李建偉，樊尚新，沈麗娜

(1.西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西西安710127;2.陜西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，陜西西安710032)

賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)地處寧夏回族自治區(qū)賀蘭山賀蘭溝口，銀川平原西側(cè)賀蘭山東麓中段，距寧夏自治區(qū)首府所在地銀川市58 km，是寧夏賀蘭山西夏文化旅游的重要組成部分。賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)是全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位，1997年被聯(lián)合國(guó)教科文組織國(guó)際巖畫(huà)委員會(huì)列為非正式世界文化遺產(chǎn)名錄[1]。

位于山區(qū)的賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)常有泥石流活動(dòng)，嚴(yán)重破壞自然景觀和生態(tài)環(huán)境，危害巖畫(huà)和古村落遺址的安全。賀蘭山賀蘭溝溝道小，人煙稀少，未設(shè)雨情、水情觀測(cè)站點(diǎn)，亦無(wú)水文及洪水資料。自20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)大批珍貴巖畫(huà)并受到重視以來(lái)，賀蘭溝才引起人們的注意。賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)多次遭受山洪侵襲，更為嚴(yán)重的是洪水裹挾著大量砂石，撞砸、磨擦巖畫(huà)石壁，在賀蘭溝洪積扇的北側(cè)已形成約長(zhǎng)2 km，高1 m左右的陡坎，直接威脅著保護(hù)區(qū)內(nèi)巖畫(huà)和古村落遺址的安全。保護(hù)賀蘭山巖畫(huà)總體風(fēng)貌，保護(hù)巖畫(huà)遺存環(huán)境和自然環(huán)境，最大限度地保護(hù)賀蘭溝山體巖畫(huà)整體布局的完整性和真實(shí)性是保護(hù)規(guī)劃工作的重點(diǎn)，而防洪工程的規(guī)劃和建設(shè)則成為保護(hù)巖畫(huà)及其古村落遺址關(guān)鍵性防護(hù)措施之一[2-3]。開(kāi)展景區(qū)泥石流防治工作，對(duì)保護(hù)景區(qū)生態(tài)環(huán)境、自然景觀、歷史遺跡和旅游設(shè)施具有重要意義[4]。

1 環(huán)境背景條件

在大地構(gòu)造上，賀蘭山屬于中國(guó)華北地臺(tái)的一部分。在漫長(zhǎng)的地史時(shí)期，賀蘭山地區(qū)先后經(jīng)歷了下陷海相沉積、上升成陸、再度下降沉積和塊斷上升階段4個(gè)大的地質(zhì)發(fā)展階段。賀蘭山東西麓均有巨大的山前隱伏斷裂，其地質(zhì)基礎(chǔ)是由一系列南北走向的復(fù)式或單式褶皺及壓性斷裂帶構(gòu)成的徑向構(gòu)造體系，與南部的牛首山褶斷帶、清水河—六盤(pán)山褶斷帶、羅山—云霧山隆起帶等構(gòu)成“祁呂賀”山字形的脊部，構(gòu)造形跡是一系列背向斜的斷層。

賀蘭溝位于賀蘭山中段東坡，地勢(shì)陡峻，峰巒起伏，峭巖危聳，溝谷下切很深，是賀蘭山的主體部分。海拔3 000 m左右，最高峰沙鍋洲海拔3 556 m，平均相對(duì)高差1 500 m，最大相對(duì)高差達(dá)2 000 m。海拔2 000 m上下有一段相對(duì)較平緩的山坡，出現(xiàn)小型山溝洼地或山間臺(tái)地，山坡風(fēng)化物較厚，甚至出現(xiàn)小型山間積水洼地。在溝口附近形成巨大寬闊的泥石流洪積扇。根據(jù)工程地質(zhì)勘探，山前洪積扇從西向東地層巖性顆粒由粗變細(xì)，地層水潛水面埋深向山前逐漸加深?？拷角昂榉e扇，潛水面埋深在200 m以上，巖性顆粒巨大;而在洪積扇后緣中下部，巖性顆粒相對(duì)較細(xì)，潛水位相對(duì)變淺，一般在70～120 m之間。

