第24屆廣州市青少年科技創(chuàng)新大賽科學(xué)研究論文PAGEPAGE2第24屆廣州市青少年科技創(chuàng)新大賽科學(xué)研究論文我們學(xué)校后山滑坡治理成功了嗎？—跟蹤山體滑坡治理情況的調(diào)查研究作者：廣州市番禺區(qū)化龍第二小學(xué)周樂(lè)怡、韓浩明、蒙儉釗指導(dǎo)老師：楊云川、黎滿(mǎn)興[摘要]本文從化龍二小校舍背靠的大山在山體滑坡治理方法帶來(lái)的負(fù)面效果出發(fā)探討學(xué)校后山的治理。我們通過(guò)實(shí)地考察，訪問(wèn)學(xué)校師生及工程人員，查找資料，實(shí)驗(yàn)對(duì)比等方法，找到了后山治理效果不顯著的原因，并根據(jù)這些原因提出了我們的意見(jiàn)。學(xué)校是我們共同生活的地方，為了我們共同家園的安全，在老師的幫助下，我們努力通過(guò)自己的思索和研究，希望為保護(hù)我們的學(xué)校盡一份屬于自己的力量。山體滑坡是南方相對(duì)常見(jiàn)的環(huán)境問(wèn)題，許多的學(xué)者和科學(xué)家叔叔阿姨為此提出不少的防治意見(jiàn)和措施。我們學(xué)校的后山在政府的支持下也進(jìn)行了治理，然而效果卻強(qiáng)差人意，究竟問(wèn)題出在哪里？我們?cè)噲D通過(guò)自己的努力找出原因所在，并希望在我們的幫助下,工程人員能夠找到適合后山山體滑坡的治理方法，從而改變后山治理結(jié)果并使學(xué)校所受的安全威脅得以解除。我們更希望這能起到拋磚引玉的作用，引起各方的關(guān)注，共同治理山體滑坡這一常見(jiàn)的環(huán)境問(wèn)題，為共同建設(shè)我們共同美好家園出一份力。[關(guān)鍵詞]山體滑坡治理方法危害預(yù)測(cè)工程措施生物措施一、研究背景我們化龍第二小學(xué)是番禺區(qū)化龍鎮(zhèn)一所鄉(xiāng)村小學(xué)，校舍近鄰化龍鎮(zhèn)上的主干線(xiàn)龍?jiān)创舐?，西邊是一座山崗，曾?jīng)，我們的校園因這座蒼翠欲滴的山崗而環(huán)境優(yōu)美，空氣清新。然而山腳較早前因修建學(xué)校的教學(xué)大樓和綜合大樓就已經(jīng)被挖去了，因而山勢(shì)非常陡，學(xué)校與山體的平均距離不夠1米，山體滑坡現(xiàn)象隨時(shí)可能發(fā)生，時(shí)刻威脅著同學(xué)老師的安全。對(duì)此化龍鎮(zhèn)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)十分關(guān)心與重視，2007年針對(duì)這一大安全隱患，決定對(duì)這一座山體進(jìn)行治理與改造。治理工程人員走進(jìn)了大山，進(jìn)行了治理山體滑坡的工程，山體海拔被挖低了將近10米，然而山體越治理情況越糟糕，本來(lái)只是偶然發(fā)生的山體滑坡次數(shù)越來(lái)越頻密，原本大山只是可能威脅學(xué)校師生和學(xué)校建筑的安全，而現(xiàn)在一切的擔(dān)憂(yōu)成了實(shí)實(shí)在在的問(wèn)題。暴雨來(lái)了，夾雜著滾滾的黃土向著教學(xué)樓和旁邊的宿舍樓洶涌而至，高年級(jí)全體師生為了避免山體滑坡導(dǎo)致教學(xué)樓倒塌，不得不暫停上課，集體撤離，我們的安全受到了嚴(yán)重的威脅。我們開(kāi)始思索為什么工程人員原本的好意卻帶來(lái)相反的效果，他們治理山體滑坡的方法錯(cuò)了嗎？面對(duì)現(xiàn)實(shí)我們又應(yīng)該怎么辦？為什么工程人員已經(jīng)治理了山體，還會(huì)出現(xiàn)滑坡呢？這種治理方法是否適當(dāng)呢？對(duì)此我們小組針對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了這次的調(diào)查研究。