電子論文-舟曲縣滑坡泥石流遙感影像判讀與災害防治

1、收稿日期:2004-08-12作者簡介:趙俊華, 女, 長江水利委員會長江流域水土保持監(jiān)測中心站, 高級工程師, 碩士。文章編號:1001-4179(2004 12-0001-02舟曲縣滑坡泥石流遙感影像判讀與災害防治趙俊華(長江水利委員會長江流域水土保持監(jiān)測中心站, 湖北武漢430010摘要:甘肅省舟曲縣水土流失嚴重, 滑坡、泥石流密集而頻發(fā), 是長江上游著名的滑坡、泥石流多發(fā)區(qū)。該縣地形陡峻而破碎, 新構(gòu)造運動十分活躍, 且軟硬相間巖體廣布, 兼之降雨集中, 以及不合理的人類經(jīng)濟活動, 都成為導致或加劇滑坡、泥石流的誘發(fā)因素。在T M 多光譜與全色融合影像的基礎上, 參照地形圖, 可以準確

2、進行滑坡、泥石流的判讀。其防治對策是廣泛開展群測群防; 實施科學有效的防治措施; 切實加強監(jiān)測預警工作; 進一步加強科研和培訓工作。關鍵詞:滑坡; 泥石流; 成因分析; T M 融合影像; 防治措施中圖分類號:P642. 22文獻標識碼:A1自然概況舟曲縣位于甘肅省的東南部, 海拔高度為11734504,土地面積3009. 90km 2, 人口13. , 少數(shù)民族貧困縣, , 低, 屬溫帶氣候區(qū), 12. 70, 全年無霜期平均為223d , 1842h , 年降雨量為400800mm 。地層巖性主要為志留系石灰?guī)r、板巖、碎屑巖、砂巖、頁巖, 片狀節(jié)理發(fā)育, 松脆易風化。水資源較充足, 主要河

3、流有白龍江、拱壩河、博峪河, 均順山勢由西北流向東南, 河道坡度大, 相對落差高, 水電總蘊藏量760000kW 。隨著人類活動的進行, 尤其是1958年白龍江林區(qū)開發(fā)利用以來, 舟曲縣水土流失日趨嚴重。該縣水土流失主要類型是水力侵蝕, 其中以面蝕最為普遍, 它使表土剝蝕, 土層厚度減少, 土壤肥力降低, 而溝蝕是造成水土流失較嚴重的侵蝕類型。重力侵蝕以滑坡為主, 此外廣泛分布混合侵蝕泥石流, 在局部高山區(qū)有輕度凍融侵蝕。2滑坡泥石流與成因2. 1滑坡與泥石流舟曲縣是長江上游著名的滑坡、泥石流多發(fā)區(qū), 據(jù)1993年調(diào)查統(tǒng)計, 縣境內(nèi)有大小滑坡100余處, 泥石流溝250余條, 其中災害性滑坡2

4、5余處、泥石流60余條, 集中分布在白龍江、拱壩河主流及其較大支流河谷區(qū), 其中泥石流分布在大小支流口, 滑坡主要分布在坪定化馬斷裂帶、洋布大年斷裂帶、大峪坪朱家山斷裂帶等斷裂構(gòu)造帶內(nèi)及其次級斷層的周圍。它們的頻繁活動直接和間接威脅著79個村莊21213人的生命和財產(chǎn)安全, 成為制約該縣社會經(jīng)濟發(fā)展的主要因素。方圓不足1km 2的舟曲縣城受到鎖兒頭、南橋、南山、瀉流坡等多個規(guī)模巨大的滑坡和寨子溝、硝水溝、三眼峪溝以及羅家峪溝等高頻泥石流溝, 、泥石流分布在全國罕見, , 長江水利1991年在舟曲縣設立一個滑坡、泥石流預警二級站和2個滑坡監(jiān)測預警點,1993年列為滑坡、泥石流群測群防試點縣, 認

