密云司馬臺-霧靈山溝域經(jīng)濟(jì)區(qū)泥石流分布及防治措施

賀瑾瑞,陳國滸,張翊超

(北京市地質(zhì)研究所,北京 100120)

0 引言

泥石流是山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)的熱點(diǎn)問題,歷來受到政府的高度重視.

按照《北京市南窖等7條溝域經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查項(xiàng)目工作方案》的工作部署和技術(shù)要求,對密云縣司馬臺-霧靈山溝域進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查.工作區(qū)地處華北平原與燕山山地交接地帶,屬燕山山脈中段[1].區(qū)內(nèi)山巒起伏,海拔140～2116m,南北兩側(cè)高,自東向西傾斜中間形成狹長的山間盆地.調(diào)查發(fā)現(xiàn)泥石流地質(zhì)災(zāi)害共計(jì)21處,研究了其分布特征、形成條件,并提出了防治措施.

1 泥石流形成條件和分布特征

1.1 形成條件

密云地區(qū)泥石流發(fā)育具備3個必要條件:豐富的松散碎屑物、陡峻的地形和充足的水源[2],人類活動可直接或間接地影響到泥石流的發(fā)育.

(1)豐富的松散碎屑物

區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,斷裂褶皺發(fā)育,規(guī)模巨大,波及廣泛,且均以破碎帶、糜棱巖帶、擠壓片理帶和動力變質(zhì)帶的形式出現(xiàn).沿?cái)嗔褞r石極為破碎,為泥石流發(fā)生提供了大量物源.坡城子-西菜園一帶斷裂比較發(fā)育,存在4個潛在泥石流災(zāi)害點(diǎn);頭道溝-柏神公園-頭道溝一帶發(fā)育有5個潛在泥石流災(zāi)害點(diǎn)(圖1).

圖1 泥石流災(zāi)害分布圖

(2)陡峻的地形和充足的水源

陡峻的地形為泥石流提供了能量和活動場所,且與泥石流發(fā)育密切相關(guān)[3],區(qū)內(nèi)長期遭受外力侵蝕,地形切割強(qiáng)烈,相對高差大,海拔140～2116m,溝谷坡降大,為泥石流的發(fā)生提供了必要的動力條件.

區(qū)內(nèi)降雨量較少,但受地形影響造成降雨分布不均,部分地區(qū)往往以高強(qiáng)度的暴雨形式降落,如坡城子一帶為山前多雨區(qū),年降水量在650mm以上,這種降雨特征為區(qū)內(nèi)地表徑流和溝谷洪流的形成創(chuàng)造了有利的條件.

(3)人類活動

人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動,加速了該區(qū)的泥石流的發(fā)生.據(jù)史料記載,該區(qū)古時(shí)曾經(jīng)是一個森林分布較多的地區(qū).后期人類的過渡伐木,采礦和陡坡耕作,造成大量水土流失,形成大量的松散碎屑物,促進(jìn)了泥石流的發(fā)生.

1.2 總體發(fā)育分布特征

(1)形成物源

區(qū)內(nèi)泥石流碎屑物顆粒粒徑一般在0.005～100mm,其中大于20mm的塊石平均占固體物總重量的70%以上, 20～2mm的碎石、礫石占18%,2～0.074mm的砂粒占10%,小于0.074mm的粘土類物質(zhì)僅占極少部分.顯示其粗顆粒含量大、粘性物質(zhì)少的顆粒組成特點(diǎn)[4][5].

(2)形成方式

泥石流由于地形條件、松散固體物質(zhì)貯存方式及暴雨強(qiáng)度等差異,其形成過程及方式上不盡相同,一般可歸納為三種形式:以水力強(qiáng)烈侵蝕溝床形成的泥石流、以坡面侵蝕為主形成的泥石流、以溝源崩、滑塌觸發(fā)溝床物質(zhì)活動而形成的泥石流[6].通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),本區(qū)發(fā)生的泥石流主要是以第3種方式形成的.

此類泥石流是坡面侵蝕與水力侵蝕復(fù)合作用帶動溝床物質(zhì)形成的泥石流,其形成過程為:首先在溝源陡坡出現(xiàn)崩滑體,堆堵在狹窄的溝床內(nèi)構(gòu)成"雍壩",攔蓄了上游水體,隨著水量增加,水位不斷加高,由碎塊石組成的"雍壩"發(fā)生潰決,強(qiáng)烈沖擊并帶動溝床物質(zhì)活動,形成泥石流.而另一些滑塌體則是借助陡峻的地形,在洪水的裹攜、翻滾移動下,如同滾雪球愈滾愈多,從而形成泥石流.

(3)形成規(guī)模

表1 司馬臺-霧靈山溝域泥石流溝規(guī)模一覽表

依據(jù) "《縣(市)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃基本要求》實(shí)施細(xì)則"中泥石流災(zāi)害規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)野外實(shí)地調(diào)查,司馬臺-霧靈山各泥石流溝規(guī)模情況見表1.從表1可以看出,司馬臺-霧靈山溝域發(fā)育的21條泥石流溝,其規(guī)模以中型為主,有14處,其余7處均為小型.

