四川省汶川地震灾害报告

  毕节学院生态工程学院

   2011级地理（1）班第一组

                     课题组成员：

   付利平  曹德希  胡鹏  蔡云振  黎丽萍

          陈懿  胡永秀  胡娅  曾春林  潘仕远

              

                                 

  目     录

一、汶川地震发生的地点、受灾范围、受灾面积等-----------------------2 

二、汶川地震的受灾程度-----------------------------------------------------------------3

三、地震灾害形成的原因-----------------------------------------------------------------4

四、地震防灾减灾的建议-----------------------------------------------------------------4

五、关于分工和协作的说明------------------------------------------------------------5

一、汶川地震发生的地点、受灾范围、受灾面积等

1、汶川地震的地点

    汶川大地震，也称20##年四川大地震，发生于北京时间（UTC+8）20##年5月12日（星期一）14时27分到28分。汶川地震震中位于中国四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县映秀镇与漩口镇交界处、四川省省会成都市西北偏西方向79千米处，其经纬度大约是北纬31.01°，东经 103.42°，如左图所示。

2、汶川地震的受灾范围和受灾面积

    根据中国地震局的发布的资料，汶川地震是浅源地震，震源深度为10千米～20千米；地震的面波震级达8.0Ms、矩震级达8.3Mw，破坏地区超过10万平方千米，地震的烈度可能达到11度。此次地震的地震波及大半个中国及亚洲多个国家和地区，北至辽宁，东至上海，南至香港、澳门、泰国、越南，西至巴基斯坦均有震感。因此汶川地震造成的破坏和损失巨大，受灾的范围较大。

    汶川地震的重灾区是四川省，受到影响不大的省份有甘肃省、陕西省、重庆市、云南省和宁夏回族自治区。受地震破坏的极重灾区有10个，是四川省的汶川县（处于震中）、茂县、北川县、安县、平武县、绵竹市、什邡市、都江堰市、彭州市、青川县。较重灾区共41个县（市、区），主要在四川省（29个），其次是甘肃省（8个）和陕西省（4个）。一般灾区有一百多个县市区，主要在四川省，其次是甘肃省、陕西省、重庆市、云南省和宁夏回族自治区等。

汶川地震也会造成了次生灾害。如滑坡、泥石流等地质灾害；动物植被受到损害、生态功能退化；瘟疫疾病传播传染等灾害。

3、国内外地震灾害的地理分布

（1）我国地震的地理分布

    我国地震的主要分布在五个区域台湾地区、西南地区、西北地区、华北地区、东南沿海地区和23条地震带上。其中地震强度较大和频度较高的地带有华北和青藏高原地震区，我国地震分布如右图所示。

华北地震区包括河北、河南、山东、内蒙古、山西、陕西、宁夏、江苏、安徽等省的全部或部分地区。华北地震区共分四个地震带：①郯城-营口地震带；②华北平原地震带；③汾渭地震带；④银川-河套地震带。

    青藏高原地震区包括兴都库什山、西昆仑山、阿尔金山、祁连山、贺兰山-六盘山、龙门山、喜马拉雅山及横断山脉东翼诸山系所围成的广大高原地域；涉及到青海、西藏、新疆、甘肃、宁夏、四川、云南全部或部分地区；本地震区是我国最大的一个地震区，也是地震活动最强烈、大地震频繁发生的地区。

  （2）世界地震的地理分布

 世界地震带主要有环太平洋地震带、欧亚地震带和大洋中脊（海岭）地震带，其分布情况如图所示。

世界的三个地震带：①环太平洋地震带指在太平洋西部大抵从阿留申群岛，向西沿勘察加半岛、千岛群岛，至日本诸岛、琉球群岛，至中国台湾岛，过菲律宾群岛、伊里安岛（新几内亚岛），南至新西兰为止；在太平洋东部，大致从阿拉斯加东岸，向南经加利福尼亚、墨西哥（在中美有一分支，称为加勒比或安德列斯环）、秘鲁，沿智利至南美的极南端。②大洋中脊（海岭）地震带包括大西洋中脊（海岭）地震带、印度洋海岭地震带、东太平洋中隆地震带。③大陆断裂谷地震带指分布于一些区域性断裂带或地堑构造带，主要有东非大断裂带，红海地堑，亚丁湾及死海，贝加尔湖以及太平洋夏威夷群岛等。

   