二、研究方法1、收集關(guān)于后山具體情況各方面材料2、訪問(wèn)相關(guān)人員，掌握第一手資料。蒙儉釗三個(gè)執(zhí)筆進(jìn)行論文的撰寫(xiě)。4、撰寫(xiě)論文（1）治理現(xiàn)狀學(xué)校后山陡坡已經(jīng)開(kāi)始了工程的治理措施，現(xiàn)時(shí)已經(jīng)對(duì)原有山體進(jìn)行了削減，整體山體高度比原來(lái)已經(jīng)下降了十米，同時(shí)也對(duì)削減后的山體進(jìn)行工程措施和生物措施進(jìn)行綜合治理。在坡的頂部位置進(jìn)行了植被恢復(fù)的生物措施治理，在面向?qū)W校一側(cè)陡坡進(jìn)行初期的工程措施治理，主要的工程措施包括：環(huán)形-枝狀截水、導(dǎo)水系統(tǒng)，錨索-結(jié)構(gòu)梁固坡技術(shù)等。（2）治理效果根據(jù)這次關(guān)于山體滑坡的研究，我們針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)身邊的老師、同學(xué)以及周邊的居民展開(kāi)訪問(wèn)，訪問(wèn)的內(nèi)容主要是：針對(duì)現(xiàn)階段學(xué)校后山的山體滑坡對(duì)人們的危害的了解和對(duì)治理效果的評(píng)價(jià)，及對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的影響程度。通過(guò)訪問(wèn)，我們作出了下面的分析，如下圖：對(duì)后山治理評(píng)價(jià)分析圖8%對(duì)后山治理評(píng)價(jià)分析圖8%92%比較滿(mǎn)意很不滿(mǎn)意了解滑坡的危害性分析圖73%27%了解不了解依據(jù)調(diào)查的實(shí)際情況，我們了解山體滑坡對(duì)人們的生活以及周?chē)h(huán)境造成危害的，甚至是身受其害；并在調(diào)查中得知許多人都認(rèn)為采取這樣治理山體滑坡的方法是不滿(mǎn)意的，而且嚴(yán)重影響著大家的日常生活和威脅著人們的生命安全。（3）后山滑坡治理導(dǎo)致的后果綜合上述各種調(diào)查的情況，我們了解到近年，我們學(xué)校附近的大山坡發(fā)生的山體滑坡的情況越來(lái)越嚴(yán)重，隨時(shí)威脅著人們的人身和財(cái)產(chǎn)安全，更為重要的是威脅到了學(xué)生的安全，同時(shí)給學(xué)生的心理帶來(lái)了不良的影響。（4）提出合理建議①針對(duì)治理現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的危害我們發(fā)現(xiàn)學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓后山滑坡的治理工程是不能短期完成的?？墒?，由于番禺區(qū)近年來(lái)，暴雨天氣比較頻繁，特別是集中在一年的6、7、8月份，再且，天氣惡劣也會(huì)拖慢施工的進(jìn)度。為此，我們收集了2008年6月到8月我區(qū)降水情況并對(duì)其降水分布進(jìn)行了分析。2008年的6月到8月的降水總量分別達(dá)到854.1毫米、181.2毫米和155.5毫米，6月份降水量巨大是由于受到臺(tái)風(fēng)的影響，這也從側(cè)面反映了我區(qū)也是臺(tái)風(fēng)影響的主要地區(qū)。以下是我區(qū)6到8月期間的逐日降水變化統(tǒng)計(jì)圖。從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)在六月份降水達(dá)到50毫米的天數(shù)達(dá)到了7天，其中25日更是達(dá)到了200毫米以上，七月份降水達(dá)到50毫米僅有1天，而八月降水達(dá)到50毫米的天數(shù)也只有1天，但七、八月份都出現(xiàn)了一個(gè)連續(xù)的降水集中期。