宕昌縣大地溝泥石流防治工程效益淺析

■劉興榮　王得楷　張吉儒　李　強(qiáng)（甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所甘肅蘭州70000；甘肅省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院甘肅蘭州70000；中國(guó)石油西部管道公司甘肅酒泉75000）

宕昌縣大地溝泥石流防治工程效益淺析

■劉興榮1王得楷1張吉儒2李強(qiáng)3
（1甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所甘肅蘭州730000；2甘肅省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院甘肅蘭州730000；3中國(guó)石油西部管道公司甘肅酒泉735000）

大地溝泥石流治理措施主要為工程措施和生物措施。本文在總結(jié)其三期治理措施的基礎(chǔ)上，分析了大地溝泥石流治理的工程效益，其結(jié)果表明：治理后大地溝區(qū)域植被覆蓋率明顯提高且其植被群落結(jié)構(gòu)也得以優(yōu)化，同時(shí)還取得了較好的防災(zāi)減災(zāi)效益、生態(tài)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，為城市地區(qū)泥石流防治的工程效益分析指明了方向。

大地溝治理措施效益

宕昌縣是甘肅省開(kāi)展泥石流治理工作較早的地區(qū)之一。長(zhǎng)期以來(lái)，人們更多的關(guān)心工程的安全性，而對(duì)于泥石流綜合防治帶來(lái)的工程效益研究較少。本文以宕昌縣大地溝為例，對(duì)比治理前后泥石流治理工程等帶來(lái)的直接效益，包括改變了泥石流性質(zhì)、改變了泥石流的暴發(fā)頻率和規(guī)模、改變了泥石流的粒度特征；以及生物工程實(shí)現(xiàn)植被覆蓋率變化產(chǎn)生的間接效益，如：較好的改善了城市的環(huán)境和景觀等；另外，通過(guò)綜合工程的實(shí)施，保護(hù)了宕昌縣城的安全，進(jìn)而促進(jìn)了宕昌縣社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

本文通過(guò)對(duì)宕昌縣大地溝泥石流綜合防治帶來(lái)的各種效益的分析研究，為山區(qū)城市地區(qū)泥石流防治工程的效益分析提供了較全面的參考依據(jù)。

1　大地溝泥石流防治工程簡(jiǎn)介

1997年在國(guó)家計(jì)委立項(xiàng)，投資近650萬(wàn)元，進(jìn)行了以攔為主，排導(dǎo)和生物措施為輔的綜合治理措施，拉開(kāi)了大地溝泥石流綜合治理的序幕，并取得了巨大突破，本次治理修建了攔擋壩18道（總高171m，總攔蓄量49.02×104m3）、排導(dǎo)渠1288m、停淤場(chǎng)5780m2、涵洞8道和改梯、育林種草面積2.53km2；2009年宕昌縣申請(qǐng)到了“5.12”災(zāi)后重建項(xiàng)目342萬(wàn)元對(duì)壩體進(jìn)行了維修，并增加1道攔擋壩；2013年借助“7.22”地震災(zāi)后重建和“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目的支持，對(duì)其進(jìn)行第三次治理，主要對(duì)攔擋壩進(jìn)行加高和修復(fù)，并新增2道攔擋壩和清淤道路，較好的形成了“穩(wěn)-攔-排”的治理模式[1-3]；另外，從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，大地溝每年都進(jìn)行不同程度的綠化工程。

2　工程效益分析

大地溝是甘肅省泥石流治理的成功典范，治理過(guò)程中充分利用了“穩(wěn)-攔-排”的治理模式，通過(guò)對(duì)大地溝治理前后泥石流治理參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)[4-7]，其綜合防治的工程效益明顯。

2.1減災(zāi)防災(zāi)效益分析

2.1.1改變了泥石流性質(zhì)

治理前大地溝泥石流沒(méi)有實(shí)際觀測(cè)資料，根據(jù)調(diào)查訪問(wèn)溝口一帶居民，1984年、1988年和1991年泥石流肉眼觀察較粘稠，伴有石塊翻滾和隆隆之聲，1984年泥石流將2.0m大的巨石搬移到國(guó)道公路涵洞頂和路面上。大地溝通過(guò)退耕還林、封山育林、管護(hù)等措施保護(hù)地表草本植物，從而保護(hù)地表土壤、提高土壤肥力，形成良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，使得植被覆蓋率大幅增加（目前植被覆蓋率超過(guò)50%），達(dá)到了較好的水土保持效果，穩(wěn)固了坡面松散體；對(duì)于大地溝中砂土固體物質(zhì)，采用攔擋壩群等措施加以攔擋，一方面抬高了溝道基準(zhǔn)面，穩(wěn)定了滑坡、崩塌體和溝岸坍塌體，另一方面留住了固體物質(zhì)，使固體和水分離，攔擋砂石，防止其沖。這種“穩(wěn)-攔-排”的治理模式，很好的減少了流域內(nèi)固體松散物質(zhì)，更有效的防止其轉(zhuǎn)化為泥石流物質(zhì)的概率和速度，長(zhǎng)期以來(lái)工程的防治效果明顯，穩(wěn)固了大量泥石流補(bǔ)給物質(zhì)，進(jìn)而降低了泥石流容重（由原來(lái)的18.8KN/m3變?yōu)楝F(xiàn)在的16.7KN/m3），泥石流性質(zhì)也相應(yīng)的發(fā)生了改變，由原來(lái)的粘性向稀性過(guò)渡，在溝口甚至變成了高含沙洪水。其治理效果明顯，治理前后泥石流溝道的參數(shù)發(fā)生很大變化，見(jiàn)表1。