二、汶川地震的受灾程度

5·12汶川大地震震级高达8.0级，是新中国成立以来遭遇的破坏性最强、波及范围最大、受灾面积最广的一次地震。据民政部门的统计报告，汶川地震造成的伤亡和失踪的人员多达10余万人，超过100万人无家可归，受灾总人口超过8000万人，造成的直接的经济损失高达8000多亿元，大量的房屋、道路桥梁等基础设施受到严重的破坏，总受灾面积达13万多平方千米，其中四川省受到的伤害最大最严重，其次是甘肃省和陕西省等地方。

国家统计局将损失指标分三类，第一类是人员伤亡问题，第二类是财产损失问题，第三类是对自然环境的破坏问题。在财产损失中，房屋的损失很大，民房和城市居民住房的损失占总损失的27.4%。包括学校、医院和其他非住宅用房的损失占总损失的20.4%。另外还有基础设施，道路、桥梁和其他城市基础设施的损失，占到总损失的21.9%，这三类是损失比例比较大的，70%以上的损失是由这三方面造成的。在对环境影响方面，汶川大地震产生的山体崩塌、滑坡、泥石流、地陷等地质灾害造成四川、陕西、甘肃境内生态系统大面积损毁、岩土裸露、河流阻断、地貌改观，使灾区的水源涵养功能、土壤保持功能、生物多样性维持功能受到严重损伤。对一些珍贵濒危动物的生存环境造成了严重的破坏，如对我国重点保护的动物金丝猴和熊猫的生境造成损伤。汶川地震造成四川省林地损失493万亩，使该省森林覆盖率由30.7%下降为30.2%。其中45个林业重灾县市森林覆盖率由震前44.51%下降为42.64%。仅什邡、绵竹两市林业生态受灾面积即达73.38万亩，占林业生态面积损失的50%，基本林损失面积在20%以上。总之，汶川地震造成的破坏是巨大的。

三、汶川地震形成的原因

汶川地震属于构造地震。此次地震发生在青藏高原的东南边缘，川西龙门山的中心，位于汶川—茂汶断裂带上。此带的地质活动中，印度洋板块向北运动，挤压亚欧板块造成青藏高原隆起，青藏高原隆起的同时也在向东运动，挤压着四川盆地，而四川盆地是一个相对稳定的地块，虽然龙门山主体看上去构造活动性不强，但可能是处在应力的蓄积过程中，当能量蓄积到了一定程度地壳就会破裂，从而发生大的地震。此处是逆冲、右旋、挤压型断层地震。四川特大地震发生在地壳脆—韧性转换带，震源深度为10千米—20千米，持续时间较长，因此破坏性巨大。另外，也有人认为自从中国推动西部大开发以来，四川修建的大量水库可能诱发会地震，一些地质工程师称这次地震有可能是由于水库蓄水引发的。从我国地震活动分布图来看，汶川处于我国一个大地震带—南北地震带上，地震活动较多。

四、地震防灾减灾的建议

应对地震灾害的措施可以从“防”和“减”等方面进行研究探索，也可以从社会不同的环节预防准备。

1、加强降低震害的工程性措施。地震灾害主要是地震对工程结构物造成的破坏。因此，加强工程结构抗震设防，提高现有工程结构的抗震能力的工程性措施是减灾的重要手段。

2、加强对地震多发地区防震安全性评价工作的研究。地震安全性评价系指对具体建设工程地区或场地周围的地震地质、地球物理、地震活动性、地形变等研究，采用地震危险性概率分析方法，按照工程应采用的风险概率水准，科学地给出相应的工程规划和设计所需的有关抗震设防要求的地震动参数和基础资料。地震安全性评价的主要内容包括：地震烈度复核、设计地震动参数的确定（加速度、设计反应谱、地震动时程曲线）、地震小区划、场区及周围地震地质稳定性评价、场区地震灾害预测等。经审定通过的地震安全性评价结果，即可确定为该具体建设工程的抗震设防要求。相对于一般的建筑结构，对重大工程与生命线工程要提高提高相应的抗震设防要求。然后，完善地震安全性评价工作的机制，理顺防震减灾的设防体系。逐步有序地扩大地震安评的类型和范围；统一建设工程监管权限；明确违反地震安评的法律责任。

3、建立健全有关的法律和规章制度。加快编制完善防震减灾的法律制度和章程，为防震减灾和抗震救灾提供强有力地制度保障；制定地震灾害应急预案，为科学高效有序地投入抗震救灾战斗中提供支持。

4、突出地震机构公益性基础地位，提升防震减灾管理体系。将地震局改为行政机关，完善地震研究机构的体制；对地震短期临震预报不宜规定过细，适度增加震情信息开放度，解密地震长期预测意见，以利于政府和社会采取积极的防范措施；改变测震为主导的地震体制，形成以地质学为主导的人才结构体系；增强地震预报的科研能力。