對(duì)于滑坡而言，無(wú)論是高強(qiáng)度的降水（日降水量大于50毫米）還是連續(xù)性的降水（降水天數(shù)大于3天）都容易誘發(fā)山體出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。也就是說(shuō)，當(dāng)雨季來(lái)臨時(shí)，特別是臺(tái)風(fēng)來(lái)臨時(shí)，我校后山上的滑坡就有誘發(fā)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)。另外，我們發(fā)現(xiàn)種植在山坡上的新樹(shù)苗中，有許多出現(xiàn)枯死的情況。就這一個(gè)問(wèn)題，我們進(jìn)行了一次研究實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)具體情況：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：1.實(shí)驗(yàn)樓后山東面的一陡坡2.化龍中學(xué)的后山東面的一陡坡實(shí)驗(yàn)工具：鋤頭、鐵鏟、皮尺、取樣的三個(gè)小袋子、記錄本實(shí)驗(yàn)步驟：1、分別在實(shí)驗(yàn)樓后山東面陡坡（治理中滑坡）、化龍中學(xué)的后山東面陡坡（原始山坡）選取一個(gè)層次分明的土壤結(jié)構(gòu)剖面，高約為100厘米。2、觀察兩處剖面不同層面土壤的特點(diǎn)，做好記錄。3、表層土壤取樣實(shí)驗(yàn)分析。4、土壤剖面描述及表層土壤取樣實(shí)驗(yàn)分析。土壤剖面描述：為了找出學(xué)校后山補(bǔ)種植被生長(zhǎng)情況差的真正原因，我們?cè)趯W(xué)校后山和后山隔壁相似的山體上各選取了一個(gè)地方做了土壤剖面對(duì)比。第一個(gè)點(diǎn)位于學(xué)校后山東面的一陡坡（編號(hào)為1號(hào)土壤剖面），第二個(gè)點(diǎn)位于化龍中學(xué)的后山東面的一陡坡（編號(hào)為2號(hào)土壤剖面）。通過(guò)觀察對(duì)比可以看到1號(hào)土壤剖面結(jié)構(gòu)不完整，只有分層并不明顯的兩層，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的觀察我們把它們暫定為風(fēng)化層和母質(zhì)層，因此我們可以推斷出學(xué)校后山山體土壤缺失了植被賴(lài)以生存的腐殖質(zhì)層和有機(jī)質(zhì)層。為了驗(yàn)證我們的猜想我們采取了該剖面第一層土樣（標(biāo)號(hào)為1-1）學(xué)校做深入的試驗(yàn)分析同時(shí)在鄰近植被保存完好山體沒(méi)有受到任何破壞的山坡上，選取各外部條件相近的一點(diǎn)來(lái)做剖面對(duì)比（標(biāo)號(hào)2號(hào)土壤剖面），通過(guò)觀察我們清楚地看到2號(hào)剖面至少有5層明顯的分層，從上至下分別為枯枝落葉層、腐殖質(zhì)層、有機(jī)質(zhì)層、風(fēng)化層和母質(zhì)層，各層厚度從上至下增加。通過(guò)對(duì)比我們已經(jīng)初步的知道學(xué)校后山補(bǔ)種植被生長(zhǎng)差的原因：山體被破壞，缺失了植被賴(lài)以生存的土壤層，剩余的土壤是欠發(fā)育的土壤，不利于植被生長(zhǎng)，為進(jìn)一步驗(yàn)證我們?cè)?號(hào)剖面上采了腐殖質(zhì)層土樣及風(fēng)化層土樣（分別標(biāo)號(hào)為2-1，2-2），希望通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比可以證明我們的猜想是正確的。