賀蘭溝屬典型的大陸性中溫帶干旱氣候區(qū)，具有春寒、夏涼、秋短、冬長(zhǎng)的氣候特點(diǎn)，是寧夏北部低溫和降水中心。全年干旱少雨，寒暑變化強(qiáng)烈，日照充足，熱量資源比較豐富。

賀蘭山區(qū)的水資源比較貧乏，但山區(qū)較為豐沛的大氣降水，給溝內(nèi)裂隙水的補(bǔ)給提供了物質(zhì)保證。基巖表部多具風(fēng)化裂隙帶，形成淺層透水，受大氣降水的直接或間接滲入補(bǔ)給，經(jīng)短途運(yùn)移向低處徑流，在受地形切割后，多以侵蝕下泉和接觸泉的形式出露地表形成溪流，并沿賀蘭溝溝谷流出形成了著名的“賀蘭小溪”景觀。在亂石堆積，植被郁閉的溝谷中，常流水處于地表以下0.5—10 m處，呈潛流狀態(tài)。賀蘭溝地下水為基巖裂隙水，主要賦存于基巖裂隙中。巖性主要由堅(jiān)硬、脆性的淺變質(zhì)巖及沉積巖構(gòu)成。由于受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化等營(yíng)力的破壞，斷層和裂隙特別是巖石表部的裂隙節(jié)理較為發(fā)育，為溝內(nèi)裂隙水的賦存創(chuàng)造了條件。

2 泥石流特征分析

2.1 泥石流形成特征

賀蘭溝主溝長(zhǎng)13.18 km，流域面積47.74 km2，流路短促，比降大，平均比降8.41%。年平均降水量429.6 mm，降水的年內(nèi)分配也極不均勻，日最大降水量211.5 mm。全年降水量主要集中在7—9月份，占全年降水量的60%。

根據(jù)地形條件、物質(zhì)條件和動(dòng)力條件以及業(yè)已形成的洪積沖積扇等特征判斷，賀蘭溝實(shí)際上是一典型的泥石流溝。通過(guò)對(duì)賀蘭溝的實(shí)際考察判斷，距溝口約1.0 km以上均為泥石流的流源區(qū)，溝谷狹窄，溝道比降大，地壘眾多，壘后有小水潭，兩岸巖石風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，裂隙節(jié)理發(fā)育，溝谷中大小石塊混雜，有一定的磨圓度，是產(chǎn)生泥石流物質(zhì)的來(lái)源區(qū)。距溝口1.0 km直至溝口則為泥石流的流通區(qū)，溝道深切，溝底平均寬度30 m左右，溝道比降98.14‰～130.43‰，流路相對(duì)順直，兩岸壁立。溝口以下則為泥石流的沉(堆)積區(qū)，由于歷次泥石流的不斷堆積，已形成巨大寬闊的泥石流洪積扇，扇面半徑約為2 500 m，前部厚度為200 m以上，平均坡降60‰。

賀蘭溝溝道內(nèi)充斥著大小塊石、卵石和礫石，滲透能力強(qiáng)，溝道內(nèi)平時(shí)基本無(wú)地表徑流。但賀蘭溝山勢(shì)陡峭，溝短流急，常因暴雨強(qiáng)度或徑流匯流速率大于下滲速率形成地表徑流，再加上賀蘭山的暴雨具有局部暴雨多，大面積暴雨少，暴雨集中且強(qiáng)度大，歷時(shí)短等特點(diǎn)，因此極易形成山洪[5]。由暴雨引發(fā)形成的賀蘭溝泥石流具有來(lái)勢(shì)猛，歷時(shí)短，黏度低，容重小，漂木少，礫石大，危害大的特點(diǎn)。暴雨的迅猛特點(diǎn)和山體的自然崩滑為泥石流的形成提供了條件，致使溝道兩側(cè)遭受強(qiáng)烈沖刷和碰撞，對(duì)巖畫(huà)、古村落及賀蘭山的自然景觀都造成了嚴(yán)重破壞。

