虎峪沟地质灾害危险性分析 论文 定稿.doc
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1、虎峪沟地质灾害危险性分析摘要虎峪沟位于山西省太原市西山地区,该地区地质灾害发育极为强烈,直接危害下游居民的生命财产安全。为进一步查清该区地质灾害危害程度,为了给虎峪沟防灾减灾、彻底综合治理提供理论依据,进行本次地质灾害危险性分析。在其流域地质环境调查及特征分析,对西山地区构造活动、河流下切形成的复杂地形地貌、自然风化及人类工程活动堆积的松散堆积物物源、不均衡降雨等各种作用相伴生的地质过程进行了研究,并进一步采用危险度评价分析方法对虎峪沟地质灾害进行了分析。现状条件下虎峪沟崩塌、滑坡发育,泥石流物源,偶见地裂缝、地面塌陷,地质灾害危险性中等;预测不稳定斜坡失稳引发崩滑可能性比较大,危险性中等,发
2、生泥石流可能性大,危险性大,受采煤影响产生地裂缝、地面塌陷可能性大,危险性大。综合评价虎峪沟为地质灾害危险性多发区。关键词:虎峪沟;地质灾害;危险性分析AbstractTiger valley ditch in Shanxi province is located in the Taiyuan City area, the area of geological disasters are extremely strong, directly endanger the safety of life and property downstream residents. In order to fu
3、rther investigate the geological disaster hazard degree, in order to give tiger Valley Channel Disaster Prevention and mitigation, thoroughly integrated management to provide academic basis, for the geological hazard risk analysis.In its basin geological environment investigation and analysis of the
4、 characteristics of the western area, tectonic activity, river incision formed complex topography, natural weathering and human engineering activities stacked loose deposits provenance, uneven rainfall such as the role of concomitant geological process were studied, and further the risk evaluation m
5、ethod for analysis of tiger valley ditch geological disasters are analyzed.The current situation of tiger valley ditch collapse, landslide, debris flow provenance, occasionally insightful cracks, ground subsidence, geological hazard medium; prediction of unstable slope instability triggered landslid
6、es hazard possibility of relatively large, medium, the possibility of debris flow, risk big, affected by mining influence the formation of ground fissures, ground collapse possibility is big, dangerous. Comprehensive evaluation of tiger valley ditch for geological hazard prone areas.Key words: Tiger
7、 valley ditch; geological disaster; risk analysis36目 录摘要IAbstractII1绪论11.1课题背景11.2国内外研究现状11.3选题目的及意义32虎峪沟地质环境条件52.1地理位置及交通条件52.2地质环境62.2.1地形地貌62.2.2气象水文62.2.3地层岩性82.2.4地质构造因素92.2.5水文地质条件92.2.6工程地质条件103.虎峪沟地质灾害现状及危险性评价分析113.1地裂缝、地面塌陷113.1.1 地裂缝、地面塌陷现状概况123.1.2地裂缝、地面塌陷危险性现状评价133.2滑坡133.2.1滑坡现状概况133.2.
8、2滑坡危险性现状评价分析153.3崩塌153.3.1崩塌现状概况153.3.2崩塌危险性现状评价分析183.4泥石流193.4.1泥石流现状概况193.4.2泥石流危险性现状评价分析194虎峪沟地质灾害危险性预测评价224.1采矿导致地裂缝、地面塌陷危险性预测评价224.2 潜在崩塌、滑坡危险性预测评价234.3泥石流危险性预测评价255虎峪沟地质灾害危险性综合评价315.1地质灾害危险性综合评价原则与量化指标315.1.1地质灾害危险性综合评价原则315.1.2地质灾害危险性综合评价量化指标315.2地质灾害危险性综合分区评价325.3防治措施326结论34参考文献35致 谢371绪论1.1