2.1.2改變了泥石流的暴發(fā)頻率和規(guī)模

表1　治理前后泥石流特征對(duì)比Table 1 Comparison of the debris flow characteristics before and after engineering treatment

表2　泥石流堆積顆分結(jié)果表Table 2 Debris flow of particle size analysis table

治理前大地溝溝泥石流較活躍，每隔2～3年就要暴發(fā)一次規(guī)模較大的泥石流，流量多在50m3/s以上。以1988年7月1日泥石流規(guī)模最大，沖毀房屋500余間，傷亡10余人，根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用耨R又娃（72歲）等回憶指定，參考實(shí)測(cè)了代表1988年7月1日的泥石流斷面，計(jì)算后得流量為154m3/s。又根據(jù)1988年7月1日1小時(shí)降雨量大于50mm發(fā)生的泥石流記錄和訪問(wèn)分析等資料分析認(rèn)為，1988年7月1日的泥石流流量相當(dāng)于百年一遇。

治理后將近二十年間未發(fā)生過(guò)一次破壞性泥石流，溝口多以高含沙水流進(jìn)入岷江，百年一遇泥石流流量也減少為80.4 m3/s，其暴發(fā)頻率降低，規(guī)模也相對(duì)減小較大。

2.2改變了泥石流的粒度特征

根據(jù)調(diào)查訪問(wèn)溝口一帶居民，1984年、1988年和1991年泥石流肉眼觀察較粘稠，為粘性泥石流。本次調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)治理后泥石流殘留的泥膜痕跡很模糊，這與采取四組泥石流堆積物樣品所做的篩分結(jié)果相吻合（見(jiàn)表2），即粒徑D＜0.05mm的粘粒為19.8%，小于2mm的砂粒占總量的55.4%左右，證明泥石流顆粒級(jí)配以中細(xì)粒為主。綜合各種因素，大地溝泥石流類(lèi)型應(yīng)向稀性泥石流過(guò)渡。同時(shí)以9號(hào)壩為界，其上游溝道粒徑明顯大于下游溝道粒徑，這說(shuō)明前期工程效果明顯，減少了泥石流物質(zhì)的運(yùn)移，改變了泥石流的粒度特征。

2.3生態(tài)效益分析

2.3.1環(huán)境效益分析

20世紀(jì)70年代、80年代大地溝清水區(qū)土壤貧瘠，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境處于惡性循環(huán)狀態(tài)，植被覆蓋率低于20%。大地溝泥石流治理從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，從保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境入手，特別是退耕還林政策的實(shí)施，逐步擴(kuò)大林地、草地面積，如今大地溝所有的退耕還林面積接近2.53km2，林草范圍幾乎覆蓋整個(gè)區(qū)域，并做到有人管、有制度，限制樵采、放牧，禁止刀耕火種和濫耕、濫砍、濫牧，促使區(qū)內(nèi)荒山荒坡林草植被恢復(fù)。經(jīng)過(guò)二十多年的植被恢復(fù)，大地溝灌草植被恢復(fù)良好，土層加厚，林草植被種類(lèi)數(shù)量明顯增加，治理生態(tài)效益明顯，林草植被覆蓋率提高到50%以上。攔擋壩壩群工程措施的實(shí)施有效的穩(wěn)定邊坡，抬高溝床基準(zhǔn)面、防止溝床下切，攔擋大量的固體松散物質(zhì)；護(hù)岸墻的修建防止溝岸擴(kuò)張，保護(hù)城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)避免破壞?？傊?，大地溝綜合治理效果明顯，已有很多年未發(fā)生過(guò)大型的災(zāi)害性泥石流，減少對(duì)下游宕昌縣城人民生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅程度，防洪救災(zāi)效益明顯。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及查閱相關(guān)資料，分析發(fā)現(xiàn)大地溝治理的生態(tài)及改善環(huán)境效益明顯.