2.2 泥石流危害特征

賀蘭山每年都會(huì)出現(xiàn)2～3次山洪。山洪暴發(fā)時(shí)在溝谷里形成的泥石流夾雜著大量沙石，直接沖砸在迎水的石壁和坡石上，使鑿刻有巖畫(huà)的巖石呈片狀剝落，厚度達(dá)60～150 mm，造成不可挽回的損失。自2000年以來(lái)，賀蘭山巖畫(huà)已經(jīng)遭遇山洪10余次。2002年7月，賀蘭山東麓連降暴雨引發(fā)山洪，8處人面像巖畫(huà)直接受山洪裹挾砂石的沖擊，破壞非常嚴(yán)重。2005年8月，迅猛的洪水夾雜石塊和沙石從山上沖下，將觀光旅游的3名游客困于賀蘭溝內(nèi)。2007年7月，爆發(fā)的特大山洪使景區(qū)內(nèi)5段共182 m長(zhǎng)的鐵絲籠被沖出溝口，4處共117 m剛修建好的步道被山洪沖毀。

泥石流對(duì)巖畫(huà)的沖刷和撞砸主要是由于賀蘭溝上游區(qū)域自然環(huán)境惡化，植被稀疏破壞所致，而在強(qiáng)降雨的影響下進(jìn)一步加劇了對(duì)巖畫(huà)的破壞力度。必須指出，賀蘭溝內(nèi)自山體延伸至谷底的坡壁上，大量巖畫(huà)的剝失，除自然風(fēng)化之外，山洪暴發(fā)，撞砸、磨擦巖畫(huà)而造成的破壞亦是一個(gè)重要原因。

2.3 泥石流暴發(fā)趨勢(shì)

賀蘭溝泥石流發(fā)生后，自然條件發(fā)生了很大變化。在溝源地帶出現(xiàn)大片裸露基巖，松散固體物質(zhì)已基本流失，近期沒(méi)有再發(fā)生崩滑的可能。中游溝段不僅有礫石堆積，而且有新的固體物質(zhì)來(lái)源。中游溝段溝道中大量的淤積礫石，在暴雨的作用下將會(huì)進(jìn)一步向下游漂移，同時(shí)由于溝道深切致使坡岸松散，將會(huì)形成大量土石碎屑固體。因此，泥石流形成的基本條件沒(méi)有大的變化，在暴雨或特大暴雨的激發(fā)下，每年仍會(huì)出現(xiàn)2～3次較大規(guī)模的泥石流[4]。

3 防治原則與設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

3.1 防治原則

防治的主要目的是削弱泥石流的形成條件，消除或減輕泥石流和山洪危害，保護(hù)自然景觀，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，保證治理工程與景觀生態(tài)協(xié)調(diào)，盡量減少災(zāi)害治理工程對(duì)景觀的影響[6-7]。防治規(guī)劃根據(jù)水流形態(tài)和溝槽發(fā)育特點(diǎn)，除了堅(jiān)持一般泥石流溝的基本防治原則外，尚需最大限度地保護(hù)賀蘭山巖畫(huà)整體布局的完整性，保護(hù)巖畫(huà)產(chǎn)生及保存的自然環(huán)境，堅(jiān)持“保護(hù)為主，搶救第一，合理利用，加強(qiáng)管理”的文物保護(hù)原則，充分考慮保護(hù)景區(qū)古樸原始的自然風(fēng)貌，盡量弱化人為建(構(gòu))筑的痕跡，以符合文物保護(hù)的最終目的[8]。

3.2 設(shè)計(jì)洪峰流量的確定

賀蘭溝無(wú)系統(tǒng)的水文資料，設(shè)計(jì)洪峰流量根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式和洪水調(diào)查資料進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，其 100年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)為 323.1 m3/s;根據(jù)洪水痕跡調(diào)查法，其洪峰流量大致相當(dāng)于300年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)464.3 m3/s(1998年5月20日，賀蘭溝暴發(fā)山洪，洪水量2.01×106m3，洪峰流量452 m3/s)。

考慮到賀蘭山巖畫(huà)為國(guó)家級(jí)文物重點(diǎn)保護(hù)單位，具有較高的科學(xué)研究、科學(xué)考察、史學(xué)和藝術(shù)美學(xué)價(jià)值，但鑒于賀蘭山地區(qū)人煙稀少，村民業(yè)已搬遷，同時(shí)結(jié)合巖畫(huà)異地搬遷的保護(hù)方法和有效節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本的理念，根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201-94)的有關(guān)規(guī)定，確定其防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇進(jìn)行設(shè)防，設(shè)計(jì)洪峰流量為323.1 m3/s。

