溫欽舒，王道杰，王 軍，顏春達(dá)，王海帆，賀 勇，陳曉艷，陳 舜

(1.昆明市東川區(qū)國(guó)土資源局，云南東川 654100;2.中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所，四川成都 610041;3.云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650224)

0 引言

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，幅員遼闊，山脈縱橫，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地四紀(jì)松散堆積物豐富，泥石流不僅分布廣泛，而且類型多樣，活動(dòng)頻繁，造成的災(zāi)害十分嚴(yán)重，直接危害著我國(guó)廣大山區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的生活［1］。云南省是一個(gè)以山地和高原為主的省份，山地和高原占了全省土地面積的94%，平地僅占6%，全省地勢(shì)西北高東南低由北向南呈階梯狀降低，省內(nèi)山巒起伏，地形復(fù)雜，以元江河谷、大理-劍川-麗江一線為界，該線以東為云南高原，以西為橫斷山區(qū)。高原的北部、東北部和西南部邊緣則由一些延伸大活動(dòng)斷裂帶發(fā)育的深切河谷組成，如金沙江及其支流小江、龍川江、元江及其支流綠汁江、南澗河等，這些高原邊緣深切河谷區(qū)，是云南省泥石流的主要發(fā)育帶和集中分布區(qū)。延伸大斷裂的斷裂碎帶，巖層破碎，糜棱巖、破碎巖、角礫巖等廣泛分布，為泥石流的形成提供源源不斷的、大量的松散固體物質(zhì)［2］。

東川位于云南省東北部金沙江右岸，東經(jīng)102°47'50″～103°18'35″，北緯25°47'05″～26°32'52″，面積1858.79km2，金沙江的一級(jí)支流小江由南向北貫穿調(diào)查東川境內(nèi)。小江是一條典型的深切割構(gòu)造性河谷，山高谷深，溝壑縱橫，山體巖層古老，巖石以泥質(zhì)巖類、碳酸鹽類和基性巖為主，巖石軟弱易風(fēng)化崩解成碎屑物，為該區(qū)泥石流提供了豐富的固體松散物質(zhì)［3］。加之東川具有2000多年的礦產(chǎn)資源開采、冶煉歷史，大量的森林被毀，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。地質(zhì)活動(dòng)與歷史上人類不合理的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)共同造就了東川嚴(yán)重的水土流失現(xiàn)狀，在1858.79km2的東川國(guó)土面積上，水土流失面積為1309.56 km2，占總國(guó)土總面積的70%，被列為國(guó)家級(jí)泥石流Ⅰ級(jí)危險(xiǎn)區(qū)(極端危險(xiǎn))。

因?yàn)槟嗍饕?guī)模巨大、爆發(fā)頻繁、類型齊全而聞名于世，東川被稱為“世界泥石流天然博物館”。小江全長(zhǎng)138km，東川境內(nèi)的有86km，小江流域是我國(guó)泥石流災(zāi)害爆發(fā)最為頻繁、造成災(zāi)害損失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一［1］，東川境內(nèi)小江兩岸就有災(zāi)害性泥石流溝道107條，數(shù)量之多、分布之密、發(fā)育之全、破壞力之強(qiáng)、防治之困難乃世界罕見。1950年以來東川因泥石流災(zāi)害造成的直接間接經(jīng)濟(jì)損失超過20×108元，僅六次大的泥石流災(zāi)害就使200余人遇難。1984年5月27日，因民溝發(fā)生泥石流，造成117人死亡，數(shù)十人受傷，239間房屋被毀，1000多人受災(zāi)，0.33km2耕地被埋，直接經(jīng)濟(jì)損失1100多萬元;1997年城市后山蘆柴塘滑坡，6人死亡，24戶居民被迫搬遷;2001年7月9日，因民選場(chǎng)滑坡，19人死亡，21人受傷，選場(chǎng)辦公樓、食堂和職工宿舍被埋。