2.3.2城市景觀效益分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)大地溝泥石流治理力度不斷加大，大地溝泥石流治理已從單純的因害設(shè)防，被動(dòng)防治走上了治理與開(kāi)發(fā)相結(jié)合的路子。工程的治理方面更注重工程設(shè)施布局的合理性，結(jié)構(gòu)造型的可觀賞性，生物治理方面有選擇的栽植了多種風(fēng)景樹(shù)、觀賞樹(shù)，不僅僅只是為了保持水土涵養(yǎng)水源，而且也是為了居民提供休閑、健身的良好場(chǎng)所。目前，一個(gè)綠樹(shù)成蔭的森林公園的雛形已經(jīng)形成。大地溝泥石流治理改善了宕昌縣城城市景觀，其社會(huì)環(huán)境效益明顯。

2.4社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

縣城是全縣政治、經(jīng)濟(jì)和文化的中心，大地溝泥石流對(duì)縣城的危害不僅僅局限于縣城本身，而且還波及到全縣的各個(gè)角落和方方面面。如每年的清淤工作受財(cái)力所限，采取各單位分片包干的做法，有些單位則進(jìn)一步包干到人，完不成任務(wù)者重罰。由于排導(dǎo)溝內(nèi)工作面狹窄，開(kāi)挖拉運(yùn)均不方便，且城區(qū)內(nèi)無(wú)已堆放條件，要拉運(yùn)到別處排棄，造成了廣大干部群眾的不滿。這不僅不利于社會(huì)穩(wěn)定和政治團(tuán)結(jié)，而且干擾了縣委縣政府集中精力抓經(jīng)濟(jì)建設(shè)的決心，擾亂了各業(yè)務(wù)部門(mén)正常的工作秩序，嚴(yán)重地阻礙了全縣經(jīng)濟(jì)建設(shè)的健康發(fā)展。

3　大地溝未來(lái)的發(fā)展模式

通過(guò)將近20年的治理，大地溝不僅在安全上有了保證，在環(huán)境治理上也有長(zhǎng)足發(fā)展，下一步的發(fā)展應(yīng)與城市規(guī)劃結(jié)合，增添一些上山步道、健身器材和休閑娛樂(lè)設(shè)施，把大地溝打造成一個(gè)群眾休閑、健身的公園；也可以變害為利，將大地溝建設(shè)成一個(gè)泥石流災(zāi)害治理的示范基地和教育基地，增強(qiáng)人民治理泥石流的信心，推廣城市地區(qū)泥石流治理的經(jīng)驗(yàn)。

4　結(jié)束語(yǔ)

大地溝是甘肅省泥石流治理的成功典范[8-11]，治理過(guò)程中充分利用了“穩(wěn)-攔-排”的泥石流治理模式。通過(guò)對(duì)大地溝流域治理工程的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)：大地溝治理后把經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)優(yōu)化和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展生態(tài)經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)，形成了各具特色的生態(tài)產(chǎn)業(yè)，在治理了泥石流溝道的同時(shí)，大力發(fā)展森林公園等休閑健身場(chǎng)所，進(jìn)一步促進(jìn)綠化事業(yè)的發(fā)展，美化和綠化了溝道流域，進(jìn)一步發(fā)展生態(tài)文化，建立生態(tài)文明，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境、資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。

[1]中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土研究所,甘肅省交通科學(xué)研究所等.甘肅泥石流[M].北京:人民交通出版社,1982.14,53～75,106～114.

Lanzhou Institute of Glaciology and Cryopedology,Academia Sinica；Traffic Science Institute of Gansu Province,China.Debris flow in Gansu Province[M].Beijing:Published by the Publishing House of People′s Transportation,1982.14,53～75,106～114.

[2]唐邦興，周必凡，吳積善，等.中國(guó)泥石流[M].北京：商務(wù)印書(shū)館，2009.1-375. Tang Bangxing,Zhou Bifan,Wu Jishan,etc.Debris flow in China[M].Beijing:The Commercial Press.2009.1-375.

[3]Liu X.Assessment on the severity of debris flows in mountainous creeks of southwestern China[A].Proceedings of International Symposium of Interpraevent[C].Garmisch-Partenkirenchen,Germang.1996.4:145-154.

[4]Ohmori H,Hirano M.Magnitude,frequency and geomorphological significance of rocky mud flows,landcreep and the collapse of steep slopes[J].Zeitschrift fur Geomorpholgie, 1988,67(Supplement):55-65.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-329-1

劉興榮（1979～），男，2006年獲甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院工學(xué)，碩士學(xué)位，現(xiàn)任甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所泥石流室副主任，助理研究員，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害防治。

甘肅省科學(xué)院青年基金（2012QN-18）；蘭州市社科規(guī)劃項(xiàng)目（13-048F）；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAK12B07）。