Ejemplos de cibernética geotectónica: base geológica para prevenir las inundaciones del río Yangtze

Las inundaciones son un gran desastre natural. El Beijing Youth Daily informó el 18 de octubre de 1998: Según la situación de desastre de 1998 anunciada por el Ministerio de Asuntos Civiles, hasta el 12 de octubre, 380 millones de personas (veces) en todo el país habían sido afectadas por diversos desastres y 4.610 personas habían muerto debido a desastres, causando pérdidas económicas directas 307,2 mil millones de yuanes. Especialmente después de la temporada de inundaciones, el río Yangtze experimentó una inundación en toda su cuenca en 1954. Las cuencas de los ríos Nen y Songhua experimentaron inundaciones catastróficas que excedieron los registros históricos. Muchas provincias y regiones se vieron afectadas por repetidos desastres, causando graves pérdidas. Según las estadísticas del Ministerio de Asuntos Civiles, 230 millones de personas (veces) en 29 provincias (ciudades) de todo el país se vieron afectadas en diversos grados por las inundaciones, 3.656 personas murieron a causa de los desastres y 20,44 millones de personas se encontraban en urgencia. reubicados; 7,33 millones de casas se derrumbaron y 1.379 casas resultaron dañadas; 25,44 millones de hectáreas de cultivos resultaron afectadas, 15,99 millones de hectáreas resultaron dañadas y 6,14 millones de hectáreas no pudieron cosecharse, lo que provocó pérdidas económicas por valor de 264.200 millones de yuanes. Las pérdidas económicas causadas por las inundaciones en 1998 representaron más del 80% de las pérdidas causadas por desastres naturales.

Después de la inundación, todos los sectores sociales reflexionaron sobre ello y concluyeron después de argumentar: "No tenemos otra opción. Por un lado, debemos detener inmediatamente la deforestación en las zonas altas y, por otro lado, , debemos intensificar urgentemente el dragado y la remediación en los tramos medio y bajo. "Desde esta perspectiva, el control de inundaciones es más importante que el control de inundaciones". El 18 de octubre de 1998, el Diario de la Juventud de Beijing llevaba el título "Cientos de expertos de la Academia de Ciencias de China piden reconstruir el entorno ecológico del río Yangtze en toda la cuenca". Informó que los expertos habían esbozado una visión de control de inundaciones. "almacenamiento superior, prevención media y drenaje inferior" para el río Yangtze: "Es decir, en primer lugar, se retiene una gran cantidad de agua de lluvia en el bosque, lo que se conoce como depósito verde, y se construyen presas río arriba para controlar el Se adoptan medidas integrales como el refuerzo de presas y desvíos de inundaciones en los tramos medios para prevenir inundaciones, y luego se dejan amplias áreas de detención de inundaciones y áreas de desvío de inundaciones en las áreas aguas abajo para facilitar la excreción. Estas opiniones son indudablemente correctas, pero no son exhaustivas. El agua cae del cielo y la acumulación de inundaciones se debe a la destrucción de la vegetación. El alto contenido de sedimentos en el río es el resultado de la destrucción masiva de la vegetación. Esta es una razón importante para la formación de inundaciones y sedimentación del río. Sin embargo, la formación de ríos elevados y las inundaciones pueden provocar desastres. Estas no son todas las razones. El autor cree que no sólo debe basarse en las condiciones geológicas de la zona de la llanura aluvial. basarse en datos hidrológicos, pero también debe considerar plenamente los datos geológicos.

