我国是一个泥石流频发国家,尤其是在西北与西南地区,每年因泥石流造成的经济损失及人员伤亡均很大。泥石流作为一种常见的山地灾害,不仅以惊人的动力作用给山区及河谷地貌造成不同程度的破坏,而且泥石流冲积扇还可将耕地演变成荒废的沙石滩地,对区域生态环境造成极大的不良影响。泥石流汇入主河道,还可能形成天然坝和堰塞湖,顷刻之间使河床地貌发生沦叠巨变,同时潜伏着再次暴发溃决性泥石流的危险。泥石流的危害具有“来势迅猛、影响深远”之特点,因而一直为学术界和工程界所关注。
建国以来,特别是随着最近二十多年来我国经济的快速发展以及西部大开发与生态环境的恢复建设,对崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害及环境问题的研究倍受重视,迄今已有不少研究成果和专著问世。但严格地说,与泥石流治理关系最为密切的实用性成果并不多见。一本将前人成果和最新研究成果融为一体的,注重解决实际问题的泥石流书籍,不仅为工程实践所急需,而且也是西部大开发和生态环境规划建设的需要。正是出于这一考虑,作者才着手撰写本书,但愿本书能够起到“有益资鉴、抛砖引玉”的作用。
本书作者具有多年从事河流泥沙运动力学的教学和科研工作的经验。早在20世纪80年代初,第一作者与当时的中国科学院成都地理研究所(现中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所)及铁道科学院西南研究所的同行们进行有关悬液流变特性的学术交流时,就开始接触到泥石流问题;此后,又曾多次赴中国科学院东川泥石流观测研究站现场考察和学习研究,作为该研究站学术委员会主任,多次与有关单位一起联合申请和参加有关泥石流的国家自然科学基金课题的研究,从中对泥石流运动机理及治理逐步加深了认识,并成为清华大学泥石流专业的博士生导师。1999年初,第一作者受聘参加国家自然科学基金重点项目“泥石流与主河相互作用机制研究”(编号49831010)的开题论证及咨询会,其后与该项目组有关研究人员一起开展了许多合作研究,并在泥石流运动机理及防治方面取得了一批有意义的研究成果,这些研究成果的取得很大程度上充实了本书的内容,使本书具有较高的理论及实用价值。第二作者自1990年进入清华大学攻读博士学位时开始从事高含沙水流和泥石流方面的研究工作,1994年3月博士毕业后赴日本研修多年,对崩塌、滑坡、泥石流等山地灾害及生态环境方面的知识及防灾技术进行了系统地学习研究。由于将国外先进的泥石流防灾技术和实践经验纳入本书,因而使本书内容更加丰富完善。
全书共由3篇18章内容组成。第1篇泥石流基本特性,主要包括:泥石流分类及其成因,运动与沉积特性,固体物质组成与输沙浓度,浆体的流变特性,固体颗粒在水流中的输移运动等,是泥石流运动机理的基础部分;第2篇泥石流运动机理,主要包括:泥石流启动与产生条件,运动理论模型,水石流,泥流与泥石流运动速度与阻力,泥石流的流量计算等,是本书的核心内容;第3篇泥石流灾害防治,主要包括:泥石流灾害及防治现状,泥石流灾害调查与评估分析方法,泥石流防治工程规划设计,泥石流防治的工程措施与生物措施等,是泥石流运动机理的延续和应用部分。
本书既可供国土资源、水利、交通、铁道、环保、建设等部门的工程技术人员和有关科研院所的研究人员参考使用,也可供大专院校水利水电、资源环境、水土保持及地学等有关专业的师生阅读或作为参考教材使用。
在撰写本书的过程中,得到了清华大学水沙学科教育部重点实验室主任、水利水电工程系河流海洋研究所所长王光谦教授和其他同事,以及中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所常务副所长崔鹏研究员等许多同行的大力支持和帮助,在此表示由衷的感谢。另外书中引用了中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、中国科学院东川泥石流观测研究站、中国水利水电科学研究院、铁道科学院西南分院、中国科学院兰州冰川冻土研究所、甘肃省交通科学研究所、云南省地理研究所及云南省东川市泥石流防治研究所等许多单位和同行提供的观测资料和成果,特别是中国科学院东川泥石流观测研究站多年来对我们提供良好的工作条件和各种帮助,对此我们深表谢忱。值得特别感谢的是,中国工程院院士、北京林业大学关君蔚教授以及日本著名泥石流专家、京都大学高桥保教授为本书作序,匡尚富教授级高工、欧国强研究员、唐川教授、康志成研究员、章书成研究员等泥石流专家在百忙之中对本书进行了认真审阅,并提出了宝贵的意见。黄霞和苏菲帮助绘制了书中插图,在此一并致谢。
本书作为清华大学水沙科学教育部重点实验室和中国科学院东川泥石流观测研究站合作研究成果,得到了包括“泥石流与主河相互作用机制研究”(编号49831010)在内的多项国家自然科学基金项目的支持。
限于作者的水平,书中错误和不妥之处在所难免,敬请广大读者批评指正!
作者
2003年3月于清华园