北京房山地區(qū)泥石流特征分析

申 健，李瑜瑤，李巧剛

（北京市地質(zhì)研究所，北京 100120）

0 前言

隨著礦產(chǎn)資源的逐步枯竭，2012年后北京市對(duì)絕大部分礦山進(jìn)行了關(guān)停，山區(qū)縣也從傳統(tǒng)的礦山開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)型，山區(qū)旅游業(yè)已成為了重要產(chǎn)業(yè)（趙圳，2013；金萍，2003）。溝域旅游資源是發(fā)展山區(qū)旅游業(yè)的重心，溝谷景觀、人文景觀等成為旅游開發(fā)的潛力區(qū)。但山區(qū)旅游風(fēng)景區(qū)所在溝谷多為泥石流易發(fā)區(qū)（崔鵬等，2007；倪化勇，2010；王海芝，2009），嚴(yán)重制約了旅游資源的開發(fā)。本文以房山風(fēng)景區(qū)發(fā)育的泥石流為例，進(jìn)行了泥石流特征分析，從而為該類泥石流災(zāi)害的防治工作提供依據(jù)。

1 泥石流基本情況

（1）分布現(xiàn)狀

房山風(fēng)景區(qū)內(nèi)發(fā)育的泥石流主要分布在山區(qū)，涉及周口店鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)、韓村河鎮(zhèn)、十渡鎮(zhèn)及佛子莊鄉(xiāng)等5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共12條泥石流（表1）。

表1 房山風(fēng)景區(qū)泥石流發(fā)育情況統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Statistical table of debris flow development of scenic spot in Fangshan district

12條泥石流溝均位于旅游景區(qū)內(nèi)，而這類景區(qū)大多數(shù)景觀與設(shè)施分布于泥石流溝道內(nèi)。此外，一般其溝口地形較開闊，分布有景區(qū)牌坊、集散中心及停車場(chǎng)等旅游設(shè)施。

景區(qū)內(nèi)泥石流除具備一般地區(qū)泥石流特征外，還具有自身特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)的泥石流危害對(duì)象較一般泥石流復(fù)雜，主要是溝內(nèi)旅游觀光資源和游客。另外，泥石流也對(duì)區(qū)內(nèi)的道路、橋梁、房屋等旅游設(shè)施造成危害，而對(duì)溝道內(nèi)景觀、生態(tài)和交通設(shè)施的破壞是最為常見的。房山區(qū)6—8月份屬于山區(qū)旅游旺季，風(fēng)景區(qū)內(nèi)人流密度大，且多為不了解當(dāng)?shù)厍闆r的市區(qū)游客；易集中于危險(xiǎn)區(qū)，預(yù)警防范要求高。

2 泥石流的危害

風(fēng)景區(qū)泥石流的危害主要是對(duì)溝域內(nèi)景觀、旅游設(shè)施以及人員安全的影響和破壞。具體如下：

（1）溝域景觀

這類旅游景區(qū)主要依托溝谷自然景觀資源開發(fā)建設(shè)，溝道、峽谷及坡地等溝域景觀是其重要旅游資源。然而如果爆發(fā)泥石流災(zāi)害，必然侵蝕溝岸、淘蝕溝底、損壞草木、掩埋河床，這將破壞溝道景觀完整性，嚴(yán)重影響溝域景觀風(fēng)貌。2012年北京“7·21”特大暴雨期間上方山、英水溝、迎風(fēng)峪及金陵景區(qū)等發(fā)生了泥石流災(zāi)害，溝道內(nèi)堆積大量碎石，溝床起伏連綿，樹木被沖毀掩埋，自然景觀破壞嚴(yán)重，詳見表2。

表2 景區(qū)泥石流主要損毀情況統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Tatistical table of main damage of debris flow