1.Características de las inundaciones en los grandes ríos

Las avenidas son flujos de agua formados por precipitaciones desde la atmósfera al suelo. Los caudales de agua de mayor tamaño se denominan inundaciones. Las inundaciones no siempre son un desastre. Los desastres son causados ​​por inundaciones que desbordan ríos, sumergen tierras de cultivo, pueblos y ciudades y causan pérdidas económicas. En general, las inundaciones de los ríos también pueden inundar tierras cultivadas a ambos lados del río, e incluso aldeas más pequeñas. Las pérdidas económicas causadas por las inundaciones generalmente no son grandes. Las áreas inundadas a menudo se dividen en llanuras aluviales (llanuras aluviales bajas y llanuras aluviales altas). Es un fenómeno normal. Las inundaciones causadas por grandes ríos se deben principalmente a roturas de los diques de control de inundaciones. Cuanto más altos sean los diques en ambos lados del río, mayor será el desastre causado por las inundaciones causadas por la rotura de los diques. Este fenómeno ocurre principalmente cuando los ríos grandes tienen ríos desbordados. Las inundaciones en los ríos Yangtze y Amarillo son causadas por esto. Los ríos superficiales representan un riesgo importante de inundaciones.

El río colgante sobre el suelo se refiere al fenómeno de que el nivel del agua del canal del río encerrado por el terraplén es más alto que el suelo fuera del terraplén, es decir, el nivel del agua del río es más alto que el suelo. . Hay ríos suspendidos sobre el suelo en los tramos medio e inferior del río Yangtze y el río Amarillo. Durante una inundación, la ruptura del dique puede ser causada por el desbordamiento del terraplén, el colapso del terraplén o la ruptura del terraplén causada por las oleadas de las tuberías. Durante la inundación del río Yangtze de 1998, las mayores amenazas a las inundaciones fueron las oleadas de las tuberías y el desbordamiento de las tuberías. los terraplenes. El motivo principal de la instalación de tuberías está controlado por la altura del río que sobresale y la calidad del suelo debajo del terraplén. El motivo de la inundación es que el terraplén no es lo suficientemente alto, lo que debe tenerse en cuenta al formular planes de control de inundaciones y diseños de ingeniería.

2. Causas de los ríos colgantes sobre el suelo

Hay ríos colgantes sobre el suelo en los tramos medio e inferior del río Yangtze y el río Amarillo. En 1998, el dique del río Yangtze en la sección Jingjiang del río Yangtze estaba generalmente a más de 10 metros sobre el suelo, lo que significa que los ríos suspendidos sobre el suelo estaban generalmente a más de 10 metros sobre el suelo; el río Amarillo se había sedimentado; El suelo debido a las repetidas inundaciones y los ríos suspendidos sobre el suelo eran más bajos, pero Construcción de la ciudad de Kaifeng Durante la excavación, se encontró que la antigua ciudad de Kaifeng estaba enterrada a 8 m bajo tierra. Si contamos desde el suelo antiguo de Kaifeng, el. La altura del río sobre el suelo del río Amarillo sobre el suelo es mucho mayor que la altura del río sobre el suelo del río Yangtze. La razón es que el río Amarillo forma un río sobre el suelo La tasa de hundimiento de la corteza. La cuenca de Kaifeng en esta sección es mayor que la tasa de hundimiento de la corteza terrestre de la cuenca de Jianghan en la sección del río suspendido sobre el suelo formada por el río Yangtze.

El caudal del río Yangtze en 1998 no fue mayor que el de 1954, pero el nivel de inundación fue mayor que el de 1954. Para evitar la inundación de 1998, se levantaron y construyeron subdiques. en el terraplén principal, algunos de los cuales tenían de 2 a 3 metros de altura (esto puede deberse a hundimiento del terreno), lo que significa que el río Yangtze sobre el suelo está a 12 a 13 metros del suelo.