5、采用联防协作机制，强化防震减灾应急体系。组建专兼结合的应急救援队伍，为抗震救灾提供快速救援力量；建立官民一体的应急物资战略储备体系，为应急救援提供可靠快捷的物质保障；海峡两岸联合建立地震监测预警系统，加强交流，提高互助能力。

6、着力提高全民防灾意识，完善防震减灾宣教体系。设立我国地震安全教育宣传周；把灾难教育引入中小学校园，将防灾避险作为国民教育的必修内容，从小培养学生应对灾害的自我保护和自救能力；把应对突发事件的培训纳入党校和行政学院的教育内容。

五、分工与协作的说明如下

一、汶川地震发生的地点、受灾范围、受灾面积等：

     付利平、陈懿、曾春林、潘仕远

二、汶川地震的受灾程度：

 曹德希、胡娅

三、地震灾害形成的原因：

     胡永秀、黎丽萍

四、地震防灾减灾的建议：

     胡鹏、蔡云振                                                                                                                                                                                                                                                

 

第二篇：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研究

JournalofEngineeringGeology??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?斌?马?煜?吴雨夫

(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?成都?610059)

摘?要?在20xx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 104m3;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:TU457,P642.22??文献标识码:A

INVESTIGATIONOFSEVEREDEBRISFLOWHAZARDSINWENJIAGUL?LYOFSICHUANPROVINCEAFTERTHEWENCHUANEARTHQUAKEYUBin?MAYu?WUYufu

(StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu?610059)Abstract?Manydebrisflowhazardsweretriggeredrecentlyintheepicenterareaofthe2008WenchuanEarth?quake.TheseverestdebrisflowisthedebrisflowinWenjiaGullyonAug.13,2010.WenjiaGullywasasimplyandordinarygullyandhadnodebrisflowatallbeforetheWenchuanEarthquake.Theformationconditionsofdebrisflowsweretotallychangedbyagiantlandslidecausedbytheearthquake.Thegiantlandslideformedalandslide!debrisdepositioninthegully.Thedebrisdepositionhadavolumeofmorethan30millioncubicmeters.Thesedi?mentswereeasilyerodedbyflashfloodandformeddebrisflows.Inthethreerainingseasonsaftertheearthquake,atotaloffivelargescaleandgiantscaledebrisflowweretriggered.ThelargestandmostharmfuldebrisflowoccurredonAug.13,2010.Thetotalrainfallduringthedebrisflowwas227mm,andthedurationofdebrisflowwas2?5hours.Thevolumeofdebrisflowwas3?1millioncubicmeters.Thedebrisflowresultedin7fatalities,5personslis?tedasmissing,39personsinjured,479housesburied,andadirecteconomiclossofRMB430million.About16%sedimentsofthelandslide?debrisdepositionflewdownoutofthegullyduringthefivelargescaledebrisflows.New?*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(DZKJ?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.Emai:ldrbinyu@gmai.lcom

828JournalofEngineeringGeology?工程地质学报?2010

debrisflowswillbetriggeredbyrainfallinthegullyinthefuture.Itwillbealong?termeffortforpreventionandmitigationofthedebrisflowhazardsinthegully.

Keywords?WenjiaGully,Debrisflow,Landslide?debris,HazardsWenchuanEarthquake,Rainfall

467?4?。文家沟有2条支沟,其中1号沟流域面积

1?引?言

20xx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

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7m,泥石流总量约310 10m。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、电、通讯全部中断,直接经济损失4?3亿元(图1)。

在20xx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]

1?57km,沟道长2?23km,相对高差1017m,沟床平均纵坡降456?1?;2号支沟流域面积0?64km,沟道长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19xx年8月15日;最大1h降雨量为49?8mm,最大10min降雨量23?98mm,均出现在19xx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。20xx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

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2

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?81km,主沟全长3?25km,流域内最低点位于沟口海拔883m,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

2

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

Fig.1?ThedepositioninMianyuanRiverbydebrisflowofWenjiaGullyonAugust13andtheburiedpartofQingpingTown

程中,汶川地震中的第2大滑坡-文家沟滑坡将2750 10m的观山雾组灰岩岩体从高程1780~2340m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 10m;另一部分从其前缘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SW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 10m3);

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3[2]

4

3

4

3

(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]

del

图2?文家沟流域图Fig.2?CatchmentofWenjiaGully

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%,1~20cm的占60%,大于

[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,,。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

830JournalofEngineeringGeology?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)20xx年9?24泥石流:20xx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 43

10m,冲毁沟口公路并堵塞了绵远河河道,形成堰塞湖

[1,2]