東川是全國(guó)開展泥石流治理工作較早的地區(qū)之一。1976年對(duì)大橋河泥石流進(jìn)行綜合治理，拉開了小流域綜合治理的序幕，并取得了重大的突破［4］。1988年提出了“一保城市、二保交通、三保礦山和村莊、四保農(nóng)田水利”的治理原則，以小流域?yàn)閱卧?，先后?duì)分布于小江流域的19條重點(diǎn)泥石流溝道進(jìn)行了綜合治理，取得了很好的治理成效，形成了“穩(wěn)-攔-排”的泥石流治理模式［4］。30多年來，東川累計(jì)投入泥石流治理經(jīng)費(fèi)上億元，封山育林、植樹造林345km2，新建攔擋壩59座，固床壩95座，谷坊壩890座，截流溝 13.1km，護(hù)坡岸堤 3.4km，排導(dǎo)槽25.8km，攔蓄泥沙3.3km2，沙灘造田1.4km2，保護(hù)農(nóng)田9.3km2，控制水土流失面積150km2?；?、泥石流活動(dòng)在一些地段已得到局部控制和緩解。深溝是東川泥石流治理的成功典范，歷史上頻繁爆發(fā)泥石流，通過治理，如今已經(jīng)成為東川人民名副其實(shí)的“樹林公園”。本文以東川城市后山深溝泥石流“穩(wěn)-攔-排”治理模式為研究對(duì)象，分析深溝泥石流治理效益，為山區(qū)泥石流溝道治理提供參考。

1 深溝自然環(huán)境特點(diǎn)及泥石流活動(dòng)

深溝位于東川城區(qū)東北部，發(fā)源于小江右岸最高峰——大牯牛寨山，是烏蒙山西側(cè)山區(qū)通向大白河的主要行洪通道，自東向西穿城而過，是直接危及東川城區(qū)安全的大型泥石流溝道之一，地貌上屬于中切割的高、中山峽谷類型，地形上以烏蒙山脈的主峰大牯牛嶺向西的小江河床傾斜，流域面積31.77km2，主溝長(zhǎng)13.55km，源頭高程4017.3m，溝口高程1160m，高差2857m，溝道平均縱坡19.6%。沿主溝兩側(cè)有兩條NE向大斷裂層，平行主溝發(fā)育，有三條NW向的次生斷層［5］。深溝泥石流屬于間歇性爆發(fā)的稀性泥石流，固體物質(zhì)主要由碎石、塊石、沙和少量粘土組成，其含水量一般為15% ～40%，容重一般為1.5～1.8t/m3［4］。深溝流域范圍內(nèi)2.6萬余人，固定資產(chǎn)2.7×108元。

歷史上深溝曾多次發(fā)生災(zāi)害性泥石流，造成大量人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，1961年和1964年的兩次大規(guī)模泥石流，沖進(jìn)村莊和城區(qū)街道，對(duì)居民及區(qū)人民醫(yī)院、武裝部、區(qū)委、防疫站等單位產(chǎn)生極大危害，造成7人死亡、淤埋農(nóng)田375km2、直接經(jīng)濟(jì)損失一千多萬元。

深溝復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件孕育了泥石流災(zāi)害的發(fā)育條件，多年的人為工程活動(dòng)使地質(zhì)環(huán)境條件更加脆弱，使深溝溝谷固體松散物質(zhì)儲(chǔ)量達(dá)到53.02km2，年最大可移動(dòng)量0.61km2，為泥石流的發(fā)生提供了豐富的物源基礎(chǔ)，加劇了災(zāi)害發(fā)生的可能性，對(duì)東川城區(qū)2.6萬人口的生命財(cái)產(chǎn)、道路、城市公共基礎(chǔ)設(shè)施、水利設(shè)施以及城市飲用水源地、農(nóng)田、工礦企業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，威脅總資產(chǎn)達(dá)3×108元。深溝泥石流特征詳見表1。

表1 東川深溝泥石流特征Table 1 Debris flow characteristics of the Shen valley，Dongchuan District