（2）旅游設(shè)施

“7·21”期間景區(qū)泥石流災(zāi)害損毀了溝道內(nèi)大量旅游基礎(chǔ)設(shè)施，景區(qū)道路、護(hù)欄、觀光道、橋梁、蓄水池、房屋等設(shè)施被不同程度的破壞，其中金陵景區(qū)、迎風(fēng)峪景區(qū)、上方山景區(qū)破壞較嚴(yán)重（表2）。此外，泥石流堆積物還掩埋了溝口景區(qū)牌坊、集散中心及停車場(chǎng)等區(qū)域，淤積厚度多為2～3m。泥石流災(zāi)害嚴(yán)重破壞了旅游設(shè)施，導(dǎo)致多數(shù)旅游景區(qū)被迫停業(yè)整修。

身軀高大，面龐黝黑，一副典型的康巴漢子形象—這就是玉樹州市場(chǎng)監(jiān)督管理局的白瑪文洲。青海省玉樹藏族自治州是全國30個(gè)少數(shù)民族自治州中主體民族比例最高的一個(gè)，全州總面積26.7萬平方公里，總?cè)丝?9萬。最遠(yuǎn)的縣城距離州府所在地268公里，最遠(yuǎn)的鄉(xiāng)540多公里，地處偏遠(yuǎn)，交通不便，平均海拔4200米以上。面積大、人員居住分散，食品藥品監(jiān)管工作難度可想而知。

（3）人員安全

泥石流一般發(fā)生在夏季降雨季節(jié)，此時(shí)正值游客觀光旺季。汛期泥石流災(zāi)害處于易發(fā)期，對(duì)溝道內(nèi)觀光游客的生命安全存在直接威脅。此外，泥石流發(fā)生后引起的道路中斷、溝道沖刷和堆積掩埋，對(duì)游客人身安全也形成潛在威脅?！?·21”期間房山風(fēng)景區(qū)內(nèi)多處發(fā)生泥石流災(zāi)害，所幸未造成人員傷亡，僅造成一定的財(cái)產(chǎn)損失。

3 泥石流成因分析

（1）地形地貌

研究區(qū)屬中山地貌，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，多數(shù)溝域內(nèi)地形陡峻，山高谷深；溝谷內(nèi)發(fā)育大量沖溝，且溝谷上段縱坡大。溝谷坡度一般在30°～60°（表3），局部斜坡坡度高達(dá)70°以上，深切割“V”型谷發(fā)育，總體上具有岸坡陡峻、切割深度大的特點(diǎn)，這為泥石流災(zāi)害發(fā)生創(chuàng)造了良好臨空條件。泥石流溝道高差相對(duì)較大，其中牛皋溝達(dá)到了831.9m；溝谷切深一般大于10 m，縱坡比降均大于200‰（表3）。這種地形非常利于水源和泥沙的匯集，是泥石流形成的有利地勢(shì)。

表3 景區(qū)泥石流溝地形基本特征統(tǒng)計(jì)表Tab.3 Statistical table of basic features of debris flow topography

（2）地層巖性

山區(qū)泥石流的發(fā)育、分布與地層巖性相關(guān)，松散物源物的形成是地層巖石受內(nèi)外力相互作用的結(jié)果。本次研究泥石流區(qū)溝域主要是薊縣系霧迷山組白云巖，其次是二疊系、三疊系砂巖（表4）。溝道中上游地層受地殼運(yùn)動(dòng)、沉積作用、風(fēng)化作用等影響劇烈，地形陡峻、裂隙發(fā)育，這類出露的巖石易產(chǎn)生大量的崩滑塌體。研究區(qū)泥石流溝道中上游普遍存在崩塌、不穩(wěn)定斜坡現(xiàn)象，并且?guī)r石出露區(qū)域溝坡松散堆積碎石、溝道塊石多為崩塌產(chǎn)物，這為泥石流形成了大量的松散固體物源物質(zhì)。

