前事不忘后事之师——特大泥石流防治有新招

2016-02-29 14:19:07    来源:中国国土资源报

摘要:日前,《汶川地震区特大泥石流活动特征及防治效果研究》项目,以95分的全场最高分通过评审。这个项目是国土资源部承担的十个国家级项目之一,由四川省地矿局具体实施,研究成果可为特大型泥石流沟的勘查、设计、治理提供有益的技术借鉴,取得显著的防灾减灾效益、社会效益和经济效益。

  日前,《汶川地震区特大泥石流活动特征及防治效果研究》项目,以95分的全场最高分通过评审。这个项目是国土资源部承担的十个国家级项目之一,由四川省地矿局具体实施,研究成果可为特大型泥石流沟的勘查、设计、治理提供有益的技术借鉴,取得显著的防灾减灾效益、社会效益和经济效益。

  这个项目的来龙去脉,你感兴趣吗?

  

项目来源:特大泥石流治理经验需要总结

  汶川特大地震,导致四川泥石流自然灾害多发、频发、群发。尤其是经历几场特大暴雨后,产生了危及绵竹市清平文家沟、阿坝州映秀、成都市龙池三大片区的特大泥石流。按照四川省委省政府“坚决打好灾后重建保卫战”的战略部署,在四川省国土资源厅的组织领导下,四川省地矿局开展了三大片区泥石流的勘查治理工作。

  其中,文家沟泥石流,红春沟泥石流勘查设计治理,都实现了当年治理,当年发挥工程效应。这些创下泥石流治理纪录的工程,受到了四川省委省政府、国土资源部的高度肯定,认为这是重大的科技成果,需要进行认真总结,以便科学指导中国未来的特大泥石流地质灾害的设计治理,《汶川地震区特大泥石流活动特征及防治效果研究》项目应运而生。

  四川省地矿局接下项目具体实施任务后,交由局属四川省地质集团公司、华地公司、成都水文队携手联合攻关,主要以文家沟、红椿沟为点,以龙池泥石流群为面,选择了21条特大型的泥石流为研究样板,围绕三大研究目标展开。

  目标一,全面研究工程的完整性。长达3年的工程监测数据表明,无论是文家沟泥石流治理工程,还是红椿沟泥石流治理工程,其拦挡、坝、排泄都是达到了设计目标;沉降变形也都是在设计指标以内。

  目标二,研究在设计工况下的治理效果。开展研究的三年间,在设计工况下,工程都表现得非常良好。按照研究组成员的话说,那就是“挡的挡得住,排的排得畅。”

  目标三,研究在超设计工况下的治理效果。“要是在平常,大家总希望风调雨顺,但是现在要检验我们的工程是不是经受得住严峻的考验,我们就有点让暴风雨来得更猛烈些的想法了。”课题研究组一位小伙子如是说。

  2013年7月8日,这场猛烈的暴风雨真的就来了。文家沟泥石流工程所处的绵竹清平乡遭受特大暴雨,雨量达到500多毫米,绵远河的流量达到1560立方米/秒,文家沟泥石流工程上游区再次发生泥石流,40万方泥石流呼啸而下。

  很快,5号坝被填满了,4号坝也被填满了,底格栅、底格、沉沙池也遭到不同程度的覆盖,泥石流甚至穿过了一公里多长的钢筋石笼坝,才被泥石流治理工程拦截。当地老乡感慨:“幸好有这个泥石流治理工程。”

  经过简单的清淤工作,文家沟泥石流治理工程各个关键部位继续发挥作用。

  两大泥石流治理工程,为什么能够很好地发挥工程效应?