2 東川深溝泥石流治理現(xiàn)狀

東川城市后山泥石流治理始于20世紀(jì)60年代中期，是滇東北城鎮(zhèn)泥石流治理的先驅(qū)，并取得了較好的防治效益［2］。深溝泥石流治理始于20世紀(jì)80年代，采取了“穩(wěn)-攔-排”的治理模式，所謂“穩(wěn)”是主要針對(duì)上游清水區(qū)泥石流溝道治理而言，以“穩(wěn)”穩(wěn)住上兩岸邊坡，防治溝岸松散固體物質(zhì)進(jìn)入溝道，控制泥石流形成的固體物源;所謂“攔”是主要針對(duì)中游流通區(qū)泥石流溝道治理而言，“攔”擋上游來渣，抬高河床基準(zhǔn)面;所謂“排”是主要針對(duì)下游堆積區(qū)泥石流溝道治理而言，使泥石流順利排出溝道，減少對(duì)堆積區(qū)的危害;1987年根據(jù)中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所作的《云南東川城區(qū)后山泥石流綜合治理規(guī)劃》進(jìn)行實(shí)施開始至2000年，共完成排導(dǎo)槽5590m，修建攔擋壩6座，截流溝420m，完成砼路面4.2km，封山育林植樹5.98km2，完成總投資400多萬元。經(jīng)過十多年的治理已具備一定防御能力，泥石流災(zāi)害發(fā)生的可能性及危害性有所降低，使深溝沿岸6424戶居民、20044名城市人口，1331農(nóng)戶、5902名農(nóng)業(yè)人口的生命和財(cái)產(chǎn)的安全得到一定的保障。

21世紀(jì)以來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)地質(zhì)環(huán)境治理工作投入不斷加大，2009年3月，東川因?yàn)槌蔀槿珖?guó)礦業(yè)城市中最困難的礦產(chǎn)資源衰退型城市之一，被國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)為“第二批資源枯竭型城市”，財(cái)政部和國(guó)土資源部計(jì)劃下達(dá)中央補(bǔ)助資金3×108元，從2010～2012年分三年治理東川地質(zhì)災(zāi)害，2010年下達(dá)了中央補(bǔ)助資金1×108元，對(duì)東川城市后山礦山環(huán)境進(jìn)行治理，重點(diǎn)治理城市后山以深溝為主的5條泥石流溝道。投入了4702.18×104元對(duì)深溝泥石流溝道進(jìn)行重點(diǎn)治理，共修建攔沙壩7座、谷坊37座、排導(dǎo)槽2898.2m、肋坎92道、護(hù)坡?lián)鯄﹂L(zhǎng)2031m、蓄水池5個(gè)、排水溝790.8m、敷設(shè)引水管道36918m、植樹喬木約20820株、灌木18638株，深溝的支溝尼拉姑溝道修建排導(dǎo)槽945.7m，提高了深溝泥石流溝道的防洪減災(zāi)能力。

3 深溝泥石流治理模式

3.1 清水區(qū)以“穩(wěn)”為主的治理模式

深溝上游清水區(qū)海拔1800m以上，面積為29.01km2，溝長(zhǎng) 2.62km，縱坡降 54.2%，相對(duì)高差1420m，山峰矗立，地勢(shì)陡峭，基巖出露，植被稀少［5］，地質(zhì)構(gòu)造與修路、放牧、采礦等人為不合理經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的共同作用，造成深溝上游地表植被遭到嚴(yán)重破壞、兩岸邊坡、巖體、土體嚴(yán)重失穩(wěn)，大量松散固體物質(zhì)堆積在兩岸，為泥石流的發(fā)生提供了充足的固體松散物質(zhì)來源，為防治邊坡失穩(wěn)、巖體和土體下滑，清水區(qū)泥石流治理過程中主要采用了穩(wěn)定溝床及邊坡的攔擋壩、谷坊壩、護(hù)坡?lián)鯄Φ裙こ檀胧┖椭矘湓炝?、封山育林、退耕還林措施。攔擋壩、谷坊壩穩(wěn)定支溝溝岸、防治溝床下切，防治支溝邊坡失穩(wěn)，護(hù)坡?lián)鯄Ψ乐位?、崩塌和滑塌等塊體運(yùn)動(dòng)、增大坡體的抗滑阻力［6-11］，封禁治理有利于保護(hù)植被，增強(qiáng)植被自然恢復(fù)能力，增強(qiáng)土壤的水份涵養(yǎng)能力，穩(wěn)定固體松散物質(zhì)［12-13］。

