植被覆蓋對泥石流發育的影響分析

邵振臣

摘要： 本文就植被對泥石流形成的影響，綜合目前的研究成果，進行分析總結，認為植被對泥石流的影響應該辯證地看待。通過植被在泥石流形成前后的作用分析可知，在泥石流形成初期，植被覆蓋區對泥石流的形成具有抑制作用，土體中水分達到飽和后對泥石流的形成就有促進作用。

Abstract： This paper summarizes the research results at present to analyze the impact of the vegetation on the formation of debris flow， and thinks that the impact of vegetation on the debris flow should be treated dialectically. Through the analysis of the effect of the vegetation on the debris flow formation， it showed that at the beginning of the formation of debris flow， the vegetation area can inhibit the formation of debris flow， and after the soil moisture reaches saturation， debris flow is promoted.

關鍵詞： 泥石流；植被覆蓋；植被

Key words： debris flow；vegetation cover；vegetation

中圖分類號：P642.23 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）10-0151-02

0 引言

泥石流、滑坡等是山區非常嚴重的地質災害，每年給社會帶來嚴重的經濟財產和人身安全影響，嚴重制約著致災區域的社會經濟發展，各國家及政府均高度重視。每年國內外近百篇文章和學術專著在各大學術期刊上發表，并定期舉辦泥石流、滑坡等的學術探討，該學科的學術研究發展勢頭較為旺盛。在形成泥石流的各種因素中，植被在其中的作用一直存在爭議，李樹德學者認為森林植被在泥石流形成過程起到抑制作用[1、2]。本文通過分析泥石流的形成因素，探討植被在泥石流發育過程的作用，研究植被在其中發揮的作用。

1 泥石流形成的條件

1.1 復雜的地形條件

泥石流發生的地形地貌條件一般分為陡峭的地形，具有一定坡度的地形有利于碎屑物質在一定條件下具有下降趨勢，給予碎屑物質充足的動力來源，同時陡峭的地形比較容易產生下滑力，對周邊巖性也有破壞，促進泥石流物源的進一步發展[3，4]。

1.2 松散物質來源

泥石流物源區一般地質構造復雜，新構造活動劇烈，地震烈度較高的區域，斷裂褶皺發育，這些區域巖性裸露，經長期風化，地表巖性松散易崩塌、錯落，常出現不良地質現象，為泥石流提供豐富的物源；同時人類活動，如濫伐森林造成了嚴重的水土流失等也為泥石流提供了大量的物質來源。[5、6]

1.3 集中降水量大

泥石流中水是必不缺少的組成部分，泥石流發生必須有充足的水源，來自降雨或者來自冰雪融化，在泥石流形成運移過程中，水是激發因素和搬運介質。例如舟曲泥石流發生的主要原因是長時間的暴雨，造成該地區形成了巨大的山洪，沖刷能力很強，為泥石流的發生提供了充足的動力支持。

2 植被對泥石流發育影響作用分析

2.1 削減形成泥石流的土體補給量

植被在地下部分根系深入土層，相互交錯呈現網狀，一般草本根系較淺，2-10cm；灌木的根系延伸較長，一般在0.5-4cm；喬木根系則為最深，維持在2-10cm，部分根系可深入基巖裂隙。植被延伸的根系一般分為三類，由深到淺是喬木根系、灌木根系、草本植物根系。植被根系深入土體后，錯亂延伸，在土體中類似錨桿作用，錨固土體，增加了土體的整體性和對抗侵蝕沖刷的能力。根系越深延伸越錯亂，表現出來的錨固作用越強烈，對土體的錨固量越大。對土體最佳的錨固作用應該是三種類型的根系相互組合，根系可以從表層到深層較好地錨固土體，相互滲透，較少地表碎屑物的形成即較少泥石流松散物質來源[8、9]。

土壤的抗侵蝕沖刷能力可以用土壤的微團聚體含量與分析計算所得的分散系數來表示，即土壤分散系數=微團聚體含量（<0.001mm）、機械組成（<0.001mm），一般而言，分散系數越小，土體的抗侵蝕沖刷能力越強。

2.2 減少參與泥石流活動的水量

國內研究資料表明，泥石流成因中暴雨型泥石流占比較多，約為95%。暴雨形成的泥石流，關鍵因素為泥石流形成時段內洪峰流量值，值越大泥石流形成的概率越大。而植被具有調洪和滯洪的作用，在泥石流前期的啟動過程中具有減少水流量的增加、延長匯流時間等作用。植被的調洪、滯洪方式主要通過植被在地表枝葉對降雨入滲的間接阻擋和根系對地表產流的抑制作用，二者共同阻礙了水源對碎屑形成泥石流的過程，延緩了徑流匯流的時間。例如，西昌黑沙河流域研究，在同次暴雨中，對比流域內的草地、林地和裸地的產流時間，得出林地的產流時間比裸地延遲55min，草地的產流時間比裸地延遲了67min。同時植被可以改善土體團粒結構，增大土體的空隙度，改造土體性質的作用，增強土體的保水能力和透水性，從而降低了參與泥石流活動的水量，抑制泥石流的形成[10]。