實(shí)驗(yàn)分析情況：土樣1：土樣1剖面：土壤1剖面實(shí)驗(yàn)記載簡(jiǎn)表樣品編號(hào)：1—1剖面編號(hào)：1暫定土類(lèi)：砂質(zhì)土采樣地點(diǎn)：1采樣時(shí)間：9月31日15：26采樣人：周樂(lè)怡土層深度（CM）土層性質(zhì)土壤顏色質(zhì)地類(lèi)型礫石狀況（%）土壤結(jié)構(gòu)松緊度土壤濕度PH52淀積層淡紅砂質(zhì)土30團(tuán)粒狀稍緊實(shí)干6.3土樣2-1：土樣2剖面：土壤2-1剖面實(shí)驗(yàn)記載簡(jiǎn)表樣品編號(hào)：2—1剖面編號(hào)：1暫定土類(lèi)：壤質(zhì)土采樣地點(diǎn)：2采樣時(shí)間：9月31日17：07采樣人：廖海琪土層深度（CM）土層性質(zhì)土壤顏色質(zhì)地類(lèi)型礫石狀況（%）土壤結(jié)構(gòu)松緊度土壤濕度PH20腐殖質(zhì)層淡棕壤質(zhì)土5疏粒狀疏松潤(rùn)6.8土樣2-2：土壤2-2剖面實(shí)驗(yàn)記載簡(jiǎn)表樣品編號(hào)：2—2剖面編號(hào)：1暫定土類(lèi)：砂質(zhì)土采樣地點(diǎn)：2采樣時(shí)間:9月31日17：20采樣人：韓浩明土層深度（CM）土層性質(zhì)土壤顏色質(zhì)地類(lèi)型礫石狀況（%）土壤結(jié)構(gòu)松緊度土壤濕度PH38淀積層淡紅砂質(zhì)土25團(tuán)粒狀緊實(shí)稍潤(rùn)6.4土壤對(duì)植物的生長(zhǎng)有重要的影響，我們根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況分析，并查閱了有關(guān)書(shū)籍和網(wǎng)上的相關(guān)資料。通過(guò)對(duì)三層土樣進(jìn)行對(duì)比分析，我們從上面的三個(gè)記錄簡(jiǎn)表可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論從土壤顏色、質(zhì)地、礫石狀況、土壤結(jié)構(gòu)、濕潤(rùn)程度上我們都可以得出土樣2-1的土壤狀況是比土樣1-1、2-1更為適宜植物的生長(zhǎng)發(fā)育的。同時(shí)，根據(jù)土類(lèi)質(zhì)地分析，我們知道，土樣1-1和2-2都是礫質(zhì)土，它一般由尖角的碎石嵌入粘土或沙而構(gòu)成的，土壤中有機(jī)質(zhì)含量少，是很貧瘠的土壤，不適合植物生長(zhǎng)需求。而土樣2-1則為壤質(zhì)土，有機(jī)質(zhì)含量較多，比較肥沃，比較適合植物生長(zhǎng)需求。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：由實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析我們可以得出以下結(jié)論，學(xué)校后山在經(jīng)過(guò)開(kāi)挖治理后，原發(fā)育較好的土壤由于山體被下切10米而消失，只剩下經(jīng)歷了風(fēng)化的礫質(zhì)土層，不適合新種植的樹(shù)苗的生長(zhǎng)。山體復(fù)綠工程可能需要很漫長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)由于山體的裸露和缺乏必要的植被保護(hù)，將會(huì)帶來(lái)誘發(fā)滑坡的危害。解決策略：面對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)山體滑坡的危害，我們小組共同探討交流：如何安全度過(guò)明年夏天雨季呢？