北京房山地區(qū)泥石流特征分析

申 健，李瑜瑤，李巧剛

（北京市地質(zhì)研究所，北京 100120）

0 前言

隨著礦產(chǎn)資源的逐步枯竭，2012年后北京市對絕大部分礦山進行了關(guān)停，山區(qū)縣也從傳統(tǒng)的礦山開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)型，山區(qū)旅游業(yè)已成為了重要產(chǎn)業(yè)（趙圳，2013；金萍，2003）。溝域旅游資源是發(fā)展山區(qū)旅游業(yè)的重心，溝谷景觀、人文景觀等成為旅游開發(fā)的潛力區(qū)。但山區(qū)旅游風景區(qū)所在溝谷多為泥石流易發(fā)區(qū)（崔鵬等，2007；倪化勇，2010；王海芝，2009），嚴重制約了旅游資源的開發(fā)。本文以房山風景區(qū)發(fā)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(jù)。

1 泥石流基本情況

（1）分布現(xiàn)狀

房山風景區(qū)內(nèi)發(fā)育的泥石流主要分布在山區(qū)，涉及周口店鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)、韓村河鎮(zhèn)、十渡鎮(zhèn)及佛子莊鄉(xiāng)等5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共12條泥石流（表1）。

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

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

2 泥石流的危害

風景區(qū)泥石流的危害主要是對溝域內(nèi)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(qū)主要依托溝谷自然景觀資源開發(fā)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(fā)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(qū)等發(fā)生了泥石流災害，溝道內(nèi)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(qū)泥石流主要損毀情況統(tǒng)計表Tab.2 Tatistical table of main damage of debris flow

（2）旅游設施

“7·21”期間景區(qū)泥石流災害損毀了溝道內(nèi)大量旅游基礎(chǔ)設施，景區(qū)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(qū)、迎風峪景區(qū)、上方山景區(qū)破壞較嚴重（表2）。此外，泥石流堆積物還掩埋了溝口景區(qū)牌坊、集散中心及停車場等區(qū)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(shù)旅游景區(qū)被迫停業(yè)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(jiān)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(shù)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?cè)丝?9萬。最遠的縣城距離州府所在地268公里，最遠的鄉(xiāng)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(jiān)管工作難度可想而知。

（3）人員安全

泥石流一般發(fā)生在夏季降雨季節(jié)，此時正值游客觀光旺季。汛期泥石流災害處于易發(fā)期，對溝道內(nèi)觀光游客的生命安全存在直接威脅。此外，泥石流發(fā)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(qū)內(nèi)多處發(fā)生泥石流災害，所幸未造成人員傷亡，僅造成一定的財產(chǎn)損失。

3 泥石流成因分析

（1）地形地貌

研究區(qū)屬中山地貌，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，多數(shù)溝域內(nèi)地形陡峻，山高谷深；溝谷內(nèi)發(fā)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(fā)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(fā)生創(chuàng)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(qū)泥石流溝地形基本特征統(tǒng)計表Tab.3 Statistical table of basic features of debris flow topography

（2）地層巖性

山區(qū)泥石流的發(fā)育、分布與地層巖性相關(guān)，松散物源物的形成是地層巖石受內(nèi)外力相互作用的結(jié)果。本次研究泥石流區(qū)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(fā)育，這類出露的巖石易產(chǎn)生大量的崩滑塌體。研究區(qū)泥石流溝道中上游普遍存在崩塌、不穩(wěn)定斜坡現(xiàn)象，并且?guī)r石出露區(qū)域溝坡松散堆積碎石、溝道塊石多為崩塌產(chǎn)物，這為泥石流形成了大量的松散固體物源物質(zhì)。

表4 景區(qū)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(zhì)和規(guī)模具有很重要的決定作用。本區(qū)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(chǎn)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(cè)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(chǎn)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(nèi)歷史采礦及景區(qū)建設形成了大量的堆積物，這也為泥石流的發(fā)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(cè)，一般溝床堆積物十分松散，溝坡局部較不穩(wěn)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(nèi)松散堆積物可能會啟動，為泥石流提供物源。景區(qū)泥石流溝道不穩(wěn)定區(qū)段所占比例較大（表4），“7·21”期間發(fā)生泥石流災害的上方山、英水溝、迎風峪及金陵景區(qū)等五條泥石流溝均在50%以上，其中金陵景區(qū)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(fā)生的主要促發(fā)因素，降水量與降水強度是泥石流暴發(fā)的必備條件。景區(qū)泥石流溝所在區(qū)域的氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L氣候區(qū)，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(fā)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(qū)域日最大降雨量接近500mm，而且主要降雨量集中在24小時內(nèi)，這為泥石流的發(fā)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(nèi)的松散堆積物源，并將兩側(cè)溝岸松散固體物質(zhì)帶走，以滾雪球的方式向下游運動，從而暴發(fā)泥石流。短時強降水是泥石流發(fā)生的直接誘因。

圖1 房山區(qū)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(fā)性分析

（1）泥石流易發(fā)程度

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

表5 泥石流綜合評分結(jié)果統(tǒng)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(qū)牛皋溝是本區(qū)較為典型的泥石流溝，“7·21”期間金陵景區(qū)牛皋溝發(fā)生泥石流災害。目前溝內(nèi)仍然存在大量松散固體物源，通過易發(fā)性評價得出該溝道仍屬于易發(fā)性泥石流。泥石流與降雨量密切相關(guān)，泥石流一般發(fā)生在持續(xù)降雨或暴雨條件下。依據(jù)北京市水文手冊及周口店地區(qū)水文監(jiān)測數(shù)據(jù)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(shù)，無前期降水量時：K=1；有前期降雨量時：K＞1；現(xiàn)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(jù)統(tǒng)計綜合分析結(jié)果：R ＜3.1安全雨情；R≥3.1可能發(fā)生泥石流的雨情；R =3.1～4.2發(fā)生幾率＜0.2；R =4.2～10發(fā)生幾率0.2～0.8；R ＞10發(fā)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(fā)泥石流形成的暴雨強度R值大于10，發(fā)生幾率大于0.8。溝內(nèi)仍然堆積有大量松散物源，在暴雨條件下發(fā)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(jié)論

（1）房山風景區(qū)發(fā)育有12條泥石流溝，分布在周口店鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)、韓村河鎮(zhèn)、十渡鎮(zhèn)及佛子莊鄉(xiāng)等5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，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(qū)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(qū)內(nèi)降水充沛為泥石流提供了誘因。

（2）通過對區(qū)內(nèi)發(fā)育的泥石流進行調(diào)查與綜合評判，泥石流數(shù)量化評分結(jié)果顯示有5條屬于易發(fā)性泥石流，其余均為輕度易發(fā)。以金陵景區(qū)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(fā)生幾率大于0.8。溝內(nèi)現(xiàn)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(fā)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(gòu)成了威脅，嚴重影響了山區(qū)旅游資源的正常開發(fā)與建設。因此，必須結(jié)合地方旅游發(fā)展規(guī)劃，盡快開展泥石流治理工程。汛期旅游及時關(guān)注天氣情況，避免進入泥石流易發(fā)區(qū)，強降雨期間景區(qū)泥石流發(fā)生可能性大。山區(qū)旅游如遇強降雨，嚴禁在溝谷內(nèi)露營或長時間停留，應迅速撤離到溝谷兩側(cè)高地或景區(qū)指定安全區(qū)域。

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