密云司马台-雾灵山沟域经济区泥石流分布及防治措施

贺瑾瑞,陈国浒,张翊超

(北京市地质研究所,北京 100120)

0 引言

泥石流是山区防灾减灾的热点问题,历来受到政府的高度重视.

按照《北京市南窖等7条沟域经济发展区地质灾害调查项目工作方案》的工作部署和技术要求,对密云县司马台-雾灵山沟域进行了详细的地质灾害调查.工作区地处华北平原与燕山山地交接地带,属燕山山脉中段[1].区内山峦起伏,海拔140～2116m,南北两侧高,自东向西倾斜中间形成狭长的山间盆地.调查发现泥石流地质灾害共计21处,研究了其分布特征、形成条件,并提出了防治措施.

1 泥石流形成条件和分布特征

1.1 形成条件

密云地区泥石流发育具备3个必要条件:丰富的松散碎屑物、陡峻的地形和充足的水源[2],人类活动可直接或间接地影响到泥石流的发育.

(1)丰富的松散碎屑物

区内地质构造复杂,断裂褶皱发育,规模巨大,波及广泛,且均以破碎带、糜棱岩带、挤压片理带和动力变质带的形式出现.沿断裂带岩石极为破碎,为泥石流发生提供了大量物源.坡城子-西菜园一带断裂比较发育,存在4个潜在泥石流灾害点;头道沟-柏神公园-头道沟一带发育有5个潜在泥石流灾害点(图1).

图1 泥石流灾害分布图

(2)陡峻的地形和充足的水源

陡峻的地形为泥石流提供了能量和活动场所,且与泥石流发育密切相关[3],区内长期遭受外力侵蚀,地形切割强烈,相对高差大,海拔140～2116m,沟谷坡降大,为泥石流的发生提供了必要的动力条件.

区内降雨量较少,但受地形影响造成降雨分布不均,部分地区往往以高强度的暴雨形式降落,如坡城子一带为山前多雨区,年降水量在650mm以上,这种降雨特征为区内地表径流和沟谷洪流的形成创造了有利的条件.

(3)人类活动

人类不合理的经济活动,加速了该区的泥石流的发生.据史料记载,该区古时曾经是一个森林分布较多的地区.后期人类的过渡伐木,采矿和陡坡耕作,造成大量水土流失,形成大量的松散碎屑物,促进了泥石流的发生.

1.2 总体发育分布特征

(1)形成物源

区内泥石流碎屑物颗粒粒径一般在0.005～100mm,其中大于20mm的块石平均占固体物总重量的70%以上, 20～2mm的碎石、砾石占18%,2～0.074mm的砂粒占10%,小于0.074mm的粘土类物质仅占极少部分.显示其粗颗粒含量大、粘性物质少的颗粒组成特点[4][5].

(2)形成方式

泥石流由于地形条件、松散固体物质贮存方式及暴雨强度等差异,其形成过程及方式上不尽相同,一般可归纳为三种形式:以水力强烈侵蚀沟床形成的泥石流、以坡面侵蚀为主形成的泥石流、以沟源崩、滑塌触发沟床物质活动而形成的泥石流[6].通过实地调查发现,本区发生的泥石流主要是以第3种方式形成的.

此类泥石流是坡面侵蚀与水力侵蚀复合作用带动沟床物质形成的泥石流,其形成过程为:首先在沟源陡坡出现崩滑体,堆堵在狭窄的沟床内构成"雍坝",拦蓄了上游水体,随着水量增加,水位不断加高,由碎块石组成的"雍坝"发生溃决,强烈冲击并带动沟床物质活动,形成泥石流.而另一些滑塌体则是借助陡峻的地形,在洪水的裹携、翻滚移动下,如同滚雪球愈滚愈多,从而形成泥石流.

