武汉大学山洪课程报告《山地灾害之山洪的形成机理及防治》

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4.2.3 人为因素

除了自然因素，人类自身的因素也不可忽视，与水争地，侵占河道等等。防洪意识淡薄，对山洪灾害缺乏足够认识也是造成重大损失的因素之一。山丘地区过度开发土地、陡坡开荒、削坡建房，改变了地形、地貌，破坏了天然植被，加之乱砍滥伐森林，失去水源涵养作用，均易发生山洪。由于人类活动造成河道的不断被侵占，河道严重淤塞，河道的泄洪能力降低，也是山洪灾害形成的重要因素之一。从已经发生灾情的地方看，伤亡人员大部分生活在地势低洼、河边修建的房屋中，人们对汛情的严峻性认识不足。

五 山洪灾害形成机理

山洪是发生在山区溪流中快速、强大的地表径流现象。它不同于一般洪水，而是特指发生在山区流域面积较小的溪沟或周期性流水的荒溪中，历时较短，暴涨暴落的地表径流。

山洪泥石流可分为一般山洪、高含沙山洪、稀性泥石流和稠性泥石流。一般山洪泥石流的密度小于1l00kg/m3、高含沙山洪泥石流的密度为1l00-1300kg/m3、稀性泥石流的密度为1300-1800kg/m3、稠性泥石流的密度为大于1800kg/m3。影响山洪大小的主要因素是降雨过程和地貌形态。山洪的形成必须有足够的暴雨强度和降雨量，而暴雨到山洪则有一个复杂的产流、汇流过程。从降雨到山洪灾害形成可分为5种成灾类型[7]。

5.1 高速滑坡机理

滑坡体与下垫层间出现超载孔隙水压力，且不能及时消散，减小了块体重量。当超载孔隙水压力较大时，滑坡体自重形成的正压力与超载孔隙水压力之间的压差擦力

较小，起到减阻的目的，滑坡体才能达到快速滑动的条件。在滑动过

减小。所以，滑坡体快速滑动的机理主要为压差减阻。从而，

程中，由于滑坡体与下垫层之间存在超载孔隙水压力，虽然摩擦系数不变，但摩可以解释滑坡体高速滑动的原因。滑坡体高速滑动机理是超常孔隙水压力使崩塌块体的有效重量降低，摩擦阻力减小，运动得更远。块体在运动过程中与土层间能够出现超常孔隙水压力有两个条件：一是快速加载，也就是块体在剪出口滑出的速度必须较大，只有高速滑动的块体才能满足式(1)的要求；二是块体的形状有要求，保持块体与土层间的孔隙水压力不能马上消散。滑坡体快速下滑，必须在较高的位置，其滑出的速度较大，才能出现超载孔隙水压力力较小

时，

孔隙水压力的增加流高比增加，当

。当孔隙水压

，此时与松散崩塌土一样；随着超载，超载孔隙水压力完全克服了块体的自

重，在饱和度较高的土层上滑行。块状崩塌土能否滑行，要满足：

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(1)

保持块体与土层间的孔隙水压力不能马上消散，块体的形状有要求。当崩塌块体的形状参数大于临界形状参数时，崩塌块体可以在饱和度较高的缓坡上快速滑动。

式中：正压力；

为形状参数；

(2)

为滑坡体法向

为滑坡体流高比；为超载孔隙水压力；

为临界形状参数；S为滑坡体的表面积；

为滑坡体横向、纵向平均厚度。

5.2 崩塌土流动化机理

松散崩塌土能否流动化取决于土体含水状态、坡前纵坡，以及运动中与水流掺混程度。崩塌土要达到与水流充分掺混有两种可能性：一是必须有足够掺混距离，就是说崩塌土只有具有相当长的运动距离，才能有时间与水流充分掺混，崩塌土要一定运动距离，坡前倾角要大于某一临界值；二是必须有足够的掺混时间，如坡前纵坡较小，崩塌土达不到长距离的运动，而形成天然坝，这样，水流与天然坝的掺混需要相当长的时间。松散崩塌土在运动过程中与水流不断掺混，摩擦系数减小，即

当松散崩塌土的含水量达到液限时，从滚动、滑动转化成流动，所以，松散崩塌土流动化机理就是与水流的充分掺混。松散崩塌土的流动化过程中流高比超过崩塌土流高比的动化，此时

崩塌土转化成泥石流，此时

崩塌土能否流动，要满足

倍时形成泥石流。当含水量较小时，崩塌土没有流；随着含水量的增加流高比增加，当

。

时，

松散崩塌土流动化过程中，坡前倾角

槽实验，坡前倾角大于等于l0o时容易出现流动化。

式中：限含水量；

(3)

。根据水

必须大于某一临界纵坡

(4)

