基于三江-水磨8·20泥石流災害成因分析及防治＊

楊 陳，李 眉，陳競越，徐 蕊，劉 悅

（阿壩師范學院資源與環境學院，四川 汶川 623002）

泥石流作為山區常見自然地質災害，對山區人們的生產、生活造成了巨大的威脅。國內外有關泥石流研究主要包含泥石流爆發模型預測、地震與火山等地質作用與泥石流爆發的關系，地形與泥石流爆發關系及短時強降水與泥石流爆發的關系。文章以2019 年8 月20 日三江水磨泥石流為研究背景，除了研究地形、植被、物源及地震等方面，還運用熵權法具體分析了短期氣象的各個要素對泥石流爆發的影響程度，這在泥石流誘因的研究當中是有創新性的，在短期內，為監測泥石流爆發提供參考。

1 研究區概況與數據來源

1.1 地區概況

三江－水磨位于四川省汶川縣南部低山壽溪河谷區，屬于邛崍山脈與岷山雪嶺交匯地區，平均海拔1000m，兩側山體坡度大于25°。三江－水磨北屆臥龍、耿達與映秀；東部與漩口、都江堰接壤，南與崇州市相接。水磨鎮距汶川地震震源地映秀約15余km，如圖1 所示。

圖1 三江-水磨區位圖（分鄉、鎮、市）

1.2 數據來源

中國天氣網都江堰站點（56188）（2019 年7 月15 日－8 月25d 數據，共計42d）；三江水磨－地區地形復雜，以高山河谷為主，區域氣候變化差異大。受地形與地區影響，汶川氣象站點距水磨三江距離較遠，而都江堰氣象站點距離水磨－三江近，為保證研究結果的準確性，這里選擇都江堰氣象站點數據，見表1。

表1 7 月15 日-8 月25 日氣象數據值

續表1

2 研究方法與結果

2.1 研究方法

熵權法、調查法、資料查詢法

熵權法介紹；

確定影響泥石流發生的氣候評價因子；

表2 權值綜合評分

根據上表4 個等級從低到高，將其劃分4 個標準，分別是弱、較強、強、很強。

2.2 研究結果

通過熵權法研究短期內各氣象要素所占權重比例及等級劃分見表3、表4。

表3 氣候因子影響泥石流爆發的等級劃分表

表4 氣候因子綜合評價權重

3 研究分析

3.1 氣象條件分析

氣象因子作為泥石流爆發重要因子，其中包括降水、地表溫度、日照時數、氣壓、空氣相對濕度、日均蒸發量及氣溫7 個因子。從各氣象要素權重條形圖中可以分析出降水與日照時數所占權重明顯高于氣溫、地溫、蒸發、相對濕度及氣壓等要素，如圖2所示。

圖2 各氣象要素權重條形圖

根據氣象因子影響泥石流爆發等級劃分表得出結論氣候因子中降水與日照時數對三江-水磨泥石流爆發表現出很強的促進作用，且降水表現出最強的促進作用。氣溫、地溫、蒸發、相對濕度及氣壓這5 個因子對泥石流爆發的促進作用差異不大，卻都表現出強的促進作用。

3.2 植被條件

植被本身就有調洪與滯洪的能力，雨水通過樹干向地表下滲透，減弱了地表徑流。同時植被的根系還可以改善土壤內部的結構，使得土壤的孔隙度變大，增大了土體容重，并且植被對土壤就有一定的錨固作用，對泥石流具有抑制作用[1]。三江-水磨處于生態環境保護區，前20 年進行大規模退耕還林時期，當地為爭取快速效益，退耕樹種多為高大的喬木。喬木在濕潤地區生長快，且枝繁葉茂，但喬木的根系只分布在土體表層，當降水使得土體含水量達到飽和后，表層土體就會變得松動[2]。加之下暴雨時會夾雜著狂風，斜坡上的樹木受水平強風的拉拽作用，就會使得樹木被拔出土表。表層土壤發生松動，隨著坡面向下滑動，形成泥石流物源[4]。

在泥石流爆發時，破壞力最大的是河中的漂木，不僅使得泥石流方量變大，更容易對河流兩岸的建筑物及河上橋體造成破壞，而且容易造成河道堵塞，使得泥石流單位時間內流量加大，對兩岸造成更大的破壞。根據調查河流中的漂木大多是人們在山林中取皮類草藥后被滯留在山中的砍剝樹木，這些樹木為泥石流爆發提供了硬類的物源。

三江-水磨的山間坡地土壤層較薄。農民為增加經濟收入，在山間坡地大規模的種植獼猴桃。獼猴桃樹的根系生長受溫度影響：土溫8℃左右，獼猴桃根系開始活動；土溫20℃左右時，根系生長出現高峰；隨著土溫增高，根系活動速度減緩；果實發育后期，根系開始第二次迅速生長至果實成熟，后期隨著氣溫降低根系生長也逐漸減緩[5]。