9、课题背景地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质作用(现象)。如崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面沉降、地面塌陷、水土流失、土地沙漠化及沼泽化、土壤盐碱化,以及地震、火山、地热害等1、2、3。我国地质灾害种类繁多,而且不同的地质灾害对人类的生命和财产安全影响程度也不同。在中国,灾害及其所导致的环境问题中,由地质灾害造成的损失约占整个灾害损失的35%,而这其中崩塌、滑坡、泥石流所造成的损失约占55%。这些灾害的一次性规模虽小于地震,但其发生频度和涉及范围则远远高于和广于地震,一年总损失约200亿元4。虎峪沟为汾河一级支流,位于太原市西山地区,区内山高坡
10、陡,高出太原城区300多米。主沟发源于西山主峰庙前山,由西南向东北穿越西城区汇入汾河。其所在的太原西山地区是山西省六大煤田之一,由于采煤影响,导致矿山地质环境破坏,地裂缝、地面塌陷、滑坡、崩塌等地质灾害发育。流域内发育若干条泥石流支沟,威胁着下游特别是太原市河西一带工矿企业、学校、居民的安全。 1.2国内外研究现状20世纪60年代以前,自然灾害研究主要限于灾害机理及预测研究,重点调查分析灾害形成条件与活动过程5、6。70年代以后,随着自然灾害破坏损失急剧增加,促使人类把减灾工作提高到前所未有的程度。在一些发达国家,开始进行灾害评估工作。期间美国地质调查局开展了大量的滑坡、崩塌、泥石流和地震灾害
11、的危险性区划研究工作3。进入80年代,对各种自然灾害的研究得到了更加广泛而又深切的关注。世界各国也越来越意识到地质灾害己经成为威胁人类生存发展的重要原因之一。1965 年, WI.Garrison 提出了“ 地理信息系统”(Geographic information system)简称(GIS)。20 世纪80年代后期到90 年代,GIS 大量地应用于地质灾害,国外尤其发达国家将GIS 应用于地质灾害研究方面做了较多工作。如Finney Michael A.等运用GIS 技术分析美国的滑坡灾害。可达到毫米量级的位移监测7。目前,国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立和计算机实现上,如“3S”
12、在地质灾害的监控与可视化、数字减灾系统DDRS(Digital Disaster Reduction System)等方面的应用。DDRS 是利用遥感技术(Remote Sensing)、全球定位系统(Global Position System) 、地理信息系统(Geographic Information System)和计算机网络技术,用数学和物理模型来数字仿真,模拟灾害发生传播的全过程8。从总体上讲,国外对地质灾害的研究主要体现在以下几个方面:从更深更广的角度,借助现代先进的科学技术手段和方法深入系统研究地质灾害的致灾机理,继续加强对单体地质灾害的特征、分类、成因机理、预测预报以及防治
13、处理等方面的深入研究;重视灾害制图技术方法和“3S”技术的应用,采用现代技术(如3S 技术)对中小流域地质灾害进行区域性评价,查明地质灾害时空分布规律,划分地质灾害危险性等级,同时将此危险性等级与土地资源的可利用性和土地售价联系起来,使地质灾害研究成果直接为公众服务;典型地区区域地质灾害预警系统和灾害管理信息系统建设取得显著进展,美国地质调查局与气象局合作,在上世纪80 年代中期在SanFrancisco 海湾地区建立的滑坡预警系统,99次利用电视和电台比较准确发布,该地区累计800mm 降雨量所诱发的大量滑坡事件。从此区域地质灾害预警系统研究在国际上迅速发展;地质灾害研究成果的经济效益可观,
14、能够实现成果社会共享,为社会经济服务,部分发达国家(如日本)已将地质灾害的防治工作与城市的绿化工作有机地结合起来,防护工程要求不但要有效地防治地质灾害,还要能美化环境,使防护工程成为一道独特的风景。我国的地质灾害研究还存在不少问题: 1地质灾害调查识别技术尚需完善。目前,全国地质灾害分布状况与危害程度尚未完全查清,对地质灾害发生时间、地点的了解较为盲目,缺少一套快速调查和评价的高新技术方法。当前的地质灾害调查多限于当某一地段或某一地点发生或已经发生某种类型的地质灾害后,对相关灾害体进行调查和整治处理。2地质灾害理论与方法不够成熟。尽管目前国内外专家学者已提出不少地质灾害预测预报理论和技术方法9
15、、10,但这些理论和方法大多停留于事后检验,真正用这些理论和方法预报成功的事例还比较少,同时某种理论往往仅适用于某种类型的地质灾害。目前还没有一种成熟的、真正经得起大量实践检验的地质灾害预测预报理论和地质灾害决策管理系统,因此极大地阻碍了我国地质灾害的预防和决策管理。3质灾害监测和防灾新技术、新方法的推广应用不够。目前,地质灾害监测技术大多还依靠精度低、效率低、成本高的常规手段,对近年来发展起来的自动化程度高、精度高、相对成本小的新技术、新方法(如高精度全球定位系统GPS,高精度干涉综合孔径雷达遥感INSAR 以及激光监测技术等)的推广应用不够。同时,对工程造价低、施工简便、抗灾和防灾效果好、
16、可靠性高的新技术、新方法的研究还有待进一步加强。4地质灾害信息系统11-13建设方面。目前我国许多部门都已建成或开始筹建了各自的灾害信息管理系统与减灾辅助决策系统,但其内容相互之间有很大差别。理想的灾害信息系统应包含:监测、预报会商、灾情显示、灾害评估、辅助决策、现场信息收集、救灾建议、灾后恢复等内容,但目前各类模型大都缺乏基础数据支持,尚不能满足我国经济发展对减灾工作的要求,特别是在综合灾害信息处理和减灾高新技术应用方面还有很大差距,例如,没有统一的标准和规范,灾情信息的收集处理分析能力较弱,缺乏灾害信息的综合处理能力,信息交流与传输手段落后,信息利用率低,高新技术应用有待进一步加强等。1.