4 泥石流的防治措施

根據(jù)賀蘭溝的溝谷特性和防治工程所承擔(dān)的艱巨任務(wù)而論，防治規(guī)劃必須從整個(gè)流域綜合考慮，以巖畫(huà)保護(hù)區(qū)為重點(diǎn)，建立以溝口內(nèi)源頭阻截設(shè)防，山體巖畫(huà)密集區(qū)防洪墻，洪溝兩側(cè)建堤加固為主，采取工程措施和建立應(yīng)急系統(tǒng)等方式構(gòu)建的綜合防治體系。

4.1 因害設(shè)防與分區(qū)治理相結(jié)合

4.1.1 流源區(qū)防治規(guī)劃 該區(qū)位于溝道內(nèi)1.0 km

以上，為泥石流固體物質(zhì)源區(qū)和水源形成區(qū)。該區(qū)是泥石流發(fā)生的源頭，主溝上必須遵照層層設(shè)防，節(jié)節(jié)攔截的原則進(jìn)行治理。此區(qū)可規(guī)劃為礫石攔截區(qū)，通過(guò)在溝道內(nèi)修建攔石壩，減弱山洪流速和強(qiáng)度，防止山洪暴發(fā)時(shí)洪水裹挾大量石塊泥砂猛烈沖擊兩岸山壁，破壞巖畫(huà)。擬建3組攔石壩，每組由一主壩與一副壩組成，可結(jié)合業(yè)已形成的地壘和地形條件進(jìn)行布置。主、副壩距按100 m考慮，各壩組之間的距離可按溝道比降采用如下公式計(jì)算:

式中:L——攔截壩間距(m);h——攔截壩高度(m);i0——泥石流縱坡(%);i——均衡坡度(%)。

支溝道應(yīng)改變小地形，吸收調(diào)節(jié)地表徑流。同時(shí)及時(shí)處理分散的松散物質(zhì)，避免主溝道崩塌、滑塌物質(zhì)大量堆積。山坡上和溝道中應(yīng)積極植樹(shù)造林，涵養(yǎng)水源，固持山石土體。

4.1.2 流通區(qū)防治規(guī)劃 該區(qū)包括溝道1.0 km至溝口處的范圍。其防治的主要任務(wù)是規(guī)整流路，加固兩岸防洪堤，清理河障，使洪水(洪流)及時(shí)順利下泄。同時(shí)，對(duì)兩側(cè)山體、山坡進(jìn)行整治、削坡，處理危巖和危石，避免溝道擁塞，以暢其流。沿溝內(nèi)兩側(cè)山壁修筑防洪石堤，其上作為參觀便道，以防止洪水及亂石沖刷撞擊山體。

溝道內(nèi)0.5 km處，有明萬(wàn)歷27年(1579年)重修的“水關(guān)”遺址?！八P(guān)”石壘墻可阻截和減弱洪水對(duì)溝口山體巖畫(huà)的沖擊，對(duì)其進(jìn)行修復(fù)加固，作為最后一道防線，既可有效地保護(hù)歷史遺跡，又能發(fā)揮其阻截洪水的作用。

4.1.3 堆(沉)積區(qū)防治規(guī)劃 該區(qū)位于溝道外的洪積扇區(qū)。其治理以確保洪積扇上的古巖畫(huà)及古村落遺址保護(hù)為宗旨，對(duì)于受泥石流影響較大的區(qū)段(距溝口0.7 km的范圍內(nèi))，沿洪積扇陡坎修筑防洪堤;對(duì)于受泥石流影響較小的區(qū)段(距溝口約0.7 km的范圍外)，通過(guò)加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、植被恢復(fù)、穩(wěn)固邊坡等方式進(jìn)行保護(hù)。

4.2 工程治理與生物措施相結(jié)合

為了充分發(fā)揮治理措施的綜合防治效果，必須堅(jiān)持工程措施與生物措施相結(jié)合的原則。所有的工程措施必須堅(jiān)固耐用，保質(zhì)保量，并形成系統(tǒng)，能有效地抵御洪流襲擊。與此同時(shí)必須狠抓林草措施，上中下游以及左右岸均要實(shí)行封山育林，發(fā)展林草，降低洪流速度，控制水土流失，減少洪水流量。在巖畫(huà)保護(hù)區(qū)內(nèi)杜絕人為的植被破壞，加強(qiáng)綠化保護(hù)，以恢復(fù)賀蘭溝賴以產(chǎn)生文化遺產(chǎn)的自然生態(tài)條件。