5、真貫徹“政府負責, 站點預警, 以點帶面, 群測群防”的工作方針, 現(xiàn)已成功預報7處滑坡, 及時發(fā)現(xiàn)并處理28處滑坡、泥石流險情, 經(jīng)濟效益和社會效益顯著。2. 2成因2. 2. 1地形地貌該縣地勢沿岷江山脈自西北向東南傾斜, 大部分為中山、高山, 山地陽坡陡峻、陰坡稍緩, 山頂多呈峰狀、梁背狀, 山大溝深, 地形破碎, 谷峰高差多在1000m 以上, 溝壑平均密度為2km km 2, 溝坡坡度多大于35°, 極有利于降雨的迅速匯集流通, 為滑坡、泥石流的發(fā)生提供了有利的地形條件。2. 2. 2地質(zhì)構(gòu)造該縣地質(zhì)構(gòu)造復雜, 褶皺、斷裂廣泛分布, 并且呈現(xiàn)多期活動特征, 不同方向的斷裂和

6、褶皺裂隙互相交切, 使巖體嚴重破碎, 滑坡的分布與發(fā)育規(guī)模明顯受構(gòu)造的控制, 沿斷裂帶成群發(fā)育, 規(guī)模大, 數(shù)量多, 泥石流也明顯較其他地區(qū)發(fā)育。如在坪定化馬斷裂帶上發(fā)育了鎖兒頭泄流坡中牌滑坡群和縣城兩河口泥石流群。2. 2. 3地震活動新構(gòu)造運動在該縣境內(nèi)十分活躍, 歷史上多次發(fā)生7級以上地震, 地震活動直接松動斜坡巖土體, 破壞巖土體結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性, 很多老滑坡直接由地震造成。據(jù)舟曲縣水土保持局對鎖兒頭滑坡和泄流坡滑坡的監(jiān)測資料顯示, 在當?shù)匕l(fā)生地震的時段, 滑坡滑移速度有明顯加快趨勢。第35卷第12期人民長江V ol. 35,N o. 122004年12月Y angtze River De

7、c. , 20042. 2. 4巖土體性質(zhì)該縣巖土體根據(jù)工程力學性質(zhì)可分為堅硬較堅硬巖體、軟硬相間巖體和松散巖類巖體3類, 其中堅硬較堅硬巖體滑坡、泥石流較少, 軟硬相間巖體分布面積廣, 所夾的千枚巖、板巖等軟巖抗剪強度小, 遇水易軟化、泥化, 成為滑動帶的良好地層, 而相間的灰?guī)r、砂巖等硬巖又成為理想的滑床, 絕大多數(shù)滑坡分布于軟硬相間巖層區(qū)。2. 2. 5降雨降雨是導致地質(zhì)災害頻發(fā)的重要因素, 多集中在夏、秋兩季, 多為連陰雨或暴雨。連陰雨對滑坡的穩(wěn)定性影響較大, 滑坡活動與降雨有明顯的滯后相關性; 暴雨對滑坡的影響表現(xiàn)在對坡體的沖刷、掏蝕滑坡前緣兩翼和坡腳上, 對滑坡穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響。暴

8、雨是泥石流形成的基本條件之一, 也是泥石流發(fā)生的水動力來源, 該縣泥石流均是暴雨型。但由于泥石流溝流域面積、固體松散物質(zhì)類型及地形等各不相同, 誘發(fā)泥石流災害的降雨強度也不盡相同, 引發(fā)坡面型泥石流的降雨強度較低, 而溝谷型泥石流形成的降雨強度則較高。2. 2. 6地表水與地下水地下水對斜坡穩(wěn)定的影響主要表現(xiàn)為:地下水位上升增加了巖體荷載, 加大了坡體重力, 從而增加了坡體下滑力; 地下水浸潤、度降低, 。、坡、。, 該縣溝谷狹窄, 滑坡體直接壓迫溝道, 阻礙水流, 溝谷常年受地表水及降雨引發(fā)的洪流直接側(cè)蝕、沖刷坡腳, 滑坡前緣物質(zhì)被不斷帶走, 引起后部坡體失穩(wěn)。此外, 滑坡內(nèi)部沖溝發(fā)育, 地