深溝清水區(qū)的治理目的以穩(wěn)定溝岸邊坡，防治溝岸擴(kuò)張、防治溝底下切為主，治理措施以護(hù)坡?lián)鯄?、谷坊壩為主，兼顧其他治理措施。坡?lián)鯄?88m、谷坊壩30座、攔擋壩4座、植樹造林0.81km2、封山育林29km2，大于25°的坡耕地全部退耕還林。清水區(qū)布置的護(hù)坡?lián)鯄?、谷坊壩、攔擋壩增加了邊坡松散固體物質(zhì)下滑的阻力，能有效穩(wěn)定溝岸崩塌體，穩(wěn)定溝床，保護(hù)支溝溝岸邊坡，阻止溝岸邊坡固體松散物質(zhì)流入溝道;植樹造林、封山育林、退耕還林有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)治理、防風(fēng)固土，保護(hù)山體失穩(wěn)。這樣，深溝清水區(qū)形成明顯的以穩(wěn)定邊坡、穩(wěn)定溝床為主的泥石流治理模式(圖1)。

3.2 流通區(qū)以“攔”為主的治理模式

圖1 深溝清水區(qū)以”穩(wěn)”為主的治理模式圖Fig.1 The governance pattern based on“steady”of head waters Shen valley

深溝中游流通區(qū)，海拔1300～1800m，面積為0.84km2，溝長(zhǎng) 8.81km，縱坡降 13.1%，相對(duì)高差1150m，溝道兩岸邊坡較陡，左岸坡度49°，右岸邊坡45°，溝道侵蝕發(fā)育［5］。中游流通區(qū)的治理始于20世紀(jì)80年代，對(duì)深溝流通區(qū)的治理以攔擋上游來渣為主要目的，實(shí)施的治理措施以攔擋工程為主，兼顧其他固床、護(hù)岸工程。治理措施有10座攔擋壩、34座谷坊、20座固床壩、92道固床肋、1211m截留排水溝、3748m排導(dǎo)槽、護(hù)岸堤2743m、植樹造林588hm2等。10座攔擋壩的總庫(kù)容為19×104m3，能有效攔擋上游來渣，抬高溝底侵蝕面，形成了明顯的以攔擋渣石為主的泥石流治理模式(圖2)。

圖2 深溝流通區(qū)以“攔”為主的治理模式圖Fig.2 The governance pattern based on“block”of middle reaches Shen valley

4.3 深溝堆積區(qū)治理模式

深溝下游，1300m以下是泥石流堆積區(qū)，面積為1.92km2，溝長(zhǎng)2.12km，縱坡降4.3%，相對(duì)高差90m，堆積扇面積0.37km2，到小江匯合口堆積長(zhǎng)度為1.5km左右，堆積寬度為100～150m［5］。深溝堆積區(qū)是東川城市建設(shè)的重要部分，深溝沖積扇上有6424戶居民，20044名城市人口，1331農(nóng)戶，5902名農(nóng)業(yè)人口，同時(shí)東川區(qū)人民醫(yī)院、東川區(qū)電力公司、東川區(qū)第一小學(xué)、第三小學(xué)及東川郵電、移動(dòng)、電信等重要單位也建設(shè)在此沖積扇上。對(duì)深溝堆積區(qū)的治理目的主要是使山洪、泥石流順利排泄，減少對(duì)城鎮(zhèn)、村莊、學(xué)校、交通的危害，主要措施有排導(dǎo)槽 5280m，760道肋坎，行道樹、景觀樹共19700株。5280m的排導(dǎo)槽能有效的將上游山洪、泥石流順利排泄，防治山洪、泥石流對(duì)下游村莊、建筑公共設(shè)施、企事業(yè)單位、學(xué)校、醫(yī)院等生命財(cái)產(chǎn)造成威脅和損失。這樣，堆積區(qū)形成了明顯的以排導(dǎo)泥石流為主的治理模式(圖3)。

圖3 深溝堆積區(qū)以“排”為主的治理模式圖Fig.3 The governance pattern based on“row”of lower reaches Shen valley

