北京房山地區泥石流特征分析

申 健，李瑜瑤，李巧剛

（北京市地質研究所，北京 100120）

0 前言

隨著礦產資源的逐步枯竭，2012年后北京市對絕大部分礦山進行了關停，山區縣也從傳統的礦山開發逐漸轉型，山區旅游業已成為了重要產業（趙圳，2013；金萍，2003）。溝域旅游資源是發展山區旅游業的重心，溝谷景觀、人文景觀等成為旅游開發的潛力區。但山區旅游風景區所在溝谷多為泥石流易發區（崔鵬等，2007；倪化勇，2010；王海芝，2009），嚴重制約了旅游資源的開發。本文以房山風景區發育的泥石流為例，進行了泥石流特征分析，從而為該類泥石流災害的防治工作提供依據。

1 泥石流基本情況

（1）分布現狀

房山風景區內發育的泥石流主要分布在山區，涉及周口店鎮、張坊鎮、韓村河鎮、十渡鎮及佛子莊鄉等5個鄉鎮，共12條泥石流（表1）。

表1 房山風景區泥石流發育情況統計表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內，而這類景區大多數景觀與設施分布于泥石流溝道內。此外，一般其溝口地形較開闊，分布有景區牌坊、集散中心及停車場等旅游設施。

景區內泥石流除具備一般地區泥石流特征外，還具有自身特點。區內的泥石流危害對象較一般泥石流復雜，主要是溝內旅游觀光資源和游客。另外，泥石流也對區內的道路、橋梁、房屋等旅游設施造成危害，而對溝道內景觀、生態和交通設施的破壞是最為常見的。房山區6—8月份屬于山區旅游旺季，風景區內人流密度大，且多為不了解當地情況的市區游客；易集中于危險區，預警防范要求高。

2 泥石流的危害

風景區泥石流的危害主要是對溝域內景觀、旅游設施以及人員安全的影響和破壞。具體如下：

（1）溝域景觀

這類旅游景區主要依托溝谷自然景觀資源開發建設，溝道、峽谷及坡地等溝域景觀是其重要旅游資源。然而如果爆發泥石流災害，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，嚴重影響溝域景觀風貌。2012年北京“7·21”特大暴雨期間上方山、英水溝、迎風峪及金陵景區等發生了泥石流災害，溝道內堆積大量碎石，溝床起伏連綿，樹木被沖毀掩埋，自然景觀破壞嚴重，詳見表2。

表2 景區泥石流主要損毀情況統計表Tab.2 Tatistical table of main damage of debris flow

（2）旅游設施

“7·21”期間景區泥石流災害損毀了溝道內大量旅游基礎設施，景區道路、護欄、觀光道、橋梁、蓄水池、房屋等設施被不同程度的破壞，其中金陵景區、迎風峪景區、上方山景區破壞較嚴重（表2）。此外，泥石流堆積物還掩埋了溝口景區牌坊、集散中心及停車場等區域，淤積厚度多為2～3m。泥石流災害嚴重破壞了旅游設施，導致多數旅游景區被迫停業整修。

身軀高大，面龐黝黑，一副典型的康巴漢子形象—這就是玉樹州市場監督管理局的白瑪文洲。青海省玉樹藏族自治州是全國30個少數民族自治州中主體民族比例最高的一個，全州總面積26.7萬平方公里，總人口39萬。最遠的縣城距離州府所在地268公里，最遠的鄉540多公里，地處偏遠，交通不便，平均海拔4200米以上。面積大、人員居住分散，食品藥品監管工作難度可想而知。

（3）人員安全

泥石流一般發生在夏季降雨季節，此時正值游客觀光旺季。汛期泥石流災害處于易發期，對溝道內觀光游客的生命安全存在直接威脅。此外，泥石流發生后引起的道路中斷、溝道沖刷和堆積掩埋，對游客人身安全也形成潛在威脅。“7·21”期間房山風景區內多處發生泥石流災害，所幸未造成人員傷亡，僅造成一定的財產損失。

3 泥石流成因分析

（1）地形地貌

研究區屬中山地貌，受區域地質構造的影響，多數溝域內地形陡峻，山高谷深；溝谷內發育大量沖溝，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70°以上，深切割“V”型谷發育，總體上具有岸坡陡峻、切割深度大的特點，這為泥石流災害發生創造了良好臨空條件。泥石流溝道高差相對較大，其中牛皋溝達到了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。

表3 景區泥石流溝地形基本特征統計表Tab.3 Statistical table of basic features of debris flow topography

（2）地層巖性

山區泥石流的發育、分布與地層巖性相關，松散物源物的形成是地層巖石受內外力相互作用的結果。本次研究泥石流區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動、沉積作用、風化作用等影響劇烈，地形陡峻、裂隙發育，這類出露的巖石易產生大量的崩滑塌體。研究區泥石流溝道中上游普遍存在崩塌、不穩定斜坡現象，并且巖石出露區域溝坡松散堆積碎石、溝道塊石多為崩塌產物，這為泥石流形成了大量的松散固體物源物質。