9、形破碎, 暴雨引發(fā)的地表水不斷切蝕造成溝坡兩側(cè)坡體失穩(wěn), 不斷向沖溝內(nèi)滑移, 如江頂崖滑坡受地表水影響較大。2. 2. 7人類活動隨著社會經(jīng)濟發(fā)展, 人口的增長, 人類不合理的經(jīng)濟活動, 如森林的過度砍伐、坡地的開墾、開挖坡體修建公路、興修水利和引水灌溉等, 都成為加劇或?qū)е禄隆⒛嗍鞯恼T發(fā)因素。3滑坡、泥石流的遙感影像判讀在長江流域水土保持監(jiān)測中心站開展的嘉陵江流域水土流失動態(tài)監(jiān)測項目中, 舟曲縣位于T M 影像137037景范圍內(nèi), 采用2003年9月的T M 多光譜影像(分辨率30m 與全色影像(分辨率15m 進行融合, 得到分辨率為15m 的融合影像, 以便充分利用T M 全色影像的

10、高分辨率(15m 與T M 多光譜影像的多光譜優(yōu)勢?；屡c泥石流在影像上均有明顯的特征, 可以參照相應150000地形圖進行判讀。3. 1滑坡遙感影像判讀以鎖兒頭滑坡為例, 這個巨型滑坡位于舟曲縣城西側(cè)1km 處城關鄉(xiāng)鎖兒頭村, 白龍江左岸, 滑坡長4. 56km , 平均寬0. 43km , 平均厚度約45m , 體積8824m 3, 滑體后緣海拔2250m , 前緣剪出口海拔1360m , 平均坡度11. 30°, 是一個典型的斷層破碎帶滑坡, 誘發(fā)因素有地震、降雨和動水壓力。該滑坡主要為慢速滑動, 每年滑移12m , 由于坡體長期下滑, 中部表層很瘠薄的壤土已經(jīng)侵蝕殆盡, 為碎

11、石所代替, 下部滑坡滑動明顯, 前緣舌端臨江段極不穩(wěn)定, 臨空面高出水面72m , 臨江坡度35°, 該段白龍江水面寬僅1830m , 公路變形開裂, 每12a 需要修復一次。該滑坡體區(qū)域內(nèi)有村莊4處, 居住643戶2718人, 滑體前緣對岸是裝機容量為6400kW 的鎖兒頭電站, 該滑坡一旦快速滑動, 就會堵塞白龍江, 預測堵江高度可達50m , 將淹沒上游11個村莊近15000人, 鎖兒頭電站也將毀于一旦。根據(jù)該區(qū)域地形圖可以看出, 其等高線特征呈現(xiàn)出與周圍地形不自然的劇變, 整個滑坡位于一個溝槽中, 后壁下部有一個大型滑坡洼地, 上部地形起伏較大, 現(xiàn)為林地、坡耕地和坡改梯,

12、中部兩側(cè)沖溝發(fā)育, 下部為坡耕地、坡改梯和村莊?；麦w形狀呈狹長的不規(guī)則形狀, 對照T M 影像, 目前滑坡體上長有片狀林地, 小塊坡改梯、經(jīng)濟林園地, 還坐落著鎖兒頭村莊, 總體上是一個位于松散巖土體組成的斜坡上的巨大的滑坡體, 呈灰白色或淺藍綠色明亮色彩, 內(nèi)有斑點狀影紋, 人文活動跡象較多(見圖1、圖2 。圖1 鎖兒頭滑坡地形圖特征圖2鎖兒頭滑坡T M 影像特征3. 2泥石流影像判讀以大川泥石流為例, 該中型泥石流位于大川鄉(xiāng)大川村, 其體積為13. 8萬m 3, 誘發(fā)因素為暴雨, 為易發(fā)泥石流, 威脅著400人和250萬元資產(chǎn)的安全。在地形圖和T M 影像上, 該泥石流位于溝口, 呈扇形

13、, 青色明亮色彩, 影紋均勻, 自身無植被(見圖3、圖4 。4防治對策4. 1深入開展群測群防群測群防是充分依靠群眾, 最大限度避免滑坡泥石流災害的有效措施, 在全面開展滑坡泥石流動態(tài)調(diào)查的基礎上, 明確監(jiān)(下轉(zhuǎn)第4頁2人民長江2004年較好的地區(qū), 采用喬、灌、草復合林層, 提高坡面郁閉度; 在立地條件相對較差、不宜種植高大喬木的地方, 采用灌木加草的復合結(jié)構(gòu)。利用南方地區(qū)降雨充沛的有利條件, 通過魚鱗坑、大穴等形式進行工程整地為造林創(chuàng)造條件, 適當加大造林密度, 或采用大葉植物以加速覆蓋, 營造局部小氣候環(huán)境, 加快水氣的循環(huán)過程, 為植物的生長創(chuàng)造有利條件。2. 3攔蓄排灌相結(jié)合, 合理