結(jié)合現(xiàn)在治理的狀況，我們商議出下面的具體措施：①短期防護(hù)措施A、在山體上進(jìn)行簡(jiǎn)單快捷的排水工程。包括地表排水和地下排水，整治滑坡一般應(yīng)在滑坡體外修環(huán)形截水溝，將地表水引至大溝渠。B、在山腳陡坡處修筑牢固擋土墻，防止山泥滑落時(shí)，造成樓房的倒塌。C、為防止地表滲透，應(yīng)填平夯實(shí)地表，對(duì)風(fēng)化或裂隙地表應(yīng)采取錨噴防護(hù)措施以及灌漿措施。D設(shè)立滑坡緩沖區(qū)。由于學(xué)校距離陡坡不到一米，應(yīng)在陡坡的底部地區(qū)開(kāi)辟一段與學(xué)校的緩沖區(qū)，這樣可以保證在小范圍的滑坡情況下學(xué)校的基本秩序不受影響，同時(shí)為學(xué)校的疏散給與了時(shí)間保證。E學(xué)校增設(shè)導(dǎo)水系統(tǒng)。學(xué)校低洼區(qū)域容易受到滑坡的危害。在這些區(qū)域應(yīng)該增設(shè)臨時(shí)導(dǎo)水系統(tǒng)，疏導(dǎo)山體水流，不受山體水流而影響正常教學(xué)活動(dòng)。F增加預(yù)警機(jī)制，保證學(xué)生安全。把學(xué)生安全始終放到第一位，對(duì)于山體滑坡是可以預(yù)測(cè)的，設(shè)立專(zhuān)門(mén)的預(yù)警人員和預(yù)警制度就可以防患于未然，保障師生的生命安全。②長(zhǎng)期防護(hù)措施A、工程措施a在山坡上修筑比較完善的排水系統(tǒng)?；w內(nèi)修建樹(shù)枝狀排水系統(tǒng)，布置時(shí)主溝應(yīng)盡量與滑坡方向一致，支溝與滑向成30°~45°斜交。b、最有效的措施就是在山體上修筑抗滑樁，它是借助樁與周?chē)鷰r土共同作用，把滑坡推力傳遞到穩(wěn)定地層的一種抗滑結(jié)構(gòu)。B、生物措施重視山體綠化、植被以固定土壤。因?yàn)樯狡律显械臉?shù)木和植被都被破壞了，后補(bǔ)種的樹(shù)苗生長(zhǎng)情況也不理想，有必要改良原有的土壤或者添加其他有機(jī)質(zhì)的土壤，使山坡盡快恢復(fù)綠化和植被覆蓋。五、結(jié)論與建議1、結(jié)論通過(guò)這一次的科學(xué)研究活動(dòng)，綜合所有搜集的資料和實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們得出以下結(jié)論：（1）學(xué)校后山發(fā)生山體滑坡原因氣候原因：番禺區(qū)地處廣州市南部，距海近，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量超過(guò)1000多毫米，降水集中，汛期明顯，主要集中在6到8月。同時(shí)臺(tái)風(fēng)特別多，來(lái)勢(shì)猛，瞬間降雨量非常高。以2008年為例，僅在2008年的6到8月間，番禺地區(qū)共降水1190.8毫米，先后經(jīng)歷臺(tái)風(fēng)“風(fēng)神”、“海鷗”、“鳳凰”、“北冕”、“鸚鵡”等，并對(duì)本區(qū)造成了不同程度的影響，形成不同強(qiáng)度和范圍的降水。正是這樣復(fù)雜的氣候自然環(huán)境導(dǎo)致滑坡的潛伏誘發(fā)性。人為原因：山體的原有植被受到徹底破壞，使山體完全裸露，破壞了山體最重要的保護(hù)層，喬木、灌木和草本植被因治理工程的開(kāi)展而受到清理，山體因?yàn)槿藶榈钠茐亩鴨适Я嘶镜谋ＫＭ恋幕竟δ?，這是山體滑坡直接誘發(fā)的最主要原因。