17、3选题目的及意义我国地质灾害分布广泛,但是资金投入有限。因此灾情评估研究意义极为重大。地质灾害的危险性和灾害易损性是决定地质灾害灾情评估的两方面基础条件。中国是世界上地质灾害类型多,发生频繁,损失最严重的少数国家之一。近年来灾害造成的直接经济损失每年都在增长,因灾人口伤亡也相当严重。灾害不但严重影响受灾省区经济的持续发展,而且也影响全国14。因此,减轻地质灾害是我国社会经济持续发展的一项必不可少的工作。地质灾害危险性评价是地质灾害调查的重要内容,也为地质灾害的预防与治理提供了科学依据15。虎峪沟位于山西省太原市西山地区, 该区泥石流的发生直接威胁着太原市城西一带居民的生命财产安全.1996年7
18、月30日8月5日,山西省太原市西山地区连降大雨,导致区内虎峪沟暴发特大型泥石流,严重损毁厂矿企业及市政设施,造成36人死亡,直接经济损失高达2 4亿元。为进一步查清该区泥石流的危害程度,以虎峪沟潜在泥石流为研究对象,在其流域地质坏境调查的基础上,对西山地区构造活动、河流下切形成的复杂地形地貌、自然风化及人类工程活动堆积的松散堆积物物源、不均衡降雨等各种作用相伴生的地质过程进行了研究,并进一步采用危险度评价分析方法对虎峪沟泥石流进行了分析.结果表明,虎峪沟泥石流的危险度Rd为0.768,属高度危险的泥石流沟,若爆发仍将对下游造成威胁.2虎峪沟地质环境条件2.1地理位置及交通条件虎峪河是汾河的一级
19、支流,位于山西省太原市西山中部,发源于石千峰东坡下,流经杜儿坪、小虎峪、大虎峪、南寒等地。出山后自西向东穿越太原市西城区汇入汾河,全长20.12km,沟域面积50 .17km2。虎峪沟于1996年8月4日暴发特大型泥石流,直灌官地、杜儿坪、白家庄等矿。1.铁路;2.高速公路;3.国道;4.省级公路;5.县级公路;6.市、县所在地;7.乡、镇及村所在地;8.地(市)界线;9.虎峪沟;10.汾河图2-1 交通位置图2.2地质环境2.2.1地形地貌西山区域山高坡陡,高出太原城区300多米,地势东南高,西北低。区内地貌以中山为主(见图2-1),海拔高程多大于1100m,最低点高程1086m,最高点高程
20、1344m,相对高差258m。沟谷两侧地势陡峻,沟坡纵坡大,多为30-60。主峰庙前山海拔为1865.6m,是虎峪沟的发源地,沟口海拔标高898m,相对高差970m。侵蚀模数高达10000t/km2以上,水土流失面积占总面积的80以上。据调查统计,坡面泥石流几乎全部发生在坡度大于40的阴坡陡峭地段,其它地段不发育,说明地形条件是形成坡面泥石流的主控因素之一。总体特征表现为坡面陡峻,沟谷深窄,沟床比降较大(出山前),且支沟深长,沟床比降又大于主沟,为泥石流的运动提供了良好的地形条件。图2-2 西山地区地貌图2.2.2气象水文虎峪沟流域总面积为50.17km2,其中山区流域面积41.47km2,山
21、区主沟全长11km,流域内共有大小毛沟23条,其中5km以上的2条,15km的13条,0.51km的8条,沟道总长度42km。另外虎峪沟整个沟域形态呈树枝状(见图2-2)。流域形态对形成泥石流的暴雨径流影响较大,树枝状形态的沟域极有利于洪水迅速汇集、松散固体物质被运移起动,易形成泥石流。图2-3 泥石流沟谷流域示意图西山地区暖温带半干旱大陆性季风气候,四季分明。春季干燥多风,夏季炎热多雨,秋季温湿凉爽,冬季寒冷少雪。年平均气温9.5,极端最低气温-25.5,极端最高气温39.4。最大冻土深度0.80m。本区年降雨量一般300800mm,降雨量主要集中在69月份,一般可占到全年降雨量的6080%
22、,多年平均降雨量415.4mm。最大年降雨量612.0mm,最小年降雨量274.1mm。降雨在年内多集中于7、8、9月,其降雨量占全年的60-65。多年平均蒸发量1798.3mm。最大年降雨量为最小年降雨量的3倍以上,山区降雨量明显高于平川区。降雨量的年内分配不均、年际变化悬殊、雨量随地形增高而增大的特点决定了本区暴雨频率较高;而降雨受季风影响明显,出现了本区短历时暴雨频率高,长历时暴雨频率低,且较大强度的暴雨主要集中在每年78月份。据统计,山西发生特大洪水(泥石流)的频率约为1次/100年,可见泥石流发生的频率远低于暴雨的发生频率,而泥石流的形成在其它条件具备的前提下,与前期降水充沛继发突然
23、性暴雨或长历时大暴雨密切相关。表2-1 西山地区最大时段降雨量统计表 单位:mm时段站名10分钟1小时6小时24小时3日梅洞沟15.543.5125279314西 峪27.556.893.2129.7147.3要子庄29.178.880.3104.5279.5根据以上数据显示,西山地区暴雨年年都有发生,且年10分钟、1小时、24小时最大强度降雨量分别为715.5mm、1635mm、36138.5mm,均超过本地可能发生泥石流的限界值(据谭炳炎泥石流活动评估与防治,山西省10分钟、1小时、24小时可能发生泥石流的限界值分别为6mm、15mm、30mm)。 该区属汾河流域,周边1km范围内无常年地
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