表4 景區(qū)泥石流溝物源情況表Tab.4 Material source of debris flow

（3）物源條件

松散固體物源的種類、分布、含量以及補(bǔ)給方式，對(duì)泥石流的類型、性質(zhì)和規(guī)模具有很重要的決定作用。本區(qū)泥石流的物源主要分為兩類：一類為自然條件形成的第四紀(jì)碎石土，另一類為人為活動(dòng)產(chǎn)生的堆積碎石。自然條件形成的土石主要為泥石流溝床堆積的塊石及兩側(cè)溝坡松散第四紀(jì)碎石土，人為堆積主要為工程建設(shè)與采礦產(chǎn)生的廢渣及礦石。其中5處存在歷史礦山開采廢渣，7處存在工程建設(shè)廢渣。溝道內(nèi)歷史采礦及景區(qū)建設(shè)形成了大量的堆積物，這也為泥石流的發(fā)生提供了豐富的松散固體物源（表4）。

這兩類物源多集中分布于溝道及其兩側(cè)，一般溝床堆積物十分松散，溝坡局部較不穩(wěn)定，溝床堆積物源是泥石流主要?jiǎng)觾?chǔ)量。溝床堆積物參與泥石流活動(dòng)的方式主要為揭底沖刷，如遇強(qiáng)降水，溝床內(nèi)松散堆積物可能會(huì)啟動(dòng)，為泥石流提供物源。景區(qū)泥石流溝道不穩(wěn)定區(qū)段所占比例較大（表4），“7·21”期間發(fā)生泥石流災(zāi)害的上方山、英水溝、迎風(fēng)峪及金陵景區(qū)等五條泥石流溝均在50%以上，其中金陵景區(qū)牛皋溝達(dá)到了80%，是典型的溝道物源型泥石流。

（4）降雨條件

降雨是泥石流發(fā)生的主要促發(fā)因素，降水量與降水強(qiáng)度是泥石流暴發(fā)的必備條件。景區(qū)泥石流溝所在區(qū)域的氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候區(qū)，一年四季分明。全年降水量大都集中在6～8月份，占總降水量的60%～80%，為泥石流暴發(fā)提供了充足的水源條件（圖1）。2012年“7·21”特大暴雨為北京61年來最大暴雨，該區(qū)域日最大降雨量接近500mm，而且主要降雨量集中在24小時(shí)內(nèi)，這為泥石流的發(fā)生提供了有利條件。一般在暴雨作用下，降水大量匯集于溝道，匯流過程中將坡面松散泥沙及各類松散堆積物源攜帶進(jìn)入溝道，并順溝而下。短時(shí)強(qiáng)降水致使溝道沖刷嚴(yán)重，通過溝道揭底沖刷卷動(dòng)溝道內(nèi)的松散堆積物源，并將兩側(cè)溝岸松散固體物質(zhì)帶走，以滾雪球的方式向下游運(yùn)動(dòng)，從而暴發(fā)泥石流。短時(shí)強(qiáng)降水是泥石流發(fā)生的直接誘因。

圖1 房山區(qū)四季多年平均降雨量柱狀圖Fig.1 The rainfall values of the four seasons and some years in Fangshan District

4 泥石流易發(fā)性分析

（1）泥石流易發(fā)程度

泥石流易發(fā)程度是指泥石流發(fā)生的可能性，可根據(jù)泥石流溝谷或潛在泥石流溝谷的地形、地質(zhì)及降水等環(huán)境因素綜合評(píng)判。通常對(duì)影響泥石流發(fā)育的各因子，按照《泥石流災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》（DT /T0220-2006）附錄“泥石流溝的數(shù)量化綜合評(píng)判及易發(fā)程度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”逐項(xiàng)打分，然后根據(jù)綜合評(píng)分結(jié)果按規(guī)范對(duì)易發(fā)程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。泥石流易發(fā)程度越高，發(fā)生泥石流的可能性越大。依據(jù)研究區(qū)各條泥石流現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及數(shù)據(jù)分析，針對(duì)泥石流溝特征開展打分綜合評(píng)判，泥石流數(shù)量化綜合評(píng)分及易發(fā)性見表5。

表5 泥石流綜合評(píng)分結(jié)果統(tǒng)計(jì)表Tab.5 Statistical table of debris flow comprehensive score results

