化生态环境。在泥石流的形成区,种植草类、灌木、乔木, 恢复植被,以通过退耕还林、封山育林、固结表土、保持水土等方法,减缓泥石流的形成。植树造林等生物措施不仅具有涵水、保水、固坡等功能,如果选择适当的经济林,还可增加当地居民的收入,产生良好的经济效益,这样也容易获得当地居民的支持。 (4) 综合防治措施:根据实际情况,在泥石流的上中下游用多种措施相结合的方法来对泥 石流进行全面规划治理。总的来说,前期采用工程措施为主,这样可以稳定边坡,促进林木生长;后期则以生物措施为主,减少水土流失。 (5) 风景区的泥石流防治措施:除做好一般地区的泥石流防治工程所需要考虑的因素外, 还要考虑治理灾害的土木工程设施与景观的协调性,尽量不修建大规模的工程结构体,同时保持水体的质量特别是美观性,尽可能恢复和保证景观的完整性。 (6) 普及泥石流知识,做好预测预报工作。 根据上述的方法,小江流域的泥石流经过20几年的治理后,成效显著。九寨沟从1984年8月开始,由中科院牵头对其范围内的泥石流进行综合规划治理,到1997年,完成了14条灾害性泥石流沟的综合治理。经过十几年的运行,各项工程发挥了功效,经受了泥石流的考验,遏制了泥石流的发生和发展,控制了泥石流危害,保护了生态环境和自然景观。 五、研究结论 中国是世界上地质灾害最严重的国家之一,据统计,每年我国因地质灾害造成的直接经济损失高达840亿万元人民币,间接损失更是难以估量,各类地质灾害中,50%以上与人类活动有关。在人与地质环境的关系中,人处于主动地位,有的人自认为是大自然的主宰者,只知道向大自然索取,不知道大自然也会报复。地质环境给人类的发展提供了丰富的赖以生存的物质资源,人类有90%以上的工业品及17%的日用消费品是用矿物原料生产出来的。在 向大自然索取这些资源的时候,由于缺乏环保意识,破坏了生态环境,埋下了地质灾害的导火线。对泥石流的研究可以发现,从自然因素来说,泥石流的发生有其独特的地理环境,有的确实难以避免,而人类不合理的活动则加快了泥石流的发展进程。泥石流等地质灾害,给人类带来了重大的伤亡和损失。人类必须正视地质灾害,通过研究灾害的基本属性,揭示并掌握地质灾害的发生、发展条件 和分布规律,从而进行科学的预测预报,同时采取适当的防治措施,减少灾害发生的频率,减少伤亡及财产损失。目前我国正在进行西部大开发,而西部又是地质灾害高发区域,在大规模建设的同时,必须重视生态环境的保护。另外,我国的城市化进程也正在全国范围内进行,覆盖了众多的区域,这更要求我们在建设时进行合理规划,保护好生态环境。可以说:环境保护与经济发展是同等重要的任务,只有做好了环境保护,我国可持续发展的战略才可能真正实现。实践证明,人类已经有了足够的知识,使社会和经济结构在泥石流等地质灾害的过程中受到的损失减最低。 六、研究体会 地球是浩瀚宇宙中一颗蓝色的星球,是人类迄今为止的唯一家园。它一方面以其宜人的气候和丰富的资源为人类的繁衍生息提供了各种条件;另一方面又不时发生地质灾害来威胁人类的生存,制约人类的发展。众所周知,地质灾害发生时是可怕的,它可以在瞬间摧毁人类的生命和家园;但对于今天的人类来说,面对灾害已并非束手无策,我们可以利用已经掌握的科学技术和资源来预防和减轻灾害。因此我们需要多区域、多学科、跨部门的联合攻关,不断优化自然环境,同时提高对地质灾害的防范意识,掌握应对措施。真正做到,无灾时提高警惕,受灾时沉着应对。 参考文献: [1]张春山 . 山崩地裂:认识滑坡、崩塌与泥石流. ——北京: 科学普及出版社,2012.1 [2]胡茂焱,刘大军,郑秀华 . 地质灾害与防治技术. ——武汉:中国地质大学出版社,2002.8 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