(3)形成规模

表1 司马台-雾灵山沟域泥石流沟规模一览表

依据 "《县(市)地质灾害调查与区划基本要求》实施细则"中泥石流灾害规模划分标准,经野外实地调查,司马台-雾灵山各泥石流沟规模情况见表1.从表1可以看出,司马台-雾灵山沟域发育的21条泥石流沟,其规模以中型为主,有14处,其余7处均为小型.

1.3 分布现状及特征

根据调查,工作区内共分布有老泥石流沟6条.其中,新城子镇分布有4条,古北口镇1条,太师屯镇1条;潜在泥石流沟15条,其中,新城子镇分布有9条,古北口镇5条,太师屯镇1条(图2).根据本次调查,工作区内直接对村庄构成威胁的泥石流沟10条,对景区构成威胁的有6条,对公路构成威胁8条(图3).

本区地质构造的展布方向和发育强度,山脉的走向和高差,强降雨出现的时间与空间范围控制泥石流的时空分布.

(1)时间分布

泥石流的爆发必须同时具备物源和动力两个条件.因此,泥石流的爆发在时间上的分布有着显著特征:

1 )自1993年以来,区内泥石流绝大部分发生在7月15日～8月15日时段内.这与该时段内高频次暴雨有关.

2 )据资料统计,历史上区内同一沟谷重复出现泥石流的时间间隔最少两年以上,一般超过10年.目前,区内大部分泥石流沟谷间歇期已超过30年.

3 )区内常发生午后和夜雨型暴雨.泥石流多发于下午2时～次日凌晨.

(2)空间分布

泥石流的空间分布与地质、地形地貌有关:

1 )泥石流分布受主干断裂控制,断裂带附近岩石破碎,地形高差大,泥石流分布密度大.区内泥石流沟大多分布在断裂带上或附近,如坡城子-西菜园,头道沟-柏神公园一带(图1).

2 )泥石流沟主要发育在岩体破碎的高山陡坡地区.这类地区山体崩塌、坍塌十分发育.

3 )泥石流集中分布在二级支沟中,以"V"型谷居多,沟长以2～5km为主(图4).流域面积在0.2～7.59 km2之间,以0.5～3km2为主(图5).

4 )泥石流分布与局部地区暴雨密切相关.本区泥石流属暴雨-大暴雨型,激发泥石流的日降雨量超过200mm,泥石流常发生在暴雨中心区[7].

2 泥石流的防治措施

(1)预防措施

区内的泥石流灾害具有暴发频率低、影响范围广等特点,因此,我们采取的预防措施主要有避让、设立警示标识、群测群防、专业监测、禁止破坏地质环境的活动等.

(2)治理措施

造成本区泥石流灾害的重要原因是生态环境系统严重破坏,坡面土层及松散堆积物缺乏保护.将生物治理与工程治理结合起来,进行生态恢复是稳定地质环境的重要手段.

生物治理投资较少、经济效益高,是当前防治地质灾害的重要手段,应予以推广.在生物治理难以见效的地方辐以适当的工程措施,能更有效地对地质灾害进行防治.

[1]杜 涛.北京地质灾害概况[J]北京地质,2000,(04):21～23.

[2]康志成,李焯芬,马蔼乃等.中国泥石流研究[M].北京:科学出版社,2004:3～25.

[3]周必凡,李德基,罗德富等.泥石流防治指南[M].北京:科学出版社,1991:2～4.

[4]张春山.北京北山地区泥石流灾害危险性评价[J],北京地质,1996,(2)11～20.

[5]李巧刚.密云西北部山区泥石流危险性评价[D],中国地质大学,2010,10～20.

[6]李金海,余新晓,谢元宝等.北京山洪泥石流[M].北京:中国林业出版社,2007,22～29.

[7]韦京莲等.北京山区泥石流降雨特征分析及降雨预报初探[J],中国地质灾害与防治学报,2004(5).

[8]刘 涛.密云县泥石流危险度评价及防治措施体系研究[D].北京林业大学.2009:75～80.