表4 景區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、含量以及補給方式，對泥石流的類型、性質和規模具有很重要的決定作用。本區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碎石土，另一類為人為活動產生的堆積碎石。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溝坡松散第四紀碎石土，人為堆積主要為工程建設與采礦產生的廢渣及礦石。其中5處存在歷史礦山開采廢渣，7處存在工程建設廢渣。溝道內歷史采礦及景區建設形成了大量的堆積物，這也為泥石流的發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，一般溝床堆積物十分松散，溝坡局部較不穩定，溝床堆積物源是泥石流主要動儲量。溝床堆積物參與泥石流活動的方式主要為揭底沖刷，如遇強降水，溝床內松散堆積物可能會啟動，為泥石流提供物源。景區泥石流溝道不穩定區段所占比例較大（表4），“7·21”期間發生泥石流災害的上方山、英水溝、迎風峪及金陵景區等五條泥石流溝均在50%以上，其中金陵景區牛皋溝達到了80%，是典型的溝道物源型泥石流。

（4）降雨條件

降雨是泥石流發生的主要促發因素，降水量與降水強度是泥石流暴發的必備條件。景區泥石流溝所在區域的氣候屬溫帶大陸性季風氣候區，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，該區域日最大降雨量接近500mm，而且主要降雨量集中在24小時內，這為泥石流的發生提供了有利條件。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入溝道，并順溝而下。短時強降水致使溝道沖刷嚴重，通過溝道揭底沖刷卷動溝道內的松散堆積物源，并將兩側溝岸松散固體物質帶走，以滾雪球的方式向下游運動，從而暴發泥石流。短時強降水是泥石流發生的直接誘因。

圖1 房山區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 泥石流易發性分析

（1）泥石流易發程度

泥石流易發程度是指泥石流發生的可能性，可根據泥石流溝谷或潛在泥石流溝谷的地形、地質及降水等環境因素綜合評判。通常對影響泥石流發育的各因子，按照《泥石流災害防治工程勘查規范》（DT /T0220-2006）附錄“泥石流溝的數量化綜合評判及易發程度等級標準”逐項打分，然后根據綜合評分結果按規范對易發程度進行評價。泥石流易發程度越高，發生泥石流的可能性越大。依據研究區各條泥石流現場調查及數據分析，針對泥石流溝特征開展打分綜合評判，泥石流數量化綜合評分及易發性見表5。

表5 泥石流綜合評分結果統計表Tab.5 Statistical table of debris flow comprehensive score results

（2）典型溝泥石流活動強度分析

金陵景區牛皋溝是本區較為典型的泥石流溝，“7·21”期間金陵景區牛皋溝發生泥石流災害。目前溝內仍然存在大量松散固體物源，通過易發性評價得出該溝道仍屬于易發性泥石流。泥石流與降雨量密切相關，泥石流一般發生在持續降雨或暴雨條件下。依據北京市水文手冊及周口店地區水文監測數據采用暴雨強度指標，計算分析牛皋溝泥石流活動強度。

式中：K為前期降雨量修正系數，無前期降水量時：K=1；有前期降雨量時：K＞1；現階段可暫時假定：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度指標的計算成果。

根據統計綜合分析結果：R ＜3.1安全雨情；R≥3.1可能發生泥石流的雨情；R =3.1～4.2發生幾率＜0.2；R =4.2～10發生幾率0.2～0.8；R ＞10發生幾率＞0.8。

因此，通過暴雨強度R值的計算可判定：牛皋溝泥石流溝激發泥石流形成的暴雨強度R值大于10，發生幾率大于0.8。溝內仍然堆積有大量松散物源，在暴雨條件下發生泥石流災害的可能性較大。

表6 不同頻率下的小時雨強值計算表Tab.6 Calculation table of hour rainfall intensity values under different frequency

5 結論

（1）房山風景區發育有12條泥石流溝，分布在周口店鎮、張坊鎮、韓村河鎮、十渡鎮及佛子莊鄉等5個鄉鎮，泥石流的危害對象主要是溝域景觀資源、旅游設施以及人員安全等方面。研究區溝道具有形成泥石流的地形地貌、地層巖性與物源條件，而區內降水充沛為泥石流提供了誘因。

（2）通過對區內發育的泥石流進行調查與綜合評判，泥石流數量化評分結果顯示有5條屬于易發性泥石流，其余均為輕度易發。以金陵景區牛皋溝為例分析典型泥石流溝活動強度，采用暴雨強度計算判定其發生幾率大于0.8。溝內現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害專項治理，在暴雨條件下發生泥石流災害的可能性仍較大。

（3）泥石流災害對游客、景觀資源及旅游設施的安全構成了威脅，嚴重影響了山區旅游資源的正常開發與建設。因此，必須結合地方旅游發展規劃，盡快開展泥石流治理工程。汛期旅游及時關注天氣情況，避免進入泥石流易發區，強降雨期間景區泥石流發生可能性大。山區旅游如遇強降雨，嚴禁在溝谷內露營或長時間停留，應迅速撤離到溝谷兩側高地或景區指定安全區域。

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