¿Cómo se forman los ríos colgantes en el suelo? Desde el punto de vista hidráulico, se cree que es causado por sedimentación, es decir, debido a que el agua del río Yangtsé y del río Amarillo tiene un gran contenido de sedimentos, se deposita en los tramos medio y bajo, y el río El lecho está sedimentado para formar un río suspendido sobre el suelo. Esta visión no es del todo coherente con la realidad. Es un hecho que el contenido de sedimentos en el agua del río Amarillo siempre ha sido muy alto a lo largo de la historia. Pero este no es el caso del río Yangtze. La construcción del dique del río Yangtze comenzó en la dinastía Jin, y el agua del río Yangtze siempre ha sido clara después de la fundación de la Nueva China, debido a la destrucción de la vegetación en la parte superior. Llega, el contenido de sedimentos del río aumentó, y cada vez más. De esto se puede ver que es inconsistente con la realidad decir que el río suspendido sobre el suelo se forma por sedimentación. El autor cree que la causa de los ríos colgantes sobre el suelo radica principalmente en factores estructurales geológicos, tanto en el río Yangtze como en el río Amarillo. El área de la llanura aluvial del río Yangtze con ríos superficiales está ubicada geológicamente en la cuenca de Jianghan, o la zona de subsidencia moderna de Jianghan; el área de la llanura aluvial del río Amarillo con ríos superficiales está ubicada geológicamente en la cuenca Kaifeng Sag, que se encuentra la cuenca sedimentaria de la llanura del norte de China, en la cuenca de Kaifeng, que ha experimentado el hundimiento más significativo de los tiempos modernos. Debido al hundimiento de la corteza terrestre, los ríos y los ríos se están inundando. Para evitar que los ríos y los ríos se inunden, se construyen terraplenes para contener el agua. A medida que el suelo continúa hundiéndose, los terraplenes continúan aumentando. , la profundidad del agua aumenta, lo que ralentiza el caudal y provoca sedimentación de arena. Se puede ver que no es la sedimentación de sedimentos lo que forma un río suspendido sobre el suelo, sino que se construyen los sumideros y terraplenes; contienen agua, formando un río suspendido sobre el suelo. Se puede ver que simplemente buscar diques más altos no es una buena estrategia para prevenir inundaciones. Bajo ciertas condiciones geológicas, elevar los diques de manera inapropiada tendrá el efecto opuesto en la prevención de inundaciones. Por lo tanto, al levantar el terraplén, también se deben considerar las contramedidas del factor geológico del hundimiento continuo del terreno.

3. Contramedidas geológicas para prevenir inundaciones en el río Yangtze

Como se mencionó anteriormente, las principales formas de inundación son: ① Inundación que desborda el terraplén; ② Brecha del terraplén. La falla del terraplén se produce por el colapso del terraplén y las tuberías.

El desbordamiento de las inundaciones se debe principalmente a la altura insuficiente del terraplén. La solución es elevar el terraplén. El colapso del terraplén se puede solucionar controlando la calidad de la construcción del terraplén, pero las tuberías no se pueden solucionar con este método. Las tuberías deben controlarse reduciendo las condiciones que las producen. La posibilidad de que se produzcan tuberías está determinada principalmente por la presión de filtración formada por la composición del suelo al pie del terraplén y el agua de filtración, o la presión dinámica del agua. El tamaño de la presión dinámica del agua está controlado por la pendiente de escape del agua de filtración. La calidad del suelo existe objetivamente. La presión dinámica del agua o la pendiente de escape del agua de filtración está relacionada con la construcción del terraplén. Cuando se levanta el terraplén, el nivel del agua que forma la filtración aumenta o la pendiente de escape I aumenta, lo que aumenta la presión dinámica del agua. . La presión dinámica del agua PV, kg/cm2 es

Principios de ingeniería geológica

La fórmula anterior muestra que la presión hidrostática dinámica del agua subterránea que fluye con ρ severa está relacionada con el coeficiente de permeabilidad y el coeficiente hidráulico. pendiente (es proporcional al cuadrado de la pendiente de escape). Cuanto mayor sea el coeficiente de permeabilidad (K) y el gradiente hidráulico (I), mayor será la presión de filtración y más fácil será provocar la tubería.

