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西部山区道利记手机版路泥石流减灾有理论有技术
发布时间:2023-01-25 11:27
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小编

  利记官方每年,我国发生泥石流事故近百起,造成的经济损失和人员伤亡难以估量。特别是西部山区泥石流的频繁发生,对道路运力发挥与运输安全造成重大影响。道路泥石流减灾成为亟待解决的问题。

  在国家自然科学基金重点项目、中国科学院知识创新重要方向项目等基础研究项目,以及铁道部、交通部等生产应用项目支持下,中国科学院成都山地灾害与环境研究所联合西南交通大学、重庆交通大学、中铁二院工程集团有限责任公司、四川省交通厅公路规划勘察设计研究院等单位,开展了西部山区道路泥石流减灾理论与技术研究,建立起道路泥石流减灾理论与技术体系,相关成果已推广应用。

  泥石流俗称“蛟龙”。它的形成条件与降雨、植被、土壤、气候、地形、地震等20多种因素有关。从机理上看,影响因素主要有3方面:有松散的固体物质,有水分作用,有一定的地形坡度。

  当降水裹挟着固体物质向下运动时,固体物质会如同滚雪球一般越积越大,最终形成具有巨大破坏能力的泥石流。一般来说,泥石流的整个过程要经历起动、汇流、运动、堆积4个步骤,其中运动和堆积过程是直接成灾的阶段。泥石流往往暴发突然,来势凶猛,易造成毁灭性灾害。

  目前,我国有记录的泥石流沟达1.1万余条,西部山区的泥石流沟在其中占比相当大。由于新构造运动强烈、地形陡峻、气候多变、工程地质条件异常复杂,西部山区泥石流灾害频繁发生,不仅造成重大人员伤亡,还影响道路的选线、设计、施工、运营,并会增加道路建设的技术难度和工程成本。

  在一次暴雨中,宝成铁路被泥石流淤埋5个车站、冲毁8座桥梁、漫灌隧道4处,停运抢修两个月,导致严重损失;川藏公路迫隆藏布流域的加马其美沟泥石流先后冲毁公路桥10余次,索通沟大型泥石流毁坏桥梁、断道20余天。道路一处受灾就很可能导致全线瘫痪。因此,尽快提高山区道路的泥石流减灾技术水平,已成为发展山区交通运输的迫切需要。

  “阻止泥石流发生需要采取生物和工程措施。通过调控泥石流的形成条件,使之不朝泥石流起动方向发展,从而避免灾害的发生。”中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所研究员崔鹏在接受记者采访时说。

  10年间,崔鹏带领研究团队为调控泥石流的形成条件作着不懈努力。最终形成比较系统、更符合西部山区道路泥石流减灾实情的泥石流减灾理论,利记手机版和基于调控泥石流形成条件的主动减灾技术。

  据崔鹏介绍,土体、水体和坡度是影响泥石流起动的3个基本参数。研究人员通过实地勘察、野外长期定位观测、野外原型实验、室内模拟试验和数值模拟等方法,利记手机版利记手机版探索三者之间的组合关系,建立了泥石流起动临界条件模型。在泥石流起动理论基础上,研究团队研发出基于调控泥石流形成条件的泥石流主动减灾新技术,与传统的治理模式相比,节约工程量30%~50%。

  “山区坡度是确定的,泥石流主动减灾技术就是去调控水和土的搭配,以达到减灾的目的。”崔鹏说,如果上游的来水起主要作用,可以通过修建蓄、排水工程调节来水的量和过程;如果坡面固体物质疏松,可以在上面增加植被,起到稳固作用,或者修一些谷坊等工程稳固坡脚,减少沟谷侵蚀,稳定疏松坡体的下滑。“总之,应根据泥石流可能发生的特点和部位,采取不同措施,控制泥石流的起动。”

  为明确泥石流的危险状态,研究团队进行泥石流的运动模拟,计算出泥石流在扇形地上的动量分布,并依据破坏能力对泥石流危险性进行区分。这样,道路在选线、设计、施工的过程中就有相应依据,可避开危险性最严重的区域,减轻泥石流灾害。

  川藏公路古乡沟是一条活动频繁、对道路危害巨大的泥石流沟,常常毁坏道路,造成交通中断。后来,施工人员根据危险性动量分区调整线路方案,减少了泥石流对道路的危害。

  针对山区道路泥石流成灾特点,研究团队开发出具有自主知识产权的16种道路泥石流灾害防治新结构,形成了道路泥石流工程治理成套技术。崔鹏举例说,束流槽原理跟漏斗差不多通过把散流状态的泥石流归槽,加快泥石流运动速度,保持桥下涵洞的通畅,避免因涵洞的堵塞导致大桥掩埋或摧毁。

  此外,团队还成功研发出国内外第一个专门用于道路泥石流减灾的辅助决策支持系统,并获计算机软件著作权。

  目前,泥石流减灾技术体系已达国际同类技术领先水平,广泛应用于四川、、新疆等省超过5万公里不同等级公路1500多条泥石流沟的勘察评估与典型治理工程设计,有效减少西部山区交通工程建设期间和道路运营期间的灾害,节约大量工程建设投资和灾害治理成本。

  川藏公路海子山至竹巴笼段,分布有130余处泥石流。工程指挥部采用主动减灾、参数计算、线路选择等研究成果,对这一工程段的道路改线和泥石流灾害防治工程进行设计,使公路避让可能继续活动的大型泥石流沟,节约道路改建工程和泥石流治理经费3亿元以上。

  同时,项目组在泥石流形成条件研究成果基础上研发的铁路防洪行车安全警戒体系也已应用于川、渝、贵三省近5000公里的干线铁路运营防灾管理中,成功防止了近百起灾害行车事故,为保证汛期行车安全和灾害性天气下运输组织决策提供了技术支持。

  2001年至2005年间,成都铁路局利用铁路防洪行车安全警戒系统,有效拦(扣)客货列车171列,与1995年至2000年相比,年均中断行车时间下降了85%,减少运营损失8.9亿元,有效提高了汛期铁路运输的生产效率。

  在治理典型山区城镇泥石流时,研究人员采用泥石流判识技术、动量分区方法,有效保障了四川省九寨沟等县城选址的安全性,避免因选址不当而造成的二次搬迁与浪费。另外,泥石流减灾技术成果在汶川地震震后的道路抢通和道路恢复重建中,也发挥了重要作用。

  崔鹏表示,下一步将针对地震引发的新问题开展道路泥石流减灾研究。他希望加强山区公路泥石流滑坡灾害的监测预警,并在公路灾害监测预警中借鉴铁路防洪安全警戒体系的经验。