（2）山體滑坡對(duì)周邊環(huán)境影響對(duì)自然環(huán)境影響：①破壞綠化，污染環(huán)境由于原始綠化環(huán)境因工程施工而被完全破壞，在新的綠化植被沒(méi)有生長(zhǎng)起來(lái)的情況之下，出現(xiàn)了因缺少必要綠化吸收當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生的廢氣和污染物，出現(xiàn)了綠化真空，導(dǎo)致學(xué)校及其周邊地區(qū)的一個(gè)環(huán)境受到了由沿線(xiàn)公路、工廠產(chǎn)生的廢氣污染，并在短時(shí)期難以得到徹底的改善，致使環(huán)境的污染，特別是大氣環(huán)境的污染長(zhǎng)期影響到學(xué)校及其周邊環(huán)境。②破壞自然生態(tài)環(huán)境，喪失山體生物多樣性原始植被遭受的人為破壞，原始的生態(tài)環(huán)境就不復(fù)存在，取而代之的是人為加以影響的人造環(huán)境，人造環(huán)境對(duì)于自然環(huán)境的破壞是不言而喻的，由于人類(lèi)活動(dòng)，特別是工程措施的實(shí)行，對(duì)原有的山體生物多樣性進(jìn)行了徹底的破壞，并導(dǎo)致了原有山體生物多樣性的喪失，同時(shí)無(wú)法恢復(fù)，致使當(dāng)?shù)厝笔Я艘徊糠值纳锓N群。對(duì)人類(lèi)生活環(huán)境影響①威脅人身安全，影響交通安全對(duì)于滑坡最直接的危害莫過(guò)于威脅到人身財(cái)產(chǎn)的安全，若滑坡對(duì)人不造成任何威脅我們把其稱(chēng)之為自然現(xiàn)象，當(dāng)滑坡威脅到人身財(cái)產(chǎn)安全時(shí)，其就是一種自然災(zāi)害。對(duì)于我校后山的山體滑坡而言，一旦其發(fā)生山體滑坡，最直接受到威脅的就是全校師生的生命和財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)還會(huì)威脅到附近居民，當(dāng)滑坡情況嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)威脅到附近的主要交通干道，影響交通安全和秩序。②影響學(xué)校教學(xué)秩序，帶來(lái)學(xué)生心理影響學(xué)校無(wú)時(shí)無(wú)刻都在受到滑坡的威脅，在雨季時(shí)，需要密切的留意山體狀況，一旦出現(xiàn)潛在危險(xiǎn)就必須停課、疏散，這已經(jīng)嚴(yán)重影響了正常教學(xué)秩序，增加學(xué)校的安全負(fù)擔(dān)。同時(shí)由于山體的不穩(wěn)定性，隨時(shí)存在滑坡的危險(xiǎn)，對(duì)于已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)山體滑坡的小學(xué)生會(huì)存在心理陰影，影響學(xué)習(xí)情緒，并且這一影響在短時(shí)期內(nèi)無(wú)法消除。這就導(dǎo)致了學(xué)生感覺(jué)是在一種危險(xiǎn)的學(xué)習(xí)環(huán)境之中學(xué)習(xí)，對(duì)于學(xué)生的身心發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。2、建議針對(duì)上述提出山體滑坡的加劇的現(xiàn)象和原因以及危害，我們建議相關(guān)部門(mén)能及時(shí)采取有關(guān)補(bǔ)救措施來(lái)防治我們學(xué)校后山的滑坡：(1)、恢復(fù)土地肥力，恢復(fù)植被，保護(hù)山體。在實(shí)地考察過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)時(shí)治理山體時(shí)，也種上了少量的樹(shù)苗和其他植物，試圖恢復(fù)山體植被。但經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的觀察，我們發(fā)現(xiàn)這些植物生長(zhǎng)的速度特別慢