Hay secciones de ríos colgantes en los ríos Yangtze y Amarillo, que son suelos geológicamente aluviales, compuestos de arena fina limosa y arcilla limosa, y son relativamente propensos a entubarse. Sin embargo, existe una condición crítica para generar la tubería, es decir, la pendiente de escape crítica o la pendiente de escape permitida I0. Este índice está determinado no sólo por la calidad del suelo, sino también por su estructura, y debe obtenerse mediante un análisis exhaustivo.

En resumen, además de las soluciones técnicas propuestas al problema de las inundaciones del río Yangtze, incluida la prohibición de la deforestación, el cierre de montañas para la forestación, la conservación del suelo y el agua y la construcción de represas para bloquear el agua, también se deben abordar dos aspectos. considerado desde una perspectiva geológica:

(1) Medidas fundamentales - sedimentación: debido a que los ríos suspendidos sobre el suelo que forman inundaciones están construidos para contener el agua, limitar el hundimiento de la corteza terrestre hace que el hundimiento del suelo acepte. sedimentación, lo que provoca una diferencia de altura cada vez mayor entre los diques y el suelo, los peligros ocultos son cada vez mayores. Construcción de diques para bloquear el agua A medida que la corteza terrestre continúa hundiéndose, los peligros seguirán aumentando y los diques deben levantarse continuamente. Esta no es una solución a largo plazo. A largo plazo, la mejor solución es la sedimentación. Es decir, llenar la zona de hundimiento y reducir la altura del terraplén liberando limo es en realidad presurizar el terraplén para evitar la tubería. Mejorar la seguridad del dique es una solución fundamental y se adapta a las leyes de la naturaleza. Esto requiere que el gobierno lleve a cabo el proyecto de manera planificada, lo cual es más difícil. Hay muchas ciudades en una cuenca de hundimiento y es difícil reubicarlas todas al mismo tiempo. Pero el autor cree que es probable que ésta sea una solución a largo plazo al problema.

El autor cree que, basándose en el contenido de sedimentos de los ríos Yangtsé y Amarillo, es posible sedimentar una cuenca en 20 años. La tasa de hundimiento de la corteza terrestre se calcula en 1 cm por año. Calculo que una sedimentación puede garantizar la paz durante al menos 1.000 años. Desde un punto de vista histórico, el terraplén del río Yangtze fue construido durante la dinastía Jin y tiene más de 1.500 años. A largo plazo, valdrá la pena garantizar la seguridad durante más de 1.000 años colocándolo una vez ahora. El desvío también es un plan de gestión, pero no es fácil. Lo mejor es cambiar la ruta a una zona con corteza estable. Luego se debe aclarar la estructura geológica de esta zona, especialmente la nueva estructura de esta zona, que requiere una demostración cuidadosa. . La corteza terrestre está siempre cambiando y el agua fluye hacia abajo. ¿Podrás controlar el cauce del río? No es una tarea fácil. Además, cabe señalar que el contenido actual de sedimentos en el río es muy elevado, lo que proporciona buenas condiciones para la liberación de sedimentos. En la actualidad, se están llevando a cabo vigorosamente medidas de conservación del suelo y del agua en los tramos superiores. En un futuro próximo, el agua del río puede volverse clara y contener muy pocos sedimentos, lo que mejorará las condiciones para controlar las inundaciones en el río Yangtze. Ya no existirá y será aún más difícil controlar las inundaciones en el río Yangtze. Ahora es una oportunidad única para liberar sedimentos. Debe quedar claro que todavía no sabemos cuándo se detendrá el hundimiento de la corteza terrestre, por lo que estas dos soluciones no son una solución radical. Esta es una ley natural y es imposible curarla. Pero en aras de la paz y la estabilidad a largo plazo, la mejor política sigue siendo liberar el cieno.