4.3 避災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急系統(tǒng)相結(jié)合

泥石流是一種暴發(fā)突然，來(lái)勢(shì)兇猛，破壞力極強(qiáng)的山地自然災(zāi)害。山洪泥石流工程防護(hù)體系只能抵御一定設(shè)計(jì)頻率的洪流災(zāi)害，因此采取積極的預(yù)防措施是減少災(zāi)害損失的重要環(huán)節(jié)。(1)建立山地泥石流動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和中短期天氣預(yù)報(bào)信息網(wǎng)，定期分析(重點(diǎn)是汛期)雨情、水情和災(zāi)情發(fā)生的趨勢(shì)及其特點(diǎn)，制定各種應(yīng)急預(yù)案，購(gòu)置洪災(zāi)應(yīng)急系統(tǒng)設(shè)備，安排好緊急疏散通道和疏散地點(diǎn)，并完善災(zāi)時(shí)救護(hù)、醫(yī)療、電力、通訊、運(yùn)輸和物資保障系統(tǒng)，以防患于未然[9]。(2)合理規(guī)劃各種服務(wù)與管理設(shè)施用地，嚴(yán)禁在泥石流危害范圍內(nèi)尤其是溝道直沖方向上建造建筑物、構(gòu)筑物及有關(guān)設(shè)施。在選擇參觀旅游線路時(shí)，也應(yīng)考慮洪水的威脅和影響。(3)積極進(jìn)行泥石流溝及其泥石流發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)、性質(zhì)類(lèi)型、頻率規(guī)模、波及范圍、破壞強(qiáng)度等方面的研究，進(jìn)而開(kāi)展泥石流的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作[9]。(4)對(duì)于確系經(jīng)常遭到洪水侵襲危害的珍貴巖畫(huà)點(diǎn)、群，建議整體搬遷或復(fù)制，以保存其珍貴價(jià)值。

5 結(jié)論

(1)近年來(lái)，賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)許多珍貴巖畫(huà)已蒙受到洪水的襲擊和泥石流的危害，溝口以外的洪積扇上的巖畫(huà)及古村落遺址亦遭到洪水的沖刷剝蝕，面積和范圍在不斷縮小，其歷史環(huán)境的完整性受到嚴(yán)重威脅。因此，搞好防治規(guī)劃對(duì)于保護(hù)巖畫(huà)、古村落遺址及其歷史環(huán)境均具有十分重要的意義。(2)雖然賀蘭溝道及其洪積扇的形成歷史久遠(yuǎn)，其基本形態(tài)和大的格局已基本穩(wěn)定，但通過(guò)對(duì)溝道的現(xiàn)狀特征分析來(lái)看，發(fā)生泥石流的可能性還是存在的，賀蘭山巖畫(huà)和古村落遺址仍將受到泥石流的威脅。(3)鑒于賀蘭溝為一泥石流溝，其防治規(guī)劃遠(yuǎn)較一般洪水溝道治理復(fù)雜。通過(guò)因害設(shè)防與分區(qū)治理相結(jié)合，工程措施與生物措施相結(jié)合，避災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急系統(tǒng)相結(jié)合等一系列綜合治理規(guī)劃方案，可有效解決泥石流對(duì)賀蘭山巖畫(huà)和古村落遺址的威脅。(4)賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)是泥石流暴發(fā)較為頻繁的地區(qū)，為保證巖畫(huà)和古村落的安全，保護(hù)風(fēng)景區(qū)的歷史遺跡和自然景觀，促進(jìn)巖畫(huà)保護(hù)區(qū)的可持續(xù)性發(fā)展，建議盡快開(kāi)展賀蘭山巖畫(huà)保護(hù)區(qū)泥石流等山地災(zāi)害的普查工作，對(duì)重點(diǎn)泥石流溝和具有潛在威脅的泥石流溝進(jìn)行整治。

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