1.3 分布現(xiàn)狀及特征

根據(jù)調(diào)查,工作區(qū)內(nèi)共分布有老泥石流溝6條.其中,新城子鎮(zhèn)分布有4條,古北口鎮(zhèn)1條,太師屯鎮(zhèn)1條;潛在泥石流溝15條,其中,新城子鎮(zhèn)分布有9條,古北口鎮(zhèn)5條,太師屯鎮(zhèn)1條(圖2).根據(jù)本次調(diào)查,工作區(qū)內(nèi)直接對村莊構(gòu)成威脅的泥石流溝10條,對景區(qū)構(gòu)成威脅的有6條,對公路構(gòu)成威脅8條(圖3).

本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的展布方向和發(fā)育強(qiáng)度,山脈的走向和高差,強(qiáng)降雨出現(xiàn)的時(shí)間與空間范圍控制泥石流的時(shí)空分布.

(1)時(shí)間分布

泥石流的爆發(fā)必須同時(shí)具備物源和動力兩個條件.因此,泥石流的爆發(fā)在時(shí)間上的分布有著顯著特征:

1 )自1993年以來,區(qū)內(nèi)泥石流絕大部分發(fā)生在7月15日～8月15日時(shí)段內(nèi).這與該時(shí)段內(nèi)高頻次暴雨有關(guān).

2 )據(jù)資料統(tǒng)計(jì),歷史上區(qū)內(nèi)同一溝谷重復(fù)出現(xiàn)泥石流的時(shí)間間隔最少兩年以上,一般超過10年.目前,區(qū)內(nèi)大部分泥石流溝谷間歇期已超過30年.

3 )區(qū)內(nèi)常發(fā)生午后和夜雨型暴雨.泥石流多發(fā)于下午2時(shí)～次日凌晨.

(2)空間分布

泥石流的空間分布與地質(zhì)、地形地貌有關(guān):

1 )泥石流分布受主干斷裂控制,斷裂帶附近巖石破碎,地形高差大,泥石流分布密度大.區(qū)內(nèi)泥石流溝大多分布在斷裂帶上或附近,如坡城子-西菜園,頭道溝-柏神公園一帶(圖1).

2 )泥石流溝主要發(fā)育在巖體破碎的高山陡坡地區(qū).這類地區(qū)山體崩塌、坍塌十分發(fā)育.

3 )泥石流集中分布在二級支溝中,以"V"型谷居多,溝長以2～5km為主(圖4).流域面積在0.2～7.59 km2之間,以0.5～3km2為主(圖5).

4 )泥石流分布與局部地區(qū)暴雨密切相關(guān).本區(qū)泥石流屬暴雨-大暴雨型,激發(fā)泥石流的日降雨量超過200mm,泥石流常發(fā)生在暴雨中心區(qū)[7].

2 泥石流的防治措施

(1)預(yù)防措施

區(qū)內(nèi)的泥石流災(zāi)害具有暴發(fā)頻率低、影響范圍廣等特點(diǎn),因此,我們采取的預(yù)防措施主要有避讓、設(shè)立警示標(biāo)識、群測群防、專業(yè)監(jiān)測、禁止破壞地質(zhì)環(huán)境的活動等.

(2)治理措施

造成本區(qū)泥石流災(zāi)害的重要原因是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)嚴(yán)重破壞,坡面土層及松散堆積物缺乏保護(hù).將生物治理與工程治理結(jié)合起來,進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)是穩(wěn)定地質(zhì)環(huán)境的重要手段.

生物治理投資較少、經(jīng)濟(jì)效益高,是當(dāng)前防治地質(zhì)災(zāi)害的重要手段,應(yīng)予以推廣.在生物治理難以見效的地方輻以適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?能更有效地對地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行防治.

[1]杜 濤.北京地質(zhì)災(zāi)害概況[J]北京地質(zhì),2000,(04):21～23.

[2]康志成,李焯芬,馬藹乃等.中國泥石流研究[M].北京:科學(xué)出版社,2004:3～25.

[3]周必凡,李德基,羅德富等.泥石流防治指南[M].北京:科學(xué)出版社,1991:2～4.

[4]張春山.北京北山地區(qū)泥石流災(zāi)害危險(xiǎn)性評價(jià)[J],北京地質(zhì),1996,(2)11～20.

[5]李巧剛.密云西北部山區(qū)泥石流危險(xiǎn)性評價(jià)[D],中國地質(zhì)大學(xué),2010,10～20.

[6]李金海,余新曉,謝元寶等.北京山洪泥石流[M].北京:中國林業(yè)出版社,2007,22～29.

[7]韋京蓮等.北京山區(qū)泥石流降雨特征分析及降雨預(yù)報(bào)初探[J],中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2004(5).

[8]劉 濤.密云縣泥石流危險(xiǎn)度評價(jià)及防治措施體系研究[D].北京林業(yè)大學(xué).2009:75～80.