北京房山典型泥石流物源特征及防治建議

」北京房山典型泥石流物源特征及防治建議申健瀏曉曉;李巧剛淳5英【摘要】本文針對(duì)房山區(qū)典型泥石流溝主要物源類(lèi)型進(jìn)行分析討論，崩滑堆積物源、坡面物源以及溝床堆積物源是本區(qū)泥石流物源的主要類(lèi)型.崩滑堆積物源及坡面物源參與泥石流活動(dòng)的量占其總量相對(duì)較少，溝床堆積物源相對(duì)較大，并且多為泥石流溝的主要物源.區(qū)內(nèi)佛子莊鄉(xiāng)北窖溝泥石流溝床堆積物分析顯示，溝道沖淤特征表現(xiàn)出以沖為主的特點(diǎn)溝床物質(zhì)是參與泥石流活動(dòng)的重要物源.并依據(jù)北窖溝泥石流物源特點(diǎn)，提出針對(duì)性的泥石流防治建議.【期刊名稱(chēng)】《城市地質(zhì)》【年(卷)，期】2017(012)003【總頁(yè)數(shù)】4頁(yè)(P46-49)【關(guān)鍵詞】泥石流;物源;特征;防治【作者】申健瀏曉曉;李巧剛淳陵【作者單位】北京市地質(zhì)研究所，北京100120;北京市地質(zhì)研究所，北京100120;北京市地質(zhì)研究所，北京100120;北京市地質(zhì)研究所，北京100120【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】P642.23房山區(qū)泥石流溝松散固體物源，主要包括崩滑堆積物源、坡面物源和溝床堆積物源3種類(lèi)型(北京市地質(zhì)研究所，2012)。依據(jù)房山區(qū)泥石流調(diào)查，房山區(qū)共發(fā)育有139條泥石流溝，存在崩滑堆積物源約占50%，存在坡面物源占約80%，存在溝床堆積物源占約90%。房山區(qū)多數(shù)泥石流溝人類(lèi)工程活動(dòng)劇烈，歷史礦山開(kāi)采形成的礦渣多堆積于溝道內(nèi)（劉文清，2014），為泥石流形成提供了大量的物源物質(zhì)。溝床堆積物是泥石流主要物源，占區(qū)內(nèi)泥石流總數(shù)的70%,2012年〃7?2T期間爆發(fā)的泥石流多與溝床物質(zhì)啟動(dòng)形成泥石流有關(guān)。其中房山區(qū)佛子莊鄉(xiāng)北窖溝泥石流是區(qū)內(nèi)較為典型的泥石流溝，該泥石流溝不僅具有上述3種類(lèi)型物源，并且溝道堆積物是其主要物源。這類(lèi)泥石流的防治重點(diǎn)主要是物源處理及溝道疏導(dǎo)，本文以北窖溝泥石流為例提出了具體工程防治建議，為下一步開(kāi)展治理工作提供參考。崩滑堆積物源主要為點(diǎn)狀分布的集中性堆積物源，一般可劃分為兩種基本類(lèi)型?！N為巖質(zhì)崩滑物源，主要發(fā)育于基巖出露區(qū)域，多為石灰?guī)r、砂巖、花崗巖、千枚巖等巖系中，這類(lèi)崩滑堆積物源主要分布于主溝及支溝兩側(cè)斜坡陡壁，其特點(diǎn)為表層巖性風(fēng)化破碎。沉積巖地區(qū)崩滑堆積物塊度相對(duì)較小，且規(guī)模也往往較小。巖漿巖地區(qū)崩滑塌體塊度一般較大，規(guī)模也較大。另一種為土質(zhì)崩滑物源，主要發(fā)育于潛山坡地等區(qū)域，由于第四紀(jì)厚度較大，多階地分布。崩滑區(qū)多具有良好的臨空條件，如果遭受暴雨沖刷及洪水掏蝕坡腳時(shí)，則可能引發(fā)其變形破壞，形成物源。據(jù)調(diào)查，北窖溝泥石流溝存在物源型崩塌15處，滑坡（不穩(wěn)定斜坡）3處；這些崩塌和滑坡為泥石流提供物源量約1.0x104m3,其中可參與泥石流活動(dòng)的動(dòng)儲(chǔ)量約為0.2x104m3。