（2）典型溝泥石流活動(dòng)強(qiáng)度分析

金陵景區(qū)牛皋溝是本區(qū)較為典型的泥石流溝，“7·21”期間金陵景區(qū)牛皋溝發(fā)生泥石流災(zāi)害。目前溝內(nèi)仍然存在大量松散固體物源，通過易發(fā)性評(píng)價(jià)得出該溝道仍屬于易發(fā)性泥石流。泥石流與降雨量密切相關(guān)，泥石流一般發(fā)生在持續(xù)降雨或暴雨條件下。依據(jù)北京市水文手冊(cè)及周口店地區(qū)水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用暴雨強(qiáng)度指標(biāo)，計(jì)算分析牛皋溝泥石流活動(dòng)強(qiáng)度。

式中：K為前期降雨量修正系數(shù)，無前期降水量時(shí)：K=1；有前期降雨量時(shí)：K＞1；現(xiàn)階段可暫時(shí)假定：K=1.1～1.2。H24為24h最大降雨量（mm），H1為1h最大降雨量（mm），H1/6為10min最大降雨量（mm）。表6為泥石流在不同頻率下的暴雨強(qiáng)度指標(biāo)的計(jì)算成果。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)綜合分析結(jié)果：R ＜3.1安全雨情；R≥3.1可能發(fā)生泥石流的雨情；R =3.1～4.2發(fā)生幾率＜0.2；R =4.2～10發(fā)生幾率0.2～0.8；R ＞10發(fā)生幾率＞0.8。

因此，通過暴雨強(qiáng)度R值的計(jì)算可判定：牛皋溝泥石流溝激發(fā)泥石流形成的暴雨強(qiáng)度R值大于10，發(fā)生幾率大于0.8。溝內(nèi)仍然堆積有大量松散物源，在暴雨條件下發(fā)生泥石流災(zāi)害的可能性較大。

表6 不同頻率下的小時(shí)雨強(qiáng)值計(jì)算表Tab.6 Calculation table of hour rainfall intensity values under different frequency

5 結(jié)論

（1）房山風(fēng)景區(qū)發(fā)育有12條泥石流溝，分布在周口店鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)、韓村河鎮(zhèn)、十渡鎮(zhèn)及佛子莊鄉(xiāng)等5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，泥石流的危害對(duì)象主要是溝域景觀資源、旅游設(shè)施以及人員安全等方面。研究區(qū)溝道具有形成泥石流的地形地貌、地層巖性與物源條件，而區(qū)內(nèi)降水充沛為泥石流提供了誘因。

（2）通過對(duì)區(qū)內(nèi)發(fā)育的泥石流進(jìn)行調(diào)查與綜合評(píng)判，泥石流數(shù)量化評(píng)分結(jié)果顯示有5條屬于易發(fā)性泥石流，其余均為輕度易發(fā)。以金陵景區(qū)牛皋溝為例分析典型泥石流溝活動(dòng)強(qiáng)度，采用暴雨強(qiáng)度計(jì)算判定其發(fā)生幾率大于0.8。溝內(nèi)現(xiàn)有松散固體物源量仍較大，并且“7·21”后溝道并未馬上開展泥石流災(zāi)害專項(xiàng)治理，在暴雨條件下發(fā)生泥石流災(zāi)害的可能性仍較大。

（3）泥石流災(zāi)害對(duì)游客、景觀資源及旅游設(shè)施的安全構(gòu)成了威脅，嚴(yán)重影響了山區(qū)旅游資源的正常開發(fā)與建設(shè)。因此，必須結(jié)合地方旅游發(fā)展規(guī)劃，盡快開展泥石流治理工程。汛期旅游及時(shí)關(guān)注天氣情況，避免進(jìn)入泥石流易發(fā)區(qū)，強(qiáng)降雨期間景區(qū)泥石流發(fā)生可能性大。山區(qū)旅游如遇強(qiáng)降雨，嚴(yán)禁在溝谷內(nèi)露營或長時(shí)間停留，應(yīng)迅速撤離到溝谷兩側(cè)高地或景區(qū)指定安全區(qū)域。

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