。

(2)20xx年7?31泥石流:20xx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 10m,沟内部分谷坊溃决失效。

(3)20xx年8?13泥石流:20xx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Fig.3?ThegiantlandslideinWenjiaGullytriggeredbyWenchuanEarthquakeandthedepositionoflandslide?debris

[1]

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3

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300m,最大淤积厚度超过15m,平均淤积厚度为7m,泥石流总量约310

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10m。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、电、通讯全部中断,直接经济损失4?3亿元。

(4)20xx年8?19泥石流:20xx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 10m;

(5)20xx年9?18泥石流:20xx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5min降雨量5?5mm(发生时间9:40!9:45),最大30min,降雨量16?5mm(发生时间9:30!10:00),

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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19xx年发生了较大的洪水,其中19xx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19xx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19xx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20xx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

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泥石流,容重为2?1~2?3g?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 10m(四川省地质工程集团公司提供了20xx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30min降雨量达到16?5mm,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。

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-1

图5?文家沟泥石流形成区

Fig.5?TheformationareaofdebrisflowinWenjiaGully

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Fig.4?TheheadofdebrisflowonSeptember18,2010inWenjiaGully

文家沟在20xx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19xx年的大降雨情况下也没有泥石流发生。

43

汶川地震后有3000 10m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20xx年9?24和20xx年8?19及9?18泥石流。在20xx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20xx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20xx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Fig.6?DailyrainfallandRainfallbeforedebrisflow

ofWenjiaGullyonSep.18,2010

图7为20xx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

832JournalofEngineeringGeology?工程地质学报?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?3g?cm。通过对文家沟的20xx年8?13和9?18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

[4]

-3

:

(1)

-3

?D=?0+P2P05?V

式中:??cmD=黏性泥石流容重(g泥石流最小容重(=2?0g?cm容重(=1?5g?cm

-3

-3

0?35

);?V=黏性

);?0=泥石流最小

);P2=>2mm的粗颗粒百分含

量(小数表示,=0?663);P05=<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?22g?cm,这与9?18泥石流的现

图7?文家沟7?31、8?13和8?19泥石流暴发前后

降雨过程(楠木沟资料)

Fig.7?RainfallbeforeandafterdebrisflowsofWenjiaGullyonJuly31,Aug.13andAug.19,2010(DataofNanmuGully)

,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20xx年9?24泥石流,20xx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?22g?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30min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 10m和17 10m,相对于3000 10m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20xx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]

4

3

4

3

4

3

图8?泥石流堆积物和泥石流形成区表面颗粒分布曲线

Fig.8?Particledistributionofthesediment

indebrisflowandchannels

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

:

C=

?D-?w

s-?w

-3

(2)

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20xx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;?s=泥石流中固体颗粒比重(=2?7g?cm

-3

);??0w=水的比重(=1

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?22g?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

-1

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

[6]

量约220m?s,泥石流暴发持续时间约1h,由公式(5)计算的泥石流总量为16 10m与现场测量的泥石流总量17 10m非常接近,因此,用公式(5)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 4343

10m,与现场调查的泥石流总量为310 10m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?s可以作为8?13文家沟泥石流的洪峰流量。

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

43

堆积体的减少量为476 10m,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(JTJ024?85)中的碎石(砂土)密实度,选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]

[2]3

-14

3

4

3

3

:

?#ghsin (3)B=?

式中,?#=(?B=泥石流体屈服应力(Pa);?C-?0),泥石流相对容重(kg?m(2220kg?m

-2

-3

-3

);?C=泥石流容重

),?,在0=环境容重,在空气中?0.0

-3

水中??m0=1000(kg);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?。文家沟泥石流B=10029Pa

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20xx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?s,泥石流暴发持续时间约1h,泥石流总量约17 10m。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=271/4

4

3

3

-1

。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 10m。

43

汶川地震后5次泥石流的总量为417 10m,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 10m(表2),与滑坡-碎屑

43

流堆积体实际减少量314 10m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

bH

2/3

(4)(5)(6)

W=0?2*QTWS=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);WS=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20xx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

43

10m

,经过3个雨季和5次大规模与特大规模的泥

834JournalofEngineeringGeology?工程地质学报?2010

石流共消耗了476 10m,占这部分滑坡-碎屑流堆积体总量的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20xx年9月24日到20xx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)20xx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 10m。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?22g?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?s。

(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 10m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

4

3

3

-1

-3

4

3

43

图9?文家沟沟道内滑坡-碎屑流堆积体Fig.9?ThedepositionofLandslide?debris

inthechannelofWenjiaGully

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 10m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

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,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!

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/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20xx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EI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SCI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。