泥石流流域內(nèi)分布于斜坡表層的松散堆積體及中下部崩坡積物，且未進(jìn)入溝床的松散物質(zhì)；其參與泥石流活動(dòng)的方式主要是在暴雨沖刷下，整體或部分物源進(jìn)入溝道，再被泥石流裹挾帶走。由于其運(yùn)動(dòng)路徑和過(guò)程相對(duì)較長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)中部分物質(zhì)仍可能被斜坡上的樹(shù)木阻擋或緩坡地帶緩沖而停積，因此其可能參與泥石流活動(dòng)的比例相對(duì)較小，且主要以細(xì)粒物質(zhì)為主，視堆積坡度及堆積物顆粒大小的不同，其可能參與泥石流活動(dòng)的物源量一般占其20%左右（喬建平等，2012;郭劍等，2015；徐友寧等，2015）。坡面物源主要可劃分為兩種類(lèi)型，一類(lèi)發(fā)育于人工堆積臺(tái)地部位，另一類(lèi)主要發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化巖石及表層殘坡積土內(nèi)，是區(qū)域主要坡面侵蝕物源區(qū)。坡面侵蝕物源區(qū)參與泥石流活動(dòng)的方式主要為水土流失，包括面蝕和溝蝕的情況均有，侵蝕強(qiáng)烈的可能形成坡面泥石流或坡面沖溝泥石流，可能參與泥石流活動(dòng)的物源量主要受侵蝕強(qiáng)度控制，而侵蝕強(qiáng)度主要受降雨、斜坡特征、植被特征等因素控制，總體上這些坡面侵蝕物源區(qū)坡度一般較大。北窖溝坡面物源點(diǎn)4處，物源總量約2.4x104m3,其中可參與泥石流活動(dòng)的物源量約為2000m3。由于區(qū)內(nèi)礦山已經(jīng)全部關(guān)停，泥石流溝總體上森林植被較發(fā)育，生態(tài)環(huán)境較好，水土流失較輕微。局部地段存在坡面滑塌現(xiàn)象，植被遭到一定程度的破壞，這些地段水土流失可能加劇，為泥石流的形成提供一定的松散物源。但隨時(shí)間推移植被的恢復(fù)，坡面侵蝕物源有限，其可能參與泥石流活動(dòng)的物源量一般少于10%。溝床堆積物源主要為溝道的堆積物，人為作用采礦廢渣、部分支溝崩滑物源與坡面物源在暴雨作用下產(chǎn)生活動(dòng)，經(jīng)不同距離的搬運(yùn)轉(zhuǎn)移而成為新生的溝床堆積物源；區(qū)內(nèi)泥石流溝溝床物源分布廣泛，尤其是泥石流主溝老溝床堆積物源異常豐富，成為泥石流主要物源類(lèi)型。溝床堆積物源參與泥石流活動(dòng)的方式主要為溝床的揭底沖刷，其可參與泥石流活動(dòng)的物源量主要為溝底下切掏蝕的部分與兩側(cè)岸坡可能失穩(wěn)進(jìn)而參與泥石流活動(dòng)的物源部分組成，其可能參與泥石流活動(dòng)的物源量一般占其40%以上。北窖溝溝床松散堆積物源十分豐富，溝床縱坡較大，溝道侵蝕相對(duì)較強(qiáng)烈，其可能的沖刷深度一般為1.5m左右，溝床堆積物參與泥石流活動(dòng)的可能性較大。溝床堆積物源點(diǎn)有30處，物源總量約9.5x104m3,其中可參與泥石流活動(dòng)的物源量約為4.0x104m3,為泥石流的重要物源。北窖溝溝道內(nèi)堆積物的成分主要以塊石、漂石為主，粒徑一般20~30cm,最大粒徑可達(dá)1.5m，分選性差，少量砂及粉粘土充填。塊石成分以砂巖為主，多呈次棱角狀，結(jié)構(gòu)松散一稍密。通過(guò)對(duì)溝道中游及溝口堆積物進(jìn)行顆粒級(jí)配試驗(yàn)分析，掌握了泥石流溝床堆積物的基本特點(diǎn)。