为松散崩塌土流高比；为临界纵坡。

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分别为崩塌土的含水量和液

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六 山洪灾害防治

6.1 山洪灾害防治区划

我国山丘区面积大、分布广，各种类型的山洪灾害数量众多，分布广泛， 防灾任务艰巨，形势严峻。对于数量繁多、危害程度不等的各种山洪灾害，很难一次性整治，因此按照山洪灾害发生的频繁程度和发生区域的经济社会发展程度进行山洪灾害防治类型的划分，对于分清山洪灾害防治工作的轻重缓急，确定山洪灾害整治工作重点具有重要意义。

中国地域辽阔，复杂多样的地貌类型，暴雨频发、特征多样的季风气候和人口分布不均、人类活动剧烈等导致山洪灾害发生频繁且地域差异明显。如何对遍布全国、点多面广的山洪灾害进行有效的综合防治，是保证现阶段我国山丘区可持续发展需要研究的问题之一。从山洪灾害的地域分异规律和我国国情出发，在掌握山洪灾害发育区域特征的基础上有针对性地提出区域防治对策，是科学防治山洪灾害的重要举措之一。

根据山洪灾害成因分析， 山洪灾害的发生与发展主要受降雨、地形地质、经济社会等因素的影响， 因此， 山洪灾害防治类型的划分主要考虑这3 个方面的因素。全国山洪灾害防治区划将全国划分为3 个山洪灾害防治一级区、8 个二级区和33 个三级区[8]。

全国可分为三个大区，即东部季风区、蒙新干旱区、青藏高寒区，具体又包括如下地区。

东部季风区包括东北地区、华北地区、黄土高原地区、秦巴山地区、华中华东地区、东南沿海地区、华南地区和西南地区。

蒙新干旱区包括内蒙古高原地区和西北地区。 青藏高寒区包括、藏南地区和藏北地区。

根据各区山洪灾害发育特征，便可提出区域山洪灾害防治对策，为区域山洪灾害防治提供科学依据。

6.2 山洪灾害防治措施

在非工程措施方面， 在一些山洪灾害严重区域布设了气象水文监测设施， 并初步建立了群测群防网络；对少数山洪灾害严重的省( 自治区、直辖市) 的局部区域编制了较为完善的防灾预案， 并且取得了较好的效果；政策法规建设取得积极进展；防灾管理工作逐步得到加强。

在工程措施方面，据统计，我国已修建防御山洪的护岸及堤防工程约8万km， 兴建了大量的排洪渠。国家和地方每年都投入大量资金用于重点区域的泥石流、

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滑坡治理。近50a来，累计治理水土流失面积约70万km2，减轻了灾害损失。

主要措施具体阐述如下。

6.2.1 非工程措施

非工程措施注重理清山洪灾害防治规划指导思想和原则，以及近、远期目标，包括加强防灾知识宣传教育，建立监测、通信及预警系统，制定并落实防灾预案和救灾措施，危险区人员搬迁避让，制定、完善政策法规，强化防灾管理等(如上图) [9]。

其中监测、通信及预警系统中，监测系统包括气象监测系统、水文监测系统、泥石流监测系统和滑坡监测系统， 各级防汛指挥部门与各专业监测系统之间， 通过网络互联， 实现信息共享。山洪灾害防治通信系统将为监测站( 包括气象、水文、泥石流、滑坡) 与各级专业部门之间、各级专业部门与各级防汛指挥部门之间的信息传输、信息交换、指挥调度指令的下达、灾情信息的上传、灾情会商、山洪警报传输和信息反馈提供通信保障。山洪灾害预报分为山洪气象预报、山洪水文预报和山洪地质预报( 泥石流预报和滑坡预报) 。

以秦岭山地中小河流洪水预警方法为例[10]，开展秦岭山地中小河流洪水预警，主要是针对无水文站控制河流或某一区域段，连续发生降雨或预报暴雨发生时，在分析土壤含水量及产汇流情况后，对可能在某一河流或某一河段形成一定量级的洪峰演进进行预测判定，为防汛准备和抢险提供预警。对于预警方案的编制，有水文资料的流域，可利用观测积累的雨量洪水资料采用常规的方法编制预报方案。而对于水文资料缺乏的中小河流，首先是分析建立已有水文站的径流（或径流模数）与洪峰规律和降雨径流特性，利用积累的资料分析本区域的成灾雨量、成灾流量临界标准，分析前期土壤含水量变化、土壤蒸发能力，根据蓄满产流的降雨径流平衡关系，计算降雨区域的产流量，利用降雨径流法、流域面积倍比放大法（缩小法）、比拟法、经验公式法和上下游相关法进行预警发布。

这里不对其它非工程措施一一细细阐述，主要介绍工程措施。

6.2.2 工程措施 一，山洪沟治理

根据山洪沟的特点、防治现状及防灾形势， 因地制宜地采取护岸及堤防工程、排洪渠、沟道疏浚工程等措施进行综合治理。

二，泥石流沟治理

根据泥石流沟的类型及泥石流的特性、危害程度， 结合当地的防治实际， 因地制宜地采取适宜的治理措施。治理措施主要包括排导工程、拦挡工程、沟道治理工程和蓄水工程等。

三，滑坡治理

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