白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力分析

柳金峰，黃江成，歐國(guó)強(qiáng)，呂 娟，范建容

（1.中國(guó)科學(xué)院 山地災(zāi)害與地表過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610041；2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，成都 610041）

我國(guó)是一個(gè)多山區(qū)國(guó)家，而泥石流是發(fā)生在山區(qū)的一種突發(fā)性自然災(zāi)害現(xiàn)象，由泥石流形成的泥石流沖積扇在山區(qū)分布廣泛。泥石流沖積扇又往往是泥石流堆積泛濫成災(zāi)的主要波及區(qū)，是由土體、水體和氣體所組成的多相分散體［1－2］，具有植物生長(zhǎng)的基本條件和開發(fā)利用的價(jià)值。由于山區(qū)平坦的土地資源較少，而泥石流沖積扇由于相對(duì)地勢(shì)平坦、水熱條件較好，是較好的土地資源。特別在“人地矛盾”突出的山區(qū)，對(duì)泥石流沖積扇進(jìn)行改良和開發(fā)，有助于改善泥石流地區(qū)的生態(tài)環(huán)境狀況，有效促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展。如蔣家溝流域泥石流灘地開墾的試驗(yàn)田單產(chǎn)水稻可達(dá)10755 kg／hm2，泥石流灘地開發(fā)利用已經(jīng)成為當(dāng)?shù)卦黾蛹Z食產(chǎn)量和脫貧致富的重要途徑之一［3－4］。

白龍江中游區(qū)是整個(gè)白龍江流域乃至全國(guó)泥石流分布最為密集的地段，其泥石流形成的沖積扇在白龍江流域最具代表性［5－6］。本文以白龍江中游區(qū)干旱河谷的泥石流沖積扇坡耕地為研究對(duì)象，并對(duì)其分布、利用現(xiàn)狀、開發(fā)潛力進(jìn)行深入分析研究。

1 白龍江中游流域概況

白龍江屬長(zhǎng)江水系，是長(zhǎng)江的二級(jí)支流，嘉陵江的一級(jí)支流，發(fā)源于甘南藏族自治州碌曲縣南緣。流經(jīng)四川、甘肅兩省的碌曲、若爾蓋、迭部、舟曲、宕昌、武都、文縣、青川及廣元9個(gè)縣。于廣元昭化城北部匯入嘉陵江。白龍江流域面積32810 km2，多年平均流量339m3／s，多年平均徑流量106億m3。白龍江中游為舟曲縣縣城至文縣碧口鎮(zhèn)段，長(zhǎng)199km，控制流域面積15456 km2。

2 白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地分布及開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 白龍江中游泥石流沖積扇分布

白龍江中游區(qū)中、大尺度流域是我國(guó)泥石流最發(fā)育的地區(qū)之一。災(zāi)害性泥石流因分布面積廣、發(fā)生頻率高、造成經(jīng)濟(jì)損失大等特點(diǎn)在我國(guó)居前位。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有史料記載以來災(zāi)害性泥石流共計(jì)約240次，僅1950－1990年的40a間就發(fā)生79次，死亡643人，直接經(jīng)濟(jì)損失約2.2億元［7］。通過野外考察，白龍江中游區(qū)共分布有泥石流172條，結(jié)合Quick Bird 10m分辨率衛(wèi)星影像解譯，得到該段泥石流沖積扇坡耕地的分布情況。

2.1.1 舟曲縣城－沙灣段 舟曲縣城－沙灣段共分布有泥石流沖積扇27個(gè)（圖1），泥石流沖積扇總面積298.58hm2，其中左岸泥石流沖積扇12個(gè)，總面積為150.74hm2，占此段50.5%；右岸泥石流沖積扇15個(gè)，總面積為147.84hm2，占此段的49.5%。由于此段白龍江河谷地貌基本屬于高山峽谷－寬谷的過渡段，主河河谷較狹窄，所以發(fā)育的泥石流沖積扇規(guī)模均較小，面積最大是真節(jié)溝泥石流沖積扇，其堆積長(zhǎng)度約750m，堆積寬度約990m，面積為38.65 hm2。