試驗(yàn)方法是將探坑表層0~50cm的土樣采集進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)篩分試驗(yàn)，得出不同粒級(jí)的顆粒重量及所占百分比，計(jì)算求得不同粒級(jí)顆粒所占百分比，其結(jié)果如表1。由表1可見(jiàn)，中游及溝口顆粒級(jí)配分析的成果土石比值均小于10:90，且中游土石比小于溝口，試驗(yàn)成果反應(yīng)出北窖溝總體沖淤特征表現(xiàn)出以沖為主的特點(diǎn)。汛期中上游堆積物質(zhì)中較細(xì)小顆粒逐步被水流帶走，而將較大顆粒物質(zhì)留于溝道內(nèi)所致。北窖溝揭底沖刷作用使大量的溝床物質(zhì)參與活動(dòng)，如遇強(qiáng)降雨爆發(fā)泥石流，溝床堆積物將是參與泥石流活動(dòng)的重要物源。清理整形工程首先建議針對(duì)北窖溝坡地上存在的崩滑堆積物源及坡面物源，采取因地制宜的措施，使用機(jī)械與人工等方法進(jìn)行部分清理；然后對(duì)于裸露坡地采取整形工程，根據(jù)不同坡度依勢(shì)設(shè)計(jì)坡改梯，以備采取泥石流生物防治措施。本工程主要是針對(duì)穩(wěn)定性較差的堆積坡體進(jìn)行削坡清方整形，并對(duì)較為松散的可能參與泥石流活動(dòng)的物質(zhì)進(jìn)行清運(yùn)。既提高了坡體穩(wěn)定性，又減少了泥石流物源，從而降低泥石流災(zāi)害發(fā)生的可能。此外，對(duì)于溝道內(nèi)堵塞嚴(yán)重區(qū)段，同樣需要采取清渣治理，以減少溝床物源，疏導(dǎo)溝道提高行洪能力。固坡工程對(duì)于溝內(nèi)存在的不穩(wěn)定斜坡及溝道邊坡建議采取工程固坡措施，以穩(wěn)固坡體防止垮塌形成物源。配合清理整形工程，在梯形臺(tái)地邊緣、斜坡坡腳等潛在不穩(wěn)定區(qū)域，設(shè)置擋土墻、護(hù)坎等工程防護(hù)措施，從而進(jìn)一步穩(wěn)固。對(duì)于風(fēng)化嚴(yán)重易垮塌坡體及堆積坡體，根據(jù)其特點(diǎn)建議設(shè)置坡面防護(hù)工程，采用護(hù)坡工程進(jìn)行處理；既可以提高坡體穩(wěn)定性，又可以減少水土流失作用。（3）攔擋工程溝道攔擋工程布置的主要目的在于消峰減流，減小泥石流峰值流量；并阻擋泥石流溝內(nèi)的大石塊，減少泥石流活動(dòng)的物源量，降低泥石流流體容重；保證排導(dǎo)工程正常使用和經(jīng)攔擋后泥石流剩余物質(zhì)的順利下瀉，同時(shí)通過(guò)泥石流物質(zhì)回淤壓腳起到穩(wěn)固溝床和減輕溝岸崩滑的作用。由于北窖溝內(nèi)可參與泥石流活動(dòng)的物源量較大，另外考慮旅游開(kāi)發(fā)的需要，高壩不利于觀光道路的建設(shè)以及溝道的整理，對(duì)景觀影響也更大。因此，建議在北窖溝泥石流主溝修建多級(jí)攔渣壩分級(jí)攔擋，對(duì)于大面積堆渣區(qū)疏通河道后也可修建多級(jí)谷坊壩。并根據(jù)溝道形狀、溝域開(kāi)發(fā)及景觀協(xié)調(diào)需要，宜采用格賓石籠與漿砌塊石結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)修筑（鮑文，2008；張亞光等，2013）。（4）護(hù)堤工程房山泥石流溝多為自然溝谷，泄洪條件相對(duì)較差，缺少排導(dǎo)設(shè)施。