4 深溝泥石流治理效益分析

4.1 清水區(qū)生態(tài)及防洪減災(zāi)效益明顯

20世紀(jì)70、80年代，深溝清水區(qū)土壤瘠薄，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境處于嚴(yán)重的惡性循環(huán)狀態(tài)，植被覆蓋率只有16%。深溝泥石流的治理從20世紀(jì)80年代開始，從清水區(qū)保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境入手，特別是1987年中國(guó)科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所編制完成的《云南東川城區(qū)后山泥石流綜合治理規(guī)劃》中指出深溝清水區(qū)封山育林的治理措施后，對(duì)深溝上游清水區(qū)實(shí)施了封山育林措施，20世紀(jì)從90年代初開始，逐漸擴(kuò)大面積、加大治理力度、如今，深溝清水區(qū)的所有的退耕還林面積為0.8km2，封山育林范圍已經(jīng)全面覆蓋整個(gè)區(qū)域，并做到封禁區(qū)插標(biāo)亮界、四至清楚、有人管、有制度、有牌子，限制樵采、放牧，禁止刀耕火種和濫墾、濫砍、濫牧，促使清水區(qū)荒山荒坡林草植被恢復(fù)。經(jīng)過三十多年的治理，深溝清水區(qū)灌草植被恢復(fù)良好，土層加厚，林草植被種類數(shù)量明顯增加，治理生態(tài)效益明顯，林草覆蓋率提高到40%左右。擋土墻、谷坊壩、攔擋壩等工程措施的實(shí)施有效地穩(wěn)定邊坡，抬高溝床基準(zhǔn)面、防治溝床下切、溝岸擴(kuò)張，攔擋大量的固體松散物質(zhì)，使多年來從未發(fā)生過大型的災(zāi)害性山洪、泥石流，減少對(duì)中下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全的威脅程度，防洪救災(zāi)效益明顯。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及查閱相關(guān)資料，分析發(fā)現(xiàn)深溝清水區(qū)以“穩(wěn)”為主的治理模式，具有良好的生態(tài)效益和防洪減災(zāi)效益。深溝清水區(qū)泥石流治理效益詳情見表2。

表2 深溝清水區(qū)治理效益分析表Table 2 Analysis of the debris flow cntrol benefit of head waters Shen valley

從表2可以看出，深溝清水區(qū)泥石流治理具有很好的生態(tài)效益、防洪減災(zāi)效益。

4.2 流通區(qū)治理景觀效益、社會(huì)效益明顯

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)深溝泥石流治理力度不斷加大，深溝流通區(qū)泥石流治理已從單純的因害設(shè)防，被動(dòng)防治走上了治理與開發(fā)相結(jié)的路子。工程的治理方面更注重工程設(shè)施布局的合理性，結(jié)構(gòu)造型的可觀賞性，生物治理方面有選擇的栽植了多種風(fēng)景樹、觀賞樹，不僅僅只是為了保持水土涵養(yǎng)水源，而且也為居民提供休息的良好場(chǎng)所。目前，一個(gè)綠樹成蔭的森林公園的雛形已經(jīng)形成。深溝流通區(qū)泥石流治理效益詳見表3。

表3 深溝流通區(qū)治理效益分析表Table 3 Analysis of the debris flow cntrol benefit of middle reaches Shen valley

從表3中可以看出，治理后深溝流通區(qū)注重治理與景觀開發(fā)利用相結(jié)合，治理后景觀效益明顯，打造成了東川人民休閑娛樂的“森林公園”，具有很好的景觀效益和社會(huì)效益。

4.3 堆積區(qū)治理社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益明顯

堆積區(qū)治理主要目的是把上游山洪、泥石流順利排出溝道，防治山洪泥石流沖毀沖積扇上的建筑設(shè)施、村莊、農(nóng)田、交通、水利設(shè)施等，通過以排導(dǎo)為主的措施治理，深溝泥石流沖積扇上開發(fā)出上百畝的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田，下游溝道兩岸種植的行道樹提升了東川城市景觀效果、保護(hù)了周邊人民生命財(cái)產(chǎn)安全，為了東川社會(huì)、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)論

深溝是東川泥石流治理的成功典范，治理過程中充分利用了“穩(wěn)-攔-排”的東川泥石流治理模式，通過對(duì)深溝流域分區(qū)調(diào)查、研究發(fā)現(xiàn):

(1)深溝上游清水區(qū)通過退耕還林、封山育林、管護(hù)等措施保護(hù)地表草本植物，從而保護(hù)地表土壤、提高土壤肥力，形成良好的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng);對(duì)于上游邊坡地表松散物質(zhì)，采用攔渣墻、排水溝、谷坊壩、植樹種草等措施加以穩(wěn)定，使泥石流暴發(fā)頻率大大降低。深溝清水區(qū)泥石流治理具有很好的生態(tài)效益、防洪減災(zāi)效益。

(2)對(duì)于深溝中游流通區(qū)溝道中的砂石土固體物質(zhì)，采用攔擋壩、固床壩等措施加以攔擋，使固體和水分離，攔擋砂石，防治其沖。

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