2.1.2 沙灣－固水子段 沙灣－固水子段共分布有泥石流沖積扇86個(gè)（圖2），泥石流沖積扇總面積2550 .91hm2，其中左岸泥石流沖積扇52個(gè)，總面積為1619 .00hm2，占此段63.5%；右岸泥石流沖積扇34個(gè)，總面積為931.91hm2，占此段的36.5%。

圖1 白龍江中游舟曲縣城－沙灣段泥石流沖積扇分布圖

圖2 白龍江中游沙灣－固水子段泥石流沖積扇分布圖

沙灣－固水子段屬白龍江中游的寬谷段，泥石流規(guī)模大、暴發(fā)頻繁，常堵江為患的北峪河、石門溝，以及每年發(fā)生數(shù)次至十?dāng)?shù)次、常堵塞交通或淤埋大片農(nóng)田的泥灣溝、火燒溝、大灣溝等，均分布在此段，并在溝口形成了很多大型泥石流沖積扇。其中最大是溝壩河泥石流沖積扇，該沖積扇最大堆積長(zhǎng)度2.3km，最大堆積寬度2.4km，總面積3.01km2。此外，國(guó)內(nèi)有名的危害嚴(yán)重的甘家溝也分布在此段，此溝泥石流危害十分嚴(yán)重，除了直接威脅溝口漢王鎮(zhèn)數(shù)千人的生命財(cái)產(chǎn)安全，經(jīng)常淹沒農(nóng)田和阻斷公路；50年代以來，甘家溝泥石流曾4次堵斷白龍江，每次約2～3h，回水幾公里，淹沒農(nóng)田千余畝，毀壞大批水利和交通設(shè)施；由于甘家溝泥石流規(guī)模巨大，活動(dòng)十分頻繁，溝口沖積扇的發(fā)展十分迅速，擠占了原河床的2／3，將河床壓縮到不足50m寬，其溝口沖積扇的發(fā)展還嚴(yán)重阻礙洪水下泄，泥沙大量淤積造成河床迅速抬升，使該段河床平均每年上升10cm［8］。經(jīng)過數(shù)次泥石流的堆積，目前溝口形成了長(zhǎng)約1.36km，寬約1.9km，面積約1.34km2的大型泥石流沖積扇。

2.1.3 固水子－碧口段 固水子－碧口段共分布有泥石流沖積扇59個(gè)（圖3），泥石流沖積扇總面積155.99hm2，其中左岸泥石流沖積扇33個(gè)，總面積為75.64hm2，占此段48.5%；右岸泥石流沖積扇26個(gè)，總面積為80.35hm2，占此段的51.5%。

由于此段白龍江河谷地貌基本屬于高山峽谷段，白龍江主河河谷較狹窄，加之此段泥石流以稀性泥石流為主，所以發(fā)育的泥石流沖積扇規(guī)模均較小。面積最大是桔柑溝泥石流沖積扇，其堆積長(zhǎng)度約410m，堆積寬度約650m，面積為15.89hm2；面積最小的是羊寺壩溝泥石流沖積扇，其堆積長(zhǎng)度約80m，堆積寬度約100m，其面積為0.32hm2。

圖3 白龍江中游固水子－碧口段泥石流沖積扇分布圖

2.2 白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)利用現(xiàn)狀

根據(jù)表1不同地段面積分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果（數(shù)據(jù)從2005年土地利用圖中提取），整個(gè)白龍江中游沖積扇面積3005 .48hm2，河谷平坦地面積為5771 .54 hm2，其所占比例為52.1%，表明泥石流沖積扇在白龍江干熱河谷所占的面積相當(dāng)大，其對(duì)整個(gè)白龍江農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。從白龍江各段情況來看，舟曲－沙灣段的泥石流沖積扇占河谷平坦地的比例為47.1%；沙灣－固水子段的泥石流坡耕地占河谷平坦地的比例為56.4%；固水子－碧口段的泥石流沖積扇占河谷平坦地的比例為25.4%。泥石流沖積扇占河谷平坦地的比例沙灣－固水子段最高，其次是舟曲－沙灣段和固水子－碧口段，其中沙灣－固水子段的白龍江干熱河谷是整個(gè)白龍江流域所占比例最大的，此段白龍江的河谷寬廣，適合于發(fā)展農(nóng)業(yè)，同時(shí)此段泥石流也是整個(gè)白龍江流域發(fā)育最密集的區(qū)域，其泥石流沖積扇坡耕地對(duì)于整個(gè)白龍江流域農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