由于植被生長環境差別很大，分布區域亦不同，因此不同植被類型對泥石流的抑制作用差別很大，因此不同草本、灌木、喬木的組合對泥石流抑制作用的影響有待進一步研究。

而植被對泥石流的抑制作用不是在所有條件下都能驗證的，土體飽水量是有限的，當雨量和雨強超過一定的臨界值時，植被對土體的抑制作用將會減弱，有可能演化對泥石流的促進作用。

2.3 增大松散固體物質來源

植被對土體具有錨固作用，土力學原理可知，土體的性質對植被根系錨固能力影響很大，其中含水率是關鍵因素。土體含量增多時，強度會有所降低。土體水量飽和后，其強度接近最低臨界點，斜坡上的土體穩定性將逐漸降低，產生下滑力，因為根系與土體相互交錯的接觸關系，下滑力則將傳遞給植被，連同植被一起下滑運動。這類現象在濕潤地區非常明顯，主要原因是，濕潤地區具有較好的水土條件，喬木根系較為淺，且枝葉生長茂盛，根系主要集中在表層土，在長時間降雨過程中，表層土充分飽和，土體強度降低，喬木自重作用較大，容易失穩破壞。降雨同時伴有大風，風對大型喬木的擺動帶來了很強的水平推力，方向不固定，往復出現，植被會把這種拖拽力傳遞到土層根系中，增加了根系土體破壞的程度，加大了坡面土體的破壞，為泥石流提供更多的物質來源。

2.4 增大泥石流流量

隨著長時間的降雨，土體呈現飽和狀態，植被調節降雨產流的作用隨著土體水量飽和而逐漸降低，主要原因是土體截留和保持水分的作用有限，植被對降雨的削減作用在降低[11]。植被及土體組合體對雨水的蓄水達到飽和狀態后，對后續降雨無法再攔蓄，直至土體連同植被一起發生滑坡，連同前期攔蓄的水量一同組成泥石流的物源，從而增大泥石流量。

2.5 漂木增大災害

泥石流物源中摻雜了大量的喬木植被，一方面增加了泥石流整體方量，增加了泥石流預警和防治難度，另一方面大量的喬木進入溝道后容易產生堵塞，形成泥石流龍頭壩，再次潰決后容易形成更大規模的陣型泥石流，這種現象在2004.7云南盈江和龍川的暴雨性泥石流災害中非常普遍。

總之，當降雨量增大到一定臨界值時，植被對泥石流具有促進作用，這種作用主要表現為促進滑坡的產生，增大泥石流流量和擴大下游致災范圍等。

3 總結和建議

一般觀點認為植被是泥石流暴發的重要抑制因素之一，本文通過對泥石流形成因素的分析，可以發現，植被在泥石流形成過程中既有抑制作用也有促進作用，二者對泥石流的作用隨著時間和空間的變化而變化。第一，植被在對泥石流的作用上面主要表現在對降雨的影響，在降雨初期，植被對強降雨可以起到減少參與泥石流活動的水量和減少參與泥石流土體量，對泥石流的產生具有明顯的抑制作用。第二，當土體含水量飽和后，植被不再具有對雨水的吸收緩解地表徑流的作用，反而對泥石流的水量起到逐漸增加的作用，隨著飽水土體的出現，局部滑坡產生，增加泥石流的物質來源，促進泥石流的產生。另外，植被區域的滑坡，增加泥石流中大型漂木量，改變泥石流的動力從而增加泥石流破壞性。所以，植被對泥石流發育的作用不是單一的抑制或是促進，植被對泥石流的作用應從辯證法的角度考慮，在泥石流孕育初期，植被對泥石流的產生是具有抑制作用的，在一定量水體聚集后，土體呈現飽和狀態，植被對泥石流的產生從抑制作用逐漸改變為促進作用。

因此，辯證地看待植被對泥石流的抑制作用和促進作用，在后期泥石流預警防治的過程中提出以下建議：①在泥石流防治工程建設中，適當增加植被覆蓋率及注意區分覆蓋區植被的種類特征，以便在泥石流前期植被根系能疏導更多的水分，降低泥石流發生的頻率。②加強對植被覆蓋區域泥石流預警預報的工作，不能因植被覆蓋率較高就降低對泥石流防治工程的懈怠，對于泥石流易發區域應定期定點預警記錄，時刻保持警惕。③在一定程度上植被會參與到泥石流物源中，因此對泥石流的研究工作，不應局限在沙石碎屑物質中，大型喬木及木屑等在泥石流中的作用應當給予考慮研究。

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