(2) Plan de emergencia: aumentar y fortalecer el dique: esta es una medida de emergencia simple y fácil. Aumentar y fortalecer el dique puede garantizar la seguridad durante cien años. Se deben considerar tres aspectos al fortalecer y elevar el terraplén:

a. La única manera de evitar que las inundaciones desborden el terraplén es elevar el terraplén. La determinación de la altura del dique no sólo debe basarse en datos hidrológicos, sino también considerar datos de tasa de hundimiento de la corteza terrestre. Por ejemplo, si la altura del dique determinada con base en datos hidrológicos es H, la velocidad de hundimiento de la corteza terrestre es a y se supone que el tiempo de uso diseñado del dique es de 100 años, entonces la altura del dique debe elevarse a a×100 debido al hundimiento de la corteza terrestre, y la altura de diseño del dique debe ser H+100a.

b. Para evitar la tubería, si se eleva el terraplén, aumentará la posibilidad de que se produzcan tuberías. Se deben tomar medidas para reducir la pendiente de escape del agua de filtración. El método específico puede ser utilizar pies de dragado o set. arriba anti-filtración. La pared aumenta el camino de penetración. Esta es una medida de emergencia y una medida simple y factible.

c. Prevenir el colapso del terraplén. Si se levanta el terraplén, aumentará el riesgo de que se derrumbe. Al mismo tiempo, se debe reforzar el terraplén. Las medidas importantes para reforzar el terraplén son diseñar racionalmente la pendiente del terraplén, fortalecer los pies del terraplén y ampliar el terraplén. Por esta razón, la presión dinámica del agua debe considerarse cuidadosamente en el diseño de diques. Cuando el río crece, se debe considerar el problema del agua de filtración que se escapa de la pendiente exterior; cuando el agua retrocede, se debe considerar cuidadosamente la presión dinámica del agua de filtración que se escapa y se deben tomar las medidas de refuerzo adecuadas. Por lo tanto, se debe dejar un cierto ancho de la franja de refuerzo del terraplén fuera del terraplén, y esta cuestión debe considerarse durante la planificación territorial.

Debido a que los humanos actualmente no pueden controlar el hundimiento de la corteza terrestre y solo pueden adoptar políticas de evitación para lidiar con él, por lo tanto, ya sea para liberar sedimentos o elevar el terraplén, es necesario restringir las áreas a lo largo del camino. Ríos superficiales (como Shashi, Wuhan, Jiujiang, etc.) desarrollo de grandes ciudades para evitar enormes pérdidas.

Lo anterior muestra que la geología es una de las bases básicas para prevenir inundaciones en el río Yangtze que no se puede ignorar, considerando que las inundaciones y la sedimentación no son un tema integral. debe ser integral. Al realizar un diseño científico de control de inundaciones, se debe realizar una demostración hidrológica y meteorológica suficiente, así como una demostración suficiente de las condiciones geológicas. La demostración de las condiciones geológicas incluye:

(1) Investigación de la estructura geológica y composición del suelo del área de diseño de control de inundaciones y demostración de la pendiente de escape I0 permitida para las tuberías, que es un parámetro importante necesario para el diseño de terraplenes de control de inundaciones. Por ejemplo, si se eleva el terraplén y se eleva el nivel del agua, la pendiente de escape I en realidad aumenta. Si la pendiente de escape I es mayor que la pendiente de escape permisible I0, el terraplén fácilmente producirá tuberías y hará que el terraplén se rompa; Para evitar que el terraplén se rompa, es necesario aumentar el camino de penetración. Se pueden tomar medidas como elevar el terreno fuera del terraplén (eliminar el sedimento que se acumula al pie del terraplén, liberar sedimento para elevar el terraplén). suelo, etc.) o construir un muro impermeable dentro del terraplén para aumentar el camino de penetración.

(2) Investigación y estudio de la velocidad de hundimiento de la corteza terrestre, que también es un parámetro necesario para el diseño de la altura de los diques. Como se mencionó anteriormente, el diseño de la altura del dique no solo debe basarse en datos hidrológicos, sino que también debe considerar la tasa de subsidencia de la corteza terrestre, que es un parámetro importante en el diseño de diques y debe estudiarse cuidadosamente.