白龍江中游泥石流沖積扇的開發(fā)利用主要包括居民住宅用地、耕地、經(jīng)濟(jì)林地等，農(nóng)作物種植以小麥、玉米、馬鈴薯為主，占糧食作物的80%，其次為水稻、谷子、糜子、洋麥、蕎麥、青裸、高梁等，冬小麥6－7月收獲后，復(fù)播玉米或蕎麥、蔬菜等，是白龍江中游的主要產(chǎn)糧區(qū)；經(jīng)濟(jì)作物主要有油橄欖、花椒、油菜、棉花、柑桔、石榴等，目前大力發(fā)展的油橄欖，其種植面積正不斷增大［7］。初步統(tǒng)計(jì)，整個(gè)白龍江泥石流沖積扇已開發(fā)利用的面積為2808 .20hm2，占總面積的93%，其開發(fā)利用程度很高。

表1 白龍江中游泥石流沖積扇面積與河谷平坦地面積關(guān)系

3 白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力評(píng)價(jià)

3.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取

為了對(duì)白龍江中游干熱河谷的泥石流沖積扇坡耕地的開發(fā)潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)，選取沖積扇面積、灌溉水源、泥石流頻率、防治措施、已開發(fā)比例5個(gè)因子，開展泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力評(píng)價(jià)。

（1）泥石流沖積扇面積。此因子影響可開發(fā)利用的絕對(duì)面積，泥石流沖積扇面積越大，其可用于農(nóng)業(yè)開發(fā)利用的空間越大，所以其開發(fā)潛力越大。對(duì)白龍江中游172個(gè)泥石流沖積扇的面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 白龍江中游泥石流沖積扇面積分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

從表2中可知，白龍江泥石流沖積扇面積主要集中在10～50hm2，占總面積的42.5%。

（2）灌溉水源。是否有灌溉水源，決定了農(nóng)作物的產(chǎn)量。對(duì)于有灌溉條件的泥石流沖積扇坡耕地，其開發(fā)潛力越高。對(duì)白龍江中游的172個(gè)泥石流沖積扇的灌溉情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中有43個(gè)泥石流沖積扇有較好的灌溉條件，主要通過引水渠灌溉；40個(gè)泥石流沖積扇有一定的灌溉條件，部分耕地能夠被灌溉；有89個(gè)泥石流沖積扇無任何的灌溉條件，只能靠降水。所以，白龍江干旱河谷的泥石流沖積扇坡耕地缺水問題，是制約該區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要影響因素。

（3）泥石流頻率。泥石流暴發(fā)頻率越高，其對(duì)泥石流沖積扇坡耕地的威脅越大。一旦暴發(fā)泥石流，泥石流將淤埋沖積扇坡耕地，造成巨大損失。泥石流暴發(fā)頻率越高，其沖積扇坡耕地開發(fā)潛力越低。對(duì)于白龍江中游的泥石流溝，41條屬于高暴發(fā)頻率、90條中等暴發(fā)頻率和41條低暴發(fā)頻率。因此，白龍江流域廣泛發(fā)育的、活動(dòng)頻繁的泥石流是制約泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)的另一個(gè)重要因素。

（4）防治措施。從總體上說，整個(gè)白龍江流域泥石流的防治水平仍很低，在泥石流沖積扇上如果沒有任何防治措施，會(huì)嚴(yán)重影響到其坡耕地的開發(fā)利用。調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，白龍江中游的泥石流沖積扇，只有18個(gè)有一定的防治措施，其防治措施主要包括排導(dǎo)槽、單側(cè)導(dǎo)流堤、攔砂壩等，但是這些防治措施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都較低，不能真正意義上對(duì)泥石流有較好的防治效果；有25條泥石流溝有部分的防治措施，如沖積扇上的小段單側(cè)導(dǎo)流堤，其防治效果差，沒有什么實(shí)際防治效果；其余129條泥石流沖積扇上無任何防治措施，泥石流一旦暴發(fā)，將直接危害沖積扇的坡耕地。

