密云司馬臺-霧靈山溝域經濟區泥石流分布及防治措施

賀瑾瑞,陳國滸,張翊超

(北京市地質研究所,北京 100120)

0 引言

泥石流是山區防災減災的熱點問題,歷來受到政府的高度重視.

按照《北京市南窖等7條溝域經濟發展區地質災害調查項目工作方案》的工作部署和技術要求,對密云縣司馬臺-霧靈山溝域進行了詳細的地質災害調查.工作區地處華北平原與燕山山地交接地帶,屬燕山山脈中段[1].區內山巒起伏,海拔140～2116m,南北兩側高,自東向西傾斜中間形成狹長的山間盆地.調查發現泥石流地質災害共計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

密云地區泥石流發育具備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育.

(1)豐富的松散碎屑物

區內地質構造復雜,斷裂褶皺發育,規模巨大,波及廣泛,且均以破碎帶、糜棱巖帶、擠壓片理帶和動力變質帶的形式出現.沿斷裂帶巖石極為破碎,為泥石流發生提供了大量物源.坡城子-西菜園一帶斷裂比較發育,存在4個潛在泥石流災害點;頭道溝-柏神公園-頭道溝一帶發育有5個潛在泥石流災害點(圖1).

圖1 泥石流災害分布圖

(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,且與泥石流發育密切相關[3],區內長期遭受外力侵蝕,地形切割強烈,相對高差大,海拔140～2116m,溝谷坡降大,為泥石流的發生提供了必要的動力條件.

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

(3)人類活動

人類不合理的經濟活動,加速了該區的泥石流的發生.據史料記載,該區古時曾經是一個森林分布較多的地區.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,促進了泥石流的發生.

1.2 總體發育分布特征

(1)形成物源

區內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的粘土類物質僅占極少部分.顯示其粗顆粒含量大、粘性物質少的顆粒組成特點[4][5].

(2)形成方式

泥石流由于地形條件、松散固體物質貯存方式及暴雨強度等差異,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、滑塌觸發溝床物質活動而形成的泥石流[6].通過實地調查發現,本區發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合作用帶動溝床物質形成的泥石流,其形成過程為:首先在溝源陡坡出現崩滑體,堆堵在狹窄的溝床內構成"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"發生潰決,強烈沖擊并帶動溝床物質活動,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)形成規模

表1 司馬臺-霧靈山溝域泥石流溝規模一覽表

依據 "《縣(市)地質災害調查與區劃基本要求》實施細則"中泥石流災害規模劃分標準,經野外實地調查,司馬臺-霧靈山各泥石流溝規模情況見表1.從表1可以看出,司馬臺-霧靈山溝域發育的21條泥石流溝,其規模以中型為主,有14處,其余7處均為小型.

1.3 分布現狀及特征

根據調查,工作區內共分布有老泥石流溝6條.其中,新城子鎮分布有4條,古北口鎮1條,太師屯鎮1條;潛在泥石流溝15條,其中,新城子鎮分布有9條,古北口鎮5條,太師屯鎮1條(圖2).根據本次調查,工作區內直接對村莊構成威脅的泥石流溝10條,對景區構成威脅的有6條,對公路構成威脅8條(圖3).

本區地質構造的展布方向和發育強度,山脈的走向和高差,強降雨出現的時間與空間范圍控制泥石流的時空分布.

(1)時間分布

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

1 )自1993年以來,區內泥石流絕大部分發生在7月15日～8月15日時段內.這與該時段內高頻次暴雨有關.

2 )據資料統計,歷史上區內同一溝谷重復出現泥石流的時間間隔最少兩年以上,一般超過10年.目前,區內大部分泥石流溝谷間歇期已超過30年.

3 )區內常發生午后和夜雨型暴雨.泥石流多發于下午2時～次日凌晨.

(2)空間分布

泥石流的空間分布與地質、地形地貌有關:

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.區內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 )泥石流溝主要發育在巖體破碎的高山陡坡地區.這類地區山體崩塌、坍塌十分發育.

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暴雨密切相關.本區泥石流屬暴雨-大暴雨型,激發泥石流的日降雨量超過200mm,泥石流常發生在暴雨中心區[7].

2 泥石流的防治措施

(1)預防措施

區內的泥石流災害具有暴發頻率低、影響范圍廣等特點,因此,我們采取的預防措施主要有避讓、設立警示標識、群測群防、專業監測、禁止破壞地質環境的活動等.

(2)治理措施

造成本區泥石流災害的重要原因是生態環境系統嚴重破壞,坡面土層及松散堆積物缺乏保護.將生物治理與工程治理結合起來,進行生態恢復是穩定地質環境的重要手段.

生物治理投資較少、經濟效益高,是當前防治地質災害的重要手段,應予以推廣.在生物治理難以見效的地方輻以適當的工程措施,能更有效地對地質災害進行防治.

[1]杜 濤.北京地質災害概況[J]北京地質,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:科學出版社,1991:2～4.

[4]張春山.北京北山地區泥石流災害危險性評價[J],北京地質,1996,(2)11～20.

[5]李巧剛.密云西北部山區泥石流危險性評價[D],中國地質大學,2010,10～20.

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

[7]韋京蓮等.北京山區泥石流降雨特征分析及降雨預報初探[J],中國地質災害與防治學報,2004(5).

[8]劉 濤.密云縣泥石流危險度評價及防治措施體系研究[D].北京林業大學.2009:75～80.