由于水磨三江屬亞熱帶季風山地氣候，8 月份氣溫較外界偏低，在獼猴桃根系還未完全發育好且此時獼猴桃的根系比較細小，就遇到強降雨或者連綿不斷的雨水侵蝕，獼猴桃樹木的根系對土壤的抓力薄弱主要分布在土壤的表層。有的根系向下延伸，接觸到土壤的巖石層，受植物根系的根劈作用，巖石層會更加松動。當強降雨時，土壤中含水量高，巖體對土壤的抓力就會變弱，在受到風力對獼猴桃植株的拉拽作用，使得土壤層就會向下滑動。

3.3 其他條件

受地形條件作用，三江-水磨位于壽溪河谷畔，兩側都是海拔高于1000m，坡度大于25°的山體。特別是三江鎮更是位于西河、中河、黑石江三江交匯處，處于山前沖積扇的位置，大坡度為山體崩塌提供泥石流物源條件。受2008 年汶川大地震的震后影響；水磨鎮距2008 年汶川大地震震源地映秀鎮僅15km，受強震影響，山體已經遭到嚴重破壞，近10 年的巖體風化作用，巖體表面已經十分松動，加之坡面土壤較薄，土壤的穩定性弱，土壤十分容易在巖體表面滑動這也為泥石流爆發提供松散物源的先決條件。

4 結論與討論

從氣象條件研究，瞬時強降水作為三江－水磨泥石流爆發的直接原因，根據各氣象要素權重條形圖顯示，短期的降水也是作為促進水磨泥石流爆發的最大間接因素，同時條形圖顯示日照時數也是作為影響程度很強的間接因素。氣溫、地溫、蒸發及相對濕度這幾個要素在影響程度強中排在前面，而氣壓排最后，表現出氣象要素中水熱條件是促使泥石流爆發的重要間接因素。三江－水磨地區受亞熱帶季風山地氣候影響，氣候濕潤，夏季降水豐富，空氣中水汽含量高，相對濕度較大，且處于高海拔山區－河谷地區，夏季兩側的山地日照時間短，但短時日照強度大，地表的蒸發量短時增加，使空氣水汽進一步增多，空氣中的水汽對裸露巖體侵蝕，再受風力作用的風化，就容易從巖體表面剝落。裸露巖體表面短時間快速升溫，因為白天接受太陽輻射少，隨著熱量的散失，夜晚水磨－三江的氣溫較低，使得裸露巖體表面晝夜溫差較大，這十分容易造成巖體的破碎，使巖體表現得十分松動。受短時間強降水，破碎巖體容易在巖石表面滑動，形成泥石流物源。

從植被條件來看，主要是以下根系淺的喬木與人類在坡地種植獼猴桃，對土壤的錨固作用弱，當土壤含水量飽和，加上風力的拉拽，容易使土體在巖層上滑動。而在一些土壤層較淺的坡地，植物的根劈作用就會使巖體破碎，降雨時就會發生滑動，形成泥石流物源。

從地震、地形、漂木這些條件來看，地震影響與地形影響為泥石流爆發提供了地形與松散物源的先決條件，表現的物源多為泥沙。而漂木多是一些被砍剝的中藥樹木或被強風拉拽的喬木，其對兩岸建筑設施和橋體的破壞是泥石流危害的重要組成部分。樹干、淤泥也容易造成河道堵塞，使得短時間內河流的流量驟變，增大泥石流對兩岸的破壞力。

以上結果表明降水因素是促進泥石流爆發的最大間接氣象要素，表現為很強的影響程度。在影響程度強一級中，氣溫與地溫對泥石流爆發的間接影響程度最大，研究表明：植樹造林可降低地表溫度0.4～0.5℃。南方降水充足的地方，植被覆蓋區降低白天地表溫度，對夜間溫度影響較小；植被可以削弱夜晚的地表輻射冷卻,從而提高了這些區域夜晚的氣溫。夜間增溫幅度可以抵消甚至大于白天的降溫幅度，故縮小地表溫度的晝夜溫差，從而緩解溫度差造成的巖體破碎。但在當地植樹造林時應該因地制宜，結合當地實際情況，選擇適合當地山地且對土壤錨固作用強的樹種，從而減弱降水對土體的沖刷作用。同時在一些山前沖積扇或溝谷地區可以修建一些防護工程。發展經濟作物的同時要考慮土壤條件，對土層薄的地帶多選擇沙棘、刺槐、油松、柞樹等樹種,對土層厚、濕潤的地帶多選擇經濟價值較高的落葉松、核桃等樹種，土層太薄且土地松散的坡地就不應考慮種植經濟作物[6]。對于山間的廢棄樹木，應組織護林員對山間廢木及時處理，同時定期對山間樹木的生長情況進行實時監控，清除已失去生命特征的樹木[7]。

泥石流作為山區自然災害，人類是無法防止它發生，但人類可以通過提高自然生態環境質量對泥石流進行一定程度的防治，削弱泥石流對人類的危害。同時人們應避免在泥石流易發區進行生產生活；加強對林地的管理，嚴禁在山間坡地亂砍濫伐以及過渡開荒。短期內做好對氣象要素的監測，以便對泥石流爆發做出及時預測。