（5）已開發(fā)利用比例。泥石流沖積扇是否開發(fā)，其開發(fā)比例的大小，是勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期與泥石流做斗爭(zhēng)中總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)，如果一個(gè)泥石流沖積扇，其開發(fā)利用的比例較高，證明其可開發(fā)利用的潛力越大。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)量化及方法

在指標(biāo)選取后，需對(duì)評(píng)價(jià)的指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)、量化。將選取的5個(gè)評(píng)價(jià)因子分級(jí)如下。

表3 泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力評(píng)價(jià)因子分級(jí)與量化

為了確定各個(gè)因子的權(quán)重，構(gòu)造判斷矩陣如下:

通過層次分析法計(jì)算［9］，確定本項(xiàng)研究中泥石流沖積扇面積、灌溉水源、泥石流頻率、防治措施和開發(fā)利用比例的權(quán)重系數(shù)為:0.41，0.24，0.15，0.12，0.08。判斷矩陣的最大特征根經(jīng)過檢驗(yàn)，證明權(quán)重系數(shù)的計(jì)算結(jié)果基本合理。白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力指數(shù)（R）采用以下方法計(jì)算:

評(píng)價(jià)結(jié)果分為三級(jí):低開發(fā)潛力（0～1）、中等開發(fā)潛力（1～2）和高開發(fā)潛力（2～3）。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)上述評(píng)價(jià)因子，對(duì)白龍江中游172個(gè)泥石流沖積扇坡耕地進(jìn)行開發(fā)潛力評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)結(jié)果見表5。

從表4中可以看出，整個(gè)白龍江中游172個(gè)泥石流沖積扇坡耕地，有24個(gè)屬于低開發(fā)潛力，占總數(shù)的13.95%，其面積僅占總面積的1.08%；58個(gè)屬于中等開發(fā)潛力，占總數(shù)的33.72%，其面積占總面積的6.79%；有90個(gè)屬于高開發(fā)潛力，占52.33%，其面積占總面積的92.14%，說明整個(gè)白龍江泥石流沖積扇具有巨大的開發(fā)潛力。從分段區(qū)域來看，沙灣－固水子段，其泥石流沖積扇坡耕地的開發(fā)潛力在整個(gè)白龍江中游居首位。

4 結(jié)論

（1）白龍江中游泥石流分布廣泛，在造成危害的同時(shí)，形成的泥石流沖積扇是山區(qū)難能可貴的相對(duì)平坦土地資源，其開發(fā)利用對(duì)整個(gè)白龍江農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。

（2）對(duì)白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力評(píng)價(jià)的結(jié)果表明，172個(gè)泥石流沖積扇坡耕地有90個(gè)為高開發(fā)潛力，表明整個(gè)白龍江泥石流沖積扇具有巨大的開發(fā)潛力，其中以沙灣－固水子段的開發(fā)潛力最高。

（3）本文對(duì)泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力的評(píng)價(jià)是從泥石流頻率、規(guī)模及坡耕地開發(fā)利用現(xiàn)狀方面進(jìn)行的，今后應(yīng)從泥石流堆積物理化性質(zhì)著手，進(jìn)一步對(duì)其開發(fā)潛力進(jìn)行評(píng)價(jià)。

表4 白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)潛力評(píng)價(jià)結(jié)果表

（4）目前制約白龍江中游泥石流沖積扇坡耕地開發(fā)利用的主要因素為干旱缺水、泥石流的危害及土壤質(zhì)量問題。針對(duì)干旱缺水問題，對(duì)于有灌溉水源的泥石流沖積扇坡耕地，需研究開發(fā)低成本的自流引水灌溉和水資源合理調(diào)配、高效利用技術(shù)；對(duì)于缺乏灌溉水源的泥石流沖積扇坡耕地，可重點(diǎn)開發(fā)雨水儲(chǔ)藏、微水農(nóng)業(yè)、節(jié)水灌溉等系統(tǒng)性技術(shù)；針對(duì)泥石流的危害及土壤質(zhì)量問題，需圍繞沖積扇坡耕地的保育、改良、安全，研究泥石流的防治和沖積扇坡耕地的綜合整治，開發(fā)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新技術(shù)。

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