14、布置小型水利水保工程合理排放紫色砂頁巖區(qū)的地表徑流是控制土體或母質(zhì)碎屑下泄的有效途徑, 尤其在侵蝕溝道。由于南方地區(qū)降雨量大, 且暴雨集中, 坡面徑流沖刷力強, 除采用工程整地或修建攔水建筑物外, 仍需考慮強降雨條件下的徑流排放, 如修建排水溝等。同時由于紫色砂頁巖區(qū)旱季地表溫度高, 地表蒸發(fā)強烈, 極易形成干旱, 因此旱季應注重水源補充:修建小型蓄水工程, 如蓄水池等, 攔蓄雨季地表徑流, 或作為臨時性貯水, 排灌可有機結(jié)合, 汛期排放, 旱時用作灌溉溝渠; 運用工程整地或工程攔蓄, 增加土體厚度和土體含水量, 實現(xiàn)水份的自身補給; 通過提灌等設施, 引用外來水源, 進行灌溉補充。3結(jié)論廟下

15、墟河小流域是紫色砂頁巖分布的典型區(qū)域, 通過根據(jù)地類的不同采用相應的治理措施、營造復合林層、攔蓄排灌相結(jié)合, 合理布置小型水利水保工程等措施, 經(jīng)過幾年治理該流域已取得一定的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益, 水土流失開始得到遏制, 植被覆蓋率逐步提高, 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件明顯改善, 為當?shù)厣鐣?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)建了一個良好生態(tài)環(huán)境。至2003年底, 本流域共完成水土流失治理面積18km 2, 占流域總面積的55. 3%, 其中坡改梯12hm 2, 保土耕作25hm 2, 經(jīng)果林69hm 2, 水保林133hm 2, 小型水利水保工程完成0. 53萬m 3。村民2003年人均純收入比上年增長了28%, 農(nóng)業(yè)總產(chǎn)

16、值比上年增長了30%。目前流域內(nèi)已種上棗樹、梨樹等果樹, 長勢喜人, 并套種了黃花菜等經(jīng)濟作物, 這些果樹增加了當?shù)胤N植戶的經(jīng)濟收入。更為重要的是實施水土保持措施后, 該區(qū)生態(tài)環(huán)境得到逐步改善, 促進了當?shù)亟?jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。(編輯:劉毅(上接第2頁測重點, 落實監(jiān)測預警措施。加強領導, 明確責任。在上級業(yè)務部門的指導下, 由縣群防領導小組統(tǒng)一組織實施, 各鄉(xiāng)村群眾領導小組和管理站點層層簽定合同, 明確職責和任務, 使各項工作落到實處; 建立監(jiān)督檢查制度, 上級技術服務組織和行政組織應做好汛前檢查以及不定期檢查, ; , 群眾避災能力。流的基本知識, 。圖3大川泥石流地形圖特征4. 2防治措施4.

17、 2. 1搬遷避讓由于大多數(shù)滑坡、泥石流威脅的往往只是一個村莊, 自然生態(tài)條件較惡劣, 工程治理費用十分高昂, 在防治經(jīng)費十分有限的條件下, 將其整體搬遷, 既能使居民免受滑坡泥石流災害, 又改善了生活環(huán)境和生產(chǎn)條件。4. 2. 2工程治理對滑坡:排水。采取修筑水渠、明溝等地表排水工程。支擋。對坡腳過陡的不穩(wěn)定邊坡采取修筑護坡工程, 如抗滑片石垛和抗滑擋墻。減載。在滑坡體上部減重或腳部加填, 使其重心得以降低, 增加穩(wěn)定性。對泥石流:應以小流域為單元, 采取攔擋、輸排利導等工程措施與生物措施相結(jié)合的方法, 進行綜合治理, 主要采取攔擋壩、排導溝和渡槽等措施 。圖4大川泥石流T M 影像特征4.