北窖溝內(nèi)分布有農(nóng)田、道路及房屋等，存在排導(dǎo)防護(hù)嚴(yán)重不足等問(wèn)題。汛期為了更好的對(duì)洪水排導(dǎo)，并對(duì)岸坡及道路進(jìn)行防護(hù)；需在溝道中修建漿砌石護(hù)堤加固導(dǎo)流，建議采用重力式結(jié)構(gòu)堤型。防止雨洪及泥石流沖蝕岸坡，并保證溝道內(nèi)匯水能夠順利排出。（1）堆積物源區(qū)在工程治理的基礎(chǔ)上開(kāi)展泥石流生物防治工程，通過(guò)對(duì)已采取清方整形的崩滑堆積物源區(qū)裸露坡體進(jìn)行植被綠化，從而達(dá)到溝道上游穩(wěn)固物源的目的。此外，由于北窖溝中下游溝道較開(kāi)闊，在修建多級(jí)攔渣壩、谷坊壩及護(hù)堤的同時(shí)，對(duì)溝道內(nèi)泄洪溝一側(cè)存在的堆積物源區(qū)同樣可采取生物固源防治工程。結(jié)合北窖溝溝道及所在區(qū)域特點(diǎn)，采取種植適宜本地區(qū)生長(zhǎng)的火炬樹(shù)、黃櫨、山杏等進(jìn)行綠化修復(fù)；這些植被不僅有一定固土作用，同時(shí)有利于溝域景觀的修復(fù)改造。（2）坡面物源區(qū)坡面物源區(qū)生物防治工程主要是針對(duì)水土流失嚴(yán)重區(qū)開(kāi)展，通過(guò)實(shí)施治理工程不僅可以減少物源，還可以涵養(yǎng)水源、保持水土。針對(duì)溝域內(nèi)存在的大量臺(tái)地采取退耕還林措施，加強(qiáng)植樹(shù)造林力度，減少水土流失與坡面流的發(fā)生幾率。對(duì)于坡面物源區(qū)宜采取喬木、灌木、草相結(jié)合實(shí)施，植物根系在地表以下生長(zhǎng)交錯(cuò)深入，有利于提高當(dāng)?shù)赝翆拥姆€(wěn)定性，從而減少泥石流的土體補(bǔ)給量。房山區(qū)典型泥石流物源主要包括崩滑堆積物源、坡面物源和溝床堆積物源三大類(lèi)，并且溝床堆積物源是本區(qū)泥石流的主要物源物質(zhì)。崩滑堆積物源與坡面物源參與泥石流活動(dòng)的量一般較溝床物源小，可能參與泥石流活動(dòng)的物源量中崩滑堆積物源一般占其總量20%左右，坡面物源在10%以?xún)?nèi)，而溝床堆積物源達(dá)到50%以上。通過(guò)北窖溝溝道內(nèi)堆積物顆粒級(jí)配試驗(yàn)分析，結(jié)果顯示總體上溝道沖淤特征表現(xiàn)為以沖為主的特點(diǎn)，溝床堆積物是參與泥石流活動(dòng)的重要物源。結(jié)合北窖溝泥石流物源特征及村鎮(zhèn)旅游發(fā)展規(guī)劃，建議采取堆積物源清理、攔渣壩及護(hù)堤等工程進(jìn)行防治?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】北京市地質(zhì)研究所，2012.北京市門(mén)房山區(qū)"7?21”地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查報(bào)告[R].鮑文，2008.山區(qū)旅游業(yè)發(fā)展與泥石流災(zāi)害治理[J].水土保持應(yīng)用技術(shù)，(3):13-15.郭劍，李天濤，孫金坤，2015.安縣高川河流域泥石流物源特征及其活動(dòng)量預(yù)測(cè)[J].水電能源科學(xué)，33(7):151-155.劉文清，2014.北京市礦山土地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J