  项目组研究人员说,一个重要的原因就是工程设计和治理上的大胆创新。文家沟泥石流治理工程的核心思路——“水石分治”是一个很大的亮点,在世界泥石流治理史上是首创。二是在结构工程上科学地借鉴了铁路建设中广泛使用的桩基工程——最深达到40多米的桩基工程,让泥石流治理工程在松散的泥石流堆积体上稳稳地扎下根来;同时采用钢筋石笼等柔性支护等措施,让沉降的问题迎刃而解。

  虽然在超设计工程工况下,文家沟、红椿沟泥石流治理工程都经受住了考验。但专家们还是认为,在排水工程、分水的效果上,还需要加强研究,有待进一步完善。

  

成果丰硕:形成了特大型泥石流治理的有益技术借鉴

  整个研究工作历时近4年,由于这项研究需要开展大量的资料收集、现场踏勘、分析研究等工作,参与工作的人员超过百人。研究组通过专业监测、调查测绘、遥感解译、钻探试验、综合研究等工作,取得了重要成果。

  首先,项目建立了红椿沟和文家沟泥石流治理工程运行效果监测网络,对沟域降雨、物源启动、泥石流过流、工程体荷载及位移等全过程进行监测,取得了三个水文年的降雨、泥石流流量、重度、工程体变形等大量监测数据,为分析泥石流在工程约束条件下的全流程变化提供了基础资料。

  其次,研究组在系统调查汶川地震区21条典型特大型泥石流沟及其工程治理实施效果的基础上,总结了汶川地震区特大泥石流的形成条件、活动特征及启动放大成灾机理模式。

  再次,项目系统分析了设计工况和超标工况下泥石流活动特征及治理工程的防灾效果。研究了治理工程对泥石流流量、流速、重度的调节作用,分析了工程对物源的稳固量,拦固工程库区淤积物粒度与回淤纵坡关系,工程体实际位移沉降量等关键防灾减灾参数;系统总结了泥石流新近堆积层采用软基高坝、柔性排导槽、水砂分治等特大泥石流治理工程关键技术的成功经验和工程设计优化与强化建议,并得到广泛借鉴应用;结合泥石流治理工程体系和设计标准,建立了由防治目标、工程体系、关键工程、单体工程等多因子构成的工程有效性和安全性评价体系,对红椿沟和文家沟进行了验证评价,该方法适应性和应用性较好。

  最后,项目查明了青竹江流域关庄坝图幅地质环境条件、地质灾害发育特征、人类工程活动特点,总结了地震区小流域地质灾害形成条件及分布规律,编制了地质灾害分布图及孕灾条件与地质灾害关系图。

  截至目前,项目研究成果已为汶川地震区20多条特大型泥石流沟的勘查、设计、治理提供了有益的技术借鉴,取得了显著的防灾减灾效益、社会效益和经济效益。

  受到这个项目研究的启示,四川省地矿局的地质科技工作者们还开展众多相关课题的研究,由地质科学出版社出版相关专著,在国家核心刊物上发表了多篇相关论文。

  

幕后故事:前期翻山越岭,后期闭关修炼

  21条大型的泥石流,光是走马观花地跑一遍也不是件容易的事情,何况研究,那需要反复地跑啊。有一段时间,通往文家沟的道路彻底中断,项目组成员只能乘坐直升飞机进沟。但直升飞机无法成为日常交通工具,更多的时候还得靠腿。花一整天时间翻越一座大山,对项目组来说是常有的事情。

  到了报告编写阶段,另一番景象又成为常态——10多位相关科研人员被集中“闭关修炼”。在10多个日夜里,他们完成了汇总分类原始资料,编写报告,整理出版画册等的千头万绪的工作。根据事先约定,只要有一个人对一点不满意,大家就需要重新来过,《画册》、《报告》因此被修改了一遍又一遍,。

  最终,送交到北京参加评审的报告、画册共有4箱,每箱重40多斤。为了确保这些画册、报告的安全性,前往北京的参评人员都是随身携带的。按照项目组的构想,下一步,该项目还将申报国家科技进步二等奖、四川省科技进步二等奖以及国土资源部科技进步一等奖。


原标题:国土资源部承担的十个国家级项目之一,《汶川地震区特大泥石流活动特征及防治效果研究》以优秀的成绩通过评审了,告诉你——特大泥石流可以这样治


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