18、 2. 3生物防治做好25°以上坡耕地的退耕還林還草工作, 調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 改變不合理的耕作方式, 改順坡溝壟種植為橫坡等高溝壟種植, 禁止亂砍濫伐, 大面積種植經(jīng)濟林木, 逐步提高森林覆蓋率, 抑制水土流失, 減緩滑坡、泥石流等地質(zhì)災害。4. 3防治災害與經(jīng)濟發(fā)展相結(jié)合如利用地形條件修建水電站, 用涵洞對白龍江進行導流, 防治災害又解決電能緊缺問題; 開展退耕還林還草, 大面積種植經(jīng)濟林木, 既保護生態(tài)環(huán)境, 又帶來很好的經(jīng)濟效益。4. 4切實加強監(jiān)測預警工作不僅對滑坡、泥石流隱患點本身的變形跡象進行監(jiān)測, 而且將其威脅對象和可能成災范圍也納入監(jiān)測范圍, 對變形明顯而暫時不能治

19、理的隱患點建立監(jiān)測網(wǎng)點, 開展專業(yè)監(jiān)測; 對其他災害點, 建立以定期目視檢查為主并結(jié)合簡易裂縫位移測量的群測網(wǎng)點。監(jiān)測工作規(guī)范化、制度化, 從而進行準確預警預報。4. 5進一步加強科研和培訓工作加強滑坡、泥石流防災減災的科學研究, 積極探索新技術、新方法, 提高預警預報準確度和防災減災工作水平, 對有代表性的滑坡、泥石流進行綜合治理試點, 研究治理模式, 總結(jié)經(jīng)驗推廣。(編輯:劉毅4人民長江2004年W ater retaining capacity of embankment project andover -design -standard operationZH ANG Jia -fa(

20、Y angtze River Scientific Research Institute , Changjiang Water Res ources C ommission , Wuhan 430010, China Abstract :During the 1998flood , s ome stretches of Y angtze dyke in Jingzhou region of Hubei province w orked at their extreme flood -control capacity. This paper discusses the roles for dyk

21、es to play in a flood control engineering system , defines the concept of water retaining capacity of an embankment project , and points out that the water retaining capacity depends on the dyke s structure and its behaviors , als o on the characteristics of flood process and the efforts for fightin

22、g against floods. The design standard for dyke engineering and the significance for dykes to retain over -design -standard floods are discussed. Su f 2ficient preparations are em phasized to be made on the basis of scientific researches to av oid risks in the over -design -standard operation of a dy

23、ke engineering. Related items to be studied are proposed. K ey w ords :dyke engineering ; flood ; water retaining capacity ; design standard ; over -design -standard operationTreatment design of f 1096fault at TGP s permanentshiplock and main construction ZHU Hong CHEN Jin (C , 430010,China Abstract

24、 :o. of Three G orges project s s outh -line permanent shiplocks is im 2mediately close to the lined walls of the valve shaft. Because of its large scale and poor behaviors , and ac 2cording to structural and operational requirements of the valve shaft , the fault was treated by high -pressure com p

25、ound grout 2ing. In the design and construction , high -pressure rotary inject of cement grout , deep -hole packing chemical grouting , tracking strain m onitoring etc. were adopted , speeding up the construction progress , satis fying the technical requirements of the deformation m odulus E 8G Pa (

26、for m ore than 85percent observation points and the seepage rate q 1Lu and im proving the structural stressing of the valve shaft. The treated fault has stood practical trials of the shiplock operation. M onitored data show that the s outh -line N o. 5valve shaft has been well operating. K ey w ords

27、 :fault treatment ; foundation im provement ; permanent shiplock ; Three G orges projectR emote sensing image interpretation of landslide andmud -rock flows in Zhouqu county and disaster preventionZH AO Jun -hua(Y angtze River S oil C onservation M onitoring Center , Changjiang Water Res ources C ommission , Wuhan 430010, China Abstract :Because of serious s oil erosion , landslides and mud -rock flows frequently occur and